マルチチップモジュール

マルチチップモジュール（MCM ）は、一般的には複数の集積回路（ICまたは「チップ」）、半導体ダイ、およびその他の個別コンポーネントが統合された電子アセンブリ（多数の導体端子または「ピン」を備えたパッケージなど）であり、通常は統合基板上に統合されているため、使用時にはより大きなICであるかのように扱うことができます。^[1] MCMパッケージングの他の用語には、「異種統合」または「ハイブリッド集積回路」があります。^[2] MCMパッケージングを使用する利点は、製造業者がモジュール性のために複数のコンポーネントを使用できること、および/または従来のモノリシックICアプローチよりも歩留まりを向上させることができることです。

フリップチップマルチチップモジュール（FCMCM ）は、フリップチップ技術を使用したマルチチップモジュールです。FCMCMには、1つの大きなダイと複数の小さなダイがすべて同じモジュール上に搭載されている場合があります。^[3]

マルチチップ モジュールは、設計者の複雑さや開発方針に応じてさまざまな形態をとります。既存のチップ パッケージのパッケージ フットプリントを模倣することを目的とした小型プリント基板(PCB) 上にパッケージ済みの IC を使用するものから、高密度相互接続 (HDI) 基板上に多数のチップ ダイを統合した完全カスタム チップ パッケージまで、さまざまな形態があります。最終的に組み立てられた MCM 基板は、次のいずれかの方法で作成されます。

• 基板は、AMD のZen 2プロセッサで使用されているような多層ラミネートプリント回路基板(PCB) です。
• 基板は低温焼成セラミックなどのセラミック上に構築されます
• IC は薄膜技術を使用してベース基板上に堆積されます。

MCM パッケージを構成する IC には次のようなものがあります。

• CPU などのコンピュータ コンポーネントの機能のほとんど、またはすべてを実行できる IC。IBM のPOWER5や Intel のCore 2 Quadの実装がその例です。最終製品の製造には、同じ IC の複数のコピーが使用されます。POWER5 の場合、複数の POWER5 プロセッサと関連するオフダイ L3 キャッシュを使用して最終パッケージが構築されます。Core 2 Quad では、実質的に 2 つの Core 2 Duo ダイが一緒にパッケージ化されています。
• コンピュータのコンポーネントの機能の一部、つまり「知的財産ブロック」（「IPブロック」）のみを実行するIC。これらはチップレットとして知られています。^{[4] [5]一例として、AMDの}Zen 2ベースのプロセッサの処理ICとI/O ICが挙げられます。

インターポーザはICを接続します。これは多くの場合、有機（炭素を含む積層回路基板、つまり有機）またはシリコン（高帯域幅メモリなど）で作られています。^[6]それぞれに利点と限界があります。複数のICを接続するためにインターポーザを使用すると、別々のパッケージで複数のモノリシックICを接続するのではなく、IC間で信号を送信するために必要な電力が削減され、送信チャネルの数が増え、抵抗と容量（RC遅延）によって発生する遅延が減少します。^[7]ただし、チップレット間の通信は、モノリシックIC内のコンポーネントよりも多くの電力を消費し、レイテンシが高くなります。^[8]

MCM 技術における比較的新しい開発は、いわゆる「チップスタック」パッケージです。^[9]特定の IC、特にメモリは、システム内で複数回使用される場合、非常に類似した、または同一のピン配置を持ちます。慎重に設計された基板により、これらのダイを垂直構成で積み重ねることができ、結果として得られる MCM のフットプリントを大幅に小さくすることができます (ただし、チップが厚くなったり背が高くなったりします)。小型電子機器の設計では面積が重要視されることが多いため、携帯電話や携帯情報端末(PDA) などの多くのアプリケーションでは、チップスタックが魅力的なオプションです。3D集積回路と薄型化プロセスを使用すると、最大 10 個のダイを積み重ねて、大容量の SD メモリ カードを作成できます。^{[10]この技術は、}高帯域幅メモリにも使用できます。

チップスタック内のデータ転送性能を向上させる方法としては、Wireless Networks on Chip（WiNoC）を使用することです。^[11]

• IBM バブルメモリMCM (1970 年代)
• IBM 3081メインフレームの熱伝導モジュール (1980 年代)
• 超伝導マルチチップモジュール（1990年代）^{[12] [13]}
• Intel Pentium Pro、Pentium II OverDrive、Pentium D Presler、Xeon Dempsey、Clovertown、Harpertown、Tigerton、Core 2 Quad (Kentsfield、Penryn-QC、Yorkfield)、Clarkdale、Arrandale、Kaby Lake-G 、およびCrystalwell搭載モデル(GT3e または GT4e グラフィックス搭載モデル)
• SDカード、マイクロSDカード、ソニー メモリースティック
• eMMC、eUFS、NVMeを単一パッケージソリューションで実現
• Xenos は、ATI TechnologiesがXbox 360用に設計したeDRAM搭載のGPUです。
• IBMのPOWER2、POWER4、POWER5、POWER7、POWER8、およびPower10
• IBM z196
• 任天堂のWii U Espresso（マイクロプロセッサ）は、CPU、GPU、オンボードVRAM（GPUに統合）を1つのMCMに搭載しています。^[14]
• VIAナノクアッドコア^[15]
• MicronのPoPにフラッシュと RAM メモリを統合
• モバイルDRAMとNANDストレージを組み合わせたSamsung MCPソリューション。^{[16] [17] [18]}
• ZenまたはZen+アーキテクチャに基づくAMD Ryzen ThreadripperおよびEpyc CPUは、2つまたは4つのチップからなるMCMである^[19]（ ZenまたはZen+に基づくRyzenはMCMではなく、1つのチップで構成される）
• AMDのZen 2またはZen 3アーキテクチャに基づく非APU Ryzen 、Ryzen Threadripper、Epyc CPUは、CPUコアと1つの大きなI/Oチップを含む1つ、2つ、4つ^[20]または8つのチップからなるMCMである^[21]。
• CDNA 2アーキテクチャに基づくAMD Instinct MI シリーズ GPU は、1 つまたは 2 つのグラフィックス コンピューティング ダイ (GCD) チップの MCM です。
• RDNA 3アーキテクチャに基づくAMD Radeon RX 7000 シリーズGPU は、1 つの GCD と最大 6 つのメモリ キャッシュ ダイ (MCD) チップを備えた MCM です。
• インテル Xe ポンテヴェッキオGPU
• インテルMeteor Lake CPU
• 高帯域幅メモリを備えたその他のプロセッサ
• CPUとメモリを搭載したApple Mシリーズ
• CPUとメモリを搭載したIntel Lunar Lake

• システムインパッケージ（SIP）
• システムオンチップ(SoC)
• ハイブリッド集積回路
• 先端パッケージング（半導体）
• チップキャリアチップパッケージとパッケージタイプ一覧
• シングルチップモジュール(SCM)
• UFS マルチチップ パッケージ(uMCP)

• マルチチップ モジュール テクノロジー (MCM) またはシステム オン パッケージ (SoP)
• AMDはマニクール12コアCPUで競争に残ることを目指す
• AutoCAD での MCM 設計 – CDS マスター MCM デザイナー スイート