El interposer de silicio conecta chiplets en un procesador

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Un interposer de silicio es una base pasiva de este material que sirve para interconectar varios chiplets o trozos de silicio dentro de un mismo paquete. No procesa datos, sino que funciona como una sofisticada placa de circuitos a escala microscópica. Su función principal es enrutar las miles de señales eléctricas entre los diferentes núcleos de procesamiento, los aceleradores especializados y la memoria de alto ancho de banda (HBM) que se montan sobre él. Esto permite unir módulos fabricados con diferentes tecnologías de nodo en un solo sistema integrado.

Los TSVs son las vías verticales que atraviesan el interposer

La tecnología que hace posible esta interconexión densa son los TSVs o Through-Silicon Vias. Son pequeños conductores verticales que perforan completamente el sustrato de silicio del interposer. Estos micro-vías crean caminos eléctricos de extremadamente baja latencia y alto ancho de banda entre la parte superior, donde se ubican los chiplets, y la parte inferior, que se conecta al sustrato de la placa base. Miles de estos TSVs se disponen en una matriz densa, formando el auténtico sistema de carreteras que comunica todos los componentes del paquete.

Esta tecnología habilita la arquitectura basada en chiplets

El uso de interposers con TSVs es fundamental para la arquitectura de chiplets. Permite dividir un diseño de procesador grande y complejo en varios chips más pequeños y fáciles de fabricar, para luego unirlos en un paquete que se comporta como una sola unidad. Este enfoque mejora el rendimiento del proceso de fabricación, ya que se pueden producir chiplets más pequeños con mayor rendimiento. Además, facilita mezclar y combinar bloques de silicio diseñados con tecnologías de fabricación distintas, como núcleos de CPU, GPU y pilas de memoria HBM, optimizando coste y rendimiento.

Sin este componente, los chiplets modernos serían como una ciudad de rascacielos conectada solo por caminos de tierra; el cuello de botella anularía cualquier ventaja.

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La gestión térmica se vuelve crítica, ya que la densidad de interconexiones y la proximidad de los chiplets bajo el mismo sustrato pueden crear puntos calientes difíciles de disipar, comprometiendo la estabilidad y longevidad del sistema.

La complejidad de fabricación y prueba dispara los costos y reduce el rendimiento; un defecto microscópico en el interposer o en una de sus miles de conexiones puede inutilizar todo el conjunto, un problema que escala con el número de chiplets integrados.

Este diseño crea una dependencia crítica del empaquetado, haciendo imposible actualizar o reparar componentes individuales; una falla en cualquier elemento montado sobre el interposer suele significar el reemplazo de toda la unidad, que es costosa y está integrada.