SG.hu
TSMC: 2030-ra egy billió tranzisztor lesz egy GPU-n
A 3D-s chipletek jelentik majd a kulcsot a világ első, egy billió tranzisztoros GPU-jának megépítéséhez, állítja a TSMC elnöke, Mark Liu és vezető kutatója, H.-S. Philip Wong.
A félvezetőipar mindig is minél több tranzisztort akart belegyömöszölni egy processzorba, de a mesterséges intelligencia még telhetetlenebbé tette ezt az igényt. Az MI modellek betanítására a vállalatok annyi GPU-t vásárolnak fel, amennyit csak tudnak, és természetesen a legerősebb chipek iránt a legnagyobb a kereslet. Liu és Wong szerint egy mai 100 milliárd tranzisztoros GPU már nem sokáig elegendő: egyetlen GPU-ban egy billió tranzisztorra lesz szükség. Kettejük érvelése szerint ez a billió tranzisztoros chip már 2034-ben, azaz egy évtized múlva megjelenhet.
Bár a nagyobb tranzisztorsűrűségű gyártás fontos szerepet játszik majd az egy billió tranzisztor elérésében, ez önmagában nem elég. Liu és Wong szerint a 3D chipletek, vagyis a több chip egymás mellé és egymásra kapcsolásának csúcstechnológiája kulcsfontosságú lesz a cél eléréséhez. "A tranzisztorok mennyiségének növekedési trendjének folytatásához több 2,5D vagy 3D integrációval összekapcsolt chipre lesz szükség. Sok chipet rakunk össze egy szorosan integrált, masszívan összekapcsolt rendszerré."
Az érv, hogy a világ első egybillió tranzisztoros GPU-jának elkészítéséhez mind a chipletekre, mind a 3D-s chipek egymásra építésére szükség van, meglehetősen egyszerű. Egyetlen chip legnagyobb mérete a gyártáshoz használt node un. retikulumhatárától függ, az ezt meghaladó terveket kisebb chipekre osztották fel, hogy gyárthatóak legyenek. Ma ez a határ 26 x 33 mm, azaz kb. 858 mm2. Egy ilyen processzor előállítása nem csak drága, de nem is elég nagy ahhoz, hogy a közeljövőben elérje a billió tranzisztort. A chipletek nem csak ezt a retikulumhatárt tudják átlépni (és már számos élvonalbeli processzoron meg is tették), de a megközelítés a gyártási költségeket is csökkentheti, különösen, ha az egyes chipletek a kisebbik oldalon vannak.
Liu és Wong szerint a chipek egymásra helyezése egy másik szükséges összetevő; a hordozón csak annyi hely van, amennyi a szubsztráton, és amikor ez a hely vízszintesen elfogy, a felfelé haladás az egyetlen lehetőség. A 3D-s egymásra helyezés jelenleg nagyrészt a nagy sávszélességű memória (HBM) chipekre összpontosít, ilyenek vannak a legújabb adatközpontok GPU-iban. A 3D chipek egymásra helyezése azonban nem csak a memóriasűrűség növelésére szolgál. Az AMD 3D V-Cache technológiája például a Ryzen és Epyc termékcsaládban található chiplet alapú CPU-k tetején 64 MB-os L3 gyorsítótárat tartalmaz. D nincs ok arra, hogy egy vállalat ne tudna egy feldolgozóchipet egy másik feldolgozóchip tetejére halmozni, ha szükséges, bár ez problémásnak bizonyulhat a teljesítmény és a hő tekintetében.
Nagyon is lehetséges, hogy egy évtizeden belül átlépjük egyetlen GPU-n az egybillió tranzisztort. A tranzisztorok számának 2008 óta tartó növekedésének történelmi trendjét követve a TSMC által készített grafikon szerint körülbelül nyolc-tíz év kell ahhoz, hogy a tranzisztorok száma megtízszereződjön. A határ 2008-ban egymilliárd volt, 2016-ban pedig átlépte a 10 milliárdos tranzisztoros határt. A 100 milliárd tranzisztoros határt két héttel ezelőtt az Nvidia Blackwell GPU-jai lépték át.
Míg a TSMC 2034-re egybillió tranzisztorról beszél, addig az Intel vezérigazgatója, Pat Gelsinger szerint ez 2030-ra, azaz mindössze hat év múlva sikerülhet. A TSMC-hez hasonlóan Gelsinger szerint is a kulcs a 3D-s egymásra építésben rejlik, de egyértelműen úgy gondolja, hogy az Intel jobban és gyorsabban képes erre, mint a TSMC. Az Intel vezérigazgatója olyan tranzisztorszintű fejlesztésekről is beszél, mint a Ribbon FET-ek és a hátsó tápellátás, ami feltűnően hiányzik Liu és Wong írásából. De akár 2030-ban, akár 2034-ben jön az első billió tranzisztoros GPU (vagy CPU), egyértelmű, hogy a 3D-s egymásra épülő többchipes tervezés a jövő útja. A legújabb node-ok egyszerűen nem növelik úgy a sűrűséget, mint korábban, olyannyira, hogy a 3D-s egymásra építés inkább csak ellensúlyozni látszik ezt a törést, mintsem növeli az innováció ütemét.
