Es gibt viele Einschränkungen beim Design von Augmented-Reality-Systemen. Nicht zuletzt: „Sie müssen vorzeigbar aussehen, wenn Sie herumlaufen“, sagte Meta-Forscher Tony Wu am Dienstag den Ingenieuren auf der International Semiconductor Circuits Conference des IEEE (ISSCC). „Man kann nicht ständig einen Schuhkarton im Gesicht haben. »
Ein AR-System muss außerdem leicht sein und darf keine große Wärme abgeben. Und es muss stromsparend sein, denn niemand möchte tragbare elektronische Geräte alle zwei Stunden aufladen müssen. Wenn Sie jedoch einen heißen Schuhkarton im Gesicht haben, sind Sie vielleicht dankbar für die kurze Akkulaufzeit.
Der 3D-Chip könnte zwei Hände gleichzeitig verfolgen und dabei 40 % weniger Energie verbrauchen als ein einzelner Würfel mit einer Hand. Außerdem ging es 40 % schneller.
Wu ist Teil des Meta-Teams, das an Silizium-Intelligenz arbeitet, um ein Augmented-Reality-System namens Aria zu entwickeln, das so wenig wie ein heißer Schuhkarton aussieht, wie es nur geht. Ein großer Teil der Lösung, so Wu gegenüber den Ingenieuren, liege in der 3D-Chip-Integrationstechnologie. Auf der ISSCC erklärte Meta, wie der Prototyp eines AR-Prozessors des Unternehmens 3D nutzt, um mehr auf der gleichen Fläche und mit der gleichen Menge oder weniger Energie zu leisten.
Metas Prototyp-Chip verfügt auf jedem Siliziumchip sowohl über Logik als auch über Speicher. Sie sind flächig miteinander verbunden und Vias durch das Silizium übertragen Daten und Strom zu beiden.Meta
Der Prototyp-Chip besteht aus zwei gleich großen integrierten Schaltkreisen: 4,1 mal 3,7 Millimeter. Sie werden in einem Prozess namens Wafer-to-Wafer-Hybrid-Bonden miteinander verbunden. Wie der Name schon sagt, geht es dabei darum, zwei vollständig bearbeitete Wafer so umzudrehen, dass sie einander zugewandt sind, und sie so zu verbinden, dass ihre Verbindungen direkt verbunden sind. (Der „Hybrid-Bond“-Teil bedeutet, dass es sich um eine direkte Kupfer-Kupfer-Verbindung handelt. Kein Löten erforderlich.)
Die dabei verwendete TSMC-Technologie ermöglichte es, dass die beiden Siliziumstücke etwa alle 2 Mikrometer eine vertikale Verbindung eingehen konnten. Der Prototyp nutzte diese Dichte nicht vollständig aus: Er erforderte etwa 33.000 Signalverbindungen zwischen den beiden Siliziumstücken und 6 Millionen Stromverbindungen. Der untere Chip nutzt Through-Silicon Vias (TSVs) – vertikale, durch das Silizium gebohrte Verbindungen –, um Signale aus dem Chip zu extrahieren und sie mit Strom zu versorgen.
Durch 3D-Stacking konnte das Team die Rechenleistung des Chips erhöhen und so größere Aufgaben bewältigen, ohne seine Größe zu erhöhen. Die maschinelle Lerneinheit des Chips verfügt über vier Rechenkerne auf dem unteren Chip und 1 MB lokalen Speicher, aber der obere Chip fügt weitere 3 MB hinzu, auf die über 27.000 vertikale Datenkanäle mit der gleichen Geschwindigkeit und Energie (0,15 Pikojoule pro Byte) zugegriffen werden kann, als wäre es ein großes Stück Silikon.
Das Team testete den Chip bei einer maschinellen Lernaufgabe, die für Augmented Reality von entscheidender Bedeutung ist: der Handverfolgung. Der 3D-Chip konnte zwei Hände gleichzeitig verfolgen und verbrauchte dabei 40 % weniger Energie als ein einzelner Würfel mit einer Hand. Außerdem ging es 40 % schneller.
Zusätzlich zum maschinellen Lernen kann der Chip Bildverarbeitungsaufgaben übernehmen. 3D hat wieder einmal einen großen Unterschied gemacht. Während die 2D-Version auf komprimierte Bilder beschränkt war, kann der 3D-Chip bei gleicher Leistung Full HD bewältigen.
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