Gagasan prosesor waferscale membuat banyak kebisingan di tahun 80-an abad lalu, tetapi ternyata dilupakan selama beberapa dekade karena kompleksitas produksi. Saat ini, teknologi kembali mencoba untuk berkembang. Kami memberi tahu siapa yang bekerja di bidang ini.
/ foto timo vn CC BYApa itu waferscale
Dalam produksi prosesor modern, substrat silikon
dipotong menjadi kristal individu, dari mana chip kemudian dirakit.
Teknologi waferscale (WSI) menyiratkan penciptaan prosesor (baik CPU dan GPU) pada wafer semikonduktor tunggal - itu menjadi satu "chip" besar. Pendekatan ini meningkatkan kinerja sistem: komponen ditempatkan lebih dekat, sehingga data ditransfer lebih cepat.
Pada 1970-an dan 1980-an, teknologi WSI diusulkan untuk digunakan untuk membuat chip untuk superkomputer. Namun, diputuskan untuk meninggalkan ide ini - ada terlalu banyak cacat pada chip selama produksi.
Misalnya, startup Trilogy Systems, yang kemudian menjadi yang paling didanai di Silicon Valley, bekerja di bidang ini - ia menerima investasi $ 230 juta. Namun perusahaan gagal membentuk teknologi proses yang andal. Pada tahun 1985, Trilogy menghentikan penelitian WSI dan bangkrut, yang berdampak negatif pada reputasi keseluruhan prosesor waferscale.
Baru-baru ini, WSI kembali dibicarakan sebagai bidang yang menjanjikan. Misalnya, diharapkan perangkat seperti itu akan membantu meningkatkan produktivitas infrastruktur TI di pusat data. Antarmuka untuk mentransfer data antara komponen server sering
berubah menjadi hambatan. Sistem waferscale, dengan menempatkan bagian dari komponen pada substrat yang sama, dapat membantu menyelesaikan masalah bandwidth.
Siapa yang mengembangkan teknologi
Organisasi yang mengembangkan prosesor skala air saat ini
adalah University of California di Los Angeles dan University of Illinois di Urbana-Champaign. Pada awal Februari tahun ini, staf universitas mengusulkan untuk membuat sistem yang menggabungkan lusinan GPU pada satu silikon. Proyek ini disebut Silicon Interconnect Fabric, atau Si-IF.
Insinyur berhasil membuat dua prototipe untuk 24 dan 40 GPU. Para pengembang melakukan tes perbandingan dengan perangkat klasik (dengan jumlah modul komputasi yang sama) - kinerja perangkat Si-IF 2,5–5 kali lebih tinggi. Secara potensial, teknologi ini dapat mempercepat pekerjaan server berdasarkan GPU di pusat data.
Sejak 2012, produsen Taiwan TSMC juga telah terlibat dalam prosesor Waferscale. Teknologi mereka
disebut CoWoS - "chip pada wafer pada substrat." Di jembatan silikon (interposer) adalah GPU dan memori, FPGA dan memori atau pengontrol jaringan. Kemudian jembatan sudah terpasang di papan sirkuit dan "dikemas" seperti prosesor biasa. Solusinya sudah digunakan di perangkat nyata,
misalnya, chip grafis seri Nvidia Volta.
Para insinyur juga mengembangkan teknologi sebagai bagian dari proyek WIPE, yang merupakan bagian dari inisiatif solusi inovatif
Horizon Eropa
2020 . WIPE memiliki tujuh anggota, termasuk IBM, Pusat Belgia untuk Mikroelektronika iMinds dan sejumlah lembaga penelitian.
/ foto Enrique Jiménez CC BY-SAOrganisasi ini
mengusulkan untuk membuat prosesor untuk bekerja dengan jaringan serat optik. Di dalamnya, modul untuk mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik akan ditempatkan di atas wafer silikon dengan chip dan terhubung langsung melalui kontak logam. Para peneliti berharap arsitektur seperti itu mengkonsumsi lebih sedikit daya dan berjalan lebih cepat daripada sistem tradisional dengan transceiver dan prosesor terpisah.
Bagaimana prospeknya
Para ahli
berharap bahwa pengembangan prosesor WSI akan membantu pusat data meningkatkan kapasitas server untuk tugas-tugas yang menuntut, seperti pelatihan jaringan saraf. Menurut beberapa laporan, startup Cerebras sudah bekerja pada prosesor waferscale untuk pembelajaran mesin - meskipun perusahaan itu sendiri menyembunyikan rincian pengembangan.
Keuntungan lain dari WSI adalah kemudahan manajemennya. Untuk sistem operasi dan program lain, perangkat waferscale tidak terlihat seperti beberapa prosesor yang terpisah, tetapi, misalnya, seperti satu GPU besar. Ini menyederhanakan pekerjaan pemrogram dan administrator sistem yang tidak perlu mengkonfigurasi masing-masing modul sistem wafers secara individual.
Tetapi prosesor waferscale memiliki
keterbatasan yang membuat penskalaan infrastruktur TI sulit. Sistem daya dalam chip WSI memerlukan pemasangan regulator tegangan. Blok-blok ini menempati tempat di mana modul komputasi tambahan dapat ditempatkan. Keterbatasan lain untuk prosesor waferscale terkait dengan pendinginan perangkat. Kepadatan tinggi modul pada chip
mempersulit disipasi panas.
Tetapi menurut para ahli, masalah ini dapat
diatasi dan sekarang adalah waktu yang tepat untuk menghidupkan kembali WSI. Sejak 1980-an, teknologi pembuatan prosesor menjadi lebih maju, jumlah cacat telah menurun. Oleh karena itu, kita dapat berharap bahwa dalam waktu dekat semakin banyak proyek akan muncul pada pengembangan perangkat waferscale.
Apa yang kami tulis di blog perusahaan:
Dan di saluran Telegram: