Alors que la course aux nanomètres semble atteindre un plateau physique et géopolitique, une annonce en provenance de Shanghai vient de bousculer le monde du High-Performance Computing (HPC). Le Tianqiong, présenté comme le premier supercalculateur scientifique “3D” entièrement souverain, ne se contente pas d’aligner des pétaflops. Il propose un changement de paradigme architectural pour briser ce que les ingénieurs appellent le “Mur de la Mémoire” (Memory Wall).
Pour les passionnés de hardware et de modding, cette machine représente l’aboutissement de concepts que nous voyons émerger sur nos processeurs grand public (comme le 3D V-Cache d’AMD), mais portés à une échelle systémique.
Au-delà de Moore : Pourquoi passer à la “3D” ?
Traditionnellement, la puissance de calcul repose sur la miniaturisation planaire (2D). Cependant, cette approche se heurte à deux problèmes majeurs :
- La latence d’interconnexion : Plus on écarte les composants pour dissiper la chaleur, plus le chemin parcouru par les électrons est long, créant des goulots d’étranglement.
- Le Mur de la Mémoire : La vitesse de calcul des processeurs progresse bien plus vite que la bande passante de la mémoire externe (DRAM), laissant les cœurs de calcul souvent “affamés”.
Le Tianqiong résout cela par l’intégration verticale. Au lieu d’étaler les chiplets sur un substrat, les ingénieurs ont empilé les couches de logique, de cache et d’unités spécialisées.
Anatomie technique du Tianqiong
Le cœur du système repose sur une architecture de type 3D IC (Integrated Circuit). Voici les piliers techniques qui composent cette machine :
1. Les TSV et le Hybrid Bonding
Contrairement aux soudures classiques (micro-bumps) qui limitent la densité des connexions, le Tianqiong utilise le Hybrid Bonding. Cette technique permet de fusionner deux couches de silicium sans utiliser de billes de soudure, réduisant la distance entre les couches à quelques micromètres.
Conséquence : Une augmentation massive de la densité d’interconnexion (jusqu’à 1000x par rapport à un packaging classique) et une réduction drastique de la consommation énergétique liée au transfert de données.
2. L’architecture “Atomic-Pixel”
C’est ici que le Tianqiong se distingue des supercalculateurs généralistes. Il est conçu comme un “microscope numérique”. Son architecture est optimisée pour la simulation de dynamique moléculaire. Chaque “pixel” de calcul est une unité matérielle dédiée à la simulation des interactions atomiques, traitant nativement les algorithmes de force de Van der Waals.
3. L’interconnexion Photonique (Silicon Photonics)
Pour relier ces nœuds de calcul 3D entre eux à l’échelle du rack, le Tianqiong intègre des couches de photonique sur silicium. Au lieu d’utiliser des câbles en cuivre, les données transitent par des faisceaux lumineux directement modulés sur la puce, permettant une cohérence de cache quasi instantanée entre des milliers de nœuds.
L’enjeu de la souveraineté technologique
Le développement du Tianqiong s’inscrit dans un contexte de restrictions sur la lithographie de pointe (sous les 5nm). En misant sur le packaging 3D, les ingénieurs chinois compensent une gravure potentiellement moins fine par une architecture plus intelligente. En empilant des puces gravées en 14nm ou 7nm de manière ultra-dense, ils obtiennent une efficacité énergétique compétitive avec des systèmes planaires en 3nm.
Présentation vidéo du système
Une leçon pour le hardware de demain ?
Le Tianqiong nous montre que l’avenir de l’informatique ne réside plus seulement dans le “toujours plus petit”, mais dans le “mieux agencé”. Pour nous, moddeurs et technophiles, cela préfigure une ère où nos machines pourraient intégrer des composants de plus en plus verticaux, où la distinction entre mémoire vive et processeur s’estompe au profit d’un bloc de calcul monolithique et tridimensionnel.
Sources et ressources complémentaires
