O surgimento de circuitos integrados bidimensionais, 2.5DIC, trouxe consigo os chamados intermediários de silício para a intercomunicação dos diferentes elementos que os integram. Devido ao seu alto custo e complexidade, estes se tornaram um gargalo para a adoção em massa desse tipo de circuito. As pontes de silício são uma alternativa que promete solucionar esses problemas.
O maior desafio em um sistema composto por vários processadores diferentes é a comunicação. No entanto, existem aplicações em que a potência exigida pelo hardware evita colocar a arquitetura em um único chip e uma composição mais complexa tem que ser desenhada, sendo a mais comum o que chamamos de circuito 2.5DIC.
O problema com os intermediários de silício
Devido à complexidade da comunicação necessária e à necessidade de economizar na transferência de dados, é necessário o uso de interfaces de comunicação complexas. O truque mais comum? O uso de caminhos de silício colocados verticalmente que vão do interposer e através dos chips verticalmente. Isso permite aumentar o número de interconexões e fazer com que cada uma funcione com uma velocidade de clock baixa, o que é extremamente importante, pois o consumo de energia cresce exponencialmente com a velocidade do clock.
O problema com os intermediários de silício é que eles são extremamente caros devido ao tamanho do interposer, uma vez que este nada mais é do que um chip no qual o resto dos chips são montados e também tem que ser grande. Portanto, o tamanho do mediador é limitado pela grade do nó de manufatura. Com a tecnologia atual, o tamanho máximo que um mediador de silício pode ter é 30 x 30 mm, portanto os chips, tanto de memória quanto de processadores, devem ser menores do que o mediador no qual estão montados. .
Todas essas limitações significam que há alguns anos uma alternativa foi desenvolvida na forma das chamadas pontes de silício, que foram adotadas por ambos Intel e AMD para seus designs 2.5DIC presentes e futuros.
O que são pontes de silício?
Pontes de silício, pontes de silício em inglês, não são uma tecnologia do futuro , uma vez que já os vimos em produtos que foram lançados. Já a tecnologia EMIB e a Intel usam essa tecnologia para comunicar vários chips entre si em seus projetos baseados em circuitos integrados de duas dimensões e meia.
A vantagem das pontes de silício é que elas não use um mediador inteiro para comunicação , mas em vez disso, crie um canal de comunicação entre os dois chips que estão se comunicando e que está localizado no substrato de ambos. Algo que à primeira vista pode parecer um mediador, mas a quantidade de silício necessária para a intercomunicação dos diferentes chips é na verdade muito menor.
Além disso, as pontes de silício permitem liberdade ao unir diferentes chips, os criadores não são limitados pelo tamanho do intermediário e não há sobrecarga de interconexão no intermediário, então há elementos que eles não usam para se comunicar. cada. É, portanto, uma solução muito mais barata e traz os designs 2.5DIC mais próximos do mercado doméstico e, portanto, fora da computação de alto desempenho.
Como funcionam as pontes de silício?
Uma das peculiaridades das pontes de silício é que eles não usam caminhos de silicone ou TSV para intercomunique-se com os chips, o que reduz bastante os custos, já que não é necessário criar uma série de caminhos verticais que cruzem todo o chip de cima para baixo. O problema com a adoção de caminhos de silício é que é tão complexo quanto construir um edifício. E depois de construído, digamos que você tenha que passar uma rede de tubos pelo meio, o que tecnicamente significa ter que derrubar o prédio no chão e fazer de novo.
Tal como acontece com o TSV dos intermediários de silício, as pontes de silício também se intercomunicam verticalmente, mas essa intercomunicação é feita em uma ponte que está entre os dois chips e fornece largura de banda suficiente para a comunicação. Por exemplo, a Intel com o lançamento de sua tecnologia EMIB de primeira geração foi capaz de comunicar um AMD GPU com sua memória HBM usando uma das pontes de silício em Kaby Lake-G.
Quem está adotando?
Intel e AMD estão adotando pontes de silício no desenvolvimento de produtos futuros, embora como já mencionamos, a Intel já os tenha adotado e especificamente foi em um projeto conjunto com a AMD. Estamos nos referindo ao NUC Hades Canyon e a forma como CPU e a GPU foram interconectadas entre si por meio de uma ponte de silício.
O produto não teve muito sucesso, mas a Intel desenvolveu sua tecnologia de ponte de silício, EMIB, durante todo esse tempo e a transformou no meio de interconectar os diferentes tiles, que é o que eles chamam de chips, em designs muitos dos ainda não liberado GPUs Intel Xe-HP , Bem como o futura CPU Intel Meteor Lake . Esperamos que esteja no mercado em 2023.
Já no caso da AMD, a adoção de pontes de silício será visto em RDNA 3 , cuja referência temos graças a uma série de patentes da AMD onde descrevem uma GPU para jogos composta de vários chips de GPU. Que são vistos pelo sistema operacional como se fossem uma única GPU. Curiosamente, para a gama de GPUs MCM baseados em CDNA 2, a AMD usa um intermediário comum, mas deve-se notar que o mercado de computação de alto desempenho tem custos que podem ser suportados pelo TSV e o uso de intermediários de silício.
De uma forma geral, espera-se que nos próximos anos as pontes de silício sejam adotadas por diferentes fabricantes que pretendem construir soluções 2.5DIC para o mercado nacional, algo que esperamos há anos e que será um dos elementos que virão. resolver o problema dos custos crescentes para o fim da Lei de Moore. Mas, por enquanto e para terminar, ficamos com o seguinte: não é uma tecnologia não comprovada e, portanto, não estamos falando de algo de ficção científica.
