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2. Il futuro di HBM è a velocità della luce - Progetti futuri per integrare la fotonica

Il futuro della tecnologia HBM sembra promettente. Durante il summit globale dell'Open Compute Project, il team di confezionamento avanzato di Samsung ha presentato un futuro più integrato per la memoria ad alta larghezza di banda (HBM) che potrebbe risolvere i problemi di densità termica e dei transistor attraverso la fotonica. La fotonica, basata sulla tecnologia di codifica delle informazioni su singoli fotoni, offre vantaggi come il consumo ridotto di energia e la velocità di elaborazione migliorata. L'integrazione della fotonica e dell'HBM può essere realizzata tramite l'uso di un interposer fotonico o separando completamente le banche di memoria HBM dal pacchetto del chip. Entrambe le soluzioni presentano vantaggi e sfide, ma potrebbero aprire la strada a prodotti aggiornabili nel futuro.

Il futuro di HBM non è solo luminoso: è anche a velocità della luce, ultra banda e super basso consumo energetico. Durante l'Open Compute Project (OCP) Global Summit di quest'anno, Yan Li del team Advanced Packaging di Samsung ci ha presentato uno sguardo a un futuro più integrato di quanto ci aspettassimo: un futuro in cui i problemi di densità termica e transistor di ulteriore sviluppo di High Bandwidth Memory (HBM) potrebbero essere risolti attraverso la fotonica.

La fotonica si basa su una tecnologia che può codificare informazioni su singoli fotoni (particelle/onde di luce), il che significa che migliora (quasi) tutto ciò che ci interessa nel nostro attuale ambiente di elaborazione. C'è sia un consumo di energia incredibilmente ridotto (si stanno inviando particelle di luce anziché un flusso di elettroni) che velocità di elaborazione migliorate (con latenze che raggiungono i femtosecondi e velocità di propagazione, beh, avvicinandosi al limite della velocità della luce). Arrivarci è solo una questione di ingegneria, fisica quantistica e ingegno umano.

Al momento, l'industria ha fatto progressi riconoscibili nell'integrazione di fotonica e HBM attraverso due metodi. Uno prevede l'inserimento di un interposizione fotonica tra il livello di imballaggio di base e uno strato superiore che contiene sia la logica (ad esempio una GPU) che l'HBM stesso, fungendo da livello di comunicazione tra di essi. Questo futuro sembra costoso: c'è bisogno di quell'interposizione, così come la necessità che sia la logica locale che l'HBM siano configurati con I/O fotoniche.

Un altro approccio consiste nel separare completamente le banche di memoria HBM dal package del chip. Invece di occuparsi delle complessità di imballaggio del chip (compresa la logistica) legate a un'interposizione, si spostano le banche di HBM lontano dal chiplet stesso e le si collega (tramite fotonica) alla logica. Ciò semplifica la produzione del chip e i costi di imballaggio sia per l'HBM che per la logica e elimina la complessa conversione locale da digitale a ottico.

Da questo punto di vista, quell'approccio sembra il più sensato. Ma allo stesso tempo, significa anche una riflessione più approfondita sulle specifiche del server e probabilmente si tradurrà anche in 'cubi di memoria HBM' che diventeranno realtà: banche di memoria HBM pre-caricate su un'interfaccia fotonica specificata. Poiché hai scollegato l'HBM dal chip stesso e assumendo che mantieni un'interfaccia di comunicazione ottica standard, puoi quindi considerare un prodotto 'aggiornabile' - uno che viene gestito come se fosse un modulo delle migliori soluzioni di RAM.

La presentazione va anche in dettagli aggiuntivi sul packaging HBM di Samsung, che è già offerto in soluzioni 2.5D e 3D, e presenta una breve panoramica dei cavalli da corsa che sono la Legge di Moore e i crescenti costi della miniaturizzazione dei semiconduttori per spiegare perché la fotonica è davvero parte del nostro futuro. Quanto lontano nel futuro è difficile da dire, ma la strada scompare lontano in esso.