陈巍谈芯:Apple M1 Ultra的UltraFusion架构深入解读(收录于先进封装Chipl...

陈巍谈芯:Apple M1 Ultra的UltraFusion架构深入解读(收录于先进封装Chipl...

陈巍谈芯：Apple M1 Ultra的UltraFusion架构深入解读

2022年3月，苹果发布M1 Ultra芯片，这一芯片采用独特的UltraFusion架构，成为业界关注焦点。UltraFusion架构通过硅中介层和微型凸块技术，将芯片连接到超过10,000个信号，提供2.5TB/s的超高处理器间带宽，性能远超其他多芯片互连技术。

M1 Ultra拥有高达128GB的高带宽、低延迟统一内存，支持20个CPU核心、64个GPU核心和32核神经网络引擎，每秒可运行高达22万亿次运算，GPU性能是苹果M1芯片的8倍，比最新16核PC台式机还高90%。

UltraFusion架构的核心在于其创新的封装技术，通过使用2.5D/3D互连技术，摩尔定律得以在系统级缩放层面实现，从二维封装发展到2.5D和3D封装。集成电路通过扩大面积和立体发展两条路径提升整体性能。

UltraFusion架构基于台积电第五代CoWoS Chiplet技术的互连架构，通过Die Stitching技术将4个掩模版拼接，扩大中介层面积，可容纳1200mm2的多个逻辑芯粒和八个HBM堆栈。中介层采用面对面连接方式，实现高效的片间互连。

UltraFusion架构在技术特点上，包括新的低RC金属层、互连功耗控制、优化的TSV、集成在中介层的电容、新型热界面材料以及Die-Stitching技术，这些技术共同提高了封装性能和效率，降低能耗，提升芯片整体性能。

UltraFusion架构充分结合了封装互连技术、半导体制造和电路设计技术，为整合更大面积、更高性能的算力芯片提供了可能性，对计算架构的发展具有重要意义。通过专利和论文分析，UltraFusion架构展示了在先进封装技术领域的创新和进步。