インサイト - コンピューティング - # 異種チップレットの大規模コンピューティング

大規模コンピューティングを可能にする異種チップレットの課題と機会

Q: どうすれば異種チップシステムでセキュリティを確保できますか？

異種チップシステムにおけるセキュリティ確保は重要です。まず、製品デザイナーの視点から様々な脅威が存在します。サイドチャネル攻撃、フォールトインジェクション攻撃、ハードウェアトロージャンなどが一般的な脅威として挙げられます。これらの脅威は異種チップシステムでも発生する可能性があります。 対策方法として、信頼された実行環境（TEE）やRoot of Trustの導入が考えられます。TEEは隔離された空間を提供し、安全にプログラムを実行できるようにします。また、「Root of Trust」ではアクティブインターポーザーを活用してセキュリティを確保します。さらに、オブフスケーション手法や追加の信頼性の高いチップレット（CHSMやCSIP）も有効です。

Q: どんな欠点が考えられますか？

異種チップシステムには多くの利点がありますが、欠点も存在します。例えば、相互運用性や統合時の問題、設計上の課題などが挙げられます。さらにセキュリティ面でも複数ベンダーから取得したチップレットを組み合わせることで新たな脆弱性が露呈される可能性もあります。

Q: 将来的な大規模AIモデルへの適用を考える際、現在取り組まれている問題や解決策はどれくらい役立つと思われますか？

将来的な大規模AIモデルへの適用では現在取り組まれている問題や解決策は非常に役立ちそうです。特に異種チップレット技術はパフォーマンス向上やエネルギー効率化だけでなくコスト削減も可能という利点があるため、今後さらなる進展が期待されます。 Chiplet-based protocols and interfaces: To enable communication between chiplets, standardization efforts are needed for interconnection protocols. Different vendors currently adopt various protocols, hindering seamless heterogeneous integration. Serial and parallel interfaces play crucial roles in inter-chiplet communication, each with its own advantages and bandwidth capabilities. Passive and active interposer: The choice between passive and active interposers impacts system performance. Active interposers offer benefits like offloading digital logic circuits from chiplets, improving signal frequency, and providing low-jitter clocks. However, challenges such as network topology impact need to be addressed for optimal performance. Pre-silicon hardware simulator for chiplet-based architecture: As the scale of chiplet-based systems increases significantly compared to monolithic chips, robust pre-silicon simulation tools are essential. Existing multi-core simulators may not suffice for designing multi-chiplet systems due to the intricate routing layers involved.

核心概念

異種チップレットを使用した大規模コンピューティングの課題と機会に焦点を当てる。

要約

人工知能（AI）アルゴリズムの急速な進化により、データセンターでの計算需要が増加しています。異種チップレットアーキテクチャは、システムの拡張時に多くの機会をもたらします。しかし、計算リソースを相互接続し、異種チップレットをオーケストレートする方法が成功の鍵です。本論文では、AIワークロードの多様性と進化する要求に焦点を当て、チップレットが新しい要求にどう対応し、ハードウェアおよびソフトウェアの課題とその解決策について議論しています。さらに、異種システムで効果的な設計空間探索（DSE）が必要です。

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arxiv.org

統計

Monolithic ASICデザインサイクル：1年以上
Chipletデザインサイクル：数か月
Monolithic ASICコスト：100万ドル以上
Chipletコスト：1,000〜1,000,000ドル
Monolithic ASICエネルギー効率性：+++
Chipletエネルギー効率性：++
Monolithic ASICパフォーマンス：+++
Chipletパフォーマンス：++

引用

"Artificial intelligence (AI) and deep learning (DL) have provided an effective way to address complicated tasks in applications including computer vision, natural language processing, etc."
"GPT and BERT are both Transformer model variances."
"The chiplet technique is becoming a promising solution to improve performance and energy efficiency and decrease the cost and time to market."
"Trusted execution environments (TEEs) provide an isolated space, namely an enclave, in which programs can be safely executed even in an untrusted CPU."

抽出されたキーインサイト

Challenges and Opportunities to Enable Large-Scale Computing via Heterogeneous Chiplets

by Zhuoping Yan... 場所 arxiv.org 03-06-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.16417.pdf

Challenges and Opportunities to Enable Large-Scale Computing via Heterogeneous Chiplets

深掘り質問

どうすれば異種チップシステムでセキュリティを確保できますか？

異種チップシステムにおけるセキュリティ確保は重要です。まず、製品デザイナーの視点から様々な脅威が存在します。サイドチャネル攻撃、フォールトインジェクション攻撃、ハードウェアトロージャンなどが一般的な脅威として挙げられます。これらの脅威は異種チップシステムでも発生する可能性があります。
対策方法として、信頼された実行環境（TEE）やRoot of Trustの導入が考えられます。TEEは隔離された空間を提供し、安全にプログラムを実行できるようにします。また、「Root of Trust」ではアクティブインターポーザーを活用してセキュリティを確保します。さらに、オブフスケーション手法や追加の信頼性の高いチップレット（CHSMやCSIP）も有効です。

どんな欠点が考えられますか？

異種チップシステムには多くの利点がありますが、欠点も存在します。例えば、相互運用性や統合時の問題、設計上の課題などが挙げられます。さらにセキュリティ面でも複数ベンダーから取得したチップレットを組み合わせることで新たな脆弱性が露呈される可能性もあります。

将来的な大規模AIモデルへの適用を考える際、現在取り組まれている問題や解決策はどれくらい役立つと思われますか？

将来的な大規模AIモデルへの適用では現在取り組まれている問題や解決策は非常に役立ちそうです。特に異種チップレット技術はパフォーマンス向上やエネルギー効率化だけでなくコスト削減も可能という利点があるため、今後さらなる進展が期待されます。
Chiplet-based protocols and interfaces: To enable communication between chiplets, standardization efforts are needed for interconnection protocols. Different vendors currently adopt various protocols, hindering seamless heterogeneous integration. Serial and parallel interfaces play crucial roles in inter-chiplet communication, each with its own advantages and bandwidth capabilities.
Passive and active interposer: The choice between passive and active interposers impacts system performance. Active interposers offer benefits like offloading digital logic circuits from chiplets, improving signal frequency, and providing low-jitter clocks. However, challenges such as network topology impact need to be addressed for optimal performance.
Pre-silicon hardware simulator for chiplet-based architecture: As the scale of chiplet-based systems increases significantly compared to monolithic chips, robust pre-silicon simulation tools are essential. Existing multi-core simulators may not suffice for designing multi-chiplet systems due to the intricate routing layers involved.