Теги → hbm 3d

SK Hynix будет по-новому строить чипы с вертикальным расположением кристаллов

Многокристальные упаковки чипов доказали свою перспективность и намерены развиваться дальше. Одним из таких путей развития станет увеличение числа контактов между уровнями в многокристальном стеке. Это увеличит скорость обмена, функциональность и гибкость «многоэтажных» сборок, на что решил сделать ставку производитель памяти, компания SK Hynix.

Как подсказывают наши коллеги с сайта AnandTech, компания SK Hynix подписала широкое лицензионное соглашение с компанией Xperi. В числе прочего SK Hynix лицензировала технологию межкристальных соединений 2.5D/3D для пространственной сборки кристаллов в единую конструкцию. Это технология DBI Ultra, созданная внутри дочернего подразделения Xperi группы Invensas.

3D-стек матрицы Sony CIS на логику в сборке IMX260 с помощью DBI

3D-стек матрицы Sony CIS на логику в сборке IMX260 с помощью DBI

От себя добавим, что технологию DBI (Direct Bond Interconnect) в 2000 году предложил профессор Токийского Университета Тадамото Суга (Tadatomo Suga). Впоследствии она кочевала от собственника к собственнику и осела в руках компании Xperi с улучшениями, внесёнными командой Invensas. Технологию DBI, например, использует Sony для прямого монтажа на кристалл логики кристалла матрицы изображения (пример см. выше). На изображении вы можете видеть совмещение медных контактов после температурной обработки, в ходе которой верхний и нижний кристаллы были соединены механически и электрически без дополнительных элементов припоя и других соединительных элементов.

Технология межкристального соединения DBI Ultra позволяет создать на одном мм2 до 1 млн соединений, тогда как связь обычными контактами даёт только до 625 соединений на мм2. При этом толщину каждого слоя можно уменьшить в два раза. Это означает, что стек из 16 кристаллов, соединённых с помощью технологии DBI Ultra, будет такой же толщины, как стек из 8 кристаллов, соединённых обычной технологией связи.

Очевидно, компания SK Hynix с использованием технологии DBI Ultra будет выпускать новые поколения памяти HBM или даже оперативной памяти с лучшими характеристиками. Этот производитель также нацелен на выпуск матриц изображения, которым для дальнейшей интеграции тоже понадобится технология с более плотным размещением межчиповых связей. Наконец, область ИИ привлекает SK Hynix не меньше остальных, а это — гибридные многокристальные сборки, включая выпуск решений с процессорами, графическими ядрами, ASIC, SoC и ПЛИС. Для всего этого технология DBI Ultra подходит очень хорошо.

Вкратце о технологии DBI Ultra можно сказать следующее. Медные контакты для связи уровней формируются на этапе, близком к завершению обработки слоёв с помощью активации кристаллов плазмой. Затем после порезки на кристаллы происходит склейка кристаллов контактами друг к другу. При этом кристаллы разделены тончайшей диэлектрической плёнкой. На этом этапе происходит спекание кремниевых подложек при относительно низкой температуре до 250 °C. На следующем этапе при температуре до 400 °C происходит спекание медных контактов. Собственно, поэтому данная технология также называется гибридной (соединяются металл-металл и полупроводник-полупрводник).

Новая статья: Главные события прошедшей недели, 18–24 мая 2015 года

Данные берутся из публикации Главные события прошедшей недели, 18–24 мая 2015 года

AMD официально раскрывает подробности о HBM 3D

О том, что новый флагманский графический процессор AMD будет использовать новый тип видеопамяти, известно давно. Тем не менее, официальную информацию на этот счёт компания опубликовала только сейчас. Презентация AMD начинается с рассказа о законе Мура и о том, что проблемы с производительностью, энергопотреблением и тепловыделением традиционно решаются путём внедрения более тонких техпроцессов и повышения степени интеграции чипов.

Далее следует рассказ о том, что AMD и SK Hynix потратили совместно 7 лет на разработку нового стандарта памяти, а также сообщается, что технологии, по которым сегодня производятся традиционные чипы DRAM, не оптимальны для интеграции памяти в сложные современные чипы.

Всевозможные ускорители, особенно графические, в последнее десятилетие развивались очень интенсивно и продолжают развиваться, но использование традиционной памяти DRAM скоро станет камнем преткновения и общий уровень производительности вот-вот упрётся в производительность подсистемы памяти.

А прогресс в области памяти явно отстаёт от прогресса в развитии графических процессоров. Текущее поколение памяти, GDDR5, достигло уровня, при котором дальнейшее масштабирование крайне неэффективно с точки зрения и производительности, и энергопотребления, а расширение шины доступа увеличивает себестоимость конечного продукта и, опять-таки, отрицательно сказывается на его энергопотреблении.

Компактность в настоящее время является популярным трендом, но использование традиционных чипов GDDR5 затрудняет создание по-настоящему компактных дизайнов графических карт — сами чипы меньше не становятся, широкие шины доступа требуют наличия многих корпусов, а потребление такой подсистемы памяти вынуждает устанавливать мощные преобразователи питания, которые тоже занимают драгоценное место на печатной плате.

