ハードウェアセクターのすべての企業が将来に向けてチップレットに基づいて新しい設計を開発しているので、これらは未来のように見えますが、実際には、ハードウェアの世界に数十年存在しているMCMチップにすぎません。 この記事では、通信し、これらのチップ構成がマウントされているインターポーザーについて説明します。
インターポーザーは目新しいものではありませんが、 NVIDIA, AMD, インテル または、この分野の他の企業は、チップレットベースのアーキテクチャの開発が重要であるのと同じように、インターホンも重要であるため、近年この方向に進んでいます。
インターポーザーとは何ですか？
技術的にはインターポーザはPCBの一種であるため、その上に複数のチップが搭載されたボードです。 インターポーザーは、メインPCBとその上にあるチップの間に配置されるプレートであるため、伝統的にそのように呼ばれています。 たとえば、ラップトップ専用のGPUがマウントされているMXMモジュールは、インターポーザーと見なすことができます。
これは、数年前に発売されたIntel Iris用のL4など、外部の「組み込み」メモリを備えた一部のチップの場合でもあり、組み込みメモリとSoCの両方が同じインターポーザにマウントされていました。
しかし、近年、インターポーザーの使用は、2.5D DRAMメモリ（通常はHBM）の実装に基づいているため、垂直相互接続を使用する、いわゆる3DIC集積回路に関連しています。 これらのインターポーザーは、可能な限り低いエネルギー消費で可能な限り高速に通信を提供するように設計されており、HBMメモリをGDDR6などの他のメモリよりも有利にするものがある場合、それはそのpJ /ビット比です。
pJ /ビットに2秒あたりの帯域幅をビット単位で乗算する計算を行うだけで、消費量と、HBM2.5が消費性能の高いメモリであることがわかります。 ただし、魔法の多くは、XNUMXDICシステムの構築に不可欠なさまざまな部分を通信するインターポーザーによるものです。
データの移動には費用がかかります
新しいアーキテクチャを設計している分野の専門家に尋ねると、答えが常に同じであることがわかります。 問題は、可能な限り多くの計算を取得することではなく、固定されたエネルギーバジェット内で可能な限り多くのデータ移動を取得することです。
すべてのチップには、チップ間で情報を送受信するための一連のデータピンがあり、情報の送信ごとにエネルギーコストがかかります。帯域幅を増やすには、次のXNUMXつの標準ソリューションが必要です。
- ピンの数を増やすと、チップのサイズが大きくなります。これにより、ウェーハあたりのチップが少なくなり、使用可能なストックが減少します。 サイズが大きいために追加の遅延の問題が発生することは別として。
- 外部インターフェイスのクロック速度を上げることは、価格の上昇ではなく、消費量の増加です。消費量はクロック速度に比例して増加し、これは電圧に比例して増加するためです。
到達した解決策は、チップの面積を増やすことなく、より多くのピンを配置できるように、ピンを垂直に配置することでした。 アイデアは私たちが見ることができるものと同じです CPU ボードと通信する何百ものピンがあるソケット。 2.5DIC構成のインターポーザーを使用すると、すべてのチップと垂直に通信し、インターポーザー自体がこのデータの移動を担当します。
つまり、インターポーザーによって実行される必要のある多数の相互接続について話しているのです。つまり、インターポーザーは非常に複雑である必要があり、これらの構成ではこれらが完全に必要です。
インターポーザーの種類
インターポーザーにはさまざまな種類がありますが、次に説明するのは、特定のブランドや独自のテクノロジーについてではなく、存在するさまざまな種類のインターポーザーの一般的な説明です。 ただし、それらはすべて2.5DICシステムの実装用に設計されていることを明確にする必要があります。
シリコンインターポーザー
これらは最も使用されており、現時点では大規模な業界に存在する唯一のものです。この投稿に付随するすべての画像は、このタイプのインターポーザーです。
それらはまだ別のチップであるという事実からそのように呼ばれていますが、大規模です。 問題？ それらは製造に費用がかかり、30ドルから100ドルの範囲の費用がかかる可能性があります。さらに、4GHzを超える通信にクロック速度を提供できないという問題があります。 HBMメモリは現時点で必要なクロック速度が低いため、制限に達していません。
有機インターポーザー
それらは、エポキシ樹脂などの有機元素の構築に通常使用されるものです。 クロック速度を大幅に下げることができるため、従来のシリコンインターポーザーと同じ性能はありませんが、製造コストは非常に低く、2〜3ドルです。
シリコンインターポーザーのクロック速度に到達できない理由は、主に高温に耐えられないためです。そのため、シリコンインターポーザー上に作成されるインターフェイスの設計と使用法が決まります。
有機インターポーザーは相互通信にシリコン経路を使用しませんが、シリコンと有機インターポーザーを組み合わせたいわゆる2.1Dインターポーザーがあり、低速でのシリコンの高速転送が求められます。 費用。
ガラス光学インターポーザー
ガラス製のインターポーザーもありますが、これらは電子を使った通信ではなく、光子で通信します。 したがって、それらは最高の性能を備えたものですが、それらの製造は複雑です。 ほとんどの場合、必要に応じてシリコンインターポーザーを交換することになります。
光インターホンで通信できるため、インターポーザーを介してシリコンにトラックを走らせる必要がなくなります。 ですから、それは別のパラダイムであり、私たちが見るのに何年もかかるでしょう。
また、シリコンや有機インターポーザーと同じ製造方法について話しているわけではないため、新しいタイプの製造が必要になることも考慮に入れる必要があります。 これにより、サーバーやスーパーコンピューターなどの高性能機器への可用性が何年にもわたって制限される可能性があります。
TSVのないシリコンブリッジまたはインターポーザー
ブリッジはシリコンインターポーザーですが、特に、シリコンを通る経路を使用しません。 このソリューションは、IntelがEMIBと選択した相互通信の形式であり、AMDチップレットに基づく将来のシステムの特許で指定されているため、シリコンの理想的な代替手段になりつつあるため、数年後に有名になります。国内市場向けのインターポーザー。
ブリッジの考え方は、内部相互接続ではなく、チップを直接接続することです。 これは、インターポーザーの上にチップがほとんどなく、はるかに低コストである場合に理想的なソリューションです。