Los microprocesadores de silicio 2D planos y actuales se están volviendo tan rápidos que el tiempo que lleva obtener una señal de un lado del chip al otro, y mucho menos entre los procesadores, se está convirtiendo en un factor limitante significativo..

Una forma de abordar esto está siendo explorada en el campo de la fotónica de silicio, que reemplaza las conexiones eléctricas con la luz de movimiento más rápido, pero los investigadores de la Universidad de Rochester en el estado de Nueva York dicen que han resuelto este problema de otra manera: creando el primer trabajo del mundo. chip en tres dimensiones.

"Ahora lo llamo cubo, porque ya no es solo un chip", dice Eby Friedman, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Rochester. "Cuando los chips están alineados entre sí, pueden hacer cosas que nunca podrías hacer con un chip 2D normal", afirma..

Construir, no salir

Llamado correctamente un NoC 3D (Network on Chip), el cubo de Friedman no es un conjunto de microprocesadores convencionales simplemente apilados utilizando datos comunes y buses de direcciones. Él y el estudiante de ingeniería Vasilis Pavlidis diseñaron su dispositivo desde cero. Su NoC tiene mejores capacidades de sincronización, distribución de energía y transferencia de datos que los chips convencionales apilados. El prototipo se ejecuta a un respetable 1,4 GHz, como se describe en un documento que se encuentra en www.tinyurl.com/3uumee.

La razón por la que el chip de Friedman es un gran avance es que solo puede empacar los transistores con tanta fuerza en dos dimensiones antes de que empiecen a funcionar mal. Esto dicta el límite superior a la potencia de procesamiento que puede controlar un solo chip. Friedman dice que los chips 3D no deberían sufrir tal límite..

"¿Vamos a llegar a un punto en el que no podamos escalar circuitos integrados más pequeños? Horizontalmente, sí", dice. "Pero vamos a comenzar a escalar verticalmente, y eso nunca terminará. Al menos no en mi vida. Deberías hablar con mis nietos sobre eso".

La arquitectura que el equipo ha diseñado contiene tres chips de silicio especialmente diseñados y tiene millones de orificios perforados en el aislamiento que los separa para realizar conexiones entre transistores en diferentes capas. La clave del diseño ha sido hacer que las tres capas interactúen como un solo chip..

En un comunicado de prensa emitido por la Universidad de Rochester, hacer que los tres chips trabajaran juntos fue descrito como "como tratar de idear un sistema de control de tráfico para todo Estados Unidos, y luego colocar dos Estados Unidos más por encima del primero y de alguna manera obtener cada bit de tráfico desde cualquier punto en cualquier nivel a su destino en cualquier otro nivel ".

Principales ventajas

Sin embargo, el incentivo para superar estas dificultades valió la pena. "La principal ventaja [de los chips 3D] es la considerable reducción en la longitud y el número de interconexiones globales", dice Friedman. Esto, afirma, dará como resultado un mayor rendimiento y un menor consumo de energía..

El prototipo ya muestra un ahorro de energía de entre el 58 y el 62 por ciento en comparación con un microprocesador 2D convencional de la misma velocidad. Friedman afirma que las capas individuales ni siquiera tienen que ser de silicona, lo que da lugar a la posibilidad de crear nuevos procesadores muy extraños..

Algunas de las capas en un NoC 3D típico podrían usarse para realizar funciones específicas, como el almacenamiento de datos y el procesamiento de imágenes, o pueden consistir en chips personalizados para usar en teléfonos móviles y otros bienes de consumo. Debido a que cada capa funciona en paralelo con las otras, un futuro reproductor de MP3 puede tener una capa que convierte las melodías almacenadas en audio bajo demanda.

Debido a que los NoC 3D son simplemente placas de circuito plegadas con conexiones más cortas entre ellas, los chips dentro de los dispositivos como el iPod podrían reducirse potencialmente a una décima parte de su tamaño con diez veces la velocidad.

El tiempo que tengamos que esperar para las primeras 'PC de cubo' es una suposición, pero los diseñadores de chips ya están empezando a sentir las limitaciones de 2D. Un diseño 3D x86 o incluso de 64 bits podría impulsar la línea de la arquitectura mucho más lejos al aumentar el rendimiento al tiempo que disminuye el consumo de energía.

Por supuesto, todo depende de si las interconexiones basadas en la luz resultan ser tan rápidas como Intel nos haría creer ...

Publicado por primera vez en PC Plus, Número 275

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