En standard CPU har tre kernedele. Disse er substratet, CPU-matricen og IHS. Substratet er det PCB, som resten af CPU'en er placeret på. Den har CPU sockets stikben på undersiden. CPU-matricen er den faktiske CPU. Det er præcist ætset silicium, der udfører behandlingen. CPU-matricen har også CPU-cache-lagene direkte integreret for at minimere kommunikationstider. IHS er den integrerede varmespreder. Den trykker direkte på CPU-matricen og overfører den varme, den producerer, til CPU-køleren. IHS tilbyder også beskyttelse mod revner. CPU-matricen er ret skør, og monteringstrykket fra CPU-køleren kan knække den. IHS neutraliserer denne risiko, da den ikke overfører dette tryk til CPU-matricen.
Multi-chip moduler
Pakkesubstratet giver al forbindelsen til CPU-matricen, og dirigerer de elektriske signaler fra hver af de brugte ben til CPU-matricen. Desværre fungerer dette ikke helt så godt, når der er flere dies på en enkelt CPU. Dette kan skyldes, at de bruger en standard chiplet-arkitektur, eller fordi designet af chippen er mere komplekst. For eksempel ville dette også gælde, hvis CPU'en indeholdt en FPGA eller hukommelse direkte på pakken. Mens MCM eller Multi-Chip Module CPU'er kun kan arbejde med et substrat, som AMDs Ryzen CPU'er viser, var et alternativ, især brugt i tidligere chiplet-designs, at bruge en interposer.
En interposer er simpelthen et mellemliggende lag mellem pakkesubstratet og CPU-matricen. Interposeren er lavet af silicium, hvilket gør det ret dyrt, men ikke så dyrt som mere moderne 3D matricestablingsteknikker. Siliciuminterposeren er typisk konfigureret til at forbinde til pakkesubstratet via en BGA eller Ball Grid Array. Dette er en række små loddekugler, hvilket betyder, at mellemstykket fysisk holdes over emballagens substrat, sammenlignet med CPU-matricen, som er direkte smeltet til substratet eller interposer med elektrisk forbindelse leveret af kobber søjler. Interposeren bruger derefter TSV'er eller Through Silicon Vias til at sende de elektriske signaler igennem uden forringelse. Silicium interposer giver også mulighed for die-to-die kommunikationsforbindelse.
Fordele ved at bruge en interposer
En interposer tilbyder to hovedfordele i forhold til at placere CPU-matricen direkte på pakkesubstratet. For det første har siliciuminterposeren en meget lavere termisk udvidelseskoefficient. Det betyder, at der kan bruges mindre loddebuler, da silicium kan klare den øgede termiske belastning. Det betyder også, at I/O-forbindelse kan være betydeligt tættere, end når der bygges direkte på substratet, hvilket giver mulighed for højere båndbredder eller bedre udnyttelse af matricepladsen.
Den anden fordel er, at silicium interposers kan have meget smallere spor ætset ind i dem, end substratet kan. Giver mulighed for tættere mere komplekse kredsløb. En anden fordel, der muligvis kun påvirker nogle virksomheder, er, at siliciumsubstratet kan ætses med brug af ældre CPU-ætsningshardware. Hvis en virksomhed allerede har denne hardware liggende ubrugt, kan den genbruges til dette formål. Moderne små procesknudepunkter er ikke nødvendige, hvilket betyder, at hardwareomkostningerne til ætsemaskineriet er minimale, i det mindste sammenlignet med moderne fremstillingsknuder.
Konklusion
En interposer er et mellemled mellem pakkesubstratet og CPU-matricen. Det er typisk lavet af silicium. Det giver god termisk stabilitet til små forbindelser med høj tæthed. Denne funktion er især nyttig for chiplet-baserede CPU'er.