Comme l'un des composants les plus élémentaires de presque tous les produits électroniques grand public, la micropuce émerge comme un phénomène très intéressant, généralement des micropuces minces et plates, qui sont maintenant empilées comme des crêpes, passant de deux dimensions à trois dimensions - aux appareils électroniques Avoir un impact significatif
Les concepteurs de puces découvrent le type d'empilement qui peut apporter des avantages inattendus en termes de performance, de consommation d'énergie et de fonctionnalité.
Sans cette technologie, Apple Watch Apple Watch ne sera pas capable de le faire, la mémoire à semi-conducteurs la plus avancée de Samsung, les systèmes d'intelligence artificielle de NVIDIA et Google et la nouvelle caméra ultra-rapide de Sony ne fait pas exception.
Cette pile 3D s'apparente à l'urbanisme, et sans elle, comme le produit nécessite plus de composants, la micropuce sur la carte s'allonge et la distance entre les micropuces est plus grande. En empilant les puces, vous pouvez créer une «ville» de silicium où tout devient plus adjacent.
D'un point de vue physique, les avantages de cette conception sont évidents: lorsque les électrons doivent parcourir de plus longues distances sur le cuivre, ils consomment plus d'énergie, génèrent de la chaleur et réduisent leur bande passante. »Microchip Design Company d'ARM Greg Yeric, directeur des futures technologies de silicium chez ARM Research, note que les puces empilées sont plus efficaces, génèrent moins de chaleur et communiquent à des interconnexions beaucoup plus courtes à la vitesse de la lumière.
Bien que le principe derrière les puces empilées 3D soit simple et direct, il n'est pas facile à réaliser, a déclaré Yerick, introduit dans les années 1960 et sporadiquement dans des applications haut de gamme comme le matériel militaire.
Cependant, TechInsights analyste de recherche puce électronique Xin Jin Dixon - Warren (Sinjin Dixon-Warren) a souligné que, de la plupart des grands fabricants de puces (AMD, Intel, Apple, Samsung et NVIDIA) et Xilinx et d'autres petite entreprise professionnelle jetons empilés, il est venu environ cinq ans. Pourquoi avons-nous cela? parce que les ingénieurs ont commencé à trouver pas d'autres façons de fabriquer des puces pour une meilleure performance.
Les puces empilées font souvent partie de l'emballage des autres puces enroulées, ce qui permet aux vendeurs de fabriquer de nombreux puces différentes (par le biais de différents processus de fabrication) et de les coller plus ou moins en dehors de l'économie d'espace. L'approche du «paquet empilé en 3D» diffère de l'approche «système sur puce» qui est fréquemment utilisée dans les téléphones cellulaires, où tous les différents composants du téléphone cellulaire sont gravés sur une seule pièce de silicium.
Dickson-Warren a déclaré que Apple Watch a été alimenté par l'un des paquets de puces 3D empilées les plus avancées depuis la première génération, dans lequel 30 puces différentes sont scellées dans une pellicule plastique, at-il dit Afin d'économiser de l'espace, la puce mémoire est empilée sur le circuit logique. En l'absence de technologie d'empilage de puces, la conception de la montre ne peut pas être aussi compacte.
Les puces d'Apple sont simplement des piles à deux plis, tandis que Samsung a fabriqué de véritables immeubles de grande hauteur à base de silicium Samsung dispose d'une pile de 64 couches de mémoire flash V-NAND pour le stockage de données sur téléphone cellulaire, caméra et ordinateur portable. Juste annoncé que la future version aura 96 couches.
Le stockage est une application naturelle de la technologie d'empilage de puces car il résout un problème qui a longtemps hanté les concepteurs de puces: l'ajout de plus de cœurs à n'importe quel appareil de l'iPad au supercalculateur ne se traduit pas à la vitesse désirée En raison du retard de communication entre les circuits logiques et de la capacité de stockage requise, empiler les composants de stockage directement sur la puce peut raccourcir le chemin de connexion entre les deux.
NVIDIA vice-président senior du Hardware Engineering Brian Kelleher (Brian Kelleher) dit qu'il est contre le principe de la société de microprocesseur Volta exploite AI construire en empilant huit couches directement au-dessus du GPU mémoire à haute bande passante, ces puces dans le processus Créé un nouveau record d'efficacité.
"Nous sommes limités en puissance", a déclaré Kehler, "toute puissance que nous pouvons libérer du système de stockage peut être utilisée dans l'informatique".
Chip empilage a également apporté de nouvelles fonctionnalités.Beaucoup de capteur d'image de caméra de téléphone portable directement superposé sur la puce de traitement d'image au-dessus de la vitesse supplémentaire signifie qu'ils peuvent prendre plusieurs photos d'expositions et le mettre ensemble dans le Scène sombre capturer plus de lumière.
L'appareil photo prototype de Sony va encore plus loin en utilisant des puces à trois couches plutôt que deux - y compris les capteurs d'image, la mémoire et la logique, jusqu'à 1000 images par seconde - l'effet de cette approche est le capteur d'image photo-touch, Accès direct à la mémoire, suivi d'un traitement en temps réel En plus d'obtenir une meilleure visibilité dans des conditions de faible luminosité, il peut également être utilisé pour filmer des vidéos au ralenti, une solidification d'objets en mouvement rapide.
À l'heure actuelle, pousser des puces 3D vers des appareils plus électroniques nécessite également d'énormes ressources pour résoudre certains des obstacles.
En premier lieu, peu après la naissance de la puce 3D, les outils de conception évolutive pour l'empilement n'ont pas évolué suffisamment, dit Yerick, et jusqu'à ce que de simples outils de conception - similaires à ceux utilisés pour aplatir les puces - soient largement disponibles, empilés La puce sera toujours seulement en mesure de créer une entreprise avec des talents d'ingénierie supérieurs.
Un autre problème est que les fabricants apprennent toujours comment empiler et connecter physiquement les puces les uns aux autres de manière fiable, ce qui signifie que certains procédés de fabrication produisent relativement peu.
Cependant, Dixon - Warren a souligné que la popularité des puces empilées 3D sont très rapides, ils vont inévitablement devenir le courant dominant de l'industrie il y a 10 ans, la technologie existe presque exclusivement dans les laboratoires universitaires, il y a cinquante-six ans, il est encore difficile à trouver. les affaires commerciales. mais maintenant poussèrent, apparaissant sur toutes sortes d'applications, telles que la mise en réseau, le calcul haute performance et d'autres haut de gamme d'Apple montre dispositif portable. il est le site de démantèlement électronique bien connu PDG iFixit Kyle of Wei Burns (Kyle Wiens), a dit qu'il apparaît aussi dans « le cerveau » de l'iPhone X d'entre eux.
Chez Jericho ARM, la puce 3D finale devrait rendre nos produits portables aussi puissants que les appareils plus gros, leur permettant de fonctionner en continu pendant des jours même s'ils sont remplis de capteurs. Je ne serais pas surpris si votre montre pouvait un jour vérifier votre glycémie », a-t-il déclaré.
L'obtention de la puce de deux dimensions à trois dimensions n'est que le début.Bientôt après, la couche de puce communiquera avec la lumière au lieu du courant.Dans un avenir plus lointain, comme nous utilisons des cristaux brillants avec une performance de traitement sans précédent Remplacer la carte de circuit, ils se débarrasser complètement de silicium - peut se transformer en diamants artificiels.