行動(dòng)處理器大廠正全力發(fā)展下世代三維晶片(3D IC)。隨著四核心處理器大舉出籠，記憶體頻寬不敷使用的疑慮已逐漸浮現(xiàn)，因此聯(lián)發(fā)科、高通(Qualcomm)及三星(Samsung)皆已積極導(dǎo)入 3D IC技術(shù)，以提升應(yīng)用處理器與Mobile DRAM間的輸入/輸出(I/O)頻寬，從而實(shí)現(xiàn)整合更多核心或矽智財(cái)(IP)的系統(tǒng)單晶片(SoC)設(shè)計(jì)。
工研院IEK系統(tǒng)IC與制程研究部研究員蔡金坤表示，行動(dòng)處理器邁向多核設(shè)計(jì)已勢(shì)在必行;國(guó)際晶片大廠高通、輝達(dá)(NVIDIA)及三星均早早推出四核心產(chǎn)品卡位，而聯(lián)發(fā)科亦在2012年底以Cortex-A7四核方案趕搭這股風(fēng)潮。此外，多家中國(guó)大陸晶片商更計(jì)劃于2013上半年加入戰(zhàn)局，甚至于 2014年進(jìn)一步發(fā)展六或八核心應(yīng)用處理器，將晶片“核心”戰(zhàn)況拉高一個(gè)層級(jí)。
不過(guò)，蔡金坤分析，中央處理器(CPU)核心倍增后，由于本身加上繪圖處理器(GPU)、無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)晶片及感測(cè)器等資訊運(yùn)算需求激增，將占用大量記憶體I/O頻寬;因此，包括高通、三星及聯(lián)發(fā)科已開(kāi)始部署3D IC方案，規(guī)畫(huà)運(yùn)用新世代Wide I/O封裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)堆疊處理器與記憶體，進(jìn)一步擴(kuò)充資訊傳輸通道，以提升多核心晶片工作效率，并降低I/O功耗。
蔡金坤透露，三星具備邏輯IC與記憶體雙重技術(shù)，正著手展開(kāi)3D IC設(shè)計(jì)，預(yù)期2014～2015年可望揭露較明確的技術(shù)進(jìn)展，以克服下一代八核心SoC頻寬不足，影響整體系統(tǒng)效能的問(wèn)題。該公司預(yù)計(jì)利用安謀國(guó)際 (ARM)的big.LITTLE架構(gòu)，以20奈米(nm)以下制程整合各四顆Cortex-A15與Cortex-A7，讓處理器時(shí)脈大增至 2.5～3GHz水準(zhǔn);同時(shí)將行動(dòng)記憶體升級(jí)至LPDDR3規(guī)格，再透過(guò)3D封裝串連邏輯晶片，達(dá)到多通道12.8Gbit/s頻寬。
與此同時(shí)，聯(lián)發(fā)科也和工研院“n2”晶片研發(fā)計(jì)劃緊密配合，布局處理器整合非揮發(fā)性記憶體(NVRAM)的3D IC設(shè)計(jì)方案。據(jù)悉，該計(jì)劃目標(biāo)系打造超越現(xiàn)有四核心晶片下兩個(gè)世代的多核CPU加多核GPU處理器，以滿足行動(dòng)與運(yùn)算設(shè)備融合的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，并讓系統(tǒng)能順暢支援超高速聯(lián)網(wǎng)、擴(kuò)增實(shí)境(AR)、全高畫(huà)質(zhì)(FHD)和3D顯示等創(chuàng)新功能。
事實(shí)上，超越四核心設(shè)計(jì)并非易事，尤其是記憶體頻寬不足問(wèn)題，將無(wú)法發(fā)揮預(yù)期的系統(tǒng)效能，除非能改善頻寬，否則貿(mào)然增加核心也只是徒增功耗。以蘋(píng)果 (Apple)最新的A5X及A6處理器為例，仍僅止于雙核心設(shè)計(jì)，卻透過(guò)堆疊式封裝層疊(PoP)技術(shù)，將處理器與LPDDR2記憶體的I/O通道擴(kuò)充至兩個(gè)，優(yōu)化系統(tǒng)資訊讀寫(xiě)效率，從而與大量搭載四核心處理器的Android機(jī)種比拼效能。