Νέα, ριζοσπαστική προσέγγιση στη σύνθεση chip δοκιμάζει η TSMC

[nchatz]

Παραλληλόγραμμα υποστρώματα, με στόχο την επίτευξη ακόμη υψηλότερων επιδόσεων δοκιμάζουν επίσης οι Intel και Samsung.

H TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) διερευνά μια νέα μέθοδο κατασκευής προηγμένων ημιαγωγών, καθώς ο μεγαλύτερος κατασκευαστής chip στον πλανήτη επιχειρεί να παρακολουθήσει την αυξανόμενη ζήτηση που προκαλούν οι διαρκείς επενδύσεις σε τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης.

Η εταιρία συνεργάζεται με διάφορους προμηθευτές εξοπλισμού και υλικών πάνω σε μια νέα μέθοδο, όπως δήλωσαν στο Nikkei Asia άτομα με άμεση γνώση των εξελίξεων, αν και η εμπορική αξιοποίηση των νέων τεχνολογιών ενδέχεται να απέχει ακόμη αρκετά χρόνια.

Το σκεπτικό της νέας προσέγγισης βασίζεται στη χρήση παραλληλόγραμμων υποστρωμάτων, αντί για τα συμβατικά, στρογγυλά φύλλα που χρησιμοποιούνται σήμερα, κίνηση που θα επέτρεπε στην τοποθέτηση περισσότερων chip πάνω σε κάθε στρώμα.

Η διερεύνηση της μεθόδου αυτής βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, όμως εκτιμάται πως συνιστά σημαντική τεχνολογική εξέλιξη για την TSMC, η οποία μέχρι πρότινος θεωρούσε τη χρήση παραλληλόγραμμων υποστρωμάτων απαγορευτικά στρυφνή. Προκειμένου να λειτουργήσει η νέα μέθοδος, τόσο η TSMC όσο και οι προμηθευτές της θα χρειαζόταν να επενδύσουν σημαντικό χρόνο και προσπάθεια για την ανάπτυξη καθώς και την αναβάθμιση ή αντικατάσταση διαφόρων εργαλείων και υλικών που χρησιμοποιούνται στην όλη διαδικασία.

Το παραλληλόγραμμο υπόστρωμα που δοκιμάζεται αυτή τη στιγμή έχει διαστάσεις 510 x 515 χιλιοστών, με ωφέλιμη επιφάνεια υπερτριπλάσια αυτής των στρογγυλών φύλλων. Το παραλληλόγραμμο σχήμα σημαίνει επίσης πως θα απέμενε λιγότερη αχρησιμοποίητη επιφάνεια περιμετρικά του υποστρώματος, σύμφωνα με τις δημοσιογραφικές πηγές.

Οι προηγμένες τεχνικές στοίβαξης και σύνθεσης chip που εφαρμόζει η TSMC και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή AI chip για εταιρίες όπως η Nvidia, η AMD, η Amazon και η Google, ενσωματώνουν φύλλα σιλικόνης 12 ιντσών, τα μεγαλύτερα διαθέσιμα. Ήδη η εταιρία έχει αρχίσει να διευρύνει τις παραγωγικές της δυνατότητες στην Ταϊβάν, προκειμένου να παρακολουθήσει την ξέφρενη ζήτηση. Η επέκταση που πραγματοποιείται στην Ταϊτσούνγκ αφορά κυρίως τη Nvidia, ενώ οι αντίστοιχες κινήσεις στην Ταϊνάν προορίζονται για την Amazon και την AIchip, εταιρία που συνεργάζεται άμεσα με την Amazon.

H τεχνολογία στοίβαξης των chip, που κάποτε θεωρούταν σχετικά χαμηλών τεχνολογικών απαιτήσεων πτυχή της όλης διαδικασίας, αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία τα τελευταία χρόνια, στην προσπάθεια διατήρησης σταθερών ρυθμών εξέλιξης στην πρόοδο της κατασκευής ημιαγωγών.

