NVIDIA e TSMC revelam protótipo de chip fotônico de silício avançado, segundo relatos

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Relatórios recentes de Taiwan indicam que a NVIDIA e a TSMC estão colaborando em um protótipo de chip fotônico de silício de ponta. A TSMC, reconhecida como a principal fabricante de chips contratados globalmente, reforçou seu status como a produtora de chips mais avançada, particularmente à luz dos desafios contínuos da Intel. A fotônica de silício representa um método de fabricação inovador que integra circuitos fotônicos com circuitos eletrônicos convencionais, abordando as limitações inerentes vistas na fabricação tradicional de semicondutores. Acredita-se que o protótipo tenha sido desenvolvido no final do ano passado, com ambas as empresas explorando ativamente tecnologias de empacotamento óptico destinadas a melhorar o desempenho de chips de IA.

Avanços na tecnologia de chips: o papel da fotônica de silício

Na vanguarda do progresso tecnológico da TSMC está o nó de processo de 2 nanômetros. Essa inovação apresenta passos mínimos de gate e metal de 45 nanômetros e 20 nanômetros, respectivamente. No design de semicondutores, o passo do gate denota o espaçamento entre gates adjacentes em um chip, enquanto o passo do metal se refere à distância que separa as interconexões de metal. Os gates regulam o fluxo de elétrons dentro dos transistores, e as interconexões facilitam a comunicação entre transistores em um chip.

Os desafios associados ao nó de 2 nanômetros ressaltam um obstáculo significativo para fabricantes de chips como a TSMC, pois a sofisticação crescente da redução dessas distâncias complica a escalabilidade da contagem de transistores por chip. Para mitigar essas barreiras, a indústria está cada vez mais voltando sua atenção para a fotônica de silício como uma solução viável.

A fotônica de silício emprega transistores fotônicos, ou circuitos integrados, que utilizam fótons — partículas de luz — em vez de elétrons para comunicação interna do chip. Essa tecnologia ostenta capacidades de largura de banda e frequência aprimoradas, acelerando assim as velocidades de processamento de dados e aumentando a capacidade.

Transistores fotônicos de silício — Transistores fotônicos tradicionais e de silício em um wafer CMOS. Fonte: Grenouillet et al. (2010). “Rumo a redes ópticas em chip usando tecnologia CMOS compatível com III-V/SOI.” Solid State Devices and Materials (SSDM) Conference, Tóquio. DOI: 10.7567/SSDM.2010.D-6-2.

A capacidade desses transistores de aumentar as velocidades de processamento sem a necessidade de técnicas de fabricação muito superiores torna a fotônica de silício um foco atraente para as partes interessadas da indústria, principalmente porque os retornos da fabricação avançada de chips começam a estagnar.

Um artigo da UDN, um meio de comunicação taiwanês, enfatiza o grande interesse da NVIDIA nessa abordagem inovadora. Ele relata que a NVIDIA e a TSMC criaram com sucesso o primeiro protótipo de chip fotônico de silício no final do ano passado. Além disso, ambas as empresas estão investigando tecnologias de integração optoeletrônica juntamente com soluções avançadas de empacotamento.

A integração optoeletrônica complementa a fotônica de silício ao unir componentes que manipulam a luz, como lasers e fotodiodos, com componentes eletrônicos, como transistores, em uma pastilha unificada.

Como principal parceira de fabricação da NVIDIA, a TSMC tem consistentemente fornecido resultados confiáveis e altas taxas de rendimento, garantindo sua reputação como colaboradora favorita das principais empresas de tecnologia. Embora os chips de IA da NVIDIA liderem o mercado em desempenho, limitações na capacidade de empacotamento e custos de produção elevados restringiram sua disponibilidade.

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