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拆解者 Kurnal 的芯片显微照片,加上极客湾的逐项统计,把麒麟 9050 Pro 的封装结构第一次拆成了可以核对的数字:两颗裸片上下叠放,靠大约 8 万根硅通孔(TSV)连成一体。这些通孔从衬底穿上来,先穿过下面那颗裸片,再抵达上面那颗;它们留下的禁布区,吃掉了底部裸片约 8% 的可用面积。
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这是华为「逻辑折叠」(LogicFolding)最具体的一面,也和外界「把缓存切出来单独做一颗芯片」的想象不完全一样。
一颗常规 SoC,由衬底、金属层和一层逻辑电路组成。麒麟 9050 Pro 是两颗裸片堆叠,用铜-铜混合键合(hybrid bonding)把双方的金属层直接连起来,中间不经过焊球。硅通孔负责把电和信号从衬底送上去,混合键合负责两颗裸片之间的金属层对接,两者分工不同。承担计算的裸片出自中芯国际 N+3 工艺,大致比其它代工厂的 6nm 级节点好一档;装载缓存、I/O 接口和 PLL 的那颗出自中芯国际 N+2,大致相当于台积电 N6。这两个节点,华为和中芯国际都没有正面确认。
思路接近 AMD 的 3D V-Cache——把缓存移到单独一颗键合裸片上。但堆叠顺序是反的:AMD 把缓存裸片盖在计算裸片之上,麒麟 9050 Pro 把缓存、I/O 和 PLL 放在下层,计算模块放在上层。散热是主要原因——上层散热条件更好,留给发热更大的计算单元;缓存和 I/O 发热更低,对制程微缩也不那么敏感,放下面正合适。密度则是另一处差别:这里的混合键合连接点比 3D V-Cache 密得多,执行单元到缓存之间的走线更短,延迟因此更低。
更值得注意的是,逻辑折叠不是「整块整块地分家」。按 Kurnal 的 die shot,每一个大模块都同时跨在两颗裸片上。以超大核为例,大部分执行单元在上层裸片,L1、L2 缓存则在下层裸片,正好位于 load/store 单元的正下方。GPU、ISP、NPU、基带也是同一套安排。传统小芯片的思路是按功能把芯片切成几颗,再用中介层或硅桥连起来;这里走的是纵向剖开、「上下铺」的路子。好处是双重的:互连缩短,延迟下降;同样的时钟频率下,电压可以更低。
真正要付账的地方在那 8%。相当于拿底部裸片近十分之一的可用面积,去换两颗裸片之间的带宽和更短的走线。
把压力从制程转到封装,是这套做法的另一层意义。两颗裸片都由中芯国际生产,性能的增量不再只来自把晶体管做小,还来自键合密度、走线长度和电压这三件事。在制程微缩越来越贵、越来越难的当下,用封装和键合换性能,正在变成一条正经的技术路线。
需要说明的是,上述数字来自第三方拆解与显微测量,华为和中芯国际均未给出官方口径。
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