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)來自于中國臺(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，通過芯片疊加并經(jīng)過系列優(yōu)化，讓14納米芯片可以比肩7納米芯片的性能水平?！癤86雙雄”英特爾和AMD也曾經(jīng)推出過類似的產(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“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)?！卑雽?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《中國經(jīng)營報(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。”

　　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)的工藝來提升芯片性能將變得越來越困難，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)總裁兼全球首席營收官盧濤表示。

　　先進(jìn)封裝對(duì)芯片性能帶來可觀提升

　　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，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。”盧濤說。

　　對(duì)此，電子創(chuàng)新網(wǎng)CEO張國斌也持有類似觀點(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)，也是在中國市場(chǎng)投入比較大的初創(chuàng)企業(yè)。“這家公司做AI芯片相對(duì)較早，勉強(qiáng)說引領(lǐng)發(fā)展趨勢(shì)也行。不過，AI芯片的發(fā)展方向現(xiàn)在逐漸明朗化，未來大家都會(huì)越做越像。”他說。

　　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。”盧濤表示，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?！?/p>

　　其實(shí)，Graphcore這一發(fā)展策略有著英偉達(dá)的影子?！爱?dāng)年GPU從專用的圖形處理器發(fā)展到后來可實(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，完善開發(fā)生態(tài)的過程。像IPU這樣的AI處理器也必然經(jīng)歷這樣的過程?！秉S燁鋒說，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，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?，F(xiàn)有順序不能弄錯(cuò)，先得有人用你的東西，才能談其他?！?/p>

　　如今，這樣的順序依舊沒有變?！吧虡I(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，我們需要開發(fā)者對(duì)平臺(tái)的支持，開發(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，這也是中國首個(gè)大型公有云廠商對(duì)外公開推出自己的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，持續(xù)落地更多應(yīng)用場(chǎng)景是商業(yè)化唯一的路徑，“這里沒有捷徑可以走?！?/p>