3D芯片技术成关键,Meta AR原型芯片获得巨大性能提升

快讯4一个月前发布 firefly
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XR导航网 2024年02月23日)增强现实系统的设计存在诸多限制,尤其是眼镜形态,AR 眼镜身形狭小,所以搭载的芯片在能效和性能方面均有高度要求。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。

3D芯片技术成关键,Meta AR原型芯片获得巨大性能提升

Tony Wu所在的团队致力于开发一种名为Aria的增强现实系统。他告诉工程师,解决方案的一个重要组成是3D芯片集成技术。在ISSCC大会,Meta介绍了他们的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。

3D芯片技术成关键,Meta AR原型芯片获得巨大性能提升

原型芯片由两个大小相同的集成电路组成——4.1 × 3.7毫米。它们通过一种叫做face-to-face wafer-to-wafer hybrid bonding的键合过程结合在一起。简单来说,它涉及翻转两个完全加工的晶圆,使它们彼此面对,并将它们键合,使它们的直连在一起。hybrid bonding意味着它是铜对铜的直接连接,不需要焊料。

采用台积电技术,这意味着两块硅片大约每隔2微米就可以形成垂直连接。当然,原型并没有充分利用这种密度:两块硅片之间需要大约33,000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。

3D堆叠意味着团队可以在不增加芯片尺寸的情况下提高芯片的计算能力。芯片的机器学习单元在底部芯片有四个计算核心和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。

团队围绕对增强现实至关重要的机器学习任务(手部追踪)测试了芯片。其中,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,速度快了40%。

除了机器学习,这个芯片同时可以执行图像处理任务,而且3D在这里又起了非常大的作用。尽管2D版本仅限于压缩图像,但3D芯片可以在相同功耗下实现全高清。

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