AMD ha estado trabajando en secreto en tecnologías fotónicas. Si bien este es un desarrollo esperado (la fotónica es uno de los campos tecnológicos en ciernes para los sistemas informáticos clásicos y cuánticos), representa un nuevo lugar para la propia empresa.
La información proviene de una patente publicada recientemente, que AMD presentó originalmente en los Estados Unidos en 2020. En esta patente, la compañía describe un sistema que permitiría que los sistemas de comunicaciones basados en fotónica se conecten directamente a un chip.
La fotónica aprovecha la velocidad de la luz, lo que permite tasas de transmisión de información mucho más rápidas y aumenta la eficiencia energética (porque no hay pérdida de resistencia eléctrica de los medios habituales, como el cobre). El trabajo de AMD al vincular directamente los haces de luz a un dado permitiría mejorar la latencia y el consumo de energía, lo que, a su vez, mejoraría tanto el rendimiento como la escalabilidad.
La patente, como la mayoría de las patentes, es borrosa. En general, describe los pasos de fabricación necesarios para fabricar un chip que pueda manejar entradas y salidas basadas en fotónica. La fabricación de un chip de este tipo sería necesariamente diferente de los que fabrica la empresa en la actualidad, e implicaría la integración de un chip fotónico y uno de silicio sobre una capa de redistribución orgánica (ORDL).
En los enfoques actuales, estas capas carecen de la parte orgánica (la O en RDL) y, por lo general, son interconexiones basadas en metal que redistribuyen el acceso de E/S a diferentes partes del chip, similar a la tecnología Through-Silicon-Vias (TSV) de TSMC. que permite la integración de chips 2D y 3D. Así que estamos viendo un enfoque que no es diferente al uso de materiales orgánicos en televisores y monitores OLED, que en ese caso se usan para emitir luz de acuerdo con las frecuencias eléctricas a las que están expuestos.
Luego, se agrega un SoC (System-on-Chip) típico encima de esta capa orgánica, lo que le permite recibir los pulsos de luz redistribuidos que transportarían la información dentro y fuera del chip. El SoC calcula la información y la pasa al chip fotónico, colocado junto a él, a través de la propia capa orgánica. Este chip fotónico luego transmitiría la información a través de un cable de fibra óptica a donde sea necesario. Y de acuerdo con la patente de AMD, estos tres componentes podrían fabricarse en sus propios sustratos de oblea, lo que facilita el proceso de fabricación, mientras se empaquetan juntos después.
La patente de AMD muestra que la empresa está buscando formas de mejorar la escalabilidad que van más allá de lo que permiten los semiconductores convencionales. A medida que los beneficios de los transistores cada vez más densos han disminuido en los últimos años, mientras que los requisitos de cómputo solo han aumentado, los diseñadores de chips han tenido que comenzar a buscar formas más creativas de mejorar el rendimiento y, lo que es más importante, la eficiencia energética.
Es poco probable que estas tecnologías se conviertan en productos en el corto plazo, y mucho menos en la tienda de hardware de PC de al lado. Pero la tecnología tiene una forma de caer más bajo en la escala de costos. Si bien las aplicaciones híbridas iniciales de fotónica y SoC clásico pueden demorar algunos años en el futuro, tales lugares de diseño de chips son indispensables para escalar aún más en entornos de computación de alto rendimiento (HPC), donde se gana mucho dinero.
Estos últimos también han estado alcanzando límites en la capacidad de enfriamiento de aire para los chips cada vez más densos, más eficientes energéticamente, pero en última instancia más hambrientos de energía, y ellos también están buscando ideas innovadoras para permitir una mayor escalabilidad: ideas como el enfriamiento por inmersión en líquido. La capacidad de Photonics para transmitir información sin agregar calor a estos sistemas, al tiempo que mejora la velocidad y la eficiencia energética de las comunicaciones, parece una apuesta segura.