Kepler Computing вигадала, як подолати дефіцит пам'яті без нових фабрик, але швидко це навряд чи вдасться

Новий підхід до проектування чіпів і запатентований матеріал допоможуть усунути вузькі місця в ланцюгах постачання, що спровокували зростання цін на пам'ять, стверджує молода компанія Kepler Computing. Але лише в тому випадку, якщо цю технологію вдасться впровадити в масове виробництво, пише Wired.

Джерело зображень: keplercompute.com

Інженери заснованого в 2018 році американського стартапу Kepler Computing заявили про розробку нової архітектури високошвидкісної пам'яті HBM. Виробники чіпів зазвичай використовують дорогу EUV-літографію, що дозволяє зменшувати розміри транзисторів і розміщувати більше компонентів на тій же площі; Kepler ж стверджує, що їхній метод 3D-компоновки та новий запатентований матеріал допомагають збільшити щільність і без EUV, причому цю технологію можна розгорнути на існуючих напівпровідникових підприємствах. Аналогічних успіхів вдалося досягти і в сфері високошвидкісної кеш-пам'яті (SRAM), яка використовується в центральних, графічних і спеціалізованих процесорах.

За останні кілька років Kepler залучила $468 млн від великих інвесторів, включаючи GlobalFoundries, Intel Capital, AMD Ventures; і навіть Міністерство торгівлі США погодилося виділити їй до $245 млн на «розробку в США нового класу високопродуктивної пам'яті для систем штучного інтелекту на основі інноваційних 3D і сегнетоелектричних технологій». Випробування проходять переважно в Сінгапурі, де розташоване підприємство компанії GlobalFoundries — виробничого партнера та інвестора, який вкладав у проект $50 млн. Kepler за два роки побудувала «міні-заводи», де виробляє свої чіпи пам'яті спільно з GlobalFoundries, використовуючи її 28-нм технологію; випробування також проводилися на потужностях GlobalFoundries в американському Вермонті.

Відмовившись від EUV-літографії, Kepler намагається обійти одне з головних вузьких місць у напівпровідниковій галузі — компанія стверджує, що здатна випускати SRAM з щільністю елементів, порівнянною з показниками технологічних процесів 2 і 3 нм без інвестицій у дороге обладнання. Ідея стартапу в тому, що ринку високопродуктивних обчислень не обов'язково чекати, коли побудують нові заводи з виробництва пам'яті, щоб задовольнити зростаючий попит. Збільшити обсяги постачання можна за рахунок впровадження нових методів виробництва пам'яті на вже існуючих потужностях. Kepler заявила про розробку інноваційної технології 3D-виробництва, що дозволяє розміщувати більше чіпів пам'яті на тій же площі — завдяки цьому обчислювальний блок можна розміщувати ближче до пам'яті і знизити енергозатрати на передачу даних між ними. Компанія прагне забезпечити передачу даних HBM з енергозатратами, порівнянними зі SRAM, але при збереженні обсягів HBM.

Kepler, за її словами, змогла підвищити щільність розміщення осередків SRAM за рахунок використання сегнетоелектриків, що дозволяють зчитувати і записувати дані при нижчій напрузі в порівнянні з механізмами, які традиційно застосовуються в напівпровідникових компонентах для обробки та зберігання інформації — для цього компанія розробила новий композитний матеріал. Інженери перебрали 35 варіантів композитів, перш ніж зупинилися на класі матеріалів, які можуть спростити і здешевити виробництво чіпів пам'яті. У ході перших спільних проектів з GlobalFoundries представники стартапу переобладнали підприємство з виробництва напівпровідників за вісім місяців — зазвичай на це йде до двох років. Kepler розраховує, що додаткові витрати на нові матеріали і переоснащення існуючих фабрик будуть значно нижчими за $20–40 млрд, необхідних для будівництва нових підприємств і їх оснащення обладнанням на сотні мільйонів доларів.

Але до виходу на крупномасштабне виробництво ще пройде деякий час, якщо це взагалі станеться. Поки технологію вдалося випробувати лише на 2000 пластин. Перші зразки чіпів HBM з'являться цього року, наростити обсяги виробництва в Сінгапурі планується в наступному, і лише в 2028 році, можливо, буде налагоджено випуск у США.

У GlobalFoundries щодо проекту налаштовані оптимістично: «Фундаментальні прориви вже здійснені. Тепер залишилося лише досягти стабільно високих результатів при обробці тисяч пластин і виробництві мільйонів компонентів». Деякі аспекти, однак, здаються проблемними, наприклад, наявність заліза в складі композиту. За словами представника GlobalFoundries, залізо — складний забруднювач для виробничої лінії: технологію доведеться запускати на спеціалізованому обладнанні або повністю ізолювати матеріал, щоб він не міг потрапити назовні. Тому головним випробуванням технології стане можливість адаптувати її для масового випуску.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки