Moderne Chips sind nicht mehr „nur kleiner“. Sie sind als 3D-Systeme aufgebaut: Speicher auf Logik gestapelt, mehrere Chiplets in fortschrittlichen Gehäusen miteinander verbunden, Stromversorgung über die Rückseite des Wafers und – manchmal – Datenübertragung mit Licht statt mit Kupfer. Diese Folge gibt einen Überblick über die Kerntechnologien, die die Entwicklung und Herstellung von Hochleistungsprozessoren neu gestalten.

WICHTIGSTE ERKENNTNISSE

- HBM erhöht die Bandbreite durch das Stapeln von DRAM und die Verwendung einer sehr breiten, kurzen elektrischen Schnittstelle in der Nähe des Rechenschips.

- GDDR der nächsten Generation erhöht die Bandbreite, indem es eine viel höhere Signalübertragung pro Pin über längere Leiterbahnen auf der Platine ermöglicht, wobei Kosten gegen eine höhere Signalintegrität eingetauscht werden.

- Fortschrittliche Gehäuse sind Teil der Architektur geworden: Interposer, Brücken, Fan-Out und echtes 3D-Stacking sind heute Leistungswerkzeuge.

- Chiplets verbessern die Ausbeute und Modularität, verlagern jedoch den Engpass auf die Verbindung zwischen den Chips und das thermische Design auf Verpackungsebene.

- Die Stromversorgung auf der Rückseite trennt die Stromführung von der Signalführung, um Überlastungen zu verringern und die Stromintegrität zu verbessern – auf Kosten der Prozesskomplexität.

- Gate-all-around-Nanosheets verbessern die elektrostatische Kontrolle über FinFETs hinaus und ermöglichen eine weitere Skalierung der Logik.

- 2D-Materialien wie MoS2 und WSe2 sind als ultradünne Kanäle vielversprechend, aber die herstellbare Integration ist nach wie vor eine große Hürde.

- Optische Verbindungen und Siliziumphotonik können die Probleme langer Kupferverbindungen mit hoher Bandbreite verringern, aber die elektrisch-optische Umwandlung und die Verpackung sind der „optische Preis“.

GLOSSAR

- HBM (High Bandwidth Memory): 3D-gestapelte DRAM mit einer sehr breiten Schnittstelle für hohe Bandbreite und gute Energieeffizienz.

- GDDR: Hochgeschwindigkeits-Grafik-DRAM, der auf Leiterplatten verwendet wird; die Bandbreite skaliert hauptsächlich durch höhere Datenraten pro Pin.

- TSV (Through-Silicon Via): Vertikaler Leiter durch einen Chip, der dichte 3D-Verbindungen in gestapelten Bauelementen ermöglicht.

- 2,5D-Gehäuse: Nebeneinander angeordnete Chips, die durch einen Interposer oder eine Brücke verbunden sind, was eine sehr dichte Verdrahtung ermöglicht.

- 3D-Stapelung: Vertikale Chipintegration; kann Memory-on-Logic oder Logic-on-Logic sein.

- Hybrid Bonding: Direkte Kupfer-Kupfer- (und Oxid-Oxid-)Verbindung für vertikale Verbindungen mit sehr feinem Raster.

- Chiplet: Ein modularer Chip, der als Baustein in einem größeren System auf Verpackungsebene verwendet wird.

- Backside Power Delivery: Die Stromverteilung wird auf die Rückseite des Wafers verlagert, um die Stromintegrität zu verbessern und Ressourcen für die Stromverteilung auf der Vorderseite freizugeben.

- GAA (Gate-All-Around): Transistorarchitektur, bei der das Gate den Kanal umgibt, um eine starke elektrostatische Steuerung zu ermöglichen.

- Siliziumphotonik: Optische Komponenten, die in die Siliziumfertigung integriert sind, um optische Verbindungen mit hoher Bandbreite in der Nähe von Chips zu ermöglichen.

Dieser Beitrag wurde mithilfe von KI erstellt. KI kann Fehler machen. Bitte überprüfen Sie die Informationen, wenn Sie sie als Grundlage für Ihre Entscheidungsfindung verwenden möchten.