3D-brikker er nytt gjennombrudd for IBM

Å stable brikker framfor å montere dem side om side på kretskort gir større ytelse og tar mindre strøm.

IBM sier de er kommet så langt med en ny type brikketeknologi, kjent som TSV for «through silicon vias», at de regner med å sette i gang prøveproduksjon innen nyttår, og kommersiell produksjon i løpet av 2008.

Vanlige brikker, både prosessorer og minne, er todimensjonale. Skal to eller flere brikker koples til hverandre, må de monteres på et kretskort med ferdige forbindelser.

TSV innebærer at brikker kan stables oppå hverandre før de legges inn i pakker med kontaktpunkter beregnet på montering på krestkort. Det lages mikroskopiske hull gjennom brikkene, og disse fylles med metall. Når brikker stables oppå hverandre, fungerer disse loddrette metallgangene som ledninger.

IBMs TSV-løsning bruker wolfram (på engelsk: tungsten) til å fylle de loddrette gangene. Hullene gjennom brikkene lages før brikkene skjæres ut av de 300 millimeter brede skivene (på engelsk: wafers) de framstilles i. Så legges to eller flere skiver oppå hverandre og festes til hverandre, før de enkelte brikkene skjæres ut og legges inn i pakker med eksterne kontaktpunkter.

IBM, Intel og andre halvlederprodusenter har forsket på TSV i mange år. Intels eksperimentelle brikke med 80 kjerner, som ble kjent i fjor og demonstrert tidligere i år, bruker også TSV. Men Intel har ikke antydet når deres TSV-teknologi kan komme i vanlig produksjon.

    Les også:

TSV innebærer at man kan bygge flere brikker inn i én pakke, og kombinere både minne og prosessor(er) i én pakke.

Hver skive kan også gjøres tynnere. Det innebærer at en enhet som er klar til å monteres på et hovedkort, kan være på størrelse med en av dagens prosessorpakker med koplingspinner, men inneholde flere prosessorer og alt minnet prosessorene måtte trenge, stablet oppå hverandre inne i pakken, omtrent som et smørbrød med flere lag brød og pålegg.

Tettere forbindelse mellom prosessor og minne gir en viktig ytelsesgevinst. Noe av Intels hensikt med sin forskning på TSV er å komme forbi AMD når det gjelder minnehåndtering: AMDs integrerte minnekontroller i Opteron-prosessoren er en av grunnene til at Opteron fikk bedre ytelse enn 64 biters Xeon.

Større ytelse per plass er altså en viktig gevinst. En annen er at forbindelsene mellom brikkene blir langt kortere: IBM mener de kortes ned til en tusendel av hva de ellers hadde vært.

En tredje gevinst er at det kan lages langt flere forbindelser: IBM mener de kan få til hundre ganger så mange datakanaler med TSV som med dagens metode.

En fjerde gevinst er mindre strømforbruk, hovedsakelig fordi data ikke behøver å dra så langt.

IBM vil i første omgang prioritere å legge TSV inn i brikkepakker beregnet på disse anvendelsene:

  • Mobil og trådløskommunikasjon: Her vil gevinsten i hovedsak ligge i bedre forhold mellom ytelse og strømforbruk. IBM regner med opptil 40 prosent lavere strømforbruk med samme ytelse.
  • Mer effektive prosessorer i Power-familien for servere og avanserte arbeidsstasjoner.
  • Mer effektive prosessorer for supermaskinen Blue Gene, der IBM arbeider fram nye metoder for kommunikasjon mellom minne og prosessorer, samt en ny type SRAM-minne som skal realiseres med TSV.

Bildet er fra IBM, og viser en 300 millimeters skive med brikker som skal inngå i TSV-pakker.

Til toppen