AMD秘密研发光子技术，新专利昭示芯片未来

AMD 一直在秘密研究光子技术。虽然这是一个预期的发展——因为光子学是经典和量子计算系统的新兴技术领域之一——但它确实代表了公司本身的一个新场所。

该信息来自最近公布的一项专利，该专利最初是 AMD 于 2020 年在美国提交的。在该专利中，该公司描述了一种系统，该系统允许基于光子学的通信系统直接连接到芯片。

光子学利用了光速，这可以实现更快的信息传输速率并提高能源效率（因为通常介质（例如铜）不会损失电阻）。AMD 将光束直接连接到芯片上的工作将改善延迟和功耗，进而提高性能和可扩展性。

与大多数专利一样，该专利是模糊的。它通常描述了制造可以处理基于光子的输入和输出的芯片所需的制造步骤。这种芯片的制造必然与公司今天制造的不同，并且将涉及在有机再分布层 (ORDL) 上集成光子芯片和硅芯片。

一片典型的半导体。注意金属再分布层。

（图片来源：Semiengineering)

在当前的方法中，这些层缺少有机部分（RDL 中的 O），并且通常是基于金属的互连，将 I/O 访问重新分配到芯片的不同部分——与台积电的硅通孔 (TSV) 技术不同允许 2D 和 3D 芯片集成。因此，我们看到的方法与在 OLED 电视和显示器中使用有机材料没有什么不同，在这种情况下，有机材料用于根据它们所接触的电频率发光。

AMD关于光子集成半导体封装的专利申请图。105是SoC；110是光子芯片；120是连接的光缆；140为有机再分布层；145 是将 SoC 和光子芯片连接到 ORDL 的微凸块；160被描述为典型的BGA（球栅阵列），分层在衬底135上。（图片来源：AMD）

然后在这个有机层的顶部添加一个典型的SoC（片上系统），使其能够接收重新分配的光脉冲，这些光脉冲将信息输入和输出芯片本身。SoC 计算信息并通过有机层本身将其传递到放置在其旁边的光子芯片。然后，该光子芯片将通过光纤电缆将信息传输到它需要去的任何地方。根据 AMD 的专利，这三个组件都可以在它们自己的晶圆基板上制造——促进制造过程——同时随后被封装在一起。

AMD 的专利表明，该公司正在寻找提高可扩展性的方法，以超越传统半导体所允许的范围。近年来，随着越来越密集的晶体管带来的好处有所下降，而计算需求却只增不减，芯片设计人员不得不开始寻找更有创意的方法来提高性能，尤其是提高能效。

这些技术不太可能很快成为产品，更不用说出现在你家隔壁的 PC 硬件商店里。但是技术有办法降低成本规模。虽然光子学和经典 SoC 的最初混合应用可能要在几年后才能实现，但这样的芯片设计场所对于在高性能计算 (HPC)环境中进一步扩展是必不可少的——在这些环境中可以赚到大钱。

后者也已经达到了空气冷却能力的极限，用于越来越密集、更节能但最终更耗电的芯片——他们也在寻找开箱即用的想法以允许扩大规模——想法如液浸冷却。光子学在不给这些系统增加热量的情况下传输信息的能力——同时提高了通信速度和能源效率——听起来像是一个安全的赌注。

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