В качестве одного из самых основных компонентов почти каждого продукта потребительской электроники микрочип становится очень интересным явлением, обычно тонким и плоским микрочипом, которые теперь сложены как блины, переходя от двумерных к трехмерным - к электронным устройствам Принести существенное влияние
Дизайнеры чипов обнаруживают тип укладки, который может принести неожиданные преимущества с точки зрения производительности, энергопотребления и функциональности.
Без этой технологии Apple Watch Apple Watch не сможет это сделать, самая передовая твердотельная память Samsung, системы искусственного интеллекта от NVIDIA и Google и сверхбыстрая новая камера Sony не являются исключением.
Этот трехмерный стек похож на городское планирование, и без него, поскольку продукт требует больше встроенных компонентов, микрочип на доске простирается дальше и расстояние между микрочипом дальше друг от друга. Укладывая фишки, вы можете создать кремний «город», где все становится более смежным.
С физической точки зрения, преимущества этой конструкции очевидны: когда электронам приходится путешествовать на большие расстояния над медью, они потребляют больше энергии, вырабатывают тепло и уменьшают свою пропускную способность. ARM's Microchip Design Company Грег Йерик, директор будущих технологий кремния в ARM Research, отмечает, что штабелированные чипы более эффективны, вырабатывают меньше тепла и обмениваются данными на гораздо более коротких взаимосвязях со скоростью света.
Хотя принцип 3D-штабелированных чипов прост и прост, сделать это непросто, сказал Yerick, впервые представленный в 1960-х годах и спорадически в высокопроизводительных приложениях, таких как военная техника.
Тем не менее, Синдзинь Диксон-Уоррен, аналитик TechInsights Microchip Research Inc., указывает, что небольшие специализированные компании из крупнейших производителей чипов (AMD, Intel, Apple, Samsung и NVIDIA) и Xilinx Штабелированные чип-продукты появились только около пяти лет. Почему мы должны это делать? Потому что инженеры не нашли другого способа повысить производительность чипа.
Штабелированные чипы часто являются частью «обертки» других скрученных чипов, что позволяет поставщикам создавать множество различных чипов (через различные производственные процессы), а затем склеивать их более или менее отдельно от экономии места. Подход «трехслойного пакетного пакета» отличается от подхода «система на кристалле», который часто используется в сотовых телефонах, где все различные компоненты сотового телефона выгравированы на одном куске кремния.
Диксон-Уоррен сказал, что Apple Watch была оснащена одним из самых передовых 3D-пакетов с пакетом пакетов с первого поколения, в котором 30 различных чипов запечатаны в пластиковой упаковке, сказал он , Чтобы сэкономить место, чип памяти укладывается в логическую схему. Если нет технологии укладки кристаллов, дизайн часов не может быть настолько компактным.
Чипы Apple - это просто двухслойные стеки, а Samsung - настоящие силиконовые «высотные здания». Samsung имеет 64-слойный стек флеш-памяти V-NAND для хранения данных сотового телефона, камеры и ноутбука. Просто объявил, что в будущей версии будет 96 уровней.
Хранение - это естественное применение технологии укладки микросхем, поскольку оно решает проблему, которая имеет длительные проблемы с разработчиками чипов: добавление большего количества ядер на любое устройство от iPad до суперкомпьютера не приводит к желаемой скорости Из-за задержки связи между логическими схемами и требуемой емкостью хранения, укладка компонентов хранения непосредственно на чипе может сократить путь соединения между ними.
Брайан Келлехер, старший вице-президент по инженерному оборудованию NVIDIA, сказал, что именно так микропроцессоры компании Volta, построенные для ИИ, работают путем укладки восьми слоев памяти с высокой пропускной способностью непосредственно на GPU, Создал новый рекорд эффективности.
«Мы ограничены в силе», - сказал Келер. «Любая сила, которую мы можем освободить от системы хранения, может использоваться в вычислениях».
Укладка микросхем также привнесла некоторые новые функции. Многие датчики изображения камеры мобильного телефона, непосредственно наложенные на чип обработки изображений выше дополнительной скорости, означают, что они могут делать несколько снимков экспозиции и собирать их вместе в Умная сцена захватывает больше света.
Камера прототипа от Sony идет еще на один шаг, используя трехслойные, а не двухслойные микросхемы - включая датчики изображения, память и логику - до 1000 кадров в секунду - эффект этого подхода - датчик изображения с сенсорным изображением, Прямой доступ к памяти, а затем обработка в режиме реального времени. В дополнение к достижению более высокой видимости в условиях низкой освещенности, это также можно использовать для съемки видео с ультра-медленным движением, однокадровой затвердевания быстро движущихся объектов.
В настоящее время нажатие трехмерных микрочипов на более электронные устройства также требует огромных ресурсов для решения некоторых препятствий.
В первую очередь, вскоре после рождения 3D-чипа, инструменты эволюционного проектирования для штабелирования недостаточно развиты, говорит Yerick, и до тех пор, пока простые инструменты проектирования, подобные тем, которые используются для выравнивания чипов, стали широко доступными, сложены Чип по-прежнему сможет создать бизнес с высшим инженерным талантом.
Другая проблема заключается в том, что производители все еще изучают, как надежно физически складывать и подключать микросхемы друг к другу, что означает, что некоторые производственные процессы дают относительно мало.
Тем не менее, Диксон-Уоррен отметил, что популярность 3D-штабелированных чипов очень быстро, и они неизбежно станут основным направлением индустрии. Более 10 лет назад технология практически существует только в университетской лаборатории, пять или шесть лет назад ее трудно найти Коммерческий корпус. Но теперь он появился в различных приложениях, таких как сетевые технологии, высокопроизводительные вычисления и высококачественные носимые устройства, такие как Apple Watch. Согласно известному сайту разборки электронных продуктов iFixit CEO Kyle Wei Kyle Wiens сказал, что он также появляется в «мозге» iPhone X.
В Jericho ARM финальный 3D-чип должен сделать наши носимые продукты такими же мощными, как и более крупные устройства, что позволяет им работать непрерывно в течение нескольких дней, даже если они полны датчиков. Меня не удивило бы, если бы ваши часы однажды смогли проверить уровень глюкозы в крови, - сказал он.
Получение чипа от двумерного до трехмерного - это только начало. Вскоре после этого слой чипа будет связываться со светом вместо тока. В более отдаленном будущем, когда мы используем блестящие кристаллы с беспрецедентной производительностью Замените печатную плату, они полностью избавятся от кремния - могут обратиться к искусственным алмазам.