Imec integriert HBM-Speicher direkt auf dem Substrat einer GPU
Beim Event IEDM stellte das Forschungszentrum Imec einen Fortschritt vor, der definieren könnte, wie Rechenbeschleuniger aufgebaut werden. Sein Prototyp demonstriert die Herstellung von HBM-Speicher direkt auf dem Siliziumsubstrat einer Grafikeinheit. Diese Methode, genannt HBM on GPU, zielt darauf ab, die mittlere Siliziumkomponente zu eliminieren, die heute die GPU mit den gestapelten Speichermodulen verbindet. Das Ergebnis ist ein kürzerer Signalweg, der die Leistung steigert und den Energieverbrauch optimiert, zwei Säulen für Künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechnen. 🚀
Die technologische Basis: 3D SoIC von TSMC
Diese Entwicklung startet nicht bei null. Sie basiert auf der 3D SoIC-IntegrationsTechnologie von TSMC. Um sie zu testen, erstellte Imec einen Testchip, der einen Logik-Die, hergestellt im 3-Nanometer-N3-Knoten, mit vier gestapelten DRAM-Dies verbindet. Die Magie passiert bei der Verbindung: Sie verwenden Kupfer-Microbumps mit einer minimalen Höhe von nur 6 Mikrometern. Dieser hybride Verbindungsprozess erreicht eine enorme Verbindungs-Dichte, die mehr als 10.000 Verbindungen pro Quadratmillimeter übersteigt. Die finale Struktur ist kompakter und verspricht effizienter zu sein als konventionelle HBM-Lösungen, die auf einen passiven Interposer angewiesen sind.
Schlüsselmerkmale des Prototyps:- Architektur: Ein Logik-Die (GPU) im N3-Knoten, verbunden mit vier gestapelten DRAM-Speicher-Dies.
- Verbindungstechnologie: 6µm Kupfer-Microbumps, die eine hochdichte hybride Verbindung ermöglichen.
- Hauptvorteil: Eliminiert den Silizium-Interposer, vereinfacht das Design und verkürzt die elektrischen Pfade.
Die direkte Integration des Speichers auf dem Substrat der Grafikeinheit vereinfacht das Systemdesign und reduziert die Komplexität des Paketierens.
Vorteile und Herausforderungen der direkten Verbindung
Die Verbindung von Speicher und Logik auf demselben Substrat bringt greifbare Vorteile. Vereinfachung des Designs des Systems und Reduzierung der Komplexität des Paketierens sind die ersten. Durch die drastische Verkürzung der Verbindungswege werden Signale weniger abgeschwächt und es wird weniger