世界初の積層型3Dプロセッサを開発

ロチェスター大学は、1.4 GHz で動作する初の真のスタック型 3D プロセッサを開発しました。

従来の3Dチップは通常のプロセッサを積み重ねただけのものでしたが、この新しいチップ（フリードマン氏が「キューブ」と呼ぶ）は、各層が互いに面一に接しており、層間を接続するために無数の小さな穴が開けられています。これにより、単層プロセッサでは実現できない3Dチップの性能が実現されています。この新しい3Dプロセッサは、従来のプロセッサが水平処理向けに設計されているのと同様に、層間の垂直処理を最適化するように特別に設計されています。

現在、フリードマン氏と学生たちが設計したプロセッサは1.4GHzのクロック速度を実現しており、同期、電力分配、長距離信号伝送といった機能を備えた初の3Dチップです。集積回路業界は小型化の限界に直面しており、トランジスタの積層がプロセッサ設計の最終的な方向性になると考える設計者もいますが、この方向性には多くの新たな課題が伴うでしょう。

フリードマン氏によると、困難の一つは全てのレイヤーを単一のシステムとして相互作用させることだ。3Dチップでそのような調和を実現するのは、米国、中国、インドの交通システムを積み重ねるようなものだ。それぞれの交通システムには独自の交通法規があり、ドライバーがいつでもレイヤー間を移動できるようにしながら、同時に他の交通も管理する必要がある。

少し前、IBMも3Dチップスタックに注目していましたが、同社はすぐに大きな障害、つまり熱を克服する必要があることに気づきました。従来の冷却方法は3Dチップスタックでは拡張性に欠けていました。IBMはこの将来の問題に対する解決策として、層間に水が流れるようにチップスタックを設計し、拡張性の高い冷却ソリューションを提供することに成功しました。層間の相互接続は絶縁され、水から保護される一方で、層間の高速通信は維持されます。ロチェスター大学が設計した新しい3Dプロセッサが同様の技術を統合できるかどうかはまだ分かりません。