Благодаря меньшему размеру кристалла и возможности вертикальной интеграции память типа HBM лишена таких недостатков. Плотность упаковки в новом типе памяти впечатляет: 1 Гбайт HBM занимает всего 5 × 7 миллиметров, в то время как набранный традиционными корпусами, он требует площади 24 × 28 миллиметров.

Использование соединительной подложки (interposer) позволяет достичь высокой степени интеграции и уровня производительности без необходимости объединения в одном кристалле процессора и памяти. А отсутствие дискретных чипов памяти позволит сделать печатную плату видеоадаптера гораздо компактнее, а также существенно проще и дешевле.

Память типа HBM масштабируется вертикально, в отличие от GDDR5, при этом достигаются высокие скорости передачи данных — более 100 Гбайт/с на сборку при 1024-битной шине. Напряжение питания также ниже —1,3 против 1,5 вольт, а значит, ниже и уровень тепловыделения, а энергоэффективность, напротив, существенно выше.

И ещё раз о том, насколько HBM эффективнее GDDR5 с точки зрения энергопотребления, на этот раз, в цифрах.  Как сказано в презентации, использование HBM позволяет достичь 300 % прогресса, если вести речь о производительности в гигабайтах в секунду на ватт.

AMD указывает, что 15–20 % потребляемой мощности Radeon R9 290X приходится на подсистему памяти (при теплопакете 250 ватт). Гипотетически, использование HBM позволит сократить потребление памяти с 4050 ватт до 15 ватт, а значит, снизить теплопакет до 215 ватт, что, в свою очередь, позволяет упростить систему охлаждения и сделать готовое решение более компактным.  Впрочем, вряд ли решения на базе Hawaii, пусть и обновлённого, когда-либо получат память типа HBM. Она пока останется уделом флагманского GPU нового поколения под кодовым названием Fiji. В будущем AMD планирует использовать HBM и в массовых решениях.

Выпуск графических карт на базе Fiji официально подтверждён, о новой серии будет подробно рассказано 3 июня на Copmputex Taipei 2015. Интересно отметить, что новый флагман, вероятно, не получит имени Radeon R9 390X, а вместо этого займёт новую нишу максимально производительного решения для энтузиастов, не оглядывающихся на бюджет. В этом новинка будет подобна NVIDIA GeForce TITAN X, но какое название изберёт AMD, пока не известно.

Некоторые подробности о мощном AMD APU на базе архитектуре Zen x86

Ресурс Fudzilla рассказал подробнее об интересном продукте, который якобы готовится в недрах компании AMD. Речь идёт о гибридном процессоре для серверов и HPC, основанном на ядрах CPU Zen x86 нового поколения и графике GCN. Данные якобы взяты с внутреннего слайда AMD, который приводится, но ресурс отдельно отмечает, что речь идёт о слухе, и такой чип может никогда не увидеть свет.

Утверждается, что APU получит целых 16 ядер Zen x86, которые будут поддерживать до 32 потоков (два потока на ядро). Каждое ядро получит 512 Кбайт кеш-памяти L2, а модуль из четырёх ядер будет включать 8 Мбайт кеш-памяти L3 — другими словами, совокупный объём кеш-памяти L2 чипа составит 8 Мбайт, а L3 — 32 Мбайт. Упоминается поддержка криптографического сопроцессора AMD Crypto и технологии Secure Boot.

Относительно интегрированной графики известно не так много: GPU с кодовым именем Greenland будет основан на следующем поколении архитектуры GCN и получит поддержку многослойной памяти HBM. Совокупный объём HBM-памяти будет достигать 16 Гбайт, а пропускная способность при этом достигнет 512 Гбайт/с. Скорость вычислений с двойной точностью лишь двое ниже одинарной, присутствует поддержка ECC, RAS и гетерогенной архитектуры HSA.

Кроме того, гибридный процессор получит 4-канальный контроллер памяти DDR4 @3200 МГц (SODIMM, UDIMM, RDIMM, LRDIMM). Каждый канал поддерживает до 256 Гбайт ОЗУ. Как CPU, так и GPU благодаря HSA смогут получать полный доступ к памяти, как HBM, так и DDR4. Подобный дизайн применён в новом потоковом процессоре Intel Xeon Phi, который также включает поддержку многослойной памяти наряду с DDR4. Также чип включает 64 линии PCI-Express 3.0, из них часть линий может быть отдана на SATA Express (до 2 линий PCI-E) и SATA III (до 14 линий).

Fudzilla сообщает, что продукт на базе этого впечатляющего чипа будет предназначен для профессионального рынка вычислений общего назначения (другими словами, будет конкурентом Intel Xeon Phi и NVIDIA Tesla), а его энергопотребление достигнет немалых 300 Вт. На потребительский рынок такие мощные решения вряд ли поступят в обозримом будущем. Скорее, обычные пользователи получат 4- или 8- ядерные варианты APU.

