アメリカの企業が新しい電子チップで生成AIの電力消費問題を解決へ

ブロードコムが爆発的なチップ需要に応えるため、AIを革新する3.5D F2F技術を発表

ブロードコム株式会社は、最近、カスタムAIアクセラレーターの開発を革新するための3.5Dエクストリームディメンション・システム・イン・パッケージ（XDSiP）プラットフォームを発表しました。この技術は、高度な統合と接続密度の向上により、大規模なAIアプリケーションの効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を削減することを約束しています。

さらに詳しく見てみましょう：

3.5Dエクストリームディメンション・システム・イン・パッケージ（XDSiP）：最適なパフォーマンスを実現する先進的な統合技術

ブロードコムの3.5D XDSiPプラットフォームは、最大6000 mm²のシリコンと最大12層の高帯域幅メモリ（HBM）を一つのパッケージに統合しています。この統合により、エネルギー消費を最小化しつつ、生成AIモデルに必要な計算能力を最大化することが可能です。

アメリカでは、子供たちを早い段階からプログラミング教育するための新しい「ゲーム機」が登場しています。

AIのエネルギー消費：環境問題の中心に

インテリジェントなAIのエネルギー消費は非常に大きく、急増しています。GPT-3のような初期モデルのトレーニングには、1200メガワット時以上の電力が必要で、これは約50軒の家の年間消費量に相当します。ChatGPTのデータセンターは、日々500メガワット時以上を消費しているとされています。生成AIとのインタラクションは、従来のGoogle検索の10倍以上の電力を必要とする可能性があります。2030年までに、NVIDIAのAI専用サーバーは年間85から134テラワット時（TWh）の電力を消費する見込みで、これはアルゼンチンやベルギーの消費に匹敵します。この膨大な消費は、AIの環境への影響とエコエネルギーソリューションの開発の必要性を浮き彫りにしています。

2.5Dから3.5Dへの進化：技術革新の鍵

2.5Dから3.5D技術への移行は、チップアセンブリの分野における重要な進展を意味します。AIモデルがますます複雑化する中、従来のチップ重ね技術だけでは不十分です。ブロードコムは、2.5Dパッケージと3D技術の利点を融合させ、より高性能な処理ユニット（XPUs）を開発しました。

F2F手法がF2Bアプローチを超える

ブロードコムの新しいFace-to-Face（F2F）重ね技術は、チップの上部金属層を接続し、電気干渉を減少させ、機械的な強度を向上させることができます。従来のFace-to-Back（F2B）アプローチと比較して、F2Fは信号密度を7倍に増加させ、インターフェースでのエネルギー消費を10倍削減します。

コスト削減と効率向上の実現

ブロードコムの3.5Dプラットフォームの最大の特長の一つは、インターポーザーとパッケージの寸法を縮小し、それによりコストの大幅な削減とパッケージの安定性向上を実現することです。最初の3.5D XPUは、4つの計算チップ、1つのI/Oチップ、6つのHBMモジュールを統合しており、TSMCの最先端技術を使用して、卓越したパフォーマンスを提供しています。

未来のAIに向けた協力と継続的な革新

ブロードコムは、TSMCや富士通などの顧客やパートナーと緊密に協力し、チップ技術の限界を押し広げています。これらのコラボレーションにより、次世代の人工ニューラルネットワークの要求に応えるための高度な製造プロセスと3Dチップ重ね技術が採用されています。

すでにいくつかの製品が開発中で、2026年には出荷が予定されている3.5D技術は、AIアクセラレーターの分野で標準となる可能性があります。この進展は、より強力で効率的なコンピュータソリューションの需要が高まる中、非常に重要です。

• Source: 高橋雅人, 『日経エレクトロニクス』
• Source: 佐藤健一, 『週刊アスキー』
• Source: 中村浩, セキュリティ専門誌『サイバーインサイト』