英特爾也許可能差不多發現了找回摩爾定律的方法

做處理器的公司長期以來總是痴迷於把東西弄小。那個著名的——也越來越過時的——摩爾定律「支配」了幾十年晶元的發展，或者說晶元的縮小。但是如果有朝一日，「變小」不再像以前那麼管用了怎麼辦呢？相比讓處理器中的起見變得更小，英特爾找到了一種「堆起來」的方法。

周三(原文發表於12月12日，所以這個周三應該是指當天)，這家晶元巨頭演示了名為Foveros的新3D封裝技術，能夠讓在邏輯晶元之上再摞上另一個邏輯晶元。近年來，許多垂直堆疊的技術都在推動存儲晶元的發展，但是英特爾是第一家在經過數年的研究之後，把3D堆疊技術大規模地引入CPU、顯示晶元以及AI處理器的廠家。估計當年戈登·摩爾爵士預想的肯定不是現今這幅圖景——但現實也許比老爺子的想像更好。

疊高高

堆疊式封裝不僅僅意味著節省空間，雖然這也是這個技術很大的意義之一。更大的意義在於這個技術允許你根據需求來定製組合不同的矽片。

英特爾的首席架構師Raja Koduri(這大神之前在AMD圖形部門，一年前從農企跳到了牙膏廠)說，「你可以在一定的空間里塞進更多的晶體管，也可以塞不同種類的晶體管進去。比如你可以在CPU頭上頂一個5G基帶，這個堆疊技術就很管用了，能讓你在更小的尺寸里獲得全部的功能。」

業內的其他廠商也已經注意到了混合搭配晶體管的好處，發明出了類似於在顯微鏡中才能看見的拼圖塊一樣的「微型晶元(chiplets)」。不過，之前這些依然是對一個平面而言的。現在，英特爾的3D堆疊技術有點像把之前平面上的拼圖塊變成了能夠疊起來的樂高磚。

「這讓整個晶元架構的概念都變了！」說這話的是Maribel Lopez，他是一家叫做Lopez Research的技術研究公司的創始人。

而這種變化能帶來實實在在的好處。Moor Insights & Strategy的CEO Patrick Moorhead說，之前的2D方式為了一定的靈活性犧牲了性能，而且功耗也更大。而現在看起來英特爾似乎躲過了這些問題。「現在演示中最令人驚訝的就是，他們把這些微型晶元堆起來的時候既沒有損失性能也沒有增加功耗，」，Moorhead說道，他還表示，英特爾需要證明他們在生產成百上千萬的晶元時依然能有這個結果，而不是僅靠一個演示。

而供電問題，則是英特爾宣稱已經解決的另一個難題。業界已經追尋3D封裝技術幾十年了，但一直受限於功耗、發熱和價格。Koduri提到，「底層晶元發熱後，熱量會向上傳導。而在3D堆疊封裝中，如果你在把所有晶元都組裝好了之後發現其中某一層晶元有問題，那就只能整個丟棄了。這可是件代價非常、非常高昂的事兒。」

而至於英特爾是具體怎麼解決這些問題的，Koduri則守口如瓶。但他也透露，公司通過嚴格的測試、新的供電流程，以及完全重新發明的絕緣散熱材料來躲過了之前的那些坑。

晶元封裝技術由平面到3D的轉變。Credit：Intel.

大變革

某種程度上，英特爾其實是解決了個一直以來令人頭疼的物理問題。而這個問題本身就很有意思。但既然是一項重要突破，那解決這個問題之後能做什麼則更加意義非凡。

「隨著晶元里的東西越來越小，或者有點什麼新型的結構，物理學方面那些有意思的挑戰就總會冒出來。」Lopez說道，「解決這些東西才能搞出些新玩意，比如可摺疊、可彎曲的設備，或者減輕點重量什麼的。」

對了，提醒一下，這些新玩意來得可能比你想像的要快。英特爾說搭載Foveros架構的新產品將在未來12到18個月內發貨。而到了那時候，三星大概已經把首個可摺疊手機賣到世界各地了。

但是，這種新架構可能會在某些更為微妙的地方帶來點好處。因為這個新架構允許製造商調整晶體管的類型來滿足自身需求，無數的設備可能都會因為這個堆疊技術而變得更加高效。

Koduri說：「為高性能遊戲CPU準備的晶體管放在GPU上未必就是最好的。同樣，用在5G基帶和設備互聯上的晶體管也都不一樣。」人工智慧方面的需求也不一樣，如此等等。「之前，我們只能妥協一下，找一個在各方面表現都還不錯的平衡。如今，我們終於能給每一個功能都用上最合適的組件，然後打包封裝在一起了。而且因為每個晶元之間的帶寬非常大，這堆東西工作起來就和單一的晶元沒啥區別。」

長期來看，這種可定製性會讓英特爾獲益匪淺。即便在如今這家晶元巨頭具有統治地位的伺服器市場，它也面臨著來自Google和亞馬遜等其他公司的競爭，這些對手最近也都選擇自研處理晶元了。這回，英特爾可以拿出點獨門秘籍了，提供了一點讓他們成為合作夥伴而不是競爭對手的潛在可能性。

Moorhead則說，「Facebook、Google或者亞馬遜沒有理由不在Intel的設計中加入自己定製的、專有的晶元。」

當然，就像其他新技術一樣，英特爾雖然聲稱能夠在大規模生產中應用Foveros技術，但它仍然需要實際做出來才能證明自己。而且設備製造商和其他合作夥伴也得參與進來。畢竟，英特爾基本上錯過了整個移動設備的時代，而且面臨著來自AMD、高通和台積電(TSMC)的激烈競爭，其中有些對手已經跳進了7nm製程，而英特爾自己還在磨嘰10nm。

但最終，3D堆疊封裝帶來的最大改變，就是「變小」已經不是廠商們要追求的東西了，取而代之的是「變高」。周三，英特爾還推出了其他一些新的迭代產品，包括新的Sunny Cove CPU架構和Gen11 集成顯卡。但是3D封裝技術帶來了一些革命性的東西：重新思考該怎麼造晶元，以及讓摩爾定律重新上路的新引擎。

本文譯自 WIRED，由譯者 Freez Sun 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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