표준 CPU에는 세 가지 핵심 부품이 있습니다. 이들은 기판, CPU 다이 및 IHS입니다. 기판은 나머지 CPU가 배치되는 PCB입니다. 아래쪽에 CPU 소켓 커넥터 핀이 있습니다. CPU 다이는 실제 CPU입니다. 처리를 수행하는 것은 정밀하게 에칭된 실리콘입니다. CPU 다이는 또한 통신 시간을 최소화하기 위해 직접 통합된 CPU 캐시 계층을 특징으로 합니다. IHS는 통합 열 분산기입니다. CPU 다이를 직접 눌러 발생하는 열을 CPU 쿨러로 전달합니다. IHS는 또한 다이 균열에 대한 보호 기능을 제공합니다. CPU 다이는 상당히 부서지기 쉽고 CPU 쿨러의 장착 압력으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다. IHS는 CPU 다이에 해당 압력을 전송하지 않으므로 이러한 위험을 중화합니다.
다중 칩 모듈
패키지 기판은 CPU 다이에 대한 모든 연결을 제공하여 사용된 각 핀에서 CPU 다이로 전기 신호를 라우팅합니다. 불행히도 단일 CPU에 여러 개의 다이가 있는 경우에는 잘 작동하지 않습니다. 이는 표준 칩렛 아키텍처를 사용하거나 칩 설계가 더 복잡하기 때문일 수 있습니다. 예를 들어, 이는 CPU가 패키지에 직접 FPGA 또는 메모리를 제공하는 경우에도 적용됩니다. AMD의 Ryzen CPU에서 볼 수 있듯이 MCM 또는 다중 칩 모듈 CPU는 기판만으로 작동할 수 있지만 특히 이전 칩렛 설계에 사용된 대안은 인터포저를 사용하는 것이었습니다.
인터포저는 단순히 패키지 기판과 CPU 다이 사이의 중간 레이어입니다. Interposer는 실리콘으로 만들어졌기 때문에 상당히 비싸지 만 최신 3D 다이 적층 기술만큼 비싸지는 않습니다. 실리콘 인터포저는 일반적으로 BGA 또는 볼 그리드 어레이를 통해 패키지 기판에 연결하도록 구성됩니다. 이것은 인터포저가 패키지 기판 위에 물리적으로 고정되어 있음을 의미하는 작은 솔더 볼의 배열입니다. 구리로 제공되는 전기적 연결을 통해 기판 또는 인터포저에 직접 융합되는 CPU 다이와 비교 기둥. 그런 다음 인터포저는 TSV 또는 Through Silicon Vias를 사용하여 성능 저하 없이 전기 신호를 전달합니다. 실리콘 인터포저는 또한 다이 간 통신 연결을 허용합니다.
인터포저 사용의 이점
인터포저는 CPU 다이를 패키지 기판에 직접 배치하는 것보다 두 가지 주요 이점을 제공합니다. 첫째, 실리콘 인터포저는 열팽창 계수가 훨씬 낮습니다. 이는 실리콘이 증가된 열 부하를 처리할 수 있으므로 더 작은 솔더 범프를 사용할 수 있음을 의미합니다. 이는 또한 I/O 연결이 기판에 직접 구축할 때보다 훨씬 더 밀도가 높아 더 높은 대역폭을 허용하거나 다이 공간을 더 잘 사용할 수 있음을 의미합니다.
두 번째 이점은 실리콘 인터포저가 기판보다 훨씬 더 좁은 트레이스를 에칭할 수 있다는 것입니다. 더 조밀하고 복잡한 회로를 허용합니다. 일부 회사에만 영향을 미칠 수 있는 또 다른 이점은 기존 CPU 에칭 하드웨어를 사용하여 실리콘 기판을 에칭할 수 있다는 것입니다. 회사에 이미 이 하드웨어가 사용되지 않은 상태로 있는 경우 이 용도로 재사용할 수 있습니다. 최신 소형 공정 노드는 필요하지 않습니다. 즉, 에칭 기계의 하드웨어 비용이 최소한 최신 제조 노드와 비교하여 최소화됩니다.
결론
인터포저는 패키지 기판과 CPU 다이 사이의 중개자입니다. 일반적으로 실리콘으로 만들어집니다. 소규모 고밀도 연결을 위한 우수한 열 안정성을 제공합니다. 이 기능은 칩렛 기반 CPU에 특히 유용합니다.