Huawei afirma que un nuevo diseño de semiconductores apilados verticalmente puede resolver uno de los problemas más críticos que enfrentan sus chips de próxima generación para smartphones: la gestión del calor.
La compañía ha publicado nuevas mediciones para su arquitectura basada en la Ley de Escalamiento Tau, asegurando que un futuro procesador Kirin puede incrementar la densidad de transistores utilizando menos energía y operando a temperaturas más bajas que su predecesor. Estos hallazgos podrían ser fundamentales para Huawei mientras trabaja en mejorar el rendimiento de sus chips a pesar del acceso limitado de China a equipos avanzados de fabricación de semiconductores.
La investigación fue liderada por He Tingbo, presidenta del Comité de Científicos de Huawei y presidenta del departamento de semiconductores de la empresa. El documento refuta las preocupaciones de que apilar circuitos lógicos verticalmente crearía un cuello de botella térmico que impediría el uso de esta tecnología en procesadores móviles de alto rendimiento.
Según el documento, el nuevo chip Kirin posee un 55% más de transistores por milímetro cuadrado que el Kirin 9030 Pro. Además, puede reducir el consumo de energía hasta en un 66% para ciertas cargas de trabajo clave.
¿Cómo logra el apilamiento vertical reducir el calor?
El enfoque se basa en la arquitectura LogicFolding de Huawei, que apila capas activas del chip verticalmente en lugar de colocar todos los circuitos en un diseño convencional bidimensional.
Esa disposición acorta la distancia que las señales deben recorrer entre los componentes de procesamiento. Huawei sostiene que esto puede reducir las pérdidas de energía en unidades de procesamiento neuronal, unidades de procesamiento gráfico, unidades de procesamiento central y procesadores de señales digitales, elementos que contribuyen significativamente a la carga térmica y energética de un procesador de smartphone.
La compañía también utilizó planificación térmica para distribuir el calor de manera más efectiva a través del chip. Según Kaiyuan Securities, Huawei redujo la densidad de potencia de la fuente mediante el plegado y posicionó los módulos que generan más calor a lo largo de rutas donde el calor puede escapar con mayor facilidad.
La corredora de bolsa señaló: “El nuevo chip reduce el consumo de energía mientras aumenta la densidad de transistores, permitiéndole cambiar de forma flexible entre restricciones funcionales y rendimiento pico”.
¿Es esta la solución definitiva para las restricciones tecnológicas?
El enfoque de Huawei es particularmente significativo porque se desarrolla bajo restricciones que limitan el acceso de China a las herramientas de fabricación de chips más avanzadas. La Ley de Escalamiento Tau de la empresa, revelada en mayo, propone una ruta diferente para aumentar la densidad de transistores sin depender de la litografía ultravioleta extrema de vanguardia.
Huawei ha afirmado que LogicFolding podría eventualmente ofrecer densidades de transistores comparables a las asociadas con procesos de fabricación de 1.4 nanómetros para 2031. Su último artículo proporciona otro conjunto de mediciones relacionadas con la producción que respaldan esa dirección.
La compañía ha publicado tres artículos sobre la Ley de Escalamiento Tau desde mayo. Un documento publicado en julio indicó que el próximo procesador para smartphones estaba en camino de lograr un aumento del 55% en la densidad de transistores respecto al Kirin 9030 Pro.
Los hallazgos más recientes también apuntan a un impulso más amplio en torno al empaquetado de chips y la integración tridimensional. Los analistas esperan que la tecnología fomente el trabajo en nuevos semiconductores y materiales, métodos de empaquetado y equipos que podrían ayudar a los fabricantes chinos a mejorar el rendimiento sin depender totalmente de tecnología de fabricación extranjera.
Zheng Lei, economista jefe de Samoyed Cloud Technology Group, describió el enfoque como “nacido de la necesidad”, pero señaló que todavía hay espacio para el desarrollo. También espera que el nuevo procesador Kirin aborde sus desafíos de sobrecalentamiento mediante este método.
Por lo tanto, los resultados podrían ser relevantes más allá de los próximos smartphones de Huawei. Si la combinación reclamada de mayor densidad, menor consumo de energía y mejor gestión térmica se mantiene bajo pruebas independientes, los diseños de chips integrados verticalmente podrían convertirse en una forma más importante de extraer rendimiento cuando el escalado convencional se vuelve más difícil.
El estudio fue publicado en ChinaXiv, una plataforma para artículos científicos que aún no han sido sometidos a revisión por pares.
Vía Interesting Engineering.
