芯片封裝環(huán)節(jié)的“雙芯疊加”技術(shù)最近備受業(yè)界關(guān)注,。

　　引爆點(diǎn)是蘋果公司在3月9日凌晨推出的用于PC的M1 Ultral芯片,，該芯片號(hào)稱是有史以來(lái)最強(qiáng)悍的芯片,，但該芯片實(shí)現(xiàn)性能提升的途徑不是制造工藝的提升，而是在封裝環(huán)節(jié)將兩個(gè)M1 Max通過(guò)內(nèi)部互連而成,。事實(shí)上,，在M1 Ultral推出之前，一家叫做Graphcore的英國(guó)AI公司,，也推出了新款A(yù)I處理器Bow IPU,。這兩款新品采用同一種封裝技術(shù)——3D Wafer-on-Wafer提升性能，這項(xiàng)技術(shù)來(lái)自于中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電,。

　　事實(shí)上,，華為海思去年也曾經(jīng)被爆出“雙芯疊加技術(shù)”專利，通過(guò)芯片疊加并經(jīng)過(guò)系列優(yōu)化,，讓14納米芯片可以比肩7納米芯片的性能水平,。“X86雙雄”英特爾和AMD也曾經(jīng)推出過(guò)類似的產(chǎn)品,，但當(dāng)時(shí)存在功耗和發(fā)熱等方面的缺陷,。而蘋果M1 Ultral的推出并商用，似乎意味著通過(guò)“芯片疊加”在封裝環(huán)節(jié)大幅提升芯片性能的技術(shù)已趨成熟,。

　　“晶圓工藝和封裝工藝協(xié)同結(jié)合,，是必然趨勢(shì)。”半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)芯謀研究的研究總監(jiān)王笑龍這樣告訴《中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào)》記者,，“7納米已經(jīng)很先進(jìn),，而3D封裝也是提升這個(gè)產(chǎn)品綜合指標(biāo)的一個(gè)重要手段?！?/p>

　　而接受記者采訪的多位業(yè)內(nèi)分析人士均指出,，隨著芯片制造工藝越來(lái)越逼近物理極限，摩爾定律逐漸失效,，依靠更先進(jìn)的工藝來(lái)提升芯片性能將變得越來(lái)越困難,，而3D等先進(jìn)封裝技術(shù)對(duì)延續(xù)摩爾定律愈發(fā)重要。

　　“這個(gè)（Bow IPU）證明了先進(jìn)封裝可以為性能帶來(lái)可觀提升,，先進(jìn)封裝技術(shù),，是大家探索超越摩爾定律的路徑之一?！盙raphcore大中華區(qū)總裁兼全球首席營(yíng)收官盧濤表示,。

　　先進(jìn)封裝對(duì)芯片性能帶來(lái)可觀提升

　　作為全球第一款3D封裝的處理器，Bow IPU采用了臺(tái)積電SoIC-WoW技術(shù),，該技術(shù)以類似于3D NAND閃存多層堆疊那樣,，將兩層die（裸片）以鏡像方式垂直堆疊起來(lái)，以更先進(jìn)的封裝技術(shù)提升芯片性能,。

　　需要指出的是,，這是一種用于硅晶圓的3D堆疊形式，使得單個(gè)封裝芯片中的晶體管數(shù)突破了600億個(gè)大關(guān),。此外,，Bow IPU的理論AI算力也從250 TeraFLOPS（每秒萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算）提升到了350 TeraFLOPS。據(jù)Graphcore介紹,，總體而言,，第三代IPU相對(duì)于上一代性能提高40%，能耗比實(shí)現(xiàn)了16%的提升,。

　　事實(shí)上,，Bow IPU的堆疊并不算特別復(fù)雜，主要負(fù)責(zé)計(jì)算,、存儲(chǔ)的IPU die位于下層,，上方的die則主要為供電、節(jié)能等方面的功能提供幫助,。盧濤曾這樣介紹Bow IPU的die設(shè)計(jì)：“這是個(gè)大小die的設(shè)計(jì),，大die是計(jì)算die，小die主要做電源,、能耗等方面相關(guān)的管理,?！?/p>

