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Mémoires ZAM : le projet d’Intel pour remplacer la HBM des puces IA
Le fondeur américain pense pouvoir commercialiser d’ici à 2030 un nouveau type de circuits mémoires plus performants que ceux équipant les GPU de Nvidia et AMD. Les USA veulent y croire pour réduire leur dépendance aux fabricants coréens.
Intel annonce travailler avec la startup japonaise Saimemory pour développer une nouvelle mémoire dite ZAM (Z-Angle Memory) deux à trois plus dense, a priori plus rapide et 50% moins consommatrice d’énergie que les circuits HBM actuellement intégrés dans les GPU. Des prototypes devraient fonctionner en 2027 et la ZAM pourrait arriver sur le marché en 2030.
L’innovation de Saimemory, qui a été fondée par des chercheurs de l’Université de Tokyo, consiste en une nouvelle façon d’interconnecter des circuits de DRAM empilés les uns sur les autres. Selon une illustration que LeMagIT a pu consulter, les broches qui relient les étages deux à deux ne seraient plus verticales, mais obliques.
En soi, la technologie mise au point par Saimemory n’est pas assez aboutie pour être industrialisable. Mais elle est complémentaire de travaux qu’Intel mène déjà pour densifier les transistors dans une puce. Notamment sa technique de compression thermique (le « bonding ») qui, par des dosages de températures extrêmement précis, permet d’assembler des circuits les uns contre les autres avec plus de proximité que d’ordinaire. Intel a ainsi développé de son côté une mémoire NGDB (New Generation DRAM Bonding) plus dense, mais pas nécessairement moins énergivore que la HBM.
L’enjeu est de placer un maximum de circuits DRAM au plus proche des cœurs qui calculent pour accélérer davantage leurs traitements en IA. Cette proximité sert à éviter les goulets d’étranglement des bus qui relient d’ordinaire un processeur à ses barrettes de DRAM. Gagner en vitesse d’accès est essentiel, car les modèles d’intelligence artificielle comportent des dizaines, voire des centaines de milliards de paramètres, ce qui les rend plus longs à parcourir qu’une base de données classique.
La mémoire HBM y parvient en empilant des circuits de DRAM conventionnels, ce qui permet de suffisamment minimiser la surface physique de la mémoire pour l’intégrer dans la même puce que les cœurs de calcul. Cette proximité sert par ailleurs à directement connecter les broches de la DRAM à un maximum de broches sur la puce de calcul, ce qui maximise les débits en multipliant les liens de communication. Problème, la HBM démultiplie la consommation d’énergie et la dissipation de chaleur de la puce dans laquelle elle prend place.
Un retour stratégique d’Intel dans les mémoires ?
Sur le plan stratégique, l’industrialisation de la mémoire ZAM pourrait signer le retour d’Intel dans la production de circuits de DRAM, un segment qu’il avait abandonné depuis l’échec de ses mémoires Optane.
Les efforts d’Intel en matière de mémoire NGDB et, désormais, ZAM sont en partie financés par le gouvernement américain, au travers du programme AMT (Advanced Memory Technology) du ministère de l’Énergie. Pour l’administration Trump, le retour de la production de mémoires dans les usines d’Intel aux USA, permettrait de soulager davantage le marché informatique américain de sa dépendance aux circuits de DRAM fabriqués par les Coréens SK Hynix et Samsung Electronics.
Et si ce n’était que les Coréens. Selon le média asiatique Nikkei, les fabricants Dell et HP auraient déjà pris contact avec le fabricant de circuits de DRAM chinois CXMT (ChangXin Memory Technologies) pour équiper leurs prochains PC, faute de pouvoir se fournir en Corée, où l’essentiel de la production est préempté par les hyperscalers.
Face au blocus américain qui sanctionne l’export de semiconducteurs vers la Chine, CXMT a été créé pour que Pékin dispose de ses propres usines de DRAM. Il est ironique que cela favorise in fine sa capacité à fournir des entreprises américaines. Une perspective d’autant moins satisfaisante pour les USA que les circuits de CXMT ont à date le défaut d’être plus lents, 40% moins denses et 40% plus énergivores que les DRAM coréennes, à cause d’une gravure en 19 nm faite avec des instruments obsolètes.
Il existe déjà une entreprise qui produit des mémoires DRAM sur le sol américain : Micron. Cependant, celui-ci a annoncé en décembre dernier qu’il concentrerait dorénavant sa production sur les seuls besoins des hyperscalers.
Micron, SK Hynix et Samsung Electronics sont les seuls fabricants au monde de mémoire HBM. La mémoire HBM est la plus demandée en ce moment, notamment par Nvidia et AMD pour équiper les GPU qu’ils vendent principalement aux hyperscalers. La mémoire HBM étant un assemblage de circuits de DRAM, elle vampirise leurs stocks. Mais rien ne dit à ce stade que la mémoire ZAM d’Intel, si elle aboutit, sera produite pour autre chose que des GPU.
