Le premier processeur ternaire au bismuth
Architecture révolutionnaire à logique ternaire {-1, 0, +1} sur couche Bi₂Se₃ topologique, avec jeu d'instructions ternaire natif (T-ISA) et mémoire memristors intégrée.
Architecture Ternaire & Couche Bismuth
Une rupture fondamentale dans le calcul numérique
Logique Ternaire {-1, 0, +1}
Contrairement au binaire limité à 2 états, la logique ternaire encode 3 états par trit. Un registre de n trits stocke 3ⁿ valeurs contre 2ⁿ en binaire — soit log₂(3)/log₂(2) ≈ 1.585× plus d'information par unité d'état.
Couche Bismuth Bi₂Se₃
Le séléniure de bismuth (Bi₂Se₃) est un isolant topologique : isolant en volume mais conducteur en surface via des états de bord protégés. Faible résistance de contact, stabilité thermique jusqu'à 270°C, effet Hall quantique de spin.
Coupe Transversale du Die
Binaire vs Ternaire
| Paramètre | Binaire | Ternaire Bismuth |
|---|---|---|
| États par digit | 2 (0, 1) | 3 (-1, 0, +1) |
| Info par état | 1 bit | 1.585 bits |
| Portes logiques | AND, OR, NOT | MIN, MAX, INV, NAND₃ |
| Consommation | 1× (référence) | 0.67× estimé |
| Surface die | 1× (référence) | 0.73× estimé |
Jeu de Portes Logiques Ternaires
Un ensemble complet de portes câblées en matériel opérant sur les états {-1, 0, +1}
Inverseur ternaire standard : inverse le signe du trit.
Inverseur négatif : sortie haute seulement si l'entrée est basse.
Inverseur positif : sortie basse seulement si l'entrée est haute.
Minimum des deux entrées — équivalent ternaire du ET.
Maximum des deux entrées — équivalent ternaire du OU.
MIN inversé — porte universelle ternaire.
MAX inversé — porte universelle ternaire.
Addition modulo 3 balancée — XOR ternaire.
Produit ternaire — multiplication des trits.
Consensus : renvoie la valeur si les entrées concordent, sinon 0.
Acceptation : privilégie tout état non nul entre les entrées.
Implication de Łukasiewicz à 3 valeurs.
Retenue balancée : complète SUM pour former l'additionneur complet en 1 étage.
Différence balancée modulo 3 — câble le soustracteur natif.
Comparateur d'équivalence : +1 si égal, −1 si opposé, 0 sinon.
Majorité/vote de signe — tolérance aux fautes et arrondi rapide.
Rotation cyclique montante (−1→0→1→−1) pour l'arithmétique de Galois GF(3).
Rotation cyclique descendante — inverse de CYC⁺, utile aux décalages modulaires.
Entrées en colonnes / lignes ; couleur = état de sortie (−1 violet, 0 gris, +1 or)
Mémoire Vive Memristors Intégrée
RAM non-volatile ternaire on-die
Les memristors exploitent 3 niveaux de résistance distincts (Rₗₒ, Rₘᵢ_d, Rₕᵢ) pour encoder nativement les trits {-1, 0, +1}. Intégrés directement sur le die à côté des cœurs de calcul, ils suppriment le bottleneck mémoire classique.
Cellule Memristor Ternaire
Unités de Calcul Spécialisées
TVX • TPU • GPU • NPU • APU • VPU • ISP • SEC • DSP
Design Triangulaire : Avantages & Compromis
Pourquoi un die en triangle plutôt qu'un carré — analyse complète de la dissipation thermique et des contreparties
Dissipation thermique gradientée
L'apex étroit concentre les unités à forte densité (TPU) tandis que la base large étale la chaleur : le flux thermique suit naturellement le gradient apex→base, réduisant les points chauds de ~30 %.
Plus grand périmètre d'évacuation
Un triangle équilatéral offre un rapport périmètre/aire supérieur à un carré de même surface : davantage de bord en contact avec les caloducs et le dissipateur.
Convection assistée
La géométrie en coin canalise l'air (ou le fluide caloporteur) de la base vers l'apex, créant un effet cheminée qui améliore la convection sans pompe active.
Bus interconnexion plus courts
Le placement hiérarchique (apex→milieu→base) raccourcit les chemins critiques entre unités voisines, réduisant la latence et l'énergie de communication.
Intégrité d'alimentation
Les trois coins servent de points d'injection d'alimentation équidistants, lissant les chutes IR sur le réseau de distribution.