　　盧濤表示，Bow IPU整體性能提升一方面來(lái)自新增的die,，另一方面則得益于3D封裝技術(shù),。那么，Graphcore為何沒(méi)有選用更先進(jìn)的工藝而選擇改變封裝方式,？

　　對(duì)此,，盧濤進(jìn)一步指出，上一代IPU已經(jīng)有了594億個(gè)晶體管,，面積大概為823平方毫米，這可能是7納米的單個(gè)die能生產(chǎn)的最精密芯片了,。如果想再提升,，不換工藝，就只能是換封裝,。

　　“在經(jīng)過(guò)深入評(píng)估之后,，Graphcore認(rèn)為，選擇更先進(jìn)的工藝并不能像以前那樣獲得大幅度的性能提升,。而從成本收益角度看,，也不劃算。于是,，我們選擇了3D Wafer-on-Wafer作為芯片性能提升新方法,。正是得益于這個(gè)決定，使得我們新芯片即使面積稍有上升,，但成本與上一代比較相近,，最終讓我們可以以不變的價(jià)格交付新芯片?！北R濤說(shuō),。

　　對(duì)此，電子創(chuàng)新網(wǎng)CEO張國(guó)斌也持有類似觀點(diǎn),?！艾F(xiàn)在摩爾定律放緩，再往先進(jìn)工藝演進(jìn)的話,，成本投入太大,，不是一般公司能承受的，所以大家就認(rèn)為延續(xù)摩爾定律的一個(gè)方法就是往2.5D和3D封裝的方向發(fā)展,?！彼赋觯珺ow IPU這個(gè)產(chǎn)品代表的不是一個(gè)小眾趨勢(shì),，反而是一種大趨勢(shì),，就是芯片以后要提升性能,，可能會(huì)走2.5D/3D這種封裝形式。

　　張國(guó)斌表示,，對(duì)于晶圓級(jí)封裝技術(shù),，不只是英特爾、格芯,、臺(tái)積電,、三星等大的晶圓廠在研究，包括日月光等一些芯片封裝企業(yè)也在研究,，這對(duì)推動(dòng)芯片的性能提升非常有好處,。

　　商業(yè)場(chǎng)景落地和社區(qū)建設(shè)伴生而行

　　公開(kāi)資料顯示，作為一家人工智能硬件初創(chuàng)公司,，Graphcore于2016年正式成立,，IPU是該公司主要的技術(shù)成果，也是向外界傳播的概念,，官網(wǎng)宣稱IPU是一款專為AI計(jì)算而設(shè)計(jì)的全新處理器,。

　　長(zhǎng)期關(guān)注半導(dǎo)體/芯片行業(yè)發(fā)展的資深觀察人士黃燁鋒表示，在AI芯片領(lǐng)域,，Graphcore是全球最知名,、最有實(shí)力的那批AI公司中的一個(gè)，也是在中國(guó)市場(chǎng)投入比較大的初創(chuàng)企業(yè),?！斑@家公司做AI芯片相對(duì)較早，勉強(qiáng)說(shuō)引領(lǐng)發(fā)展趨勢(shì)也行,。不過(guò),，AI芯片的發(fā)展方向現(xiàn)在逐漸明朗化，未來(lái)大家都會(huì)越做越像,?！彼f(shuō)。

　　黃燁鋒進(jìn)一步指出,，諸如較大的片上存儲(chǔ)空間,、高度并行計(jì)算能力、跨芯片通信機(jī)制,、芯片具備弱可編程性等都是AI芯片未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì),，而Graphcore的IPU是較早且在近存計(jì)算上頗具代表性的一類兼具可編程性的AI芯片。

　　落地難,，是AI行業(yè)的通病,，雖然AI芯片一直在持續(xù)發(fā)展，但落地的速度比預(yù)期的慢,。作為AI芯片行業(yè)的企業(yè),，未來(lái)Graphcore將如何進(jìn)一步發(fā)展以及加速商業(yè)化,，對(duì)于行業(yè)具有參考價(jià)值。

　　盧濤曾把現(xiàn)在的AI芯片公司分成七大類,，第一類是在組建團(tuán)隊(duì)的,，第二類是在宣講理念的，第三類是有了芯片的,，第四類是有了芯片給客戶送測(cè)的,，第五類是有落地的，第六類是有很多場(chǎng)景落地的,，第七類是真正能夠跟GPU（圖形處理器）分市場(chǎng)份額的,。

