臺積電將建造超級計算AI芯片 , 加速晶片級計算

在過(guò)去的一年中，像Cerebras這樣的公司已經(jīng)成為使用晶圓級處理的頭條新聞。臺積電希望擴大其業(yè)務(wù)領(lǐng)域，并計劃構建其InFO_SoW（晶圓上集成扇出硅）技術(shù)，以便將來(lái)構建超級計算機級AI處理器。

臺積電已經(jīng)與Cerebras簽訂了建造晶圓級處理器的合同，但該公司也關(guān)注更廣闊的市場(chǎng)，并相信晶圓級處理將證明對Cerebras以外的其他客戶(hù)有吸引力。該公司表示將在16nm技術(shù)上構建這些芯片。

首字母縮寫(xiě)詞湯
要了解臺積電在這里構建的內容，需要解析多個(gè)縮寫(xiě)。集成式扇出是臺積電多年來(lái)提供的一種封裝技術(shù)。通常，在將晶片鍵合到封裝之前將晶片切成小片，該封裝大于物理小片。

對于需要絕對最小裸片尺寸的公司，這種安排并不理想。還有另一種技術(shù)，稱(chēng)為晶圓級處理，通過(guò)封裝仍為晶圓一部分的裸片來(lái)消除尺寸差異。這樣可以節省大量空間，但會(huì )限制芯片可用的電氣連接數量。

InFO通過(guò)將更傳統的模切工藝與其他步驟相結合來(lái)解決此限制，從而保留了晶圓級工藝（WLP）產(chǎn)生的大部分尺寸優(yōu)勢。以常規方式切割管芯，然后將其重新安裝在第二個(gè)晶片上，每個(gè)管芯之間留有額外的空間用于連接。3Dincites 根據臺積電在ECTC 2020上的演講，對InFO_SoW 進(jìn)行了深入研究。InFO_SoW的重點(diǎn)是要利用InFO提供的優(yōu)勢并將其擴展到晶片尺寸的處理模塊。

晶圓級處理的理論優(yōu)勢之一是以最小的功耗實(shí)現了巨大的連接性。下面的幻燈片說(shuō)明了其中的一些差異，包括PDN（配電網(wǎng)絡(luò )）阻抗的顯著(zhù)降低。這些說(shuō)法與去年研究小組報告的有關(guān)晶圓級處理的陳述相呼應。研究小組對這一想法進(jìn)行了調查，認為這是現代時(shí)代擴展CPU性能的一種可行方法。

InFO_SoW只是臺積電提供的一種高級封裝技術(shù)。下面的幻燈片顯示了其各種封裝選項在功率效率和垂直互連間距方面的比較。

根據臺積電的說(shuō)法，它可以將帶寬密度提高2倍，阻抗降低97％，同時(shí)將互連功耗降低15％。

不錯，只要它可以工作。此外，TDP令人驚嘆。即使我知道這個(gè)數字是針對整個(gè)12英寸晶圓的，但7,000WTDP還是讓人大開(kāi)眼界。臺積電正在為Cerebras建造“芯片”，其中包含40萬(wàn)個(gè)內核和1.2萬(wàn)億個(gè)晶體管。

包裝是新熱點(diǎn)
如果您考慮一下，AMD和英特爾近年來(lái)所擁護的大多數進(jìn)步都是互連和封裝方面的改進(jìn)。小芯片及其相關(guān)的包裝要求，以及HyperTransport Infinity Fabric 的開(kāi)發(fā)和演變一直是AMD討論的主要話(huà)題。同時(shí)，英特爾已經(jīng)與EMIB，Foveros和Omni-Path進(jìn)行了合作。

如今，每個(gè)人都專(zhuān)注于封裝的原因是，通過(guò)管芯收縮和工藝節點(diǎn)改進(jìn)，將更好的性能擠出晶體管變得越來(lái)越困難。改善包裝技術(shù)是公司試圖在不違反物理定律的前提下提高性能的方法之一。

這些晶圓級處理器永遠不會(huì )成為您在家中安裝的設備。Cerebras晶圓的估計成本為200萬(wàn)美元。晶圓級處理使我感興趣的是，無(wú)論功能多么強大，云最終都可以在任何單個(gè)桌面安裝上建立真正的優(yōu)勢。從理論上講，只要我們能夠解決延遲問(wèn)題，晶圓級處理+云計算就可以改變計算領(lǐng)域。