Stanford experimentuje se sendvičovými čipy
15.12.2014, Jan Vítek, aktualita
Stanfordova univerzita se pochlubila se svým designem počítačových čipů, který sendvičově prokládá logické obvody s paměťovými, využívá vertikální spoje a slibuje velmi zajímavý pokrok týkající se výkonu.
Vrstvení křemíkových čipů pochopitelně není nic nového, však přesně to nabízí například aktuálně používané paměti 3D V-NAND v produktech Samsung, jako je i nový SSD 850 EVO. Ovšem výzkumníci ze Stanfordovy univerzity se zabývají přeci jen něčím odlišným, než jsou prosté paměti typu NAND Flash.
V jejich sendvičové struktuře se mohou střídat čipy s logickými obvody s paměťovými čipy, přičem celek je na různých místech datově propojen, a tak dohromady tvoří mnohavrstvý 3D čip. Dle Phys.org by takový čip mohl poskytnout mnohem vyšší výkon než dnešní klasické procesory, GPU či SoC s rovinným designem. To pak jde ruku v ruce se slibem nízké spotřeby, pokud budeme mluvit s výkonem na watt a zajímavá je především možnost zapojit do samotného čipu paměti, jejichž integrace by mohla vyřešit problém s datovou propustností a odsunout dohady o vhodné šířce paměťové sběrnice s ohledem na složitost návrhu plošného spoje do minulosti. Ovšem nejde o paměti typu DRAM, stejně jako nejde o křemíkové čipy.
- klasický vs. vrstvený čip -
Zpráva o stanfordském výzkumu se opírá především o tři technologické průlomy. Jedním z nich je nová potřebná technologie pro výrobu čipů, dále nový typ paměti schopný vertikálního propojení a nakonec "radikální" technika pro jejich spojení s logickými obvody. Ovšem výzkumný tým je prý teprve v prvotních fázích vývoje, ale přesto je optimistický a mluví o škálovatelnosti výrobního procesu a velkém potenciálu, díky němuž by výsledné produkty mohly daleko předčit cokoliv, co je dnes k dispozici. Stanford ale už může ukázat prototyp vrstveného čipu a společně s výzkumnou prací jej představí ještě dnes EEE International Electron Devices Meeting (IEDM) v San Francisku.
Co se týče zeleně vyznačených spojích, pak zpráva mluví o nanovýtazích. Nejde totiž o nějaký druh sběrnice, ale o uhlíkové nanotrubičkové tranzistory (CNT), jež mohou procházet více vrstvami čipu. Uhlíkové nanotrubičky byly přitom použity i pro výrobu tranzistorů, z nichž se skládá celá logika. Použité paměti pak jsou typu RRAM (Resistive Random Access Memory), které na rozdíl od DRAM jsou stálé, takže nepotřebují napájení k tomu, aby si uchovaly informaci. Ty mohou být vyráběny při nižších teplotách než klasické paměti, což usnadní produkci celého čipu. Nejde totiž o křemíkové paměti, ale o paměti vyrobené s využitím titanu, hafnia a platiny. Jejich výhodou, stejně jako výhodou CNT logiky, má být velmi malá náročnost na energii a ve srovnání s křemíkovými čipy také zanedbatelná tvorba odpadního tepla.
Hlavní výhoda tohoto designu tedy tkví v technologii výroby i způsobu propojení a nelze jej dávat na stejnou úroveň s vrstvenými křemíkovými čipy, jež byly vyrobeny jednotlivě a následně teprv kladeny na sebe a propojeny elektrickými vodiči. Jde o vrstvení čipů přímo při výrobě, což umožní vytvořit mnohem více vertikálních spojů.
Zdroj: Phys.org
V jejich sendvičové struktuře se mohou střídat čipy s logickými obvody s paměťovými čipy, přičem celek je na různých místech datově propojen, a tak dohromady tvoří mnohavrstvý 3D čip. Dle Phys.org by takový čip mohl poskytnout mnohem vyšší výkon než dnešní klasické procesory, GPU či SoC s rovinným designem. To pak jde ruku v ruce se slibem nízké spotřeby, pokud budeme mluvit s výkonem na watt a zajímavá je především možnost zapojit do samotného čipu paměti, jejichž integrace by mohla vyřešit problém s datovou propustností a odsunout dohady o vhodné šířce paměťové sběrnice s ohledem na složitost návrhu plošného spoje do minulosti. Ovšem nejde o paměti typu DRAM, stejně jako nejde o křemíkové čipy.
- klasický vs. vrstvený čip -
Zpráva o stanfordském výzkumu se opírá především o tři technologické průlomy. Jedním z nich je nová potřebná technologie pro výrobu čipů, dále nový typ paměti schopný vertikálního propojení a nakonec "radikální" technika pro jejich spojení s logickými obvody. Ovšem výzkumný tým je prý teprve v prvotních fázích vývoje, ale přesto je optimistický a mluví o škálovatelnosti výrobního procesu a velkém potenciálu, díky němuž by výsledné produkty mohly daleko předčit cokoliv, co je dnes k dispozici. Stanford ale už může ukázat prototyp vrstveného čipu a společně s výzkumnou prací jej představí ještě dnes EEE International Electron Devices Meeting (IEDM) v San Francisku.
Co se týče zeleně vyznačených spojích, pak zpráva mluví o nanovýtazích. Nejde totiž o nějaký druh sběrnice, ale o uhlíkové nanotrubičkové tranzistory (CNT), jež mohou procházet více vrstvami čipu. Uhlíkové nanotrubičky byly přitom použity i pro výrobu tranzistorů, z nichž se skládá celá logika. Použité paměti pak jsou typu RRAM (Resistive Random Access Memory), které na rozdíl od DRAM jsou stálé, takže nepotřebují napájení k tomu, aby si uchovaly informaci. Ty mohou být vyráběny při nižších teplotách než klasické paměti, což usnadní produkci celého čipu. Nejde totiž o křemíkové paměti, ale o paměti vyrobené s využitím titanu, hafnia a platiny. Jejich výhodou, stejně jako výhodou CNT logiky, má být velmi malá náročnost na energii a ve srovnání s křemíkovými čipy také zanedbatelná tvorba odpadního tepla.
Hlavní výhoda tohoto designu tedy tkví v technologii výroby i způsobu propojení a nelze jej dávat na stejnou úroveň s vrstvenými křemíkovými čipy, jež byly vyrobeny jednotlivě a následně teprv kladeny na sebe a propojeny elektrickými vodiči. Jde o vrstvení čipů přímo při výrobě, což umožní vytvořit mnohem více vertikálních spojů.
Zdroj: Phys.org
