ACTUALITÉS TECH – SanDisk tente ainsi de s’aventurer sur de nouvelles voies, finalement imposées par l’intelligence artificielle.
L’essor rapide de l’IA et la hausse proportionnelle des besoins de calcul ont créé des goulots d’étranglement, poussant les fabricants de DRAM et de NAND vers des solutions plus intégrées. Dans le passé, les fabricants de puces résolvaient ces problèmes en introduisant de nouvelles technologies de mémoire, la DRAM occupant alors une place centrale. La hausse des coûts, les difficultés de développement et de rendement, ainsi que l’augmentation de la consommation énergétique ont toutefois orienté l’attention vers d’autres solutions viables. La HBM, ou mémoire à large bande passante, a progressé régulièrement, mais les pénuries en font rapidement un nouveau goulot d’étranglement. La HBM présente aussi d’autres limites, comme une capacité plus faible, et même si les fabricants de DRAM atteignent des vitesses et des capacités toujours plus élevées à chaque génération, ils n’ont jusqu’ici pas réussi à suivre la demande. La HBM est en outre placée à côté de la puce principale, ce qui entraîne des désavantages de latence.
La NAND offre de son côté davantage de capacité à un prix plus bas, mais elle est placée plus loin de la puce, ce qui ralentit les transferts de données. Elle n’a pas non plus réussi à atteindre le niveau de vitesse de la DRAM, ou HBM. Pour réduire cet écart, le fabricant de NAND SanDisk avait déjà présenté ses plans autour de la HBF, ou High-Bandwidth Flash. La HBF utiliserait une hiérarchie architecturale similaire à celle de la HBM, en empilant plusieurs couches de NAND Flash. Les différentes couches seraient reliées par de multiples TSV, ou Through Silicon Vias, réunissant les paquets NAND en un seul empilement. Alors que la HBM offre actuellement 32 à 64 Go de capacité par pile, la HBF pourrait atteindre 4 To.
Même si cela peut résoudre une partie des problèmes de capacité et de vitesse, les futurs besoins de l’IA et du calcul haute performance, ou HPC, demandent davantage. C’est là qu’intervient le dernier brevet de SanDisk, US 12,430,274 B2. Il explore l’idée d’empiler en trois dimensions un module NAND Flash avec la technologie CBA, ou CMOS Bonded Array, sous le module de calcul principal, qui pourrait être un accélérateur d’IA ou un GPU. La solution continuerait à utiliser de la DRAM HBM sur le même interposeur, mais pour une fonction différente. La HBM s’occuperait des tâches mémoire exigeant une attention immédiate, tandis que la NAND Flash du module mémoire gérerait les opérations de lecture et d’écriture ainsi que les jeux de données plus importants. La NAND Flash pourrait offrir des connexions plus larges entre la puce de calcul et le module mémoire, ce qui réduirait la latence, les coûts et la consommation énergétique.
Le cœur de traitement contient un processeur multicœur directement intégré à une mémoire non volatile à grande capacité et large bande passante. Ce processeur peut par exemple être un GPU haute performance ou un processeur d’intelligence artificielle. La mémoire non volatile peut inclure un module mémoire CBA composé d’un grand module NAND et d’un module de circuits logiques CMOS. Le processeur intégré et le module mémoire CBA peuvent être montés sur un interposeur. Le cœur de traitement peut également comporter des couches de grandes puces semi-conductrices HBM fixées à l’interposeur sur un ou plusieurs côtés du processeur et du module mémoire CBA.
Cette vision offre un aperçu des futures méthodes permettant de contourner les goulots d’étranglement de la mémoire, mais il est important de rappeler qu’il ne s’agit encore que d’un brevet. De nombreux problèmes, notamment la consommation énergétique, le coût de fabrication d’une puce combinant NAND et DRAM dans un même boîtier, et bien d’autres contraintes pratiques, devront être réglés avant qu’une solution de ce type devienne réelle. Le brevet met en place une ligne de défense sérieuse et soigneusement pensée autour de l’architecture processeur-sur-NAND, en particulier pour le routage à large interface entre les puces, difficile à reproduire. Le produit qui avance actuellement vers la normalisation repose toutefois sur une approche latérale plus simple et plus prête à être commercialisée.
L’histoire la plus intéressante reste donc encore à écrire : SanDisk parviendra-t-elle réellement à combler l’écart entre sa technologie protégée et des produits effectivement commercialisés ?