Perte de surface au découpage
Découper des dies triangulaires dans un wafer circulaire génère plus de chutes (~8-12 %) qu'un pavage carré classique, augmentant le coût par puce.
Contraintes mécaniques aux angles
Les angles aigus concentrent les contraintes mécaniques et thermiques ; ils exigent des rayons de congé et un underfill spécifiques pour éviter la fissuration.
Outillage EDA non standard
Les flots de place-and-route et de vérification sont optimisés pour des blocs rectangulaires : le triangulaire demande des règles et des macros personnalisées.
Boîtier & socket spécifiques
Le substrat, le socket et le dissipateur doivent être conçus sur mesure, sans réutiliser les standards carrés existants.
TVX Ternaire
Extensions vectorielles ternaires (Ternary Vector eXtensions) 1024 bits, 128 registres SIMD. Opérations massivement parallèles sur vecteurs {-1, 0, +1} pour le multimédia et le traitement du signal.
TPU
Tensor Processing Unit ternaire. Multiplication matricielle avec quantisation ternaire naturelle. 8 TOPS (Tera Operations Per Second) en calcul ternaire natif.
GPU
2048 shaders ternaires avec pipeline de rastérisation et ray tracing ternaire. Rendu graphique optimisé avec 33% d'opérations en moins vs binaire.
NPU
Neural Processing Unit ternaire. Inférence de réseaux de neurones ternarisés (type BitNet) à très faible consommation, 40 TOPS.
APU
Audio Processing Unit ternaire. FFT ternaire native, traitement signal audio en temps réel avec résolution 3-états pour une dynamique étendue.
VPU
Video Processing Unit. Encodage/décodage matériel AV1, HEVC, H.264 et VP9 jusqu'en 8K120 avec pipeline ternaire.
ISP
Image Signal Processor ternaire. Traitement de capteurs, HDR, débruitage et vision par ordinateur en temps réel.
SEC
Moteur cryptographique & sécurité. AES, SHA-3, ECC et cryptographie post-quantique câblés, enclave sécurisée ternaire.
DSP
Digital Signal Processor programmable. Filtrage, convolution et transformées à faible latence pour radio logicielle et capteurs.
APU Ternaire — Fonctions Intégrées
L'unité de traitement audio/signal ternaire embarque un large éventail de fonctions DSP câblées en matériel, exploitant la résolution 3-états pour une plage dynamique étendue et une faible latence.
FFT / IFFT ternaire
Transformées de Fourier directes et inverses jusqu'à 65536 points en temps réel.
Égaliseur paramétrique
32 bandes avec filtres biquad ternaires à phase linéaire.
Réduction de bruit IA
Débruitage spectral basé sur réseau neuronal ternaire intégré.
Réverbération & spatialisation
Audio 3D binaural et convolution HRTF en un cycle.
Encodage/Décodage
Codecs matériels : MP3, OGG Vorbis, AAC, Opus, FLAC, ALAC, WAV/PCM, WMA, AMR et PCM ternaire accélérés.
Synthèse & MIDI
Synthèse wavetable/FM 512 voix et séquenceur MIDI matériel.
Détection de pitch
Autocorrélation ternaire pour accordage et reconnaissance vocale.
Beamforming multi-micro
Formation de faisceau adaptative pour réseaux de microphones.
Formats audio supportés
Plateforme & Connectivité de Pointe
Toutes les technologies des processeurs les plus récents du marché, transposées en ternaire
Gravure 2 nm GAAFET
ProcessTransistors nanofeuilles Gate-All-Around sur nœud 2 nm avec couche bismuth topologique.
Packaging 3D chiplets (UCIe)
PackagingEmpilement 3D hybrid-bonding et interconnexion inter-chiplets standard UCIe pour un design modulaire.
Mémoire HBM3e + LPDDR5X
MémoireContrôleurs mémoire haute bande passante HBM3e on-package et LPDDR5X-9600 basse consommation.
PCIe 6.0 & CXL 3.0
I/O64 lignes PCIe 6.0 (256 Go/s) avec cohérence de cache CXL 3.0 pour accélérateurs et mémoire partagée.
Thunderbolt 5 / USB4 v2
I/OConnectique 80 Gb/s bidirectionnelle, DisplayPort 2.1 et charge USB-PD 240 W.
Wi-Fi 7 & modem 5G intégré
ConnectivitéRadio Wi-Fi 7 (320 MHz) et modem 5G mmWave/sub-6 embarqués sur le die.
DVFS & gestion d'énergie adaptative
ÉnergieRégulation dynamique tension/fréquence par cœur, îlots de puissance et récupération d'énergie thermique.
