Опубликован патент AMD на гибридный чип, в котором классический кремниевый SoC сочетается с фотонным.
Фотонный чип повышает скорость и энергоэффективность
AMD работает над технологиями фотоники, хотя и не афиширует данного направления. Фотоника является одной из многообещающих технологических областей как для классических, так и для квантовых вычислительных систем.
AMD первоначально подала патентную заявку в США еще в 2020 году. В данном патенте компания описывает систему, которая позволит напрямую подключать системы связи на основе фотоники к чипу.
Фотоника использует преимущества скорости света. Обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи информации и повышает энергоэффективность — нет потерь электрического сопротивления от обычных сред, таких как медь. Работа AMD по прямому связыванию лучей света с кристаллом позволила бы уменьшить задержку и энергопотребление, что, в свою очередь, улучшило бы как производительность, так и масштабируемость.
Конструкция гибридного чипа AMD с фотонными технологиями
Формулировки патента нечеткие. По опыту: данное качество характерно для многих патентов. Описываются этапы производства, необходимые для изготовления чипа, который может обрабатывать ввод и вывод на основе фотоники. Производство чипа обязательно будет отличаться от того, что компания производит сегодня. и Будет включать интеграцию как фотонного, так и кремниевого чипа с органическим слоем перераспределения (ORDL).
Фрагмент типичного слоя перераспределения полупроводников
Фрагмент типичного полупроводника.
Больше статей и видео в нашем Дзен-канале
Обратите внимание на металлические слои перераспределения. В текущих подходах в этих слоях отсутствует органическая часть (O в RDL), и обычно они представляют собой межсоединения на основе металла, которые перераспределяют доступ ввода-вывода к различным частям чипа. Мало чем отличаются от технологии TSMC Through-Silicon-Vias (TSV). Позволяет интегрировать 2D и 3D чипы. Показанный подход мало отличается от использования органических материалов в OLED-телевизорах и мониторах, которые в таком случае используются для излучения света.
Схема патентной заявки AMD
Схема патентной заявки AMD на полупроводниковый корпус с интегрированной фотоникой. 105 — это SoC; 110 — фотонный чип; 120 — присоединенный оптоволоконный кабель; 140 — слой органического перераспределения; 145 — это микровыступы, которые прикрепляют SoC и фотонный чип к ORDL; 160 описываются как типичный BGA (Ball Grid Array), наслоенный на подложку, 135. Данное изображение предоставлено AMD.
Поверх органического слоя добавляется типичная однокристальная система — SoC (System-on-Chip). Позволяет ему получать перераспределенные световые импульсы, которые передают информацию и в сам чип и из него. SoC вычисляет информацию и передает ее через органический слой фотонному чипу, который расположен рядом. Затем фотонный чип будет передавать информацию по оптоволоконному кабелю туда, куда нужно. Согласно патенту AMD, все три компонента могут быть изготовлены на их собственных пластинчатых подложках, что упрощает процесс изготовления. Затем станут упаковываться вместе.
Почему фотонные чипы перспективны
Для «Блога системного администратора» данный патент AMD — явное свидетельство поиска компанией AMD способов выведения масштабируемости за пределы ограниченных возможностей, которые предоставляют обычные полупроводники. В последние годы преимущества все более плотных транзисторов уменьшились, а требования к вычислительным ресурсам возросли. Разработчикам микросхем пришлось более творчески подойти к повышению производительности. Не забывая заботиться об энергоэффективности — что не менее важно.
Маловероятно, что в ближайшее время эти технологии воплотятся в готовых продуктах. Еще меньше шансов вскоре найти девайс с «фотонным» чипом в магазине компьютерной техники. Перспектива потенциальная. Первые гибридные приложения фотоники и классической SoC могут появиться через несколько лет. Площадки для проектирования микросхем необходимы для дальнейшего масштабирования в средах высокопроизводительных вычислений (HPC). Эксперты рассматривают направление как весьма доходное в перспективе.
Необходимо отметить, что технологии воздушного охлаждения также достигли предела. Не соответствуют все более плотным, более энергоэффективным, но и более энергоемким чипам. Конструкторы в поиске нестандартных идей, которые могли бы повысить масштабируемость. Пример — жидкостное иммерсионное охлаждение. Способность фотоники передавать данный без нагрева системы, но с повышенной скоростью и более эффективным использованием энергии — в теории, беспроигрышный вариант.
