標準の CPU には 3 つのコア部分があります。 これらは、基板、CPU ダイ、および IHS です。 基板は、残りの CPU が配置される PCB です。 底面に CPU ソケット コネクタ ピンがあります。 CPUダイは実際のCPUです。 加工を行うのは精密にエッチングされたシリコンです。 CPU ダイには、通信時間を最小限に抑えるために直接統合された CPU キャッシュ層も備わっています。 IHS は Integrated Heat Spreader です。 CPU ダイを直接圧迫し、発生する熱を CPU クーラーに伝えます。 IHS は、ダイの割れに対する保護も提供します。 CPU ダイはかなりもろく、CPU クーラーの取り付け圧力で割れる可能性があります。 IHS は、その圧力を CPU ダイに伝達しないため、このリスクを中和します。
マルチチップモジュール
パッケージ基板は、CPU ダイのすべての接続を提供し、使用される各ピンから CPU ダイに電気信号をルーティングします。 残念ながら、1 つの CPU に複数のダイがある場合、これはうまく機能しません。 これは、標準的なチップレット アーキテクチャを使用しているためか、チップの設計がより複雑であることが原因である可能性があります。 たとえば、これは、CPU が FPGA またはメモリをパッケージに直接搭載している場合にも当てはまります。 MCM またはマルチチップ モジュール CPU は、AMD の Ryzen CPU が示すように、基板だけで動作しますが、特に以前のチップレット設計で使用された代替手段は、インターポーザーを使用することでした。
インターポーザーは、パッケージ基板と CPU ダイの間の単なる中間層です。 インターポーザーはシリコンでできているため、かなり高価になりますが、最新の 3D ダイ スタッキング技術ほど高価ではありません。 シリコン インターポーザーは通常、BGA またはボール グリッド アレイを介してパッケージ基板に接続するように構成されます。 これは小さなはんだボールの配列です。つまり、インターポーザはパッケージ基板の上に物理的に保持されます。 銅によって提供される電気接続を備えた基板またはインターポーザーに直接融合された CPU ダイと比較して 柱。 インターポーザーは、TSV またはシリコン貫通ビアを使用して、劣化することなく電気信号を通過させます。 シリコン インターポーザは、ダイ間通信接続も可能にします。
インターポーザーを使用する利点
インターポーザーには、CPU ダイをパッケージ基板に直接配置する場合に比べて、主に 2 つの利点があります。 第 1 に、シリコン インターポーザの熱膨張係数ははるかに低いです。 これは、シリコンが増加した熱負荷を処理できるため、より小さいはんだバンプを使用できることを意味します。 また、基板上に直接構築する場合よりも I/O 接続を大幅に高密度化できるため、より高い帯域幅やダイ スペースの有効利用が可能になります。
2 つ目の利点は、シリコン インターポーザーは、基板よりもはるかに狭いトレースをエッチングできることです。 高密度で複雑な回路を可能にします。 一部の企業にのみ影響する可能性があるもう 1 つの利点は、従来の CPU エッチング ハードウェアを使用してシリコン基板をエッチングできることです。 企業がこのハードウェアを未使用のままにしている場合は、この目的のために再利用できます。 最新の小さなプロセス ノードは必要ありません。つまり、少なくとも最新の製造ノードと比較して、エッチング マシンのハードウェア コストは最小限です。
結論
インターポーザーは、パッケージ基板と CPU ダイの間の仲介役です。 通常はシリコン製です。 小規模で高密度の接続に優れた熱安定性を提供します。 この機能は、チップレット ベースの CPU で特に役立ちます。