Como casi todos los productos electrónicos de rutina los componentes más básicos de un microchip está experimentando un fenómeno muy interesante es generalmente delgada y plana microchip, pero ahora apilados como panqueques como de dos dimensiones se convierte en tres dimensiones - el dispositivo electrónico tener un impacto significativo.
Los diseñadores de chips están descubriendo que el apilamiento puede traer una variedad de beneficios inesperados en términos de rendimiento, potencia y funcionalidad.
Sin esta tecnología, reloj inteligente de Apple Apple Seguir este no va a ser capaz de hacerlo, memoria de estado sólido más avanzada de Samsung, un sistema de inteligencia artificial a partir de NVIDIA y Google y la nueva cámara súper rápido de Sony no es una excepción.
Esto es similar a una apilada en 3D planificación urbana. Sin ella, ya que el producto requiere más partes de edificio, la placa de circuito continuará extendiendo el microchip, el microchip será la distancia entre los compartimentos más lejos. Sin embargo, una vez iniciado Al apilar las fichas, puede crear una "ciudad" de silicio donde todo se vuelve más adyacente.
Desde un punto de vista físico, los beneficios de este diseño son obvios: cuando los electrones necesitan viajar distancias más largas sobre el cobre, consumen más energía, generan calor y reducen su ancho de banda. Microchip Design Company de ARM Greg Yeric, director de futuras tecnologías de silicio en ARM Research, señala que los chips apilados son más eficientes, generan menos calor y se comunican a interconexiones mucho más cortas a la velocidad de la luz.
Aunque el principio detrás de los chips apilados en 3D es simple y directo, no es fácil de hacer, dijo Yerick, introducido por primera vez en la década de 1960 y esporádicamente en aplicaciones de alta gama como hardware militar.
Sin embargo, Sinjin Dixon-Warren, analista de TechInsights Microchip Research Inc., señala que las compañías especialistas en factor de forma pequeño como la mayoría de los principales fabricantes de chips (AMD, Intel, Apple, Samsung y NVIDIA) y Xilinx Los productos de chips apilados solo aparecieron durante unos cinco años. ¿Por qué deberíamos hacer esto? Porque los ingenieros no encontraron otra manera de mejorar el rendimiento del chip.
Es típicamente parte de un 'paquete' apilados chip de acurrucado otro chip. Además de ahorrar espacio exterior, es posible permitir a los fabricantes crean muchos chips diferentes (a través de diferentes procesos de fabricación), y luego unir juntos más o menos. se distingue 'apilada en 3D paquetes' desde el enfoque utilizado con frecuencia el método del teléfono de sistema-en-chip ", que es para grabar todas las diferentes partes del teléfono en una sola oblea de silicio.
Dickson-Warren dijo que Apple Watch ha sido impulsado por uno de los paquetes de chips apilados en 3D más avanzados desde la primera generación, en el que 30 chips diferentes están sellados en una envoltura de plástico, dijo. , Para ahorrar espacio, el chip de memoria se apila en el circuito lógico. Si no hay tecnología de apilamiento de chips, el diseño del reloj no se puede hacer de forma compacta.
Los chips de Apple son simples acumulaciones de dos capas, mientras que Samsung ha fabricado los verdaderos "edificios de gran altura" basados en silicio. Samsung tiene una pila de 64 capas de memoria flash V-NAND para el almacenamiento de datos de teléfonos celulares, cámaras y computadoras portátiles. Acaba de anunciar que la versión futura tendrá 96 capas.
El almacenamiento es una aplicación natural de la tecnología de apilamiento de chips porque resuelve un problema que ha plagado a los diseñadores de chips: agregar más núcleos a cualquier dispositivo desde el iPad a la supercomputadora no se traduce a la velocidad deseada Debido al retraso en la comunicación entre los circuitos lógicos y la capacidad de almacenamiento requerida, el apilamiento de los componentes de almacenamiento directamente en el chip puede acortar la ruta de conexión entre los dos.
Brian Kelleher, vicepresidente senior de ingeniería de hardware en NVIDIA, dijo que así es exactamente cómo los microprocesadores Volta de la empresa, diseñados para AI, funcionan al apilar ocho capas de memoria de gran ancho de banda directamente en la GPU, Creó un nuevo récord de eficiencia.
"Tenemos un poder limitado", dijo Kehler. "Cualquier poder que podamos liberar del sistema de almacenamiento se puede utilizar en la informática".
El apilamiento de chips también ha aportado algunas características nuevas. Muchos sensores de imagen de cámara de un teléfono móvil directamente superpuestos en el chip de procesamiento de imagen por encima de la velocidad extra significa que pueden tomar fotografías de exposiciones múltiples y juntarlas en el Dim escena capturar más luz.
Prototipo de la cámara Sony mediante el uso de tres chips en lugar de dos más - incluye un sensor de imagen, circuitos de memoria y lógica, para lograr el efecto de hasta 1000 fotogramas por segundo efecto de este enfoque es que un toque de luz del sensor de imagen, datos de directamente en la memoria, y luego procesados en tiempo real. Además de lograr una mayor visibilidad en condiciones de poca luz, que también puede ser utilizada para vídeo de movimiento super-lento, un solo marco de objetos en movimiento de solidificación rápida.
En la actualidad, los microchips a 3D en un equipo más electrónico, también tenemos que gastar enormes recursos para hacer frente a algunos de los obstáculos.
Al igual que vosotros, dijo, en primer lugar, el chip 3D nació poco después, la evolución de las herramientas de diseño no son suficientes para el apilamiento de una manera sencilla las herramientas de diseño - herramientas similares a los utilizados en el chip plana - antes de convertirse en muy popular, apilados El chip solo podrá crear una empresa con el mejor talento de ingeniería.
Otro problema es que los fabricantes todavía están aprendiendo cómo apilar y conectar chips físicamente de manera confiable entre sí, lo que significa que algunos procesos de fabricación rinden relativamente poco.
Sin embargo, Dixon - Warren señaló que la popularidad de 3D apilan chips son muy rápidos, inevitablemente convertido en la corriente principal de la industria hace 10 años, la tecnología existe casi exclusivamente en los laboratorios universitarios, hace cincuenta y seis años, sigue siendo difícil de encontrar. casos comerciales. pero ahora crecieron, apareciendo en todo tipo de aplicaciones, tales como la creación de redes, computación de alto rendimiento y otros de alta gama Apple Seguir este dispositivo portátil. es la electrónica conocidas desmantelamiento sitio iFixit CEO de Kyle Wei quemaduras (Kyle Wiens), dijo que también aparece en el 'cerebro' del iPhone X de ellos.
En Jericho ARM, el chip 3D final debería hacer que nuestros productos portátiles sean tan potentes como los dispositivos más grandes, lo que les permite funcionar continuamente durante días, incluso si están llenos de sensores. No me sorprendería si un día tu reloj pudiera verificar tus niveles de glucosa en la sangre ", dijo.
Dejar que las fichas de las dos dimensiones se convierte en tres dimensiones, sólo el principio. Poco después, la capa de chips se comunicará por la corriente luz en lugar de electricidad. En un futuro más lejano, como lo hemos hecho con cristales brillantes de rendimiento de procesamiento sin precedentes Reemplace la placa de circuito, se desharán por completo del silicio, pueden convertirse en diamantes artificiales.