高性能コンピューティング、未来のアプリケーションとサムスンファウンドリーのSAFE IPソリューション

データはすべての中心にあります。技術プロセスに関与する非常に多くの量のデータが爆発的に増大するにつれ、そのすべての情報を処理し、制御するための最良の方法の開発は最も重要になります。この状況では、コンピュテーショナルプロセッシングの膨大な作業を実行する能力は、世界を変える技術を開拓することを望む会社にとってきわめて重要です。ハイ・パフォーマンス・コンピューティング(HPC)の出番です。 HPCは大量のデータを処理する能力を意味し、複雑な計算を迅速かつ大量に実行します。CPU　、GPU、ネットワーク、AIなどのデータを大量に使用する技術が、私たちの生活においてますます大きな存在となる未来へと世界が移行するにつれ、HPCは以前よりさらに重要になります。 HPCの重要性を痛感して、サムスンファウンドリーは、今日のニーズに応える汎用性のあるダイナミックなHPCソリューションを提供することへ多くの時間と人材を投入してきて、Samsungアドバンストファウンドリエコシステム知的財産、つまり、SAFE IPというプログラムを介して、明日のイノベーションを予想します。サムスンファウンドリーのエグゼクティブ・バイス・プレジデント、兼IPエコシステムの長であるJongshin Shin氏が、10月4日にサンノゼでのサムスン電子セーフフォーラム2022で講演し､会社のHPC IPの進歩を調査し、現在と将来の製品の性能を明確に説明しました。

HPCの進化する世界 主なプレゼンテーションを始める前に、Shin氏はHPC市場の現在の状況の全般的な概要を述べました。Shin氏の説明では、2026年までにファウンドリー市場全体が1,500億ドル成長します。その市場におけるHPCアプリケーションは36%を占めることになります。 規模のとてつもない増加以上に、さらに詳細かつ複雑に同様に成長するのは業界です。プレーヤーが増え、さらにチップが各HPC部門に入り、さらに多様化した市場が姿を表すにつれ、トップの競合相手の優位性は減少しそうです。Shin氏が強調したのは、このすべてが結局ますますオーダーメイドされた目的用に必要となるHPCが一層多くなります。この需要が弱まる兆しはなく、新しいIPがきわめて重重要になります。 「IPは、高度なノードチップに常に必要です。」と、Shin氏は言いました、IPはほかのアプリケーションよりHPCにおいて重要です。HPCは主にデータ技術用で、そこでは、チップの性能はデータ量に大きく依存します。そこで、HPCの性能はデータコンピューティングの中枢のみではなく、入出力データ用のIPによっても決まります。

HPCの多くの構成要素 そこで、Shin氏はSAFEが高性能IPエコシステムを介してHPCをいかにサポートできるかに移り、顧客が直面する可能性がある、考慮すべき事柄の詳細なケーススタディとサムスン電子がどのように支援できるかを明確に説明しました。 「皆さんには人工一般知能向けの革命的なアイデアがあり、ケイ素を使用してそのアイデアを実装したいとしましょう。」と、Shin氏は言いました。「まもなく皆さんはチップがダイ用には大き過ぎることに気が付く可能性があり、皆さんはチップレットソリューションとダイ・トゥ・ダイ(D2D)IPを検討することになります。」 Shin氏の説明では、サムスンファウンドリーは、UCIe、BoW、XSR、マルチチップモジュールとシリコンインターポーザの両方をカバーするファウンドリー専売のソリューションHBBなど、多くのタイプのD2D IPを揃えています。 しかし、帯域幅についてはどうでしょうか。顧客はDRAM用に膨大な帯域幅を要求する可能性があるとShin氏は示唆し、サムスン電子は従来型DDRとHBMの両オプションとLPDDRを提供する用意があり、低い消費電力と速いスピードにより人気を得つつあります。3つのメモリインターフェースはすべてサムスン電子のモデルの3nmに有効化されている、または有効化中であり、顧客のさまざまなニーズに対して多様なDRAMアクセスオプションを提供しています。 次は、1つのチップをもう一つのチップに接合し、システム全体を構築することです。このために、サムスン電子はシリアライザ／デシリアライザ(SerDes) IPソリューションを提供します。 「PCIe、マルチプロトコルSerDes、112G SerDesは、5nm、4nm、3nmでサポートされています。」と、Shin氏は言いました。「Gen4からGen6までの個々のPCIe世代は各チップの最適PPAで準備されていることを心に留めておくことも大切です。」 最後に、サムスンファウンドリーはHPC向けに極めて重要なアナログIPと鍵となるセキュリティIPも提供しています。PLLから温度センサーまでほとんどのアナログIPは、高度なノードにすでに対応しているのに対して、1つの特殊なアナログIPである超高速ADCは、5G基地局のように、さまざまなネットワークアプリケーションに対応しています。 セキュリティIP領域においては、ハードマクロIPとソフトマクロIPが対応しており、厳格なHPCセキュリティ規格への適合を待機していると、Shin氏は付け加えました。これには、非常にエラー率のPUF、ストレージアプリケーション用オンザフライフラッシュ／DRAM暗号、将来の暗号システムとしてのポスト量子暗号があります。 いかなる未来像にも一致する設計インフラストラクチャ Shin氏の話の最後のセクションでは、彼は高性能IP用の設計インフラストラクチャを議論するため、ギアを入れ替えました。 「皆さんの中には、特別なIPを開発されている場合があり、サムスン電子はIPを設計するパートナーが必要とするトップレベルのインフラストラクチャを提供する用意があります。」と、Shin氏は聴衆に言いました。 ファウンドリーはアナログ設計とデジタル設計の両方向けに主要な電子設計自動化(EDA)ツールを開発してきており、さまざまなSパラメーター抽出ツールを持つものとして3nm用に保証されてきました。また、ファウンドリーは静電気放電(ESD)保護も提供します。 「大きなESDには高充電デバイスモデル(CDM)と人体モデル(HBM)耐性がありますが、それは入出力(I/O)性能を低下させ、その逆もあります。」と、Shin氏は説明しました。「そこで、サムスンファウンドリーはこの困難なトレードオフを緩和するためにESDセルを提供します。高電流ESDセルモデルはシミュレーションに基づくESD検証に使用でき、これは特別なパッケージタイプを使用する設計段階でCDM/HBMレベルの概算を支援します。」 Shin氏のプレゼンテーションの最後で特に強調したことは、会社がEGless設計の限界により顧客を支援するサムスン電子の3nmGAA(ゲートオールアラウンド)ソリューションと方法でした。EGress設計は現在の設計の変更が必要になることがありますが、チップ全体を工程でより堅牢にし、価格を安くするため、相当の見返りになることがあります。 「EGress設計は最大1.8Vに耐えられます。」と、Shin氏は言いました。「幸運なことに、これはほとんどのIPアプリケーションをカバーします。これは一部のIPパートナーと顧客にとっては新しい領域になる場合がありますが、当社としては包括的なEGress設計ガイドを提供します。」 多彩で詳しく、野心的なパートナーや顧客にとってわくわくし、柔軟なイノベーションが詰まった話の締めくくりに、Shin氏はサムスンファウンドリーが価値あるパートナーシップに持っているプライドを強調し、会社のIPのタイトル数がビジネス開始以来3倍になったと指摘しました。 「重要なことに、顧客数も3倍になりました。」と、Shin氏はセーフフォーラム2022の聴衆に述べました。「この部屋の皆さんが当社のパートナー、協力者、顧客になることが将来に向けて良いことであることを望んでいます。」