A félvezetőipar mindig is minél több tranzisztort akart belegyömöszölni egy processzorba, de a mesterséges intelligencia még telhetetlenebbé tette ezt az igényt. Az MI modellek betanítására a vállalatok annyi GPU-t vásárolnak fel, amennyit csak tudnak, és természetesen a legerősebb chipek iránt a legnagyobb a kereslet. Liu és Wong szerint egy mai 100 milliárd tranzisztoros GPU már nem sokáig elegendő: egyetlen GPU-ban egy billió tranzisztorra lesz szükség. Kettejük érvelése szerint ez a billió tranzisztoros chip már 2034-ben, azaz egy évtized múlva megjelenhet.
Bár a nagyobb tranzisztorsűrűségű gyártás fontos szerepet játszik majd az egy billió tranzisztor elérésében, ez önmagában nem elég. Liu és Wong szerint a 3D chipletek, vagyis a több chip egymás mellé és egymásra kapcsolásának csúcstechnológiája kulcsfontosságú lesz a cél eléréséhez. "A tranzisztorok mennyiségének növekedési trendjének folytatásához több 2,5D vagy 3D integrációval összekapcsolt chipre lesz szükség. Sok chipet rakunk össze egy szorosan integrált, masszívan összekapcsolt rendszerré."
Az érv, hogy a világ első egybillió tranzisztoros GPU-jának elkészítéséhez mind a chipletekre, mind a 3D-s chipek egymásra építésére szükség van, meglehetősen egyszerű. Egyetlen chip legnagyobb mérete a gyártáshoz használt node un. retikulumhatárától függ, az ezt meghaladó terveket kisebb chipekre osztották fel, hogy gyárthatóak legyenek. Ma ez a határ 26 x 33 mm, azaz kb. 858 mm2. Egy ilyen processzor előállítása nem csak drága, de nem is elég nagy ahhoz, hogy a közeljövőben elérje a billió tranzisztort. A chipletek nem csak ezt a retikulumhatárt tudják átlépni (és már számos élvonalbeli processzoron meg is tették), de a megközelítés a gyártási költségeket is csökkentheti, különösen, ha az egyes chipletek a kisebbik oldalon vannak.
Liu és Wong szerint a chipek egymásra helyezése egy másik szükséges összetevő; a hordozón csak annyi hely van, amennyi a szubsztráton, és amikor ez a hely vízszintesen elfogy, a felfelé haladás az egyetlen lehetőség. A 3D-s egymásra helyezés jelenleg nagyrészt a nagy sávszélességű memória (HBM) chipekre összpontosít, ilyenek vannak a legújabb adatközpontok GPU-iban. A 3D chipek egymásra helyezése azonban nem csak a memóriasűrűség növelésére szolgál. Az AMD 3D V-Cache technológiája például a Ryzen és Epyc termékcsaládban található chiplet alapú CPU-k tetején 64 MB-os L3 gyorsítótárat tartalmaz. D nincs ok arra, hogy egy vállalat ne tudna egy feldolgozóchipet egy másik feldolgozóchip tetejére halmozni, ha szükséges, bár ez problémásnak bizonyulhat a teljesítmény és a hő tekintetében.
Nagyon is lehetséges, hogy egy évtizeden belül átlépjük egyetlen GPU-n az egybillió tranzisztort. A tranzisztorok számának 2008 óta tartó növekedésének történelmi trendjét követve a TSMC által készített grafikon szerint körülbelül nyolc-tíz év kell ahhoz, hogy a tranzisztorok száma megtízszereződjön. A határ 2008-ban egymilliárd volt, 2016-ban pedig átlépte a 10 milliárdos tranzisztoros határt. A 100 milliárd tranzisztoros határt két héttel ezelőtt az Nvidia Blackwell GPU-jai lépték át.
Míg a TSMC 2034-re egybillió tranzisztorról beszél, addig az Intel vezérigazgatója, Pat Gelsinger szerint ez 2030-ra, azaz mindössze hat év múlva sikerülhet. A TSMC-hez hasonlóan Gelsinger szerint is a kulcs a 3D-s egymásra építésben rejlik, de egyértelműen úgy gondolja, hogy az Intel jobban és gyorsabban képes erre, mint a TSMC. Az Intel vezérigazgatója olyan tranzisztorszintű fejlesztésekről is beszél, mint a Ribbon FET-ek és a hátsó tápellátás, ami feltűnően hiányzik Liu és Wong írásából. De akár 2030-ban, akár 2034-ben jön az első billió tranzisztoros GPU (vagy CPU), egyértelmű, hogy a 3D-s egymásra épülő többchipes tervezés a jövő útja. A legújabb node-ok egyszerűen nem növelik úgy a sűrűséget, mint korábban, olyannyira, hogy a 3D-s egymásra építés inkább csak ellensúlyozni látszik ezt a törést, mintsem növeli az innováció ütemét.