Uma nova tecnologia introduzida pela Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) poderia aumentar o poder das placas gráficas da Nvidia e da AMD sem torná-las fisicamente maiores. A tecnologia é chamada wafer-on-wafer e imita a tecnologia de memória 3D NAND usada em unidades de estado sólido modernas, empilhando camadas verticalmente, em vez de espalhar o hardware horizontalmente pela placa de circuito impresso, o que exigiria recursos físicos adicionais espaço.
Então, o que é um wafer? Ao contrário do seu lanche favorito, é uma fatia fina de material semicondutor polido que serve de base para um entrecruzamento de fios de cobre em camadas que transmitem eletricidade e os transistores que são o coração do processador. O wafer e os componentes montados são cortado por uma serra de diamante em pedaços únicos e colocado no pacote físico do processador que você vê quando abre a área de trabalho.
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No momento, os chips gráficos produzidos pela Nvidia e AMD dependem de um único wafer. Mas a TSMC, a maior fundição independente de semicondutores do planeta, descobriu uma maneira de empilhar dois wafers em um único pacote. O wafer superior é virado sobre o wafer inferior e ambos são unidos. Além disso, o wafer superior contém os piercings de conexão de entrada/saída (também conhecidos como vias de silício), portanto, a dupla é embalada usando a tecnologia flip-chip.
De acordo com Cadence, parceira da TSMC, a tecnologia poderia ver dois conjuntos de wafers conectando-se entre si em um pacote em forma de cubo usando o que é chamado de interposer, uma interface elétrica que roteia uma conexão para outra. Mais de dois wafers também poderiam ser empilhados verticalmente, com todos, exceto um wafer, ostentando conexões de vias de entrada/saída através de silício.
Embora seja muita conversa sobre tecnologia, basicamente descreve como os chips gráficos podem ser dimensionados verticalmente, não horizontalmente, usando a técnica da TSMC. Não apenas você pode colocar mais núcleos em um único chip gráfico, mas a comunicação entre cada wafer seria extremamente rápida.
Assim, em vez de ajustar uma arquitetura e reformulando a marca do produto como uma nova família, os fabricantes poderiam empilhar duas ou mais GPUs atuais em uma única placa como uma atualização do produto. O sistema operacional o detectaria como uma placa única e não como uma configuração multi-GPU.
Com o 3D NAND, as células de memória são empilhadas verticalmente e conectadas entre si por meio de elevadores de dados improvisados. Este método permite que os fabricantes forneçam capacidade de armazenamento adicional, mantendo as mesmas restrições físicas. Esse design também é mais rápido, já que os dados viajam para cima e para baixo na torre de memória, em vez de procurar seu destino usando “ruas urbanas” horizontais.
O problema com o empilhamento de wafers de processador pode estar no rendimento geral de fabricação. Um dos dois wafers poderia ser aprovado, mas como o outro wafer está ruim, ambos seriam descartados. Este método poderia revelar-se muito caro em produtos de baixo rendimento e precisaria ser usado em nós de produção com alto rendimento de fabricação, como a tecnologia de processo de 16 nm da TSMC.
TSMC apresentou seu wtécnica afer-on-wafer durante seu simpósio em Santa Clara, Califórnia. A empresa também revelou uma parceria com a Cadence para tecnologia de processo de 5nm e 7nm+ para computação móvel avançada e de alto desempenho.
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