Les interposeurs ne sont pas nouveaux, mais beaucoup de recherche et développement de NVIDIA, AMD, Intel ou d’autres sociétés du secteur sont allés dans cette direction ces dernières années, car de la même manière que le développement d’architectures à base de puce est important, le il en va de même pour votre interphone.

Qu’est-ce qu’un interposeur?

Techniquement, un interposeur est un type de PCB, c’est donc une carte avec plusieurs puces montées dessus. Les interposeurs sont traditionnellement appelés ainsi en raison du fait qu’ils sont une plaque située entre ce qui est le PCB principal et les puces au-dessus. Par exemple, un module MXM dans lequel sont montés les GPU dédiés pour les ordinateurs portables peut être considéré comme des interposeurs.

C’est également le cas de certaines puces de mémoire externe «embarquées», comme la L4 pour Intel Iris sortie il y a quelques années, où la mémoire embarquée et le SoC étaient montés sur le même interposeur.

Mais, ces dernières années, l’utilisation d’interposeurs a été liée à des circuits intégrés dits 2.5D IC, qui reposent sur la mise en œuvre de la mémoire DRAM 3D, généralement HBM et utilisent donc des interconnexions verticales. Ces interposeurs sont conçus pour fournir une communication aussi rapide que possible avec la consommation d’énergie la plus faible possible, et s’il y a quelque chose qui donne à la mémoire HBM un avantage sur d’autres mémoires comme GDDR6, c’est son rapport pJ / bit.

Simplement si vous faites le calcul de la multiplication du pJ / bit par la bande passante par seconde, en bits, vous pourrez voir la consommation et comment le HBM2 est une mémoire avec des performances de consommation plus élevées. Cependant, une grande partie de la magie est due au fait que l’interposeur communique les différentes parties, ce qui est essentiel dans la construction d’un système 2.5DIC.

Le transfert de données coûte cher

Si vous demandez à un expert du domaine qui a conçu de nouvelles architectures, vous verrez comment la réponse sera toujours la même. Le problème n’est plus d’obtenir autant de calculs que possible, mais d’obtenir autant de mouvements de données que possible dans un budget énergétique fixe.

Toutes les puces ont une série de broches de données qui sont utilisées pour envoyer et recevoir des informations entre elles, chaque envoi d’informations a un coût énergétique, ce qui pour augmenter la bande passante nécessite deux solutions standard:

• Augmenter le nombre de broches, ce qui entraîne l’augmentation de la taille de la puce, c’est-à-dire moins de puces par tranche et la réduction du stock disponible. En plus de créer des problèmes de latence supplémentaires en raison de la taille plus grande.
• L’augmentation de la vitesse d’horloge des interfaces externes n’est pas une augmentation du prix, mais plutôt de la consommation, car la consommation augmente de façon quadratique avec la vitesse d’horloge et celle-ci augmente linéairement avec la tension.

La solution qui a été trouvée a été de placer les broches verticalement, afin qu’il puisse y en avoir beaucoup plus sans augmenter la surface de la puce. L’idée est la même que ce que nous pouvons voir dans les sockets CPU où nous avons des centaines de broches qui communiquent avec la carte. L’idée avec les interposeurs dans des configurations 2.5DIC qu’ils communiquent verticalement avec toutes les puces, puis l’interposeur lui-même est chargé de déplacer ces données.

On parle donc d’un grand nombre d’interconnexions qui doivent être réalisées par l’interposeur, ce qui signifie qu’il doit avoir une complexité interne énorme et que celles-ci sont totalement nécessaires dans ces configurations.

Types d’interposeur

Il existe différents types d’interposeurs, dont nous parlerons ensuite, sans mentionner de marques spécifiques ou de technologies propriétaires, mais plutôt en donnant une explication générale des différents types d’interposeurs qui existent. Cependant, il convient de noter que tous sont conçus pour la mise en œuvre de systèmes 2.5DIC.

Interposeurs en silicium

Ce sont les plus utilisées et actuellement les seules qui existent dans la grande industrie, car toutes les images qui accompagnent ce post sont de ce type d’interposeur.

Ils sont ainsi appelés parce qu’ils sont encore une autre puce, mais à grande échelle. Le problème? Ils sont coûteux à fabriquer et peuvent coûter de 30 $ à 100 $. De plus, ils ont le problème de ne pas pouvoir offrir des vitesses d’horloge pour la communication au-delà de 4 GHz. Comme la mémoire HBM nécessite actuellement moins de vitesse d’horloge, elle n’a pas atteint sa limite.

Interposeurs organiques

Ce sont ceux qui sont généralement utilisés dans leur construction d’articles organiques tels que la résine époxy. Ils n’ont pas les mêmes performances qu’un interposeur en silicium classique, car il permet des vitesses d’horloge beaucoup plus faibles, mais leur coût de production est très faible et se situe entre 2 $ et 3 $.

La raison pour laquelle ils ne peuvent pas atteindre les vitesses d’horloge des interposeurs en silicium est principalement due au fait qu’ils ne peuvent pas tolérer des températures élevées, ce qui détermine la conception des interfaces qui y sont créées, ainsi que leur utilisation. .

Les interposeurs organiques n’utilisent pas de voies de silicium pour l’intercommunication, mais il existe des interposeurs dits 2.1D qui sont une combinaison de silicium et d’interposeur organique, où le taux de transfert élevé du silicium à un taux inférieur est souhaité. .

Interposeurs optiques en verre

Il existe également des interposeurs en verre, ceux-ci ne sont pas basés sur une communication utilisant des électrons, mais ils communiquent par des photons. Ils sont donc les plus performants, mais leur fabrication est complexe. Très probablement, ils remplaceront éventuellement les interposeurs en silicium si nécessaire.

Être capable de communiquer par interphone optique élimine le besoin de faire passer des pistes à travers le silicium à travers l’interposeur. C’est donc un paradigme différent, que nous mettrons des années à voir.

Nous devons également tenir compte du fait qu’ils auront besoin d’un nouveau type de fabrication, car nous ne parlons pas de la même méthodologie pour les fabriquer en silicium et en interposeurs organiques. Cela peut limiter sa disponibilité aux équipements hautes performances tels que les serveurs et les supercalculateurs pendant des années.

Ponts ou interposeurs silicium sans TSV

Les ponts sont des interposeurs en silicium, mais avec une particularité, ils n’utilisent pas de voies à travers le silicium. Cette solution deviendra célèbre dans quelques années, car c’est la forme d’intercommunication choisie par Intel avec son EMIB et une variante de celle-ci est spécifiée dans les brevets des futurs systèmes basés sur des puces AMD, elles deviennent donc l’alternative. idéal pour le silicium. interposants pour le marché intérieur.

L’idée des ponts est de connecter les puces directement au lieu d’avoir une interconnexion interne. C’est une solution idéale lorsqu’il y a peu de puces sur le dessus de l’interposeur et à un coût bien moindre.