Una nuova tecnologia introdotta dalla Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) potrebbe aumentare la potenza delle schede grafiche di Nvidia e AMD senza renderle fisicamente più grandi. La tecnologia si chiama wafer-on-wafer e imita la tecnologia di memoria 3D NAND utilizzata nelle moderne unità a stato solido impilando strati verticalmente anziché distribuire l'hardware orizzontalmente sul circuito stampato, il che richiederebbe ulteriore fisico spazio.
Allora, cos’è un wafer? A differenza del tuo snack preferito, è una sottile fetta di materiale semiconduttore lucido che funge da base per un incrocio di fili di rame stratificati che trasmettono l'elettricità e i transistor che sono il cuore del processore. Il wafer e i componenti montati lo sono tagliato con una sega diamantata in trucioli singoli e inserito nel pacchetto del processore fisico che vedi quando apri il desktop.
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Al momento, i chip grafici prodotti da Nvidia e AMD si basano su un singolo wafer. Ma TSMC, la più grande fonderia di semiconduttori indipendente del pianeta, ha scoperto un modo per impilare due wafer in un unico pacchetto. Il wafer superiore viene capovolto su quello inferiore e quindi entrambi vengono uniti. Inoltre, il wafer superiore contiene i fori di connessione in/out (ovvero i vias attraverso il silicio), quindi il duo è confezionato utilizzando la tecnologia flip-chip.
Secondo il partner di TSMC Cadence, la tecnologia potrebbe vedere due serie di wafer collegarsi tra loro in un pacchetto a forma di cubo utilizzando quello che viene chiamato interposer, un'interfaccia elettrica che instrada una connessione a un'altra. Potrebbero essere impilati anche più di due wafer verticalmente, con tutti i wafer tranne uno dotati di connessioni di ingresso/uscita attraverso il silicio.
Sebbene si tratti di un gran discorso tecnico, in pratica descrive come i chip grafici possono essere ridimensionati verticalmente, non orizzontalmente, utilizzando la tecnica di TSMC. Non solo puoi stipare più core in un singolo chip grafico, ma la comunicazione tra ciascun wafer sarebbe estremamente rapida.
Quindi, invece di modificare un'architettura e rebranding del prodotto come nuova famiglia, i produttori potrebbero potenzialmente impilare due o più GPU attuali su una singola scheda come aggiornamento del prodotto. Il sistema operativo la rileverebbe come una scheda singola e non come una configurazione multi-GPU.
Con la NAND 3D, le celle di memoria vengono impilate verticalmente e collegate insieme tramite elevatori di dati improvvisati. Questo metodo consente ai produttori di fornire ulteriore capacità di storage rispettando gli stessi vincoli fisici. Questo progetto è anche più veloce, dato che i dati viaggiano su e giù per la torre di memoria invece di cercare la loro destinazione utilizzando “strade cittadine” orizzontali.
Il problema con l'impilamento dei wafer dei processori potrebbe risiedere nella resa complessiva della produzione. Uno dei due wafer potrebbe passare, ma poiché l'altro wafer è difettoso, verrebbero scartati entrambi. Questo metodo potrebbe rivelarsi troppo costoso su prodotti a basso rendimento e dovrebbe essere utilizzato su nodi di produzione con rendimenti produttivi elevati, come la tecnologia di processo a 16 nm di TSMC.
TSMC ha introdotto il suo wtecnica afer-on-wafer durante il simposio a Santa Clara, California. L'azienda ha inoltre rivelato una partnership con Cadence per la tecnologia di processo a 5 nm e 7 nm+ per il mobile computing avanzato e ad alte prestazioni.
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