SK Hynix демонстрирует HBM1 и HBM2

На выставке CeBIT 2015 компания SK Hynix впервые продемонстрировала широкой публике чипы высокоскоростной многослойной памяти HBM. Были показаны модули ёмкостью 1 Гбайт типа HBM1 и целая кремниевая подложка чипов HBM2. Последние ожидаются только в следующем году, и компания заявляет, что эта память будет применяться в ускорителях NVIDIA Pascal.

А вот модули HBM1 уже вовсю производятся, и первой, кто выиграет от использования новых технологий, станет компания Advanced Micro Devices со своими видеокартами Radeon R9 390X и Radeon R9 390. В текущем поколении HBM стандартный четырёхслойный модуль 4-Hi может иметь ёмкость 1 или 2 Гбайт. Планируется и выпуск восьмислойных модулей. А в HBM2 плотность и пропускная способность будут удвоены.

Именно за счёт этого NVIDIA Pascal сможет нести на борту более 30 гигабайт видеопамяти, ведь использование четырех сборок HBM2 позволит устанавливать на соединительную пластину (interposer) 32 гигабайта памяти. Следующая за Pascal архитектура NVIDIA под кодовым названием Volta, скорее всего, будет использовать восьмислойные сборки 8-Hi. Судя по всему, многослойную память типа HBM действительно ждёт большое будущее.

Radeon R9 390X 8GB — миф или реальность?

В то время как NVIDIA выпускает GeForce TITAN X, оснащённый огромным даже по нынешним меркам объёмом видеопамяти, составляющим 12 гигабайт, мы знаем, что будущие решения AMD на базе Fiji XT будут довольствоваться 4 гигабайтами памяти. Правда, речь идёт о многослойной высокоскоростной памяти типа HBM 3D с общей шириной шины 1024 бита и пропускной способностью на уровне 512–640 Гбайт/с, но цифры есть цифры, и здесь кроется проблема для AMD. Известный ресурс Fudzilla сообщает, что Radeon R9 390X получит не менее 8 гигабайт видеопамяти, но каким образом это будет достигнуто, непонятно. А между тем, здесь-то и лежат корни проблемы.

Fiji XT будет использовать упаковку типа Interposer Stacking

Fiji XT будет использовать упаковку типа Interposer Stacking

Текущее поколение чипов HBM 3D, выпускаемое SK Hynix, имеет ёмкость не более 1 Гбайт на корпус, вдвое большая ёмкость будет достигнута лишь в следующем поколении, которого дожидаться у AMD попросту нет времени — выпускать новое поколение Radeon нужно как можно скорее. Даже с использованием упаковки 2.5D с соединительной площадкой (interposer) установка 8 гигабайт видеопамяти не даст возможности создать чип вменяемых размеров, а надо ещё учитывать, что ширина шины доступа в этом варианте возрастает до невиданных ранее 8192 бит. На серьёзную переделку чипа также нет времени, а имеющиеся образцы Fiji XT, как всем известно, оснащены 4 гигабайтами памяти HBM 3D. Другой вариант включает в себя установку двух разных типов памяти, в котором память HBM будет чем-то вроде высокоскоростного кеша.

Более ёмкие чипы HBM 3D увидят свет в 2016 году

Более ёмкие чипы HBM 3D увидят свет в 2016 году

Но заставить такую связку работать корректно — весьма серьёзная задача для разработчиков драйверов и приложений. Усилий в этом варианте может потребоваться не меньше, нежели в описанном выше сценарии с увеличением количества корпусов HBM 3D. Надо отметить, что наличие на борту GeForce TITAN X 12 гигабайт памяти — во многом рекламный ход. В играх такое количество не востребовано даже в режиме 3840 × 2160, а если судить по предварительным результатам тестов, Fiji XT великолепно себя чувствует и с 4 гигабайтами видеопамяти, ничуть не уступая монстру NVIDIA. А в 2016 г. SK Hynix перейдёт на выпуск более ёмких кристаллов HBM 3D второго поколения, что позволит нарастить память в чипах AMD Radeon малой кровью.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Эксперты спрогнозировали рост рынка смартфонов по итогам года, несмотря на дефицит компонентов 14 мин.
Канадские угонщики начали использовать метки Apple AirTag для кражи автомобилей 17 мин.
Vivo запатентовала смартфон с «растягивающимся» дисплеем 20 мин.
Mercedes-Benz представила концепт двухместного электрического внедорожника Maybach 22 мин.
Китайские компании China Telecom и DiDi уходят с фондового рынка США — первая из-за санкций, а вторая из-за политики Пекина 2 ч.
Segway будет производить роботов-курьеров для сервиса доставки Coco — они похожи на «Яндекс.Роверы» 3 ч.
AnTuTu опубликовала ноябрьский рейтинг производительности смартфонов — рынок замер в ожидании Snapdragon 8 Gen 1 3 ч.
Intel попытается договориться с TSMC о производстве 3-нм чипов, пока все мощности не заняла Apple 3 ч.
MSI готовит игровые ноутбуки на процессоров Intel Alder Lake-P и новых видеокартах NVIDIA 4 ч.
NASA заключило контракты на строительство частных космических станций с Blue Origin, Northrop Grumman и Nanoracks 4 ч.