Για προηγμένα AI chip, όπως τα Η200 και Β200 της Nvidia, η χρήση τεχνολογιών αιχμής στο σκέλος της παραγωγής δεν αρκεί. Απαραίτητη είναι επίσης και μια προηγμένη τεχνολογία στοίβαξης των chip, η λεγόμενη CoWoS (Chip on Wafer on Substrate), την οποία εισήγαγε πρώτη η TSMC. Στην περίπτωση των B200, λόγου χάρη, η CoWoS καθιστά εφικτό το συνδυασμό δύο Blackwell GPU και τη σύνδεσή τους με οκτώ μνήμες υψηλού εύρους ζώνης (HBM), τεχνολογία που επιτρέπει την ταχεία διαμεταγωγή δεδομένων, οδηγώντας σε βελτιωμένες υπολογιστικές επιδόσεις.

Όμως, καθώς το μέγεθος των chip αυξάνεται ώστε να υποδέχονται περισσότερα τρανζίστορ και να ενσωματώνουν περισσότερη μνήμη, το τρέχον πρότυπο της βιομηχανίας -τα φύλλα 12 ιντσών με εμβαδόν περίπου 70.685 τετραγωνικών χιλιοστών- ενδεχομένως να μην επαρκούν για την παραγωγή ημιαγωγών αιχμής σε μερικά χρόνια.

Για παράδειγμα, μόλις 16 σετ B200 μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα φύλλο, κι αυτό εκκινώντας από την υπόθεση πως η απόδοση παραγωγής είναι στο 100%, σύμφωνα με στελέχη της βιομηχανίας. Περίπου 29 σετ των παλαιότερων chip Η200 και Η100 μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα φύλλο, σύμφωνα με εκτιμήσεις της Morgan Stanley.

Εντωμεταξύ, η Intel συνεργάζεται με τους προμηθευτές της προκειμένου να διερευνήσει προηγμένες μεθόδους στοίβαξης φύλλων, ενώ η Samsung, που ειδικεύεται στην παραγωγή οθονών, έχει διερευνήσει δοκιμαστικά νέους τρόπους σύνθεσης ημιαγωγών.

Ορισμένες εταιρίες, όπως η Powertech Technology, που ασχολείται με τη στοίβαξη και τις δοκιμές chip, έχουν προχωρήσει σε ανάλογες επενδύσεις. Κατασκευαστές οθονών, όπως η BOE Technology Holding και η Innolux διαθέτουν επίσης πόρους στην ανάπτυξη τεχνολογιών στοίβαξης, στο πλαίσιο των προσπαθειών τους να επεκτείνουν τις δραστηριότητές τους στη βιομηχανία κατασκευής ημιαγωγών.

Διαβάστε ολόκληρο το άρθρο

[manval]

Αυτό έχω τόσα χρόνια σε απορία... δεν μπορούν να φτιάξουν μία CPU πολλαπλών επιπέδων σε μορφή κύβου https://www.livescience.com/52207-faster-3d-computer-chip.html ?

[Eloy]

8 minutes ago, manval said:

Αυτό έχω τόσα χρόνια σε απορία... δεν μπορούν να φτιάξουν μία CPU πολλαπλών επιπέδων σε μορφή κύβου https://www.livescience.com/52207-faster-3d-computer-chip.html ?

Ολοι το έχουμε σκεφτεί. Tο πρόβλημα είναι η ψύξη της.

[Georgios Pappas]

[ii_die_4]

1 hour ago, Eloy said:

Ολοι το έχουμε σκεφτεί. Tο πρόβλημα είναι η ψύξη της.

Να περνούν πολλά μικρά χάλκινα pipes από τα διαφορα στρώματα και γιατί όχι, να συνδέονται εξωτερικά με την heat sink

[Eloy]

25 minutes ago, ii_die_4 said:

Να περνούν πολλά μικρά χάλκινα pipes από τα διαφορα στρώματα και γιατί όχι, να συνδέονται εξωτερικά με την heat sink

Θα γίνει πανάκριβη/ασύμφορη  μια τέτοια υλοποίηση. Στα δε laptops απο τα 1cm πάχος θα πάμε πίσω στα 3-4... Και τα desktops και τα laptops θα θέλουν τις ανάλογες ψύκτρες...

Επεξ/σία 24 Ιουνίου από Eloy

[Architekt]

2 hours ago, manval said:

Αυτό έχω τόσα χρόνια σε απορία... δεν μπορούν να φτιάξουν μία CPU πολλαπλών επιπέδων σε μορφή κύβου https://www.livescience.com/52207-faster-3d-computer-chip.html ?

