【芯片封测学习专栏 -- D2D 和 C2C 之间的区别】

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Overview

本文将介绍 D2D(die to die) 及 C2C(chip to chip) 及它们的差异与具体使用场景。

D2D（Die-to-Die） 和 C2C（Chip-to-Chip） 是集成电路设计和封装技术中常见的两种互联形式。它们主要用于集成电路组件之间的数据通信，但适用的场景和技术特点存在显著区别。

D2D（Die-to-Die）互联

D2D 定义

D2D（Die-to-Die）互联指的是同一封装内部的裸片（die）之间的直接互联。通过封装内的互连结构，例如硅通孔（Through-Silicon Vias, TSV）或重新分布层（Redistribution Layer, RDL），实现裸片之间的高带宽、低延迟通信。

D2D 特点

1. 高带宽 ：D2D通信通常使用高密度的连接点（如微凸点、硅桥、或光学互连），可实现比传统C2C更高的通信带宽。

2. 低功耗 ：由于物理距离较短（通常是微米到毫米级别），信号损耗和功耗显著降低。

3. 小尺寸 ：通过在单一封装内集成多个裸片（如2.5D、3D封装），减少PCB上的占用空间。

4. 更高整合度 ：适合集成不同制程节点的裸片，比如高性能处理器与低功耗存储器结合。

D2D 使用场景

• 高性能计算（HPC）：如处理器和高带宽存储（HBM）之间的连接。

• 人工智能芯片：多模块间实现低延迟的高效数据交换。

• 先进封装技术：2.5D封装中的有机互连基板或硅中介层，3D封装中的硅通孔技术。

C2C（Chip-to-Chip）互联

C2C 定义

C2C（Chip-to-Chip）互联指的是两个独立封装芯片之间的通信，通常通过PCB（印刷电路板）、互连电缆、或无线通信技术实现数据交换。

C2C 特点

1. 中等带宽 ：C2C通常受到信号引脚数量和接口协议（如PCIe、Ethernet）的限制，带宽不如D2D。

2. 较高延迟和功耗 ：由于信号传输距离更长（通常为厘米级甚至更大），以及PCB上的寄生效应，传输效率较低。

3. 模块化设计 ：适用于不同封装和产品之间的灵活组合，可以在系统层面增加更多功能模块。

4. 通用性更强 ：可兼容多种芯片平台，不需要统一的封装标准。

C2C 使用场景

• 数据中心：服务器主板上CPU和GPU之间的通信。

• 消费电子：智能手机主板上处理器和外部存储器之间的连接。

• 高速网络设备：如交换芯片或不同模块之间的数据传输。

D2D 和 C2C 的差异总结

实际案例

D2D 的示例

1. HBM（High Bandwidth Memory）：
   HBM是一种高带宽存储器，通过硅中介层实现处理器（裸片）与HBM内存（裸片）之间的紧密通信。

• 技术特点： 使用2.5D封装，通过RDL层进行信号互连。

• 应用场景： GPU（如NVIDIA H100）和AI芯片中，用于提升数据读写速度。

2. AMD Infinity Fabric：
   AMD的EPYC处理器中，不同裸片（Die）之间的通信依赖D2D技术，提供低延迟的互联结构。

C2C 的示例

1. PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）：
   PCIe是一种通用的高速互连协议，用于CPU与独立GPU、SSD之间的数据传输。

• 技术特点： 基于主板的铜导线信号传输，支持多设备之间的并行通信。

• 应用场景： 通用计算设备、服务器和消费电子。

2. Ethernet（以太网）：
   芯片之间通过以太网协议通信，尤其在服务器和高性能计算集群中用于网络连接。

• 技术特点： 利用成熟的以太网堆栈实现长距离通信。

• 应用场景： 数据中心内的高速芯片通信。

总结

D2D和C2C各有独特的优势。D2D更适合对高带宽、低功耗和低延迟要求极高的场景，而C2C在系统层级上的灵活性、易扩展性和兼容性使其在消费类电子和网络通信设备中更为普遍。这两种互联形式随着先进封装技术和通信协议的发展，成为芯片产业不可或缺的关键技术。