Uma nova abordagem para o design de chips e um material patenteado ajudarão a eliminar os gargalos na cadeia de suprimentos que elevaram os preços da memória, afirma a startup Kepler Computing. Mas somente se a tecnologia puder ser implementada em produção em massa, escreve a Wired.
Fonte da imagem: keplercompute.com
Engenheiros da Kepler Computing, uma startup americana fundada em 2018, anunciaram o desenvolvimento de uma nova arquitetura de memória de alta largura de banda (HBM). Os fabricantes de chips normalmente utilizam a cara litografia EUV, que permite transistores menores e a colocação de mais componentes na mesma área. A Kepler, no entanto, afirma que seu método de encapsulamento 3D e um novo material proprietário ajudam a aumentar a densidade sem o uso da EUV, e que essa tecnologia pode ser implementada em fábricas de semicondutores já existentes. Sucesso semelhante foi alcançado no campo da memória cache de alta largura de banda (SRAM), utilizada em CPUs, GPUs e processadores especializados.
Nos últimos anos, a Kepler captou US$ 468 milhões de grandes investidores, incluindo GlobalFoundries, Intel Capital e AMD Ventures. O Departamento de Comércio dos EUA concordou em alocar até US$ 245 milhões para o “desenvolvimento nos EUA de uma nova classe de memória de alto desempenho para sistemas de inteligência artificial baseada em tecnologias inovadoras 3D e ferroelétricas”. Os testes estão sendo realizados principalmente em Singapura, onde a GlobalFoundries, parceira de fabricação e investidora que contribuiu com US$ 50 milhões para o projeto, opera uma unidade fabril. Ao longo de dois anos, a Kepler construiu “minifábricas” onde produz seus chips de memória em conjunto com a GlobalFoundries, utilizando sua tecnologia de 28 nm. Os testes também foram conduzidos nas instalações da GlobalFoundries em Vermont, EUA.Ao abandonar a litografia EUV, a Kepler tenta contornar um dos principais gargalos da indústria de semicondutores: a empresa afirma que pode produzir SRAM com uma densidade de recursos comparável aos processos de 2 nm e 3 nm sem investir em tecnologias caras.Hardware. A ideia da startup é que o mercado de computação de alto desempenho não precisa esperar pela construção de novas fábricas de memória para atender à crescente demanda. A oferta pode ser aumentada com a implementação de novos métodos de produção de memória em instalações já existentes. A Kepler anunciou o desenvolvimento de uma tecnologia inovadora de fabricação 3D que permite a colocação de mais chips de memória na mesma área. Isso possibilita que a unidade de computação seja localizada mais perto da memória, reduzindo o consumo de energia na transferência de dados entre elas. A empresa pretende fornecer transferência de dados HBM com consumo de energia comparável ao da SRAM, mantendo a mesma capacidade da HBM.
A Kepler afirma ter aumentado a densidade das células SRAM utilizando materiais ferroelétricos, que permitem a leitura e gravação de dados em tensões mais baixas do que as tradicionalmente usadas em componentes semicondutores para processamento e armazenamento de informações. Para alcançar esse objetivo, a empresa desenvolveu um novo material compósito. Os engenheiros avaliaram 35 projetos de compósitos antes de escolherem uma classe de materiais que pudesse simplificar e reduzir o custo de produção de chips de memória. Durante seus primeiros projetos conjuntos com a GlobalFoundries, os representantes da startup reequiparam uma fábrica de semicondutores em oito meses, um processo que normalmente leva até dois anos. A Kepler espera que os custos adicionais com novos materiais e a reequipagem das fábricas existentes sejam significativamente menores do que os US$ 20 a 40 bilhões necessários para construir novas fábricas e equipá-las com centenas de milhões de dólares em equipamentos.
No entanto, ainda levará algum tempo até que a produção em larga escala seja alcançada, se é que isso algum dia acontecerá. Até o momento, a tecnologia foi testada em apenas 2.000 wafers. As primeiras amostras de chips HBM aparecerão este ano, com a produção em Singapura prevista para aumentar no próximo ano e a produção nos EUA possivelmente sendo iniciada apenas em 2028.
A GlobalFoundries está otimista em relação ao projeto: “Avanços fundamentais já foram feitos. Agora, tudo o que resta é alcançar resultados consistentemente altos no processamento de milhares de wafers e na produção de milhões de componentes.” No entanto, alguns aspectos parecem problemáticos, como a presença de ferro no composto.Segundo um representante da GlobalFoundries, o ferro é um contaminante complexo para a linha de produção: a tecnologia terá de ser implementada utilizando equipamentos especializados ou o material terá de ser completamente isolado para evitar que se disperse. Portanto, o principal teste da tecnologia será a sua adaptabilidade à produção em massa.