מה זה מתערב?

למעבד סטנדרטי יש שלושה חלקי ליבה. אלה הם המצע, ה-CPU ו-IHS. המצע הוא ה-PCB עליו מונחים שאר המעבד. יש לו את פיני מחבר שקע המעבד בצד התחתון שלו. קוביית המעבד היא המעבד בפועל. זה סיליקון חרוט בדיוק שמבצע את העיבוד. ה-CPU כולל גם את שכבות המטמון של ה-CPU המשולבות ישירות כדי למזער את זמני התקשורת. ה-IHS הוא מפזר החום המשולב. הוא נלחץ ישירות על קוביית המעבד ומעביר את החום שהוא מייצר למקרר המעבד. ה-IHS מציע גם הגנה מפני פיצוח קוביות. קוביית המעבד שבירה למדי, והלחץ המוגבר של מצנן המעבד עלול לפצח אותו. ה-IHS מנטרל את הסיכון הזה מכיוון שהוא לא מעביר את הלחץ הזה למות המעבד.

מודולים מרובי שבבים

מצע החבילה מספק את כל הקישוריות עבור ה-CPU, ומנתב את האותות החשמליים מכל אחד מהפינים המשומשים אל ה-CPU. למרבה הצער, זה לא עובד כל כך טוב כאשר יש מספר קוביות במעבד יחיד. ייתכן שהסיבה לכך היא שהם משתמשים בארכיטקטורת שבבים סטנדרטית או בגלל שהעיצוב של השבב מורכב יותר. לדוגמה, זה יחול גם אם המעבד כולל FPGA או זיכרון ישירות על החבילה. בעוד שמעבדי MCM או Multi-Chip Module יכולים לעבוד עם מצע בלבד, כפי שמראים מעבדי Ryzen של AMD, חלופה, ששימשה במיוחד בעיצובים קודמים של שבבים, הייתה שימוש באינטרפוזר.

Interposer הוא פשוט שכבת ביניים בין מצע החבילה לבין ה-CPU. ה-Interposer עשוי מסיליקון, מה שהופך אותו ליקר למדי, אם כי לא יקר כמו טכניקות ערימה תלת-ממדיות מודרניות יותר. מתקן הסיליקון מוגדר בדרך כלל לחיבור למצע החבילה באמצעות BGA, או Ball Grid Array. זהו מערך של כדורי הלחמה קטנים, מה שאומר שהמחבר מוחזק פיזית מעל מצע האריזה, בהשוואה לקוביית ה-CPU אשר מותכת ישירות למצע או למחבר עם קישוריות חשמלית המסופקת על ידי נחושת עמודים. לאחר מכן, המשתלב משתמש ב- TSVs או דרך סיליקון Vias כדי להעביר את האותות החשמליים ללא פגיעה. מתקן הסיליקון מאפשר גם קישוריות תקשורת למות.

יתרונות השימוש במשבצת

מחליף מציע שני יתרונות עיקריים על פני הנחת קוביית המעבד ישירות על מצע החבילה. ראשית, למחבר הסיליקון יש מקדם התפשטות תרמית נמוך בהרבה. המשמעות היא שניתן להשתמש בבליטות הלחמה קטנות יותר מכיוון שהסיליקון יכול להתמודד עם העומס התרמי המוגבר. זה גם אומר שקישוריות קלט/פלט יכולה להיות צפופה משמעותית מאשר בבנייה ישירה על המצע, מה שמאפשר רוחבי פס גבוהים יותר או ניצול טוב יותר של שטח התבנית.

היתרון השני הוא שבאמצעי סיליקון יכולים להיות חרוטים לתוכם עקבות צרים הרבה יותר מאשר המצע יכול. מאפשר מעגלים צפופים יותר מורכבים. יתרון נוסף שעשוי להשפיע רק על חברות מסוימות הוא שניתן לחרוט את מצע הסיליקון באמצעות חומרת תחריט CPU מדור קודם. אם לחברה כבר יש את החומרה הזו ללא שימוש, ניתן לעשות בה שימוש חוזר למטרה זו. אין צורך בצמתי תהליך קטנים מודרניים, כלומר עלויות החומרה עבור מכונות התחריט הן מינימליות, לפחות בהשוואה לצמתי ייצור מודרניים.

סיכום

Interposer הוא מתווך בין מצע החבילה ל-CPU. זה בדרך כלל עשוי מסיליקון. הוא מציע יציבות תרמית טובה עבור חיבורים בקנה מידה קטן, בצפיפות גבוהה. תכונה זו שימושית במיוחד עבור מעבדים מבוססי שבבים.