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技术文档:3D芯片技术是Meta AR原型芯片获得巨大性能提升的关键

 山蟹居 2024-02-25 发布于广东
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AR 系统的设计存在许多限制。AR 系统还必须是轻量级的,不能散发出大量的热量。它需要节省电力,因为没有人愿意每隔几个小时就给可穿戴电子设备充电。

根据 IEEE 日前发布的博文,Meta 研究科学家 Tony Wu 介绍了团队正在构建的 AR 原型芯片。根据介绍,3D 芯片技术成为了突破的关键,AR 原型芯片通过晶圆到晶圆键合获得了巨大的性能提升。

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Wu 是 Meta 团队的一员,该团队致力于硅智能技术,以制造一个名为 Aria 的 AR 系统。Wu 告诉工程师,解决方案的很大一部分是 3D 芯片集成技术。在 ISSCC 上,Meta 详细介绍了其 AR 原型芯片是如何使用 3D 技术在相同的区域以相同或更少的能量做更多的事情。

原型芯片是两个尺寸相等的集成电路组成,尺寸为 4.1 x 3.7 毫米。它们在一种称为 face-to-face wafer-to-wafer hybrid bonding 的过程中键合在一起。顾名思义,它涉及翻转两个完全加工的晶圆,使它们彼此面面对并粘合,以便它们的直接连接在一起。hybrid bonding 意味着它是铜对铜的直接连接,无需焊接。

采用台积电技术意味着两块硅可以大约每 2 微米形成一次垂直连接。原型没有充分利用这种密度:需要两块硅片之间大约 33000 个信号连接和 600 万个电源连接。另外,底部的芯片使用 TSV 硅通孔实现电力输入和信号传出。

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3D 堆叠意味着该团队可以增加芯片的计算能力,让它处理更大的任务而不增加其尺寸。该芯片的机器学习单元在底部芯片上有四个计算核心和 1 兆字节的本地内存,但顶部芯片增加了 3 兆字节的内存,可以通过 27000 个垂直数据通道以相同的速度和能量(0.15pJ / Byte)访问,就像它们是一大块硅。

该团队在一项对 AR 至关重要的机器学习任务——手部追踪上测试了该芯片。这种 3D 芯片能够同时追踪两只手,比单枚芯片追踪单手节省 40% 的能量。更重要的是,它的速度快了 40%。

除了机器学习,该芯片还能完成图像处理任务,3D 在这里再次发挥了很大的作用。2D 版本仅限于压缩图像,而 3D 芯片可以使用相同数量的能量实现全高清。

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