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NVIDIA rivoluzionerà le future GPU con il 3D Stacking

Le aziende di semiconduttori stanno esplorando da tempo modi per uscire dal tradizionale design monolitico del die GPU alla ricerca di qualcosa che consenta una migliore scalabilità delle prestazioni mantenendo i costi di produzione a un livello ragionevole. L’ultima scoperta di NVIDIA vede l’introduzione dello stacking 3D di die utilizzando la tecnologia through-silicon via (TSV) con un approccio per l’erogazione di potenza potenziato. Sappiamo già che NVIDIA ha pianificato di abbandonare il design monolitico dei die, investigando attivamente su nuovi modi per ottenere maggiori prestazioni utilizzando diverse tecniche di packaging, la più recente delle quali è l’uso di moduli multi-chip (MCM) per costruire GPU con scalabilità continua delle prestazioni.

Credit: NVIDIA
NVIDIA GPU

Nel 2017, l’azienda ha presentato il suo design MCM-GPU all’International Symposium on Computer Architecture (ISCA), pianificando di impiegare più die di logica per interconnettere l’enorme quantità di core e sviluppare nuove GPU con un miglioramento continuo delle prestazioni e gestione dei costi. Man mano che i die GPU diventano più grandi, i loro costi aumentano in modo esponenziale; quindi, realizzare alcuni die più piccoli interconnessi è una soluzione più conveniente. L’approccio al packaging MCM-GPU risolve questo problema poiché collega più die che forniscono in cambio un enorme aumento delle prestazioni. Il design del chip non è limitato al ridimensionamento bidimensionale, ed è ciò che NVIDIA ha brevettato recentemente. Chiamato “face-to-face dies with enhanced power delivery using extended TSVs“, prevede l’impilamento 3D di die on un’erogazione di potenza potenziata utilizzando TSV (through-silicon via) più lunghi.

Il modo in cui funziona questa configurazione si basa sull’uso di un die di base che viene prima testato utilizzando i probe pad sulla sua parte superiore. Successivamente, viene formato uno strato di interfaccia sul primo die, adagiato su probe pad già presenti. Infine, il secondo die viene preso e montato sopra allo strato di interfaccia, collegando i pad dell’interfaccia inter-die alla connessione complementare sugli altri die. Questo crea un montaggio “faccia a faccia” dei die e nasce il chip 3D. Il brevetto di NVIDIA si concentra sull’erogazione di potenza migliorata utilizzando TSV più lunghi. Quando lo stacking vede più die disposti uno sopra l’altro, è possibile connettere qualsiasi cosa, dalla logica (core di elaborazione) alla memoria. Di solito, collegare la memoria non richiede molta energia, quindi la menzione dell’erogazione di potenza migliorata ci porta a concludere che la società prevede di eseguire lo stacking dei core di elaborazione, creando un approccio orientato al calcolo.

Credit: Brevett N
NVIDIA brevetto 3D Stacking
Credit: Brevetto NVIDIA

Naturalmente, la sola domanda di brevetto non significa che articoli reali debbano utilizzare tale tecnologia. Le aziende spesso brevettano le loro invenzioni per impedire ad altri di farlo, o semplicemente come segnaposto per prodotti futuri. In entrambi i casi, sappiamo già che l’approccio MCM-GPU sta arrivando e alcune delle architetture GPU di prossima generazione come Hopper potrebbero utilizzare i vantaggi dell’impilamento 3D di die per ottenere un vantaggio competitivo.