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2. SK Hynix e Nvidia stanno lavorando su una rivoluzionaria ridisegnazione delle GPU che impila in 3D la memoria HBM direttamente sopra i core di elaborazione

L'azienda SK Hynix sta lavorando con Nvidia e altri progettisti di logica per integrare la memoria HBM4. SK Hynix sta assumendo personale per impieghi nel settore semiconduttori, come CPU e GPU, e sta cercando di impilare direttamente la HBM4 sui processori, eliminando gli interposers. Questo approccio potrebbe cambiare notevolmente l'industria delle fonderie. Tuttavia, ci sono sfide da affrontare, come il raffreddamento del pacchetto che contiene sia la logica che la memoria. In futuro, la distinzione tra memoria e logica semiconduttori potrebbe diventare insignificante.

SK Hynix ha iniziato a reclutare personale di progettazione per semiconduttori di logica, come CPU e GPU, secondo quanto riportato da Joongang.co.kr. L'azienda sembra essere interessata ad impilare direttamente HBM4 sui processori, il che non solo cambierà il modo in cui solitamente sono interconnessi i dispositivi di logica e memoria, ma cambierà anche il modo in cui vengono realizzati. Infatti, se SK Hynix avrà successo, potrebbe cambiare in modo significativo il funzionamento dell'industria delle fonderie.

Attualmente gli stack HBM integrano otto, dodici o sedici dispositivi di memoria oltre a uno strato di logica che funge da hub. Gli stack HBM sono posizionati sull'interposer accanto alle CPU o GPU e sono collegati ai loro processori utilizzando un'interfaccia a 1024 bit. SK Hynix punta a posizionare direttamente gli stack HBM4 sui processori, eliminando del tutto gli interposer. In un certo senso, questo approccio assomiglia alla 3D V-Cache di AMD, che viene posizionata direttamente sui die della CPU, ma HBM avrà naturalmente capacità molto più elevate e costerà meno (sebbene più lenta).

Si dice che SK Hynix stia discutendo il suo metodo di progettazione di integrazione HBM4 con diverse aziende senza fonderia, tra cui Nvidia. È probabile che SK Hynix e Nvidia progettino congiuntamente il chip fin dall'inizio e lo producano presso TSMC, che utilizzerà anche la tecnologia di bonding a wafer di SK Hynix per mettere il dispositivo HBM4 su chip di logica. Una progettazione congiunta è inevitabile affinché la memoria e i semiconduttori di logica possano funzionare come un unico corpo sullo stesso die.

La memoria HBM4 utilizzerà un'interfaccia a 2048 bit per connettersi ai processori host, quindi gli interposer per HBM4 saranno estremamente complessi ed costosi. Questo rende economicamente fattibile la connessione diretta di memoria e logica. Ma sebbene il posizionamento diretto degli stack HBM4 sui chip di logica semplifichi in qualche modo la progettazione dei chip e riduca i costi, ciò presenta un altro problema: il raffreddamento.

I processori di logica moderni, come l'H100 di Nvidia, consumano centinaia di watt di potenza e dissipano centinaia di watt di energia termica. Anche la memoria HBM richiede molta potenza. Quindi il raffreddamento di un package che contiene sia logica che memoria potrebbe richiedere metodi molto sofisticati, compresi il raffreddamento a liquido e/o l'immergimento.

'Se il problema del riscaldamento verrà risolto due o tre generazioni dopo rispetto ad oggi, HBM e GPU potranno funzionare come un unico corpo senza interposer', ha dichiarato Kim Jung-ho, un professore del Dipartimento di Elettronica ed Elettrotecnica presso KAIST.

Tuttavia, l'integrazione della memoria direttamente sui processori cambierà anche il modo in cui i chip vengono progettati e realizzati. Produrre DRAM utilizzando la stessa tecnologia di processo della logica e sulla stessa fabbrica garantirà prestazioni ultime, ma aumenterà drasticamente i costi della memoria, quindi questa non è un'opzione che viene seriamente considerata al momento. Tuttavia, sembra che memoria e logica stiano per avvicinarsi, sia letteralmente che a livello di tecnologia di processo.

'Entro 10 anni, le 'regole del gioco' per i semiconduttori potrebbero cambiare e la distinzione tra memoria e semiconduttori di logica potrebbe diventare insignificante', ha dichiarato un insider del settore a Joongang.co.kr.