　　“Graphcore目前處在第五至第六的階段?！北R濤表示,，要達(dá)到第七類，Graphcore首先要做的是生態(tài)建設(shè),，二是持續(xù)耕耘開(kāi)發(fā)者與研究者社區(qū)的建設(shè)，三是與用戶和客戶保持充分的溝通,，建立緊密的聯(lián)系,。

　　他還表示：“生態(tài)建設(shè)是一個(gè)持續(xù)的、需要花力氣,、花時(shí)間,、花精力、花巧勁的活兒,，因?yàn)橛脩粼谶x擇一個(gè)平臺(tái)的時(shí)候,，一是會(huì)很關(guān)注新的平臺(tái)能為自己帶來(lái)什么價(jià)值，二是會(huì)特別關(guān)注遷移到新的平臺(tái)所需要耗費(fèi)的工作量,。生態(tài)建設(shè)越完備,、生態(tài)發(fā)展得越好，用戶的遷移成本就會(huì)越低,，也就是用戶在遷移到IPU時(shí)遇到的潛在阻力也會(huì)更小,。”

　　其實(shí),，Graphcore這一發(fā)展策略有著英偉達(dá)的影子,。“當(dāng)年GPU從專用的圖形處理器發(fā)展到后來(lái)可實(shí)現(xiàn)CUDA編程和應(yīng)用于AI之時(shí),，就是英偉達(dá)將更多注意力轉(zhuǎn)向軟件,、工具，完善開(kāi)發(fā)生態(tài)的過(guò)程,。像IPU這樣的AI處理器也必然經(jīng)歷這樣的過(guò)程,?！秉S燁鋒說(shuō)，Graphcore現(xiàn)在的發(fā)展關(guān)鍵更在于生態(tài)構(gòu)建與實(shí)實(shí)在在的場(chǎng)景落地上,。

　　對(duì)于公司的商業(yè)化進(jìn)程,，盧濤曾表示：“我很早就和CEO（Nigel Toon）聊過(guò)，公司的第一優(yōu)先級(jí)是有人用我們的產(chǎn)品,；第二是有人用了這個(gè)產(chǎn)品,，服務(wù)他的業(yè)務(wù)；第三是業(yè)績(jī),；第四才是利潤(rùn)?，F(xiàn)有順序不能弄錯(cuò)，先得有人用你的東西,，才能談其他,。”

　　如今,，這樣的順序依舊沒(méi)有變,。“商業(yè)場(chǎng)景落地和社區(qū)建設(shè)是相互支持,、伴生而行的,。針對(duì)商業(yè)客戶，我們需要開(kāi)發(fā)者對(duì)平臺(tái)的支持,，開(kāi)發(fā)者花費(fèi)時(shí)間和精力將自己的業(yè)務(wù)遷移到IPU上,，或基于IPU開(kāi)發(fā)自己的業(yè)務(wù)。落地的場(chǎng)景越多,，越能推進(jìn)其他商業(yè)用戶的跟進(jìn)和加入,，也能加快后續(xù)其他案例落地的速度?！北R濤告訴記者,。

　　過(guò)去一年中，Graphcore與升哲科技,、安捷中科,、深勢(shì)科技等公司圍繞包括城市治理、氣象以及分子動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域開(kāi)展合作,，還與金山云推出了基于Graphcore IPU平臺(tái)的服務(wù)器產(chǎn)品——金山云IPU服務(wù)器,，用于AI任務(wù)在云端的訓(xùn)練和推理，這也是中國(guó)首個(gè)大型公有云廠商對(duì)外公開(kāi)推出自己的IPU云產(chǎn)品,。

　　“我們會(huì)持續(xù)深耕本地的合作伙伴,，在一些相關(guān)的AI應(yīng)用領(lǐng)域，會(huì)做進(jìn)一步的加深合作,，比如用AI輔助科研,、自動(dòng)駕駛等,，都是我們2022年在AI應(yīng)用和垂直領(lǐng)域中比較重要的方向?！北R濤說(shuō),，持續(xù)落地更多應(yīng)用場(chǎng)景是商業(yè)化唯一的路徑，“這里沒(méi)有捷徑可以走,?！?/p>