Confidential Computing ternaire
SécuritéEnclaves chiffrées, attestation à distance et isolation mémoire par TrustZone ternaire.
Ordonnanceur hétérogène
SchedulerRépartition intelligente des tâches entre cœurs performance/efficience pilotée par le NPU.
Jeu d'Instructions Ternaires (T-ISA)
Instructions machine natives {-1, 0, +1} câblées sur le die pour maximiser la puissance de calcul ternaire
Encodage sur 2 trytes (6 trits)
Catégorie + opération (27 combinaisons)
Registre / immédiat / vecteur
Sélection des registres source/destination
TADDrd, rs1, rs2Addition ternaire balancée avec propagation de retenue trit-à-trit.
TSUBrd, rs1, rs2Soustraction ternaire balancée (via négation naturelle du trit).
TMULrd, rs1, rs2Multiplication ternaire, produit partiel sans table de correspondance.
TDIVrd, rs1, rs2Division/modulo ternaire par récurrence non restauratrice.
TNEGrd, rs1Négation en un cycle : inverse le signe de chaque trit.
TMINrd, rs1, rs2Minimum trit-à-trit (équivalent ET ternaire).
TMAXrd, rs1, rs2Maximum trit-à-trit (équivalent OU ternaire).
TINVrd, rs1Inverseur standard STI sur tout le registre.
TCONSrd, rs1, rs2Consensus : renvoie la valeur si accord, sinon 0.
TSHFrd, rs1, immDécalage ternaire (multiplication/division par puissances de 3).
TCMPrs1, rs2Comparaison 3-voies en un cycle : positionne le drapeau à {-1, 0, +1}.
TBR3rs1, Ln, Lz, LpBranchement ternaire : saut vers 3 cibles selon signe négatif/zéro/positif.
TSELrd, rs1, rs2, rs3Sélection sans branche : choisit une source selon le signe du trit de contrôle.
TSGNrd, rs1Extraction de signe ternaire (fonction signum native).
TVADDvd, vs1, vs2Addition vectorielle 1024 bits sur 640 trits en parallèle.
TVMACvd, vs1, vs2Multiply-accumulate ternaire vectoriel pour tenseurs et convolutions.
TVPOPrd, vs1Comptage ternaire (population de trits négatifs/nuls/positifs).
TVGESvd, vs1Réduction horizontale (somme/min/max) d'un vecteur ternaire.
TMMAtd, ts1, ts2Matrix-multiply-accumulate ternaire natif pour l'inférence réseaux (NPU/TPU).
TQNTvd, vs1Quantisation ternaire d'un vecteur flottant vers {-1, 0, +1}.
TACTvd, vs1Fonction d'activation ternaire (signe seuillé) câblée.
TRNGrdGénérateur de vrai aléa à partir du bruit ternaire des memristors.
THASHrd, rs1Hachage ternaire par fonction éponge pour l'intégrité.
TKYBvd, vs1, vs2Opérations lattice post-quantiques (Kyber/Dilithium) accélérées.
TMEXPrd, rs1, rs2Exponentiation modulaire ternaire (RSA/ECC) en temps constant.
TSBOXrd, rs1Substitution S-box ternaire résistante aux canaux auxiliaires.
TFFTvd, vs1Transformée de Fourier rapide en base 3 (radix-3) native.
TFIRvd, vs1, vs2Filtre à réponse impulsionnelle finie ternaire.
TCONVvd, vs1, vs2Convolution 1D/2D ternaire pour le traitement du signal.
TCORRvd, vs1, vs2Corrélation croisée câblée pour radar et radio logicielle (SDR).
TLDrd, [rs1]Chargement d'un mot ternaire depuis la mémoire memristor.
TST[rd], rs1Écriture ternaire directe sur cellule memristor.
TATOMrd, [rs1], rs2Opération atomique read-modify-write ternaire.
TFENBarrière mémoire (fence) pour la cohérence multi-cœur.
TCSRrd, csrLecture/écriture des registres de contrôle et d'état.
Encodage compact : chaque instruction tient sur 2 trytes (6 trits), soit ~9.5 bits binaires équivalents — densité de code supérieure de ~40% vs binaire.
Calcul Avancé, Mathématiques & Physique
Quadratique • Trigonométrie • Nombres Complexes • Maths & Physique
Équations Ternaires Interactives
Cliquez sur une équation pour visualiser son animation dédiée
Bibliothèque Mathématique Complète
Accélération matérielle de tous les domaines du calcul numérique
Algèbre linéaire
Produits matriciels, décompositions LU/QR/SVD, valeurs propres et inversion en unité tensorielle ternaire.
