Інженери у США розробили новий багатошаровий комп’ютерний чип із тривимірною архітектурою. За результатами тестів і моделювання він працює приблизно в десять разів швидше за традиційні плоскі (2D) чипи та може стати основою для нового покоління апаратного забезпечення для штучного інтелекту.
Це перший монолітний 3D-чип, виготовленийна комерційній фабриці в США, який показав реальні переваги в продуктивності. Раніше подібні розробки існували переважно на рівні лабораторних експериментів.
На відміну від сучасних 2D-чипів, де всі елементи розміщені на одній площині, у новому прототипі надтонкі компоненти розташовані вертикально — шарами, як поверхи в будівлі. Вертикальні з'єднання працюють як швидкі «ліфти», які дозволяють одночасно передавати великі обсяги даних між шарами.
Завдяки щільній вертикальній мережі з'єднань і тісному поєднанню пам’яті та обчислювальних блоків чип уникає проблеми, яка роками гальмувала розвиток 2D-архітектур. Йдеться про так звану «стіну пам’яті» — ситуацію, коли процесори можуть рахувати значно швидше, ніж дані встигають до них надходити,
і система простоює в очікуванні інформації.
Читайте також:
Samsung знову на коні. Після Apple і Tesla, компанія може отримати замовлення на AI-чип від Маска «Це відкриває двері до нової ери виробництва та інновацій у сфері чипів», — сказав Субхасіш Мітра, професор електротехніки та інформатики Стенфордського університету і керівник дослідження, представленого на 71-й Міжнародній конференції IEEE з електронних приладів. За його словами, саме такі прориви потрібні, щоб у майбутньому досягти багаторазового зростання продуктивності, якого вимагатимуть системи ШІ.
Суть підходу — у вертикальній інтеграції пам’яті та обчислень. «Коли пам’ять і обчислення об'єднані вертикально, можна передавати значно більше даних набагато швидше — так само, як групи ліфтів у хмарочосі перевозять багато людей між поверхами одночасно», — пояснив Татхагата Срімані з Університету Карнегі — Меллона, старший автор роботи.
У розробці брали участь інженери зі Стенфордського університету, Університету Карнегі — Меллона, Пенсильванського університету та Массачусетського технологічного інституту разом із компанією SkyWater Technology.
Читайте також:
Нова політика. Трамп дозволить Nvidia продавати чипи H200 Китаю — США отримають 25% доходу Перші апаратні тести показали, що прототип уже приблизно в чотири рази швидший за порівнювані 2D-чипи. Комп’ютерне моделювання вищих версій із більшою кількістю шарів вказує на ще кращі результати. У деяких конфігураціях продуктивність зростає до 12 разів на реальних завданнях штучного інтелекту, зокрема на моделях, створених на основі відкритої LLaMA від Meta.
Дослідники також стверджують, що така архітектура відкриває шлях до підвищення показника енергоефективності у 100−1000 разів. Скорочення відстаней передачі даних і збільшення кількості вертикальних каналів дозволяють одночасно підвищити швидкість і зменшити енергоспоживання — поєднання, яке раніше вважалося недосяжним для плоских чипів.
«Стіна пам’яті та межі мініатюризації разом утворюють смертельно небезпечну комбінацію», — зазначив Роберт Радвей з Пенсильванського університету, співавтор дослідження. За його словами, команда вирішила цю проблему, щільно поєднавши пам’ять і логіку з дуже високою щільністю елементів. «Це як Манхеттен у світі обчислень — більше можливостей на меншій площі».
Читайте також:
Воднева революція. Крихітний чип може змінити майбутнє зеленої енергетики
