根据PC Gamer的报道，台积电近日宣布，已正式启动其下一代系统级芯片 （System-on-Wafer, SoW） 封装技术的开发，命名为“SoW-X”。这项创新技术的推出，预计将使当前市场上的中央处理器 （CPU） 和图形处理器 （GPU） 在芯片面积上显得微不足道，为追求极致运算能力的数据中心和人工智能 （AI） 领域带来颠覆性的变革。
报道指出，在当前智能手机、穿戴式设备、移动游戏机，到台式机、服务器，及大型数据中心设备都能看到处理器的身影的情况下，使得芯片的尺寸各异。而当前高端个人计算机中的处理器，无论是AMD的Ryzen 9 9950X3D或Inte l的Core Ultra 9 285K处理器，都已采用了将多个小型芯片 （chiplets） 技术，就是将多个芯片集成封装成一个大型处理器的技术。而台积电的SoW-X技术，正是这种芯片集成概念的更高端实现。
与现有技术相比，SoW-X展现出惊人的规模和集成度。传统的芯片封装技术士通常在约7,000 mm² 的基板上安装三到四个小型晶粒。然而，SoW-X芯片封装技术的覆盖面积将提升10到15倍，甚至需要使用整片12英寸芯片来承载所有组件。而这项技术最引人瞩目的进步之一，在于其能够在同一片芯片上集成更多关键组件。台积电的第一代SoW封装仅将处理晶粒安装到芯片上，而新版本的SoW-X将能够直接包含高带宽内存 （HBM） 芯片。这项突破性的集成技术代表着无需再依赖昂贵，且复杂的外部互联 （interconnects） 来连接内存和处理器，极大的简化了系统设计并提升了效率。
报道指出，为了具体展现SoW-X的庞大规模，即使是目前AMD用于AI应用的大型MI300X处理器，在SoW-X面前也显得异常微小。事实上，AMD的MI300X本身已是一个工程奇迹，因为其中包含20个芯片和晶粒，其中包括四个大型I/O基础晶粒、八个CNDA 3 GPU和八个HBM模块，而台积电的SoW-X有可能将其规模再乘以十倍。
然而，这种庞大的SoW-X产品并非能轻易安装到现有的界面插槽中。由于所有晶粒都安装在同一片芯片上，该芯片必须额外叠加多层结构，以有效散热、提供电力，并在系统内部传输数据。因此，虽然芯片本身是纤薄、精密的对象，但一旦经过SoW-X封装，它们就会变成庞大、沉重且巨大的设备。因此，SoW-X的主要应用场景将锁定在超大型AI数据中心中，在这些对运算密度有着极高要求的环境中，如何在最小的空间内塞入最多的处理能力，是最大化数据中心设备内部可用空间关键。如此，SoW-X不仅仅是为了制造更大、更好的处理器，它更是将摩尔定律 （Moore's Law） 的极限推向新的高峰。
报道强调，除了追求绝对的运算性能，SoW-X在能源效率方面也带来了显著的改善。借由尽可能将多的组件放置在同一个基板上，可以大幅降低功耗。尽管台积电指出SoW-X的总功耗将高达17,000瓦，但其相对性能功耗比 （performance-per-watt） 却比传统通过PCIe界面连接所有组件的数据中心集群高出65%，这代表着在提供相同，甚至更高运算能力的同时，SoW-X能够更有效地利用能源。
因此，对于广大游戏玩家和普通家庭用户而言，SoW-X目前可能看似遥远。然而，台积电通过SoW-X系统开发和出货所积累的知识与经验，将会逐渐下放到其日常的封装产品中。这代表着未来的手机、桌面CPU和显卡都将受益于此，无论它们目前是否已采用晶粒，或芯片堆栈技术，还是在节点制程达到单一晶粒晶体管数量的实际限制时。
根据台积电的预期，SoW-X在2027年才会正式问世。届时，由于其非常高昂的制造成本，将只有少数特定的客户才能负担得起。这项技术的问世，也引发了业界对未来芯片发展方向的思考，那就是SoW-X之后，芯片是否需要变得更大？或者我们将看到系统级芯片叠芯片 （system-on-wafer-on-wafer） 的发展，以继续推动对更强大处理能力的追求。
报道进一步指出，尽管晶体管的尺寸可能无法再大幅缩小，但可以肯定的是，未来的处理器将会变得巨大得多。台积电持续在芯片技术的突破，最终将会是不需要挑选合作伙伴，只需耐心等待，因为最终所有客户都会找来门来。这也将使得在台积电预计2025年获利将突破500亿美元的背景下，SoW-X的推出，无疑再次巩固了其在全球半导体制造领域的领导地位。
(首图来源：shutterstock)