Τι θα κερδίσεις;

[TheGrisGrisMan]

Σοβαρά, έχει δοκιμάσει καμία εταιρία να βγάλει επεξεργαστή με έτοιμη ενσωματωμένη ψύξη; 

—————

Η κάπως να μπαίνει όλο το κουτί μεσα σε κατι τετοιο: 

*

μην πω να ειναι το ίδιο το κουτί ένα τέτοιο…

Μα πως δεν το εχουν σκεφτει; τρέχω για πατενταρισμα 😀😎

Επεξ/σία 24 Ιουνίου από TheGrisGrisMan

[MariosX]

Είμαι σίγουρος πως αν κάποιος από εσάς είχε κάποια πετυχημένη εφεύρεση να παράγει αποδοτικούς επεξεργαστές από τους ήδη υπάρχον, δεν θα ήταν εδώ στο insomnia. 

[tomeap]

Παρατηρησα οτι δεν καταλαβατε σε τι αναφέρεται το άρθρο, το κειμενο αναφερεται στην ποσοτητα παραγωγης των των chip και οχι στην αποδοτικότητα και σχεδιαση του chip θελουν να τετραγωνισουν τον κυκλο  (Για παράδειγμα, μόλις 16 σετ B200 μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα φύλλο, κι αυτό εκκινώντας από την υπόθεση πως η απόδοση παραγωγής είναι στο 100%, σύμφωνα με στελέχη της βιομηχανίας. Περίπου 29 σετ των παλαιότερων chip Η200 και Η100 μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα φύλλο, σύμφωνα με εκτιμήσεις της Morgan Stanley.)

[alcemist]

22 hours ago, Eloy said:

Ολοι το έχουμε σκεφτεί. Tο πρόβλημα είναι η ψύξη της.

Δεν είναι μόνο η ψύξη, έχεις παρασιτικές χωρητικότητες που περιορίζουν την ταχύτητα, και δυσκολίες alignment μεταξύ των μασκών λιθογραφίας (στο νανόμετρο!). Παρόλ αυτά πάμε προς τα εκεί σιγά σιγά.

Επίσης, το άρθρο μπερδεύει δύο διαφορετικά πράγματα, το σχήμα του υποστρώματος πυριτίου και το stacking.

Μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται δισκία αφού το πυρίτιο το φτιάχνουν ως ένα μονοκρύσταλλο που θυμίζει λουκάνικο και μετά το κόβουν σε φέτες (γνωστές και ως chips). Το λουκάνικο αυτό είναι κυλινδρικό για διάφορους λόγους. Το κυκλικό σχήμα για το υπόστρωμα επίσης είναι σημαντικό για τις επιστρώσεις με ρητίνη που γίνεται με φυγοκέντριση (spin coating). Το να κάνεις τα chips παραλληλόγραμμα ακούγεται αρκετά δύσκολο.

 

και σας παρακαλώ, διορθώστε το "φύλλα σιλικόνης" σε "φύλλα πυριτίου"

silicon = πυρίτιο

silicone = σιλικόνη

τα προγράμματα αυτόματης μετάφρασης το μπερδεύουν συχνά

Επεξ/σία 25 Ιουνίου από alcemist

[michael92]

Στις 24/6/2024 στις 2:15 ΜΜ, manval είπε

Αυτό έχω τόσα χρόνια σε απορία... δεν μπορούν να φτιάξουν μία CPU πολλαπλών επιπέδων σε μορφή κύβου https://www.livescience.com/52207-faster-3d-computer-chip.html ?

CPUs όχι καθώς το single core performance παραμένει σημαντικό, αλλά GPUs ναι. Όσο χαμηλότερη η συχνότητα, τόσο πιο αποδοτική η GPU. Έτσι π.χ μια GPU με 4 underclocked layers θα είχε διπλάσιο performance per watt σε σχέση με μια GPU με κλασικό die που τρέχει στη μέγιστη δυνατή συχνότητα. Το κόστος για κάτι τέτοιο βέβαια θα ήταν απαγορευτικό καθώς θα «σπαταλούσες» 3 GPU dice. Επίσης, κάθε διπλασιασμός των επιδόσεων θα απαιτούσε τετραπλασιασμό των layers, κάτι που θα οδηγούσε πολύ γρήγορα σε diminishing returns. 16 layers για τετραπλάσιες επιδόσεις, 64 layers για οκταπλάσιες επιδόσεις κ.ο.κ.