Standardowy procesor ma trzy rdzenie. Są to podłoże, matryca procesora i IHS. Podłożem jest płytka PCB, na której umieszczona jest reszta procesora. Na spodzie znajdują się styki złącza gniazda procesora. Kostka procesora to rzeczywisty procesor. To właśnie wytrawiony krzem wykonuje obróbkę. Matryca procesora zawiera również bezpośrednio zintegrowane warstwy pamięci podręcznej procesora, aby zminimalizować czas komunikacji. IHS to zintegrowany rozdzielacz ciepła. Naciska się bezpośrednio na matrycę procesora i przekazuje wytwarzane ciepło do chłodnicy procesora. IHS zapewnia również ochronę przed pękaniem matrycy. Matryca procesora jest dość krucha, a nacisk montażowy chłodnicy procesora może ją złamać. IHS neutralizuje to ryzyko, ponieważ nie przenosi tego nacisku na kość procesora.
Moduły wielochipowe
Podłoże opakowania zapewnia wszystkie połączenia dla matrycy procesora, kierując sygnały elektryczne z każdego z używanych pinów do matrycy procesora. Niestety, nie działa to tak dobrze, gdy na jednym procesorze jest wiele matryc. Może to być spowodowane tym, że używają standardowej architektury chipletów lub ponieważ projekt chipa jest bardziej złożony. Na przykład miałoby to również zastosowanie, gdyby procesor zawierał układ FPGA lub pamięć bezpośrednio na opakowaniu. Podczas gdy procesory MCM lub Multi-Chip Module mogą pracować tylko z podłożem, jak pokazują procesory AMD Ryzen, alternatywą, szczególnie stosowaną we wcześniejszych projektach chipletów, było użycie interposera.
Przekładka jest po prostu warstwą pośrednią między podłożem opakowania a matrycą procesora. Interposer jest wykonany z krzemu, co czyni go dość drogim, choć nie tak drogim jak bardziej nowoczesne techniki układania matryc 3D. Przekładka krzemowa jest zwykle skonfigurowana do łączenia się z podłożem opakowania za pośrednictwem BGA lub Ball Grid Array. Jest to szereg małych kulek lutowniczych, co oznacza, że przekładka jest fizycznie trzymana nad podłożem opakowania, w porównaniu do matrycy procesora, która jest bezpośrednio wtopiona w podłoże lub wkładkę z łącznością elektryczną zapewnianą przez miedź filary. Interposer wykorzystuje następnie TSV lub przelotki silikonowe do przepuszczania sygnałów elektrycznych bez degradacji. Przekładka krzemowa umożliwia również komunikację typu die-to-die.
Korzyści z używania interposera
Przekładka oferuje dwie główne korzyści w porównaniu z umieszczaniem matrycy procesora bezpośrednio na podłożu opakowania. Po pierwsze, wkładka krzemowa ma znacznie niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej. Oznacza to, że można zastosować mniejsze nierówności lutownicze, ponieważ krzem może wytrzymać zwiększone obciążenie termiczne. Oznacza to również, że łączność I/O może być znacznie gęstsza niż podczas budowania bezpośrednio na podłożu, co pozwala na wyższe przepustowości lub lepsze wykorzystanie przestrzeni matrycy.
Drugą korzyścią jest to, że wkładki krzemowe mogą mieć znacznie węższe ślady wytrawione w nich niż podłoże. Pozwala na gęstsze, bardziej złożone obwody. Inną zaletą, która może dotyczyć tylko niektórych firm, jest to, że podłoże krzemowe można wytrawić przy użyciu starszego sprzętu do wytrawiania procesora. Jeśli firma posiada już ten sprzęt, który nie jest używany, można go ponownie wykorzystać do tego celu. Nowoczesne małe węzły procesowe nie są potrzebne, co oznacza, że koszty sprzętu dla maszyn do trawienia są minimalne, przynajmniej w porównaniu z nowoczesnymi węzłami produkcyjnymi.
Wniosek
Przekładka jest pośrednikiem między podłożem opakowania a kostką procesora. Jest zwykle wykonany z silikonu. Zapewnia dobrą stabilność termiczną w przypadku połączeń o małej skali i dużej gęstości. Ta funkcja jest szczególnie przydatna w przypadku procesorów opartych na chipletach.