Expertos discuten la complejidad térmica de los chips de IA y la fotónica

En una conferencia sobre automatización de diseño, expertos discutieron el impacto del calor en la fotónica y la fiabilidad de los sistemas con chips para IA. Participaron Lang Lin (Synopsys), Jack Berg (Silvaco), Satish Radhakrishnan (Vinci), Chris Muet (Keysight EDA) y John Ferguson (Siemens EDA).

Según Muet, la fotónica tiene un gran potencial para los centros de datos, pero no se escala. Un conmutador de malla grande requiere muchos componentes y genera altas pérdidas. Un problema adicional es la sensibilidad térmica: la estructura tiene calentadores, y con miles de ellos surge la cuestión de la calibración. Lin añadió que la fotónica de silicio es una variedad de circuito analógico: en los transistores digitales la corriente se conmuta, mientras que en la fotónica la corriente constante está presente todo el tiempo, lo que genera mucho calor. Parte de este calor es necesario para el funcionamiento del circuito integrado electrónico, pero es importante no crear puntos calientes.

Radhakrishnan señaló que la óptica en el paquete integra la fotónica de silicio en el paquete y aísla térmicamente los circuitos integrados electrónicos y fotónicos. Sin embargo, en la modelización falta el componente transitorio, que es precisamente el necesario. Muet añadió que la diferencia en las constantes de tiempo complica todo. Las tensiones pueden afectar las señales ópticas más que la temperatura. Ferguson confirmó: el movimiento de grandes elementos crea nuevas tensiones.

Berg destacó que la fotónica necesita cuatro solucionadores: eléctrico, mecánico, térmico y óptico. Debido a esta complejidad, la fotónica sigue siendo el próximo gran paso durante 30 años. Lin añadió que la modelización jerárquica es importante para el ecosistema: los fabricantes de memoria de alta capacidad proporcionan un modelo de chip, y el integrador monta la pila y realiza un análisis térmico.

Radhakrishnan mencionó el problema del envejecimiento de las rutas de datos debido a la electromigración, acelerada por el calor. Esto es especialmente crítico para los chips automotrices con una vida útil de 10-15 años. Según Berg, cada 10 grados proporcionan una reducción significativa en la fiabilidad. Lin señaló una brecha: prácticamente no existen herramientas para predecir con precisión el envejecimiento acelerado térmicamente en la industria.