Štandardný procesor má tri základné časti. Sú to substrát, matrica CPU a IHS. Substrát je doska plošných spojov, na ktorej je umiestnený zvyšok CPU. Na spodnej strane má kolíky konektora zásuvky CPU. CPU die je skutočný CPU. Je to presne leptaný kremík, ktorý vykonáva spracovanie. Procesorová matrica tiež obsahuje priamo integrované vrstvy vyrovnávacej pamäte CPU, aby sa minimalizovali komunikačné časy. IHS je integrovaný rozdeľovač tepla. Tlačí sa priamo na matricu CPU a prenáša teplo, ktoré produkuje, do chladiča CPU. IHS tiež ponúka ochranu proti prasknutiu matrice. Matica CPU je pomerne krehká a montážny tlak chladiča CPU by ju mohol prasknúť. IHS neutralizuje toto riziko, pretože neprenáša tento tlak na matricu CPU.
Viacčipové moduly
Substrát balíka poskytuje všetku konektivitu pre matricu CPU a smeruje elektrické signály z každého z použitých kolíkov do matrice CPU. Bohužiaľ to nefunguje tak dobre, keď je na jednom procesore viacero matríc. Môže to byť preto, že používajú štandardnú architektúru čipov alebo preto, že dizajn čipu je zložitejší. To by platilo napríklad aj vtedy, ak by CPU obsahovalo FPGA alebo pamäť priamo na obale. Zatiaľ čo procesory MCM alebo Multi-Chip Module môžu pracovať len so substrátom, ako ukazujú procesory AMD Ryzen, alternatívou, používanou najmä v skorších návrhoch čipov, bolo použitie interposeru.
Interposer je jednoducho prostredná vrstva medzi substrátom obalu a matricou CPU. Interposer je vyrobený zo silikónu, vďaka čomu je pomerne drahý, aj keď nie taký drahý ako modernejšie techniky 3D stohovania. Kremíkový vkladač je typicky nakonfigurovaný na pripojenie k substrátu obalu cez BGA alebo Ball Grid Array. Ide o rad malých spájkovacích guľôčok, čo znamená, že interposer je fyzicky držaný nad obalovým substrátom, v porovnaní s matricou CPU, ktorá je priamo spojená so substrátom alebo vložkou s elektrickou konektivitou poskytovanou meďou piliera. Interposer potom používa TSV alebo Through Silicon Vias na prechod elektrických signálov bez degradácie. Kremíkový interposer tiež umožňuje komunikačné pripojenie typu die-to-die.
Výhody použitia interposeru
Interposer ponúka dve hlavné výhody oproti umiestneniu matrice CPU priamo na substrát obalu. Po prvé, kremíkový interposer má oveľa nižší koeficient tepelnej rozťažnosti. To znamená, že môžu byť použité menšie spájkovacie hrbolčeky, pretože kremík zvládne zvýšené tepelné zaťaženie. Znamená to tiež, že I/O konektivita môže byť výrazne hustejšia ako pri budovaní priamo na substráte, čo umožňuje väčšie šírky pásma alebo lepšie využitie priestoru matrice.
Druhou výhodou je, že kremíkové vložky môžu mať v sebe vyleptané oveľa užšie stopy ako substrát. Umožňuje hustejšie a zložitejšie obvody. Ďalšou výhodou, ktorá sa môže týkať iba niektorých spoločností, je to, že kremíkový substrát možno leptať pomocou staršieho hardvéru na leptanie CPU. Ak spoločnosť už má tento hardvér nevyužitý, môže byť znovu použitý na tento účel. Moderné malé procesné uzly nie sú potrebné, čo znamená, že náklady na hardvér leptacieho stroja sú minimálne, aspoň v porovnaní s modernými výrobnými uzlami.
Záver
Interposer je prostredníkom medzi substrátom obalu a matricou CPU. Zvyčajne je vyrobený zo silikónu. Ponúka dobrú tepelnú stabilitu pre pripojenia malého rozsahu s vysokou hustotou. Táto funkcia je užitočná najmä pre procesory založené na chipletoch.