Un processeur standard comporte trois parties principales. Ce sont le substrat, la puce CPU et l'IHS. Le substrat est le PCB sur lequel le reste du CPU est placé. Il a les broches du connecteur du socket CPU sur sa face inférieure. La matrice du processeur est le processeur réel. C'est du silicium gravé avec précision qui effectue le traitement. La matrice du processeur comprend également les niveaux de cache du processeur directement intégrés pour minimiser les temps de communication. L'IHS est le dissipateur de chaleur intégré. Il appuie directement sur la matrice du processeur et transmet la chaleur qu'il produit au refroidisseur du processeur. L'IHS offre également une protection contre la fissuration des matrices. La matrice du processeur est assez fragile et la pression de montage du refroidisseur du processeur pourrait le fissurer. L'IHS neutralise ce risque car il ne transmet pas cette pression à la puce du CPU.
Modules multipuces
Le substrat du boîtier fournit toute la connectivité pour la puce CPU, acheminant les signaux électriques de chacune des broches utilisées vers la puce CPU. Malheureusement, cela ne fonctionne pas aussi bien lorsqu'il y a plusieurs matrices sur un seul processeur. Cela peut être dû au fait qu'ils utilisent une architecture de puces standard ou parce que la conception de la puce est plus complexe. Par exemple, cela s'appliquerait également si le processeur comportait un FPGA ou une mémoire directement sur le boîtier. Alors que les processeurs de modules MCM ou multi-puces peuvent fonctionner avec un seul substrat, comme le montrent les processeurs AMD Ryzen, une alternative, particulièrement utilisée dans les conceptions de puces antérieures, consistait à utiliser un interposeur.
Un interposeur est simplement une couche intermédiaire entre le substrat du boîtier et la puce CPU. L'interposeur est en silicium, ce qui le rend assez cher, mais pas aussi cher que les techniques d'empilement de matrices 3D plus modernes. L'interposeur en silicium est généralement configuré pour se connecter au substrat du boîtier via un BGA, ou Ball Grid Array. Il s'agit d'un réseau de petites billes de soudure, ce qui signifie que l'interposeur est physiquement maintenu au-dessus du substrat du boîtier, par rapport à la puce CPU qui est directement fusionnée au substrat ou à l'interposeur avec une connectivité électrique fournie par le cuivre piliers. L'interposeur utilise ensuite des TSV ou Through Silicon Vias pour faire passer les signaux électriques sans dégradation. L'interposeur en silicium permet également une connectivité de communication puce à puce.
Avantages de l'utilisation d'un interposeur
Un interposeur offre deux avantages principaux par rapport au placement de la puce CPU directement sur le substrat du boîtier. Premièrement, l'interposeur en silicium a un coefficient de dilatation thermique beaucoup plus faible. Cela signifie que des bosses de soudure plus petites peuvent être utilisées car le silicium peut supporter la charge thermique accrue. Cela signifie également que la connectivité E/S peut être beaucoup plus dense que lors de la construction directement sur le substrat, ce qui permet des bandes passantes plus élevées ou une meilleure utilisation de l'espace de la matrice.
Le deuxième avantage est que les interposeurs en silicium peuvent avoir des traces gravées beaucoup plus étroites que le substrat. Permettant des circuits plus denses et plus complexes. Un autre avantage qui peut n'affecter que certaines entreprises est que le substrat de silicium peut être gravé à l'aide d'un matériel de gravure CPU hérité. Si une entreprise dispose déjà de ce matériel inutilisé, il peut être réutilisé à cette fin. Les petits nœuds de processus modernes ne sont pas nécessaires, ce qui signifie que les coûts matériels des machines de gravure sont minimes, du moins par rapport aux nœuds de fabrication modernes.
Conclusion
Un interposeur est un intermédiaire entre le substrat du boîtier et la puce CPU. Il est généralement fait de silicium. Il offre une bonne stabilité thermique pour les connexions à petite échelle et à haute densité. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour les processeurs basés sur des puces.