Çip endüstrisinin bugünü ve geleceği olan ISSCC2020'de yonga ve kuantum hesaplama
Lei Feng.com haberleri, ISSCC (IEEE Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı, Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı), küresel akademik ve iş çevreleri tarafından yarı iletken alanında en üst düzey konferans olarak kabul edilmektedir. Tartışılan ve yayınlanan makaleler giderek yarı iletken haline gelmektedir Endüstrinin rüzgar gülü. Bu yılın ISSCC konuları, milimetre dalga, makine öğrenimi ve kuantum gibi önemli teknolojileri kapsıyor.
Kuantum hesaplama ve nöromorfik hesaplamanın ticari kullanım için henüz çok erken olduğu zamanlarda, gelişmiş paketleme teknolojisinin mevcut yarı iletken endüstrisi için giderek daha fazla önem kazandığını belirtmek gerekir.
Intel Lakefield işlemci, kaynak Intel
Chiplet ve gelişmiş paketleme teknolojisi
Moore Yasası sınırına yaklaşıyor ve gittikçe pahalı hale gelen gelişmiş yarı iletken proses teknolojisi, tüm yonga endüstrisini sıkıntıya soktu. Daha önce endüstri, birden çok işlevi cep telefonu SoC gibi tek bir yongaya entegre ederek talebi karşıladı. Ancak, SoC entegrasyonunun karmaşıklığı ve maliyeti gittikçe artmakta ve bu yaklaşım zorluklarla yüzleşmektedir.
Bu bağlamda, bazı gelişmiş işlemciler, farklı küçük yongaları (Chiplets) tek bir yonga halinde paketlemek için gelişmiş paketleme ve yüksek bant genişliğine sahip bağlantı teknolojilerini kullanır, böylece maliyet kontrol edilebilirliğini korurken yonga performansı artmaya devam edebilir. Intel ve AMD, bu teknoloji için önemli itici güçlerdir.
ISSCC 2020'de Intel, Lakefield işlemcisini, Intelin 12 X 12 X 1 mm paket boyutuna sahip Foveros 3D paketleme teknolojisini kullanarak 18 Şubat'ta 8. OTURUM'da 10nm ve 22FFL hibrit bir pakette tanıttı. Intel'in Foveros teknolojisini kullanan ilk ürünü olan Lakefield, çivi boyutundaki bir pakette optimize edilmiş bir performans dengesi ve enerji verimliliği sağlayabilir.
Foveros 3D paketleme teknolojisi, kaynak Intel
Foveros paketleme teknolojisi, farklı IP modüllerini aynı 2B düzlem üzerine yerleştirme şeklindeki önceki uygulamayı değiştirdi ve 3B üç boyutlu yığına dönüştü. Bir benzetme yapacak olursak, geleneksel yöntem yongayı krep olarak tasarlamaktır, yeni tasarım ise yongayı 1 mm kalınlığında bir kek olarak tasarlamaktır. Bu, esnekliği artırabilir ve tüm çipin en gelişmiş teknolojiyi kullanmasını gerektirmez ve maliyet daha düşük olabilir.
AMDnin oldukça başarılı Epyc'i de benzer bir fikir kullanıyor: Bu ISSCC'de AMD, chiplet mimarisi ve maliyet performansının avantajlarını kullanan SESSION 2 yüksek performanslı sunucu ürünlerini tanıttı.
İkisi arasındaki fark, Epyc'in 2.5D mimari paketi kullanırken Intel'in 3D yığınlı paket kullanmasıdır.
Fransız araştırma kurumu CEA-Leti tarafından ISSCC 2020'de yayınlanan küçük çip sonuçları da dikkate değer. CEA-Leti, altı adet 16 çekirdekli çipi, aktif aracı adı verilen ince bir silikon çip üzerine istifler.
CEA-Leti'nin bilimsel direktörü Pascal Vivet, farklı teknolojilerin birden çok yonga tedarikçisinin sisteme entegre edilmesine izin vermek istiyorsanız, aktif aracıların yonga teknolojisi için en iyi seçim olduğunu söyledi.
Pascal Vivet, "Tedarikçi A'nın chiplets'lerini, uyumsuz arayüzlere sahip B tedarikçisinin chiplets'leriyle entegre etmek istiyorsanız, bunları birbirine 'yapıştırmanın' bir yoluna ihtiyacınız var." Dedi ve yapıştırın. Bir araya gelmenin tek yolu, aracıdaki aktif devreyi kullanmaktır. "
CEA-Leti 96 çekirdek yongası
Aracı, çekirdeğin yonga üzerindeki SRAM belleğini bağlamak için üç farklı iletişim devresi kullanan bir yonga üstü ağ işlevine sahiptir. En hızlı önbellek L1 ve L2 arasında başka bir devre yoktur ve doğrudan bir bağlantı kullanılır. Aşağıdaki L2 ve L3 önbellekleri ve bunlara ekleme, bazı yerleşik ağ akıllı cihazları gerektirir ve L3 önbelleği ile harici depolama arasındaki bağlantı aynıdır.
Sistemin iletim hızının milimetrekare başına 3 TB / sn'ye ulaşabildiği ve gecikmenin yalnızca 0,6 nanosaniye olduğu bildirildi.
Ek olarak, ara birim, genellikle işlemcilerde kullanılan bir voltaj düzenleme sistemine sahiptir. İşlemciler, voltajı düzenlemek ve güç tüketimini azaltmak için genellikle düşük bırakma düzenleyicileri adı verilen devreleri kullanır. Ve Pascal Vivet'in ekibi, güç açısından daha verimli bir devre anahtarlamalı kapasitör regülatörü seçti. Genel olarak konuşursak, bu devrelerin dezavantajı yonga dışı kapasitörler için yer açma ihtiyacıdır, ancak Vivet, arabanın kapasitörleri entegre etmek için yeterli alana sahip olduğunu açıkladı.
