Une coollaboration pour intégrer des architectures de processeurs RISC-V

 Cette coopération vise les systèmes d’intelligence artificielle nécessitant des transferts de données à haut débit et une meilleure efficacité énergétique.

Contexte de la coopération
CEA-Leti apporte une expertise en micro- et nanotechnologies, notamment en photonique silicium, tandis que CEA-List développe des architectures numériques avancées, incluant des conceptions de processeurs basées sur RISC-V. Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation (PSMC) fournit des capacités industrielles reposant sur des technologies d’empilement 3D et d’interposeurs.

La collaboration répond aux limites de la miniaturisation traditionnelle des semi-conducteurs. Les interconnexions électriques en cuivre rencontrent des contraintes croissantes en termes de bande passante et de consommation énergétique, en particulier pour les charges de travail en intelligence artificielle nécessitant des transferts massifs de données. Par ailleurs, les architectures processeur fixes limitent l’optimisation pour des applications spécifiques. L’approche conjointe vise à traiter simultanément les problématiques de calcul et de transport des données à l’échelle système.

Solution technique et répartition des rôles
La solution repose sur l’association de cœurs processeurs RISC-V configurables et d’interconnexions optiques intégrées dans une architecture modulaire de type chiplet. CEA-List développe les blocs de calcul, permettant l’adaptation des jeux d’instructions et des configurations système aux besoins applicatifs. CEA-Leti conçoit les liaisons optiques en photonique silicium, destinées à assurer des communications à courte portée avec une bande passante élevée et une consommation énergétique réduite.

PSMC assure l’intégration de ces composants dans ses plateformes d’empilement 3D et d’interposeurs. L’interposeur permet une interconnexion dense entre chiplets, tandis que les liaisons photoniques remplacent une partie des connexions électriques. Des microLED à base de GaN sont utilisées comme sources lumineuses pour soutenir des débits de transmission élevés dans des enveloppes de puissance contraintes.

Déploiement et intégration
La solution est conçue pour s’intégrer dans les procédés industriels existants de PSMC. La mise en œuvre repose sur une approche de co-conception, dans laquelle les couches de calcul, d’interconnexion et de packaging sont développées conjointement afin d’assurer la compatibilité en matière d’intégrité du signal, de gestion thermique et de fabrication.

Les premières étapes concernent la validation des interconnexions photoniques et des blocs de calcul RISC-V, suivie d’une intégration au niveau système dans des dispositifs empilés en 3D. L’utilisation d’interposeurs déjà maîtrisés facilite l’intégration dans les chaînes de production existantes.

Applications et cas d’usage
L’architecture cible les accélérateurs d’intelligence artificielle, les processeurs pour centres de données et les systèmes de calcul en périphérie nécessitant un traitement efficace et des transferts de données rapides. Les interconnexions optiques contribuent à réduire la latence et la consommation énergétique, tandis que les architectures RISC-V permettent une adaptation des ressources de calcul aux charges de travail.

Impact attendu
L’intégration de communications photoniques dans des architectures chiplets 3D permet d’augmenter la densité de bande passante tout en réduisant l’énergie par bit transmis par rapport aux interconnexions électriques classiques. Associée à des processeurs configurables, cette approche favorise des systèmes évolutifs adaptés aux besoins des infrastructures numériques modernes.

Publié par la journaliste industrielle Sucithra Mani avec l’assistance de l’IA.

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