Calcul différentiel & intégral
Différentiation automatique et quadrature de Gauss-Legendre ternaire câblées en matériel.
Équations différentielles
Solveurs Runge-Kutta et méthodes implicites pour EDO/EDP en pipeline dédié.
Algèbre de Boole ternaire
Portes MIN, MAX, INV et logique de Łukasiewicz à 3 valeurs natives.
Statistiques & probabilités
Moyenne, variance, régression, distributions et génération pseudo-aléatoire ternaire.
Transformées (FFT/DCT/ondelettes)
Transformées de Fourier, cosinus et ondelettes ternaires en temps réel.
Théorie des nombres
Arithmétique modulaire, PGCD, primalité et exponentiation rapide ternaire.
Quaternions & vecteurs
Rotations 3D, produits scalaire/vectoriel et normalisation en une passe.
Virgule flottante ternaire
Format flottant ternaire IEEE-like, précision étendue et arrondi correct.
Optimisation & solveurs
Descente de gradient, méthode de Newton et programmation linéaire câblées.
Moteur de Physique Intégré
Accélération matérielle des grandes disciplines de la physique
Mécanique classique
Intégration Newtonienne, corps rigides, collisions et dynamique orbitale en temps réel.
Électromagnétisme
Résolution des équations de Maxwell (FDTD) pour champs électriques et magnétiques.
Mécanique quantique
Solveur de l'équation de Schrödinger et évolution d'états sur registres ternaires (qutrits).
Thermodynamique
Transferts de chaleur, entropie et simulation de gaz par méthode de Monte-Carlo.
Relativité
Transformations de Lorentz et géodésiques pour dynamique relativiste.
Mécanique des fluides
Équations de Navier-Stokes et simulation SPH/CFD sur le GPU ternaire.
Ondes & optique
Propagation d'ondes, interférences, diffraction et tracé de rayons.
Physique des particules
Cinématique de collisions et simulations Monte-Carlo de désintégrations.
Calcul Bio-Inspiré & Biologique
Des unités biologiques pour repousser les limites du processeur
La logique ternaire {-1, 0, +1} reflète naturellement les processus biologiques (inhibition / repos / excitation). Ternium intègre des co-processeurs bio-inspirés qui accélèrent la génomique, la simulation moléculaire et les réseaux neuronaux organiques.
Encodage ADN Ternaire
Chaque base d'ADN est mappée sur des états trits pour un traitement génomique natif
Encodeur ADN → Ternaire
Cliquez sur les bases pour composer une séquence et voir son encodage en trits en temps réel
La biologie est naturellement ternaire
Les signaux vivants possèdent trois états — exactement comme la logique {-1, 0, +1}
Neurone Ternaire à Impulsions
Le potentiel de membrane franchit deux seuils : sous le seuil inhibiteur il code -1, au repos 0, au-dessus du seuil excitateur +1. Un seul neurone ternaire remplace ainsi deux neurones binaires.
Inhibition
Signal inhibiteur · hyperpolarisation de la synapse
GABA, neurone inhibiteur
Repos
Potentiel de repos · silence électrique
Membrane polarisée -70 mV
Excitation
Potentiel d'action · dépolarisation
Glutamate, décharge neuronale
Unité Génomique (DNA-PU)
Encodage direct des 4 bases (A,C,G,T) en paires de trits. Alignement de séquences, appariement BLAST et CRISPR accélérés matériellement.
Repliement Protéique
Simulation de champ de force et minimisation d'énergie pour prédire la structure 3D des protéines en calcul ternaire massivement parallèle.
Réseaux Neuronaux Spiking
Neurones à impulsions ternaires (excitateur/repos/inhibiteur) reproduisant fidèlement la synapse biologique avec plasticité STDP.
Dynamique Moléculaire
Intégration de Verlet et champs de potentiel Lennard-Jones pour la simulation de fluides et de membranes cellulaires.
Bio-Signaux (EEG/ECG)
Filtrage et classification de signaux biologiques en temps réel via l'APU ternaire, idéal pour dispositifs médicaux embarqués.
Algorithmes Évolutionnaires
Sélection, mutation et croisement génétiques câblés pour l'optimisation bio-inspirée et le machine learning évolutif.
