Chip-on-Wafer-on-Substrate: TSMC und Broadcom bringen 1.700-mm²-Interposer
Die zweite Generation der CoWoS-Technologie, die für Chip-on-Wafer-on-Substrate und somit im einfachsten Ausdruck für einen Interposer steht, soll massive Verbesserungen gegenüber der ersten Garde bieten. Die insgesamt nutzbare Fläche steigt zum Beispiel auf 1.700 Quadratmillimeter an.
Der nun mehr als doppelt so große Interposer als das Original mit rund 800 mm² hat Platz für mehrere SoCs und zusätzlich maximal sechs Stacks an HBM, Broadcom und TSMC sprechen in dem Bezug von einem Maximalausbau von 96 GByte. Die Bandbreite des Gesamtkonstrukts steigt auf 2,7 TByte pro Sekunde, 2,7 Mal so viel wie noch in der ersten Generation, die nach ihrer Vorstellung 2012 erst 2016 final eingeführt wurde.
Für die Entwicklung steuerte Broadcom die Vorgaben an den Chip, die HBM-Konfigurationen und den Interposer bei, während sich TSMC um die Realisierung in den Werken mit dem Ziel einer hohen Ausbeute (Yield) kümmerte. Mit den Erfahrungen der vergangenen acht Jahre im Rücken wurde das Projekt auf den 7-nm-Prozess abgestimmt, soll dazu aber direkt auch bereit für den kommenden Fertigungsschritt N5 sein, der den Einstieg in die 5-nm-Welt markiert.
Als Zielgruppe sehen beide Hersteller speicherintensive Anwendungen aus dem Umfeld Deep Learning, aber auch AI, Machine Learning, 5G-Netzwerke, Datacenter und mehr. Die zusätzlich geschaffene Fläche für mehr Rechenleistung, Speicher und I/O soll zudem größere Flexibilität für ASIC-Designs bieten.
Interposer-Technologie ist eine alte Bekannte
Interposer gibt es in der Industrie bereits seit vielen Jahren, im Consumer-Markt wurden sie erstmals durch AMD dem Kunden nahe gebracht. Die Entwicklung dieser ersten Lösung war aber alles andere als einfach, die Ideen brauchten für den Markt 8,5 Jahre bis zur finalen Umsetzung auf einem 1.011 mm² großen Interposer, damals von UMC noch in 45 nm gefertigt, im Jahre 2015. Der ComputerBase-Bericht zu AMD Fiji gibt einen kleinen Einblick in die Herausforderungen seinerzeit.
Die Generation der letzten Jahre, auf der unter anderem Nvidias Tesla-P100-GPUs aber auch der Nec Sx-Aurora sitzen, basierte auf einem rund 1.200 mm² großem Interposer. Broadcom verspricht sich deshalb von der neuen Generation sehr viele neue Möglichkeiten – auch andere Hersteller dürften dies erkennen.
