库玛:构建一个晶圆级原型处理器体系,或将面对诸多挑衅
>2019-07-31 11:05:23 来源: 半导体行业观察

工程师咱咱们计划应用“硅互连布局”

将40个GPU放在一个晶圆

早在20世纪80年月,并行信息处理技术前驱吉恩•阿姆达尔(Gene Amdahl)就提出了一个晋升大型机计算速率的计划:制作一种硅晶片大小的处理器。颠末过程将大部分数据移动保留在处理器内部停止,计算速率可以或许或许更快,而且更节能。阿姆达尔拿到了其时数额最大的一笔危险投资,投资额是2.3亿美元。之后,他开办了Trilogy System公司,期望将他的愿景变为实际。可惜初次“晶圆级集成”的商业尝试很失败,导致“跳火坑”成为了一个金融新闻词汇。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和加州大学洛杉矶分校的工程师咱咱们认为,如今是时候再尝试一次了。

 

在2月举行的IEEE高机能计算机体系布局国际研究会上,伊利诺伊的电子与计算机工程副传授拉科什•库玛(Rakesh Kumar)及其合作者阐述了无关包含多达40个GPU的晶圆级计算机的思绪。这个多处理器“怪物”将计算速率提高了约19倍,而且能耗和信号延迟低落到了本来的1/140如下。

 

库玛表示:“计算单位之间的通讯开销是咱咱咱们想要解决的一个大成就。”超等计算机中的应用程序一样平常散布在数百个GPU中,这些GPU位于分歧的印刷电路板上,并颠末过程长数据链路停止通讯。与芯片内部的互连相比,这些链路耗能更多而且速率较慢。别的,因为芯片和印刷电路板的机械特性分歧,必需对处理器停止封装,而且要严厉限制芯片可应用的输入和输入数目,因此,将数据从一个GPU转移到另外一个GPU的“开销惊人”,库玛说。

 

 

因此,必要让GPU模块之间互相衔接,这些衔接要与芯片内的互连一样快,一样丰富,能耗一样低。这种疾速衔接可以或许或许将这40个GPU集成到一路,成为一个巨型GPU。从程序员的角度来看,“全体就像一个GPU。”库玛说。

 

 

一种解决计划是应用模范的芯片制作技术,在同一块硅片上构建这40个GPU,然后在它咱咱们之间添加互连,但恰是这种思绪导致阿姆达尔在20世纪80年月的尝试失败。芯片越大,出现缺点的可能性也越大。如果芯片与餐盘一样大,那么几乎可以或许或许包管,它上面总会有一个可使体系崩溃的缺点。

 

更正当的办法是,从已经颠末过程品格测试的通俗尺寸的GPU芯片着手,寻找一种可以或许或许更好地衔接它咱咱们的技术。该团队相信他咱咱们的硅互连布局(Si-IF)技术可实现这种办法。Si-IF技术用硅代替了电路板,不存在芯片与电路板之间的机械特性不符成就,也就不必要芯片封装。Si-IF晶圆上有一层或多层宽2微米、间距仅有4微米的铜线互连,这相当于芯片上最高级别的互连。在要插入GPU的地方,硅片上有间距约为5微米的短铜柱。将要插入的GPU对齐插入,然后加热即可。这种工艺已经很成熟,称为热压接合,能将铜柱熔接到GPU的铜互连线。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和加州大学洛杉矶分校的芯恐员表示,因为互连线较窄且间距慎密,一块芯片上的输入和输入引脚数目最少可以或许或许提高到本来的25倍。

 

在设计晶圆级GPU时,库玛和他的共事不得不考虑很多限制因素,包含可以或许从晶圆上移除多少热量、GPU间怎样可以或许最疾速地互相通讯,和如何为全体晶圆供电。

 

供电是此中一个较大的限制因素。应用模范的1伏芯片电源,Si-IF晶圆的布线将消耗整整2千瓦功率。因此,库玛的团队将供电电压提高到了48伏,低落了所需电流,从而削减了电能丧失。这种办法必要在晶圆周围安顿电压调节器和信号疗养电容器,因此会占用原本可以或许或许用于更多GPU模块的空间。

 

尽管如斯,他咱咱们还是在一个设计中塞进了41个GPU。颠末过程对这种设计停止模拟测试,他咱咱们发现它比40台模范GPU效劳器消耗的能量更少,数据计算和移动速率更快。

 

Si-IF晶圆级GPU“克服了早期晶圆级设计无法解决的成就”,位于加州圣何塞的Horst技术咨询公司的罗伯特•W.霍斯特(Robert W. Horst)说。20多年前,在天腾电脑公司(Tandem Computer)工作的霍斯特介入开拓了唯一商业化的晶圆级产品——在证券生意所取代高速硬盘的存储体系。他估计,散热将是晶圆级芯片开拓中最具挑衅性的成就之一。“在这么狭小的空间内加入这么密集的逻辑,功耗可能会相当高。”他说。

 

库玛表示,该团队已经开端着手构建一个晶圆级原型处理器体系,但并未披露更多细节。

存眷南京电子资讯网微信(ee-focus) 无废话,无谎话 有立场,有温度
持续阅读
更多资讯
上拉可加载更多
————  --^o^--  ————
友情链接:科技媒体网  缪斯文胸网  天河食品新闻网  智利华人中文网  家具定制网  比思論壇_www.bipics.net-港台綜合性美文吧  金融时报网  科技媒体网  葡萄谷游戏网  中国研修培训新闻