Samsung zdradza odległe plany na przyszłość, pamięć HBM będzie szybka niczym światło

Od kiedy ludzkość zrozumiała, że można zmieniać elektrony w fotony, a światło w prąd elektryczny nasze życie stało się po prostu lepsze. Nie tylko za sprawą tak prostych urządzeń jak żarówki, ale również tych bardziej skomplikowanych jak fotodiody i fototranzystory, bez których nie istniałyby panele fotowoltaiczne czy światłowody. Samsung jednak postanowił, wznieć tę technologię na jeszcze wyższy poziom, opracowując rozwiązania z zakresu fotoniki dla pamięci HBM.

Samsung podczas wydarzenia Open Compute Project Global Summit 2023 zdradził plany na przyszłość magistrali pamięci i kości pamięci HBM, która ma wykorzystać rozwiązania z zakresu fotoniki i zbliżyć się do prędkości światła.

Isambard-AI - w Wielkiej Brytanii powstaje nowy superkomputer, który zajmie wysoką pozycję w rankingu najszybszych maszyn

Kości pamięci HBM kojarzy chyba każdy, kto nie przespał premiery takich kart graficznych jak AMD Radeon VII czy Radeon RX VEGA 64. Moduły tego typu z powodzeniem są używane w dalszym ciągu, jednak całkowicie poza segmentem konsumenckim. Choć wymienione karty posiadają pamięci HBM2, to dziś (2023) standardem jest HBM3, a w przyszłym roku ma pojawić się kolejna iteracja HBM3e. Jednak producenci na tym nie poprzestają i tak oto Samsung podczas wydarzenia Open Compute Project Global Summit 2023 zdradził plany na jej przyszłość. Yan Li z zespołu ds. zaawansowanego pakowania chipów przedstawiła obecne badania oraz koncepcje na stworzenie takiej pamięci HBM, która wykorzystałaby do komunikacji z jednostkami logiki (np. GPU i CPU) promienie światła. Choć taka technologia zapewne wydaje się wam czymś z zakresu sci-fi, to tak naprawdę nie jest to taka odległa przyszłość.

Roboty z Boston Dynamics potrafią już mówić i oprowadzać zwiedzających. Wszystko dzięki integracji z ChatGPT i usługami AI

Samsung ma dwie konkretne wizje na wykorzystanie wspomnianych pamięci. Pierwsza z nich to umieszczenie kości pamięci HBM obok lub nad (à la 3D V-Cache) układem logiki i połączenie ich za pomocą fotooptycznej magistrali, najprawdopodobniej zbudowanej ze światłowodów lub technologii pochodnej. Takowa magistrala mieściłaby się między substratem a właściwymi częściami chipu. Należy wspomnieć, że między kością HBM a magistralą musiałby znaleźć się stosowny konwerter I/O, który zamieniłby wiązki światła w sygnały prądowe (zero-jeden). Podobnie zresztą sytuacja miałaby się między układem logiki a magistralą. Drugim poruszonym pomysłem jest oddzielenie kości pamięci od jednostki obliczeniowej. Zatem powstałby konstrukt zbliżony do obecnie praktykowanych rozwiązań z pamięcią RAM. Zasada działania pozostałby jednak taka sama, jednak umożliwiłoby to stworzenie niejako modułów RAM zawierających kości HBM i zdecydowanie obniżyłoby koszty budowy układów scalonych w tej technologii. Natomiast ten koncept wymusiłby zmianę ścieżek elektrycznych na światłowody w laminatach (np. płyt głównych) i substratach wszelkiej maści chipów wykorzystujących taką pamięć HBM.

Amazon - roboty humanoidalne zaczynają współpracę z ludźmi. Przyszłość rysuje się bardzo ciekawie, choć nie dla wszystkich

Przed Samsungiem i zespołem Yan Li stoją jednak dwie duże przeszkody przed wprowadzeniem tego rozwiązania już dziś. Jak wspominałem wyżej, fotooptyczna magistrala wymaga konwerterów światło/prąd elektryczny, które muszą cechować się odpowiednimi i nieosiągalnymi dziś szybkościami oraz bardzo niskimi opóźnieniami. Mówimy tutaj o przepustowości równej lub większej niż zastosowane kości HBM. Przypomnę, że dla standardu HBM3 pojedynczy stos pamięci osiąga aż 819 GB/s, a dla HBM3e ma być to 1 TB/s. Drugą poważną barierą jest wprowadzenie całego nowego standardu, zarówno w laminatach płytach głównych, odpowiednich interfejsach czy nawet w konstrukcji chipów jak i kontrolerów pamięci. Jednakże technologia ta ma wiele plusów: możliwe do uzyskania wysokie transfery (nawet bliskie prędkości światła) na względnie długich odległościach na PCB, brak zakłóceń sygnałów, bardzo niskie opóźnienia sygnału świetlnego (femtosekundy) i niewielkie straty siły sygnału, a co za tym idzie brak wydzielania ciepła, które stanowi coraz większy problem w dzisiejszej elektronice.