Processorer i tre dimensioner – så ska Intel rädda Moores lag

2019-01-11 06:00  

Nu är tekniken mogen för att bygga processorer på höjden i stället för bredden. Intel har visat upp sitt första 3d-paketerade chip.

Det finns ett ständigt växande behov av datorkraft, men det regleras av hur snabba processorer som teknikbranschen kan massproducera. Under många år såg utvecklingen likadan ut: genom att stegvis minska storleken på transistorerna gick det att få in allt mer kraft i samma förpackning.

Utvecklingen kallas för Moores lag, efter Intels grundare Gordon Moore, och innebär i grova drag att antalet transistorer på en given yta dubbleras vartannat år.

Men som Ny Teknik rapporterat många gånger tidigare har utvecklingen tappat fart. Transistorerna krymper inte längre i samma takt – och någonstans finns en gräns för hur små de kan bli. Så branschen tittar på andra lösningar.

Läs mer: Nytänkarna: Här är datorns väg framåt

En omtalad metod är att stapla transistorer på höjden, alltså att använda en tredimensionell paketeringsmetod.

– När Moores lag har börjat tappa sin kraft blir det en viktig väg framåt att bygga i tre dimensioner för att kunna fortsätta öka antalet transistorer, säger Per Stenström som är professor i datateknik på Chalmers.

En framtid som sakta börjar närma sig. I december visade Intel upp sin nya förpackningsteknik Foveros som är den första 3d-paketerade processorn som lämnar labbet. Än så länge handlar det inte om att stapla transistorerna, utan att bygga olika komponenter på höjden – men det är ett stort framsteg.

Foveros gör debut i höst

På CES-mässan som pågår i Las Vegas berättade Intel att Foveros kommer att göra debut till hösten i den nya processorserien Lakefield. I en förpackning på 12 x 12 x 1 millimeter kommer Intel att skriva historia genom att stapla två logikchip på varandra.

Det blir också Intels första chip där flera processorarkitekturer kan kombineras (konkurrenten Arm är flera år före). Här ryms både en kraftfull 10 nanometers Sunny Cove-kärna som kan hoppa in och köra tyngre applikationer, och fyra strömsnåla Atom-kärnor som kan tuffa på i standbyläge med en förbrukning på bara 2 mW.

Det finns redan en rad lösningar på marknaden för att bygga minneskretsarna i datorn på höjden, men processorerna är en svårare nöt att knäcka. De förbrukar mer ström än minneskretsarna och har därmed en mycket högre värmebildning.

Läs mer: Här är spelnördarna som knäckte Moores lag

– Det räcker att du bygger chipet i tre våningar för att du ska börja få ett problem. Det blir svårt att få ut värmen från våning två, säger Per Stenström.

Intel har inte berättat exakt hur de löst värmeproblemet i Foveros, men Wired skriver att chipjätten tagit fram ett helt nytt material för att kunna leda bort värme. Sedan ska det tilläggas att långtifrån alla lager i chipet innehåller transistorer.

Längst ned sitter en bottenplatta, en aktiv interposer, och ovanpå den vilar ett lager med mindre strömkrävande kretsar som exempelvis sköter kommunikation som bluetooth och wifi. Nästa lager består av huvudprocessorn, cpu:n, och sedan kommer lager av minneskretsar ovanpå.

Den första produkten med Lakefield ombord är en multifunktionell och kompakt enkortsdator, prestandan är fortfarande inte offentliggjord men tänk på det som en Raspberry Pi på steroider. Under demonstrationen visade Intel en bild på kortet bredvid fem amerikanska 25-centsmynt utlagda kant mot kant. Så hela datorn har en storlek på runt 12 x 3 centimeter.

Läs mer: Apple och Huawei har nått drömgränsen med 7-nanometerchip – kan transistorer ens bli mindre nu?

Men om vi blickar bortom enkortsdatorer kan 3d-paketering betyda rejäla prestandalyft. Först och främst i datacenter och superdatorer, men på sikt också i exempelvis bärbara datorer, mobiltelefoner och olika inbäddade datorer där utrymmet är begränsat.

Simon Campanello

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Aktuellt inom

Debatt