Samsung y Qualcomm preparan una alternativa a EMIB con puentes orgánicos para chips 2.1D
Samsung y Qualcomm trabajan desde hace más de un año en una nueva tecnología de empaquetado avanzado basada en puentes orgánicos, conocidos como Organic Bridge. El objetivo es conectar varios chips dentro de un mismo encapsulado sin recurrir necesariamente a los interposers de silicio de gran tamaño que dominan buena parte de las soluciones actuales.
Esta propuesta se enmarca en el avance del empaquetado 2.1D, una arquitectura intermedia entre los diseños 2D tradicionales y los sistemas 2.5D o 3D más complejos. La tecnología pretende ofrecer una comunicación rápida entre chiplets, reducir costes de fabricación y facilitar la creación de procesadores con varios bloques especializados.
Qué aporta el empaquetado 2.1D
Los procesadores modernos ya no dependen siempre de un único dado de silicio. En su lugar, pueden integrar chiplets dedicados a funciones concretas, como procesamiento general, gráficos, inteligencia artificial, memoria caché o conectividad. El reto consiste en unirlos con suficiente ancho de banda y una latencia reducida.
Las soluciones 2.5D suelen utilizar un interposer de silicio que actúa como una capa de conexión entre los distintos chips. Aunque este enfoque ofrece excelentes prestaciones, también incrementa la complejidad del diseño y el coste del encapsulado, especialmente cuando aumenta el tamaño del interposer.
El empaquetado 2.1D busca una solución más selectiva. En vez de colocar todos los componentes sobre una gran superficie de silicio, incorpora pequeños puentes de conexión únicamente en las zonas donde es necesario comunicar dos chiplets. Samsung y Qualcomm pretenden aplicar este concepto mediante materiales orgánicos.
Organic Bridge: conexiones localizadas entre chiplets
Un puente orgánico funciona como una estructura de interconexión integrada en el sustrato del encapsulado. Su misión es crear enlaces de alta densidad entre varios dados, manteniendo una distancia corta entre ellos y evitando parte de la complejidad asociada a un interposer completo.
La principal ventaja de este planteamiento es que el fabricante puede situar los puentes solo en puntos concretos del paquete. Esto permite ahorrar material y simplificar determinados procesos, al mismo tiempo que mantiene una comunicación directa entre los componentes que necesitan intercambiar grandes cantidades de datos.
La solución guarda similitudes conceptuales con EMIB, la tecnología de Intel basada en puentes de silicio embebidos en el sustrato. La diferencia es que el proyecto de Samsung y Qualcomm apuesta por puentes orgánicos, con la intención de ofrecer una alternativa potencialmente más flexible y económica para determinadas aplicaciones.
Posibles ventajas frente a un interposer completo
- Menor coste de fabricación: el uso de puentes pequeños puede reducir la cantidad de material avanzado necesaria en cada encapsulado.
- Mayor flexibilidad de diseño: los chiplets pueden conectarse únicamente en las áreas que requieren enlaces de alta velocidad.
- Escalabilidad: el enfoque puede adaptarse a paquetes con diferentes tamaños y combinaciones de componentes.
- Mejor aprovechamiento del sustrato: la arquitectura evita depender de un interposer de silicio que cubra toda la superficie del paquete.
Una tecnología clave para la era de los chiplets
La colaboración llega en un momento en el que la industria busca alternativas para seguir aumentando el rendimiento sin depender exclusivamente de fabricar dados cada vez más grandes. Los chiplets permiten combinar procesos de fabricación distintos y reutilizar bloques de diseño, algo especialmente importante a medida que los nodos más avanzados elevan sus costes.
Para Qualcomm, un sistema de este tipo podría resultar útil en procesadores destinados a centros de datos, inteligencia artificial, ordenadores personales y dispositivos móviles de alta gama. La compañía necesita integrar más capacidad de cálculo y memoria manteniendo bajo control el consumo, el tamaño y el precio final de sus plataformas.
Samsung, por su parte, puede aplicar la tecnología en varias áreas de su negocio, desde la fabricación de semiconductores para terceros hasta sus propios procesadores y soluciones de memoria. El fabricante cuenta con actividad tanto en producción de chips como en encapsulado avanzado, un segmento cada vez más relevante dentro de la cadena de suministro.
El reto: rendimiento, térmicas y producción masiva
El desarrollo de un puente orgánico no se limita a conectar físicamente varios chiplets. También debe garantizar una elevada densidad de interconexiones, controlar la integridad de la señal y soportar las temperaturas generadas por componentes que trabajan a plena carga.
La gestión térmica será especialmente importante en aceleradores de inteligencia artificial y procesadores para servidores. En estos productos, varios chiplets pueden concentrar una gran cantidad de potencia en un espacio reducido, por lo que el encapsulado debe facilitar la disipación y mantener la estabilidad del sistema.
Además, Samsung y Qualcomm tendrán que demostrar que el proceso puede alcanzar buenos niveles de rendimiento en fabricación. La viabilidad comercial dependerá de factores como la tasa de unidades funcionales, la compatibilidad con diferentes sustratos y la capacidad de producir paquetes complejos a gran escala.
Una alternativa que aún debe demostrar su madurez
El proyecto todavía se encuentra en una fase de desarrollo y no implica que los productos comerciales vayan a incorporar esta tecnología de forma inmediata. Antes será necesario validar el diseño, las interconexiones, la fiabilidad a largo plazo y los costes reales frente a las soluciones existentes.
Si cumple sus objetivos, el sistema Organic Bridge podría convertirse en una opción adicional para construir procesadores con chiplets. La propuesta no busca sustituir todas las arquitecturas 2.5D, pero sí ofrecer a fabricantes y diseñadores una alternativa más modular frente a tecnologías como EMIB y los grandes interposers de silicio.
