Según los investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), una tecnología para la integración tridimensional de unidades de procesamiento y memoria ha alcanzado el rendimiento más alto alcanzable, allanando el camino hacia una computación más rápida y eficiente. Denominada BBCube 3D, esta innovadora arquitectura apilada logra anchos de banda de datos más altos que las tecnologías de memoria de última generación, al mismo tiempo que minimiza la energía necesaria para el acceso a los bits.
En la era digital actual, los ingenieros e investigadores siguen desarrollando nuevas tecnologías asistidas por computadora que requieren mayores anchos de banda de datos entre las unidades de procesamiento (o PU, como GPU y CPU) y los chips de memoria.
Para aumentar el ancho de banda de datos, se deben agregar más cables entre las PU y la memoria o aumentar la velocidad de datos. El primer enfoque es difícil de implementar en la práctica porque la transmisión entre los componentes generalmente ocurre en dos dimensiones, lo que dificulta la adición de más cables. Por otro lado, aumentar la velocidad de datos requiere aumentar la energía necesaria para acceder a un bit cada vez, lo que se denomina ‘energía de acceso a bits’, lo que también es un desafío.
Con la tecnología BBCube 3D, se realizan las conexiones entre PU y DRAM en tres dimensiones, en vez de dos dimensiones. El equipo utilizó una estructura apilada innovadora en la que los troqueles de PU se asientan sobre múltiples capas de DRAM, todas interconectadas a través de vías de silicio (TSV).
Arquitectura de BBCube 3D
La arquitectura compacta general de BBCube 3D no tiene las microprotuberancias de soldadura, mientras que el uso de TSV en lugar de cables más largos contribuyen juntos a una baja capacitancia parásita y baja resistencia.
Además, los investigadores implementaron una estrategia innovadora que involucra entradas/salidas (IO) blindadas de cuatro fases para hacer que el BBCube 3D sea más resistente al ruido. Ajustaron el tiempo de las líneas de E/S adyacentes de modo que siempre estuvieran desfasadas entre sí, lo que significa que nunca cambiarían los valores simultáneamente. Esto reduce el ruido de diafonía y hace que la operación del dispositivo sea más robusta.
El equipo evaluó la velocidad de la arquitectura propuesta y la comparó con la de dos tecnologías de memoria de última generación: DDR5 y HBM2E. El resultado fue que el BBCube 3D tiene el potencial de lograr un ancho de banda de 1,6 terabytes por segundo, que es 30 veces más alto que DDR5 y cuatro veces más alto que HBM2E.
Además, BBCube 3D también representa un gran avance en términos de energía de acceso a bits. Como resultado, la tecnología propuesta podría alcanzar un ancho de banda notable con un bit de acceso energía que es 1/20 y 1/5 de DDR5 y HBM2E, respectivamente. Los investigadores creen que esta nueva tecnología se podría aplicar en numerosos campos.