Эксперты обсудили термальную сложность чипов ИИ и фотоники

Эксперты на конференции по автоматизации проектирования обсудили влияние тепла на фотонику и надежность систем с чипами для ИИ. Участвовали Ланг Лин (Synopsys), Джек Берг (Silvaco), Сатиш Радхакришнан (Vinci), Крис Муэт (Keysight EDA) и Джон Фергюсон (Siemens EDA).

По словам Муэта, фотоника имеет большой потенциал для центров обработки данных, но не масштабируется. Крупный сетчатый коммутатор требует множества компонентов и дает высокие потери. Дополнительная проблема тепловая чувствительность: в структуре есть нагреватели, а при тысячах нагревателей возникает вопрос калибровки. Лин добавил, что кремниевая фотоника это разновидность аналоговой схемы: в цифровых транзисторах ток переключается, а в фотонике постоянный ток присутствует постоянно, что генерирует много тепла. Часть его нужна для работы электронной интегральной схемы, но важно не создавать горячих точек.

Радхакришнан отметил, что оптика в корпусе интегрирует кремниевую фотонику в пакет и термически изолирует электронную и фотонную интегральные схемы. Однако при моделировании отсутствует переходная составляющая, а именно она нужна. Муэт добавил, что разница временных констант усложняет все. Напряжения могут влиять на оптические сигналы сильнее, чем температура. Фергюсон подтвердил: перемещение крупных элементов создает новые напряжения.

Берг подчеркнул, что для фотоники нужны четыре решателя: электрический, механический, тепловой и оптический. Именно из-за этой сложности фотоника 30 лет остается следующим большим шагом. Лин добавил, что иерархическое моделирование важно для экосистемы: производители памяти с высокой пропускной способностью дают модель чипа, а интегратор собирает стек и прогоняет тепловой анализ.

Радхакришнан отметил проблему старения путей данных из-за электромиграции, ускоряемой теплом. Особенно критично это для автомобильных чипов со сроком службы 10-15 лет. По Бергу, каждые 10 градусов дают существенное снижение надежности. Лин указал на пробел: инструментов для точного предсказания термически ускоренного старения в отрасли практически нет.