출처:

https://spectrum.ieee.org/meta-ar-glasses

웨이퍼 간 본딩을 통해 성능을 크게 향상시킨 프로토타입 칩

메타의 프로젝트 Aria는 소비자 증강 현실을 사용자 친화적으로 개선합니다. | 이미지: META

증강 현실 시스템을 설계하는 데에는 많은 제약이 있습니다. 그중에서도 가장 큰 제약은 "걸어 다닐 때 눈에 잘 띄어야 한다는 점"이라고 메타 연구 과학자 Tony Wu는 화요일 IEEE 국제 솔리드 스테이트 회로 컨퍼런스(ISSCC)에서 엔지니어들에게 말했습니다. "항상 얼굴에 신발 상자를 쓰고 다닐 수는 없죠."

AR 시스템은 또한 가벼워야 하고 열을 많이 발산해서는 안 됩니다. 그리고 몇 시간마다 웨어러블 전자기기를 충전하는 것을 원하는 사람은 아무도 없으므로 전력 소모가 적어야 합니다. 하지만 얼굴에 화끈거리는 신발 상자가 있다면 짧은 배터리 수명에 감사할 수도 있습니다.

이 3D 칩은 싱글 다이보다 40% 적은 에너지로 두 손을 동시에 추적할 수 있습니다. 게다가 40% 더 빠르게 추적할 수 있었습니다.

우는 메타 팀의 일원으로 실리콘 스마트 기술을 활용하여 신발 상자만큼이나 작은 AR 시스템인 아리아(Aria)를 만들고 있습니다. 우는 엔지니어들에게 이 솔루션의 가장 큰 부분은 3D 칩 통합 기술이라고 말했습니다. ISSCC에서 메타는 회사의 프로토타입 AR 프로세서가 3D를 사용하여 같은 면적에서 같은 양 또는 더 적은 에너지로 더 많은 작업을 수행하는 방법을 자세히 설명했습니다.

메타의 프로토타입 칩은 각 실리콘 다이에 로직과 메모리를 모두 갖추고 있습니다. 이들은 서로 마주보고 결합되어 있으며 실리콘 관통 비아가 데이터와 전력을 둘 다에 전달합니다. META

프로토타입 칩은 동일한 크기의 4.1 x 3.7밀리미터 IC 두 개입니다. 웨이퍼 대 웨이퍼 하이브리드 본딩이라는 공정을 통해 서로 결합됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 공정은 완전히 가공된 두 개의 웨이퍼를 뒤집어 서로 마주보게 한 후 상호 연결이 직접 연결되도록 본딩하는 것입니다. ("하이브리드 본딩"이라는 부분은 구리 대 구리를 직접 연결한다는 의미입니다. 납땜이 필요하지 않습니다.)

이를 위해 사용된 TSMC 기술은 두 개의 실리콘 조각이 약 2마이크로미터마다 수직 연결을 형성할 수 있다는 것을 의미했습니다. 프로토타입은 이 밀도를 충분히 활용하지 못했습니다: 두 실리콘 조각 사이에 약 33,000개의 신호 연결과 6백만 개의 전원 연결이 필요했습니다. 하단 다이에는 실리콘을 관통하는 수직 연결인 실리콘 관통 비아(TSV)를 사용하여 칩에서 신호를 내보내고 전원을 공급합니다.

3D 스태킹은 칩의 크기를 늘리지 않고도 더 큰 작업을 처리할 수 있도록 칩의 컴퓨팅 성능을 높일 수 있다는 것을 의미했습니다. 칩의 머신러닝 유닛은 하단 다이에 4개의 컴퓨팅 코어와 1메가바이트의 로컬 메모리가 있지만, 상단 다이에는 마치 하나의 큰 실리콘 조각처럼 동일한 속도와 에너지(바이트당 0.15피코줄)로 27,000개의 수직 데이터 채널을 통해 액세스할 수 있는 3MB가 추가됩니다.

연구팀은 이 칩을 증강 현실에 중요한 머신러닝 작업인 손 추적에 테스트했습니다. 이 3D 칩은 한 손만 추적할 때보다 40% 적은 에너지를 사용하여 두 손을 동시에 추적할 수 있었습니다. 게다가 40% 더 빠르게 추적할 수 있었습니다.

이 칩은 머신 러닝 외에도 이미지 처리 작업도 수행할 수 있습니다. 3D는 여기서도 큰 변화를 가져왔습니다. 2D 버전은 압축 이미지로 제한되었지만 3D 칩은 같은 양의 에너지로 풀 HD를 처리할 수 있습니다.

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