Réseaux de Transistors
Comment les fonctions du processeur sont câblées au niveau transistor
La logique ternaire repose sur des transistors à seuils multiples (MVT). En combinant des MOSFET à tensions de seuil basses et hautes, chaque porte produit trois niveaux de sortie : 0 V pour -1, V_dd/2 pour 0, et V_dd pour +1. Sélectionnez un niveau d'entrée pour voir quels transistors conduisent.
Inverseur Ternaire Standard (STI)
Deux PMOS (pull-up) et deux NMOS (pull-down) à seuils décalés inversent les trois niveaux : -1→+1, 0→0, +1→-1.
Niveau d'entrée
NAND Ternaire
Réseau pull-up parallèle, pull-down série. La sortie ne descend à -1 que si les deux entrées valent +1.
NOR Ternaire
Réseau pull-up série, pull-down parallèle. La sortie ne monte à +1 que si les deux entrées valent -1.
Décodeur de Trit
Trois branches de détection de seuil isolent chaque niveau en trois lignes « one-hot » pour piloter l'ALU.
Cellule Memristor
Un memristor associé à un transistor d'accès stocke trois états de résistance non volatils, lus par comparaison de seuils.
Optimisations Compilateur & Pipeline
TERN-GCC et architecture pipeline 12 étages
Pipeline 12 Étages Ternaire
Compilateur TERN-GCC
- Trit-packing : compression 3 trits par octet natif
- Ternary folding : fusion d'opérations ternaires adjacentes
- Memristor-aware scheduling : ordonnancement optimisé pour latence memristor
- Branch prediction ternaire : 3 issues simultanées
Hiérarchie Cache Memristor
| Cache | Taille | Latence | Position |
|---|---|---|---|
| L1 Memristor | 512 KB | < 0.8 ns | On-core |
| L2 Memristor | 8 MB | 2.1 ns | On-die |
| L3 DRAM Ternaire | 64 MB | 8.5 ns | Off-die |
Conception & Fabrication
Du wafer silicium-bismuth au processeur ternaire fini — étape par étape
Substrat Silicium-Bismuth
Croissance d'un lingot de silicium puis dépôt épitaxial d'une couche de Bi₂Se₃ topologique qui introduit le troisième niveau de conduction.
Dopage à seuils multiples
Implantation ionique à plusieurs doses pour créer des transistors à tensions de seuil basses, moyennes et hautes — la base physique des portes ternaires.
Lithographie EUV 8 nm
Gravure des motifs par ultraviolet extrême. Chaque tryte occupe ~37 % de surface en moins qu'un octet binaire équivalent.
Intégration des memristors
Dépôt monolithique des cellules memristor ternaires directement au-dessus de la logique (back-end-of-line), sans puce mémoire séparée.
Interconnexions cuivre
Métallisation sur 14 couches de cuivre, avec routage optimisé pour les bus ternaires balancés à faible diaphonie.
Découpe triangulaire
Le wafer est découpé en dies triangulaires — une géométrie qui canalise la chaleur de l'apex chaud vers la base froide.
Packaging & dissipateur
Encapsulation avec dissipateur triangulaire, micro-caloducs à l'apex et interposeur pour relier la mémoire on-package.
Test & binning ternaire
Vérification des trois niveaux logiques sur chaque cœur, puis tri (binning) selon la fréquence stable et le rendement ternaire.
La même chaîne pour toute la gamme
Chaque produit Ternium suit ces 8 étapes, ajustées à sa cible
Ternium T1
Desktop / Station
- Node
- 8 nm
- Cores
- 6 cœurs ternaires
- Memory
- 48 Mo memristor
- TDP
- 65 W
Ternium T1-Edge
Embarqué / IoT
- Node
- 12 nm
- Cores
- 2 cœurs ternaires
- Memory
- 8 Mo memristor
- TDP
- 6 W
Ternium T1-Server
Datacenter
- Node
- 8 nm
- Cores
- 24 cœurs ternaires
- Memory
- 192 Mo memristor
- TDP
- 180 W
Ternium T1-AI
Accélérateur IA
- Node
- 5 nm
- Cores
- 128 tuiles tensorielles
- Memory
- 512 Mo memristor
- TDP
- 250 W
Comparatif Performances
Ternium T1 vs Silicium Binaire
Feuille de Route
Du prototype à la production
Prototype Bi-CMOS 28nm
Validation couche bismuth sur process CMOS 28nm
Tape-out Memristor
Intégration memristors ternaires on-die
Silicon Validation 8nm
Validation complète sur process avancé 8nm
Lancement officiel
Présentation publique et documentation technique
Developer Kit SDK
TERN-GCC, émulateur, documentation API
Production Volume
Fabrication en volume pour partenaires