Bu tasarım, çipin milimetre kare başına 156 miliwatt güç tüketimi elde etmesine yardımcı oldu.
Aracı, çeşitli parçaları birbirine bağlayan bir voltaj regülatörü ve bir ağ içerdiği eklenmelidir. Aktif aracı, 3 boyutlu bir pakettir ve pasif aracı, bir 2.5D paketidir.
Kuantum hesaplama
Mevcut teknolojileri geliştirmenin yanı sıra, yeni uygulamaların bilgi işlem ihtiyaçlarını karşılamak için kuantum hesaplama ve nöromorfik hesaplama gibi yeni hesaplama yöntemlerini kullanmak da son yıllarda endüstrinin odak noktası. Bununla birlikte, ister kuantum hesaplama ister nöromorfik hesaplama olsun, büyük ölçekte uygulanması uzun zaman alacaktır.
Intel Horse Ridge
Kuantum hesaplama söz konusu olduğunda, kuantum hesaplamayı pratik problemlere uygulamak için, bu kübitleri kontrol ederken ve yüksek doğruluk sağlarken binlerce kübite ölçeklendirebilmelidir. ISSCC 2020'de Intel Research ve QuTech, yeni düşük sıcaklık kuantum kontrol yongası Horse Ridge'in üç temel özelliğini özetleyen bir araştırma raporu yayınladı:
Ölçeklenebilirlik: Entegre bir SoC tasarımı dağıtmak için Intel'in 22nm FFL (FinFET Düşük Güç) CMOS teknolojisini kullanarak, 4 radyo frekansı (RF) kanalı tek bir cihazda entegre edilmiştir. "Frekans çoğullama" teknolojisini kullanarak her kanal 32 kübite kadar kontrol edebilir. Bu teknoloji, birden çok temel bant sinyalini bir dizi örtüşmeyen frekans bandı üzerinde modüle eder ve her bir frekans bandı ayrı bir sinyal iletmek için kullanılır.
Bu 4 kanalı kullanarak, Horse Ridge'in tek bir cihaz aracılığıyla 128 kübite kadar kontrol etmesi bekleniyor, bu da geçmişe kıyasla gereken kablo ve raf ölçer sayısını önemli ölçüde azaltabilir.
Sadakat: Kübit sayısındaki artış başka sorunları da beraberinde getirecek ve kuantum sistemlerinin kapasitesini ve işleyişini zorlayacaktır. Bunun potansiyel etkilerinden biri, kübit doğruluğu ve performansının düşmesidir. Horse Ridge'i geliştirme sürecinde, Intel, sistem genişlemesini destekleyebilen ve "faz kayması" hatalarını azaltabilen, frekans yeniden kullanım teknolojisini optimize etti. Faz kayması, farklı frekanslarda birden fazla kübit kontrol edildiğinde meydana gelen ve kübitler arasında parazite neden olabilen bir fenomeni ifade eder.
Horse Ridge tarafından kullanılan çoklu frekanslar, yüksek hassasiyetle "ayarlanabilir" ve kuantum sisteminin, kuantum geçidinin sadakatini iyileştirmek için aynı radyo frekansı devresi ile birden fazla kübiti kontrol ederken faz kaymasına adapte olmasını ve otomatik olarak düzeltmesini sağlar.
esneklik: Horse Ridge, geniş bir frekans aralığını kapsayabilir ve süper iletken kübitleri (taşıyıcılar olarak adlandırılır) ve döner kübitleri kontrol edebilir. Vericinin frekansı genellikle yaklaşık 6 gigahertz (GHz) ila 7 gigahertz iken, spin kübit frekansı yaklaşık 13 gigahertz ila 20 gigahertz arasındadır.
Intel, 1 Kelvin kadar yüksek sıcaklıklarda çalışma potansiyeline sahip silikon spin kübitleri üzerinde çalışıyor. Bu araştırmanın temelini atan Intel'in, kübitleri ve kontrol cihazlarını modern bir pakete entegre eden bir çözüm oluşturmak için silikon spin kübit cihazları ile Horse Ridge'in kriyojenik kontrol cihazlarını başarılı bir şekilde entegre etmesi bekleniyor.
Ek olarak, ISSCC 2020'nin 19. OTURUMU "2.8GHz Uyarma ve Çip Üzerinde Çift Kuantum Noktasının nA Akım Algılamalı 110mK 295W 28nm FDSOI CMOS Kuantum Entegre Devre" ve "A 200dB FoM 4- Kuantum Hesaplama Uygulamaları için Otomatik Ortak Mod Rezonans Kalibrasyonu ile 5GHz Kriyojenik Osilatör "raporu.
Hanguang 800 gerçek vücut çıkışı
Alibaba, ISSCC 2020 sırasında, OTURUM 7'de 825 TOPS'a ulaşabilen 12nm performansına dayalı programlanabilir bir sinir ağı hızlandırıcısı olan Hanguang 800'ü tanıttı. Hanguang 800 yongaları, en yüksek NVIDIA GPU yongasına eşdeğer olan 709 mm2'ye kadar çekirdek alanı ile TSMC'nin 12nm işlemi kullanılarak üretilir.
Wikichip web sitesinde düzenlenen fotoğraflar, Hanguang 800 hızlandırıcı kartını ve hızlandırıcı kartının PCB'sini göstermektedir. PCB'den, bu hızlandırıcının yalnızca ileri teknoloji grafik kartlarından daha yüksek olan 16 fazlı güç kaynağı kullandığı görülebilir.
Lei Feng Net Referansı ISSCC, IEEE Spectrum, Wikichip, Lei Feng Net'te Bilin
