AMD 3D芯片堆叠技术：计算领域的创新突破

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AMD 3D芯片堆叠技术：计算领域的创新突破

介绍
先进的包装技术
高带宽内存 (HBM) 和硅间贴片技术
高密度多芯片模块封装
三维芯片堆叠技术
三维垂直缓存
混合键合方法与硅间穿孔
3D 芯片堆叠技术的优势
3D 三胞配套高性能计算产品
3D 三胞技术在游戏性能上的影响
总结

先进的包装技术

近年来，我们在创新和包装技术方面进行了多年的投资，成为先进包装技术的领导者。2015年，我们在GPU市场推出了高带宽内存（HBM）和硅间贴片技术，为小型设备提供了高速内存带宽，引领了行业的记忆带宽。2017年，我们引入了高容量多芯片模块封装技术，为数据中心和PC市场设定了新的性能轨迹。2019年，我们推出了三胞技术，利用不同的工艺节点将CPU核心和I/O封装在同一芯片中，实现了显著的性能和功能提升。

三维芯片堆叠技术

如今，我很高兴向大家展示下一个重要的步伐，经过与台积电密切合作，我们在他们的三维芯片技术上取得了突破。通过将裸片封装技术与染料堆叠相结合，我们创造了一种三维三胞架构，用于未来的高性能计算产品。

现在，请允许我向大家展示一下我们的三维芯片堆叠技术。首先应用该技术的是三维垂直缓存。在这个原型中，我们将领先的Ryzen 5000系列处理器与64兆字节的七纳米SRAM直接叠放在每个核心复合体上，有效地将高速L3缓存的容量增加了三倍。具体而言，3D缓存直接与Zen 3 CCD键合，通过硅中的通孔传递信号和电源，支持每秒超过2TB的带宽。

制造过程中，我们将3D缓存晶圆处理成薄片，并增加结构硅，以创建与CPU芯片组合的无缝表面。所以最终的3D堆叠版CPU与当前的Ryzen 5000处理器外观完全一样。下面我来向大家展示一下样品的实际情况。这是一款搭载3D三胞技术的Ryzen 5900X处理器原型，我们已经将芯片外壳去掉，暴露出其中一个6mm x 6mm的正方形SRAM，它与CCD通过键合在一起，每个CCD上有一个SRAM，因此12核或16核Ryzen处理器总共可以获得192兆字节的缓存。

混合键合方法与硅中穿孔

我们采用了一种混合键合方法，通过硅中穿孔提供了200倍的互连密度，比2D三胞技术的密度提高了15倍以上。这种方法可以更高效、更密集地集成我们的IP。数据芯片接口采用了无焊球的直接铜对铜键合，大大提高了热传导性能、晶体管密度和互连间距，而每个信号只需1/3微垫3D技术的能量。

所有这些特点使得我们的三胞技术成为全球最先进、最灵活的主动硅堆叠技术。

3D 芯片堆叠技术的优势

互连密度超过2D三胞的200倍以上
较其他3D堆叠解决方案的密度提高了15倍以上
助力热导性能、晶体管密度和互连间距的提升
能耗仅为微垫3D技术的1/3

3D 三胞配套高性能计算产品

我们的三胞技术为未来的高性能计算产品奠定了基础。通过将多个芯片堆叠在一起，我们可以实现更高的计算性能和功能。这种高度集成的架构为计算机、数据中心、AI和其他领域的应用带来了巨大的潜力。

3D 三胞技术在游戏性能上的影响

更大的缓存在许多工作负载中都非常重要，尤其是在PC游戏中。让我们来看一下使用Gears 5的演示。左边是当今最快的游戏处理器Ryzen 9 5900X，右边是基于5900X的三维三胞原型，使用了新的3D V缓存技术。两款处理器具有相同的核心数量和线程数量，并且时钟频率保持在4GHz。两款处理器的游戏性能都非常出色，但是三维三胞原型的性能平均提高了12%，这个改进令人惊讶。实际上，从3D V缓存技术中获得的性能提升已经超过了整个架构代的游戏性能提升。

事实上，当我们在多个热门游戏标题中使用V缓存技术时，1080p分辨率下的平均性能提升达到了15%。这意味着，通过3D V缓存技术，我们实现了一代架构的游戏性能提升。

我非常激动今天能够向大家预演我们的三维三胞技术，整个技术的研发进展已经取得了很大的突破。我们将在今年年底前开始生产搭载三维三胞技术的高端产品。