DARPA发展3D单片系统单晶片技术,让90纳米也能打败7纳米制程晶片
2018-08-10 17:11:35 | 来源:ithome | 投稿:小艾 | 编辑:dations

原标题:DARPA发展3D单片系统单晶片技术,让90纳米也能打败7纳米制程晶片

随着科技发展,人们逐渐认知到摩尔定律有其极限,积体电路中电晶体数量的成长,逐渐受到技术限制而减缓,由美国国防部国防高等研究计划署(DARPA)提出的电子复兴计划(Electronics△Resurgence△Initiative,ERI)现...

随着科技发展,人们逐渐认知到摩尔定律有其极限,积体电路中电晶体数量的成长,逐渐受到技术限制而减缓,由美国国防部国防高等研究计划署(DARPA)提出的电子复兴计划(Electronics△Resurgence△Initiative,ERI)现在似乎找到了新的出路,研究团队使用单片3D整合技术让90纳米晶片效能就能超越7纳米晶片。

DARPA在五年内挹注15亿美元的资金推动ERI,目的是要重塑美国电子产业,其中一部分计划是要推动电子产业的创新。在上周,DARPA于旧金山首次举办的ERI高峰会中,3D单片系统单晶片(3DSoC)计划脱颖而出,该计划的研究成员由乔治亚理工学院、史丹佛大学、麻省理工学院和Skywater晶圆代工厂团队组成,目标是要开发可建构3D单基板微系统的材料、设计工具和制造技术。

在2017年时,3DSoC团队就公布了出色的成果,可以在矽晶片上放入200万个纳米碳管电晶体酒测电子鼻与100万个可变电阻式记忆体,并使用金属层层相连。

现在研究团队想建构垂直整合的装置,其中包含了逻辑、记忆体和I/O元件,目的是大幅降低不同元件间资料传输的时间,进而达到更高的资料吞吐量。DARPA微系统技术办公室专案经理Linton△Salmon提到,在3DSoC计划中,研究员使用十年的理论与学术论证基础,将流程整合到广泛可用的晶圆厂,这将帮助在实务上释放微电子领域的技术潜力。

相较于由离散的2D晶片建构的传统系统相比,Linton△Salmon提到,使用相同的电力,3DSoC的成果将能缩减50倍以上的运算时间。而为了要达成这个目标,3DSoC的设计需要支援层间互连频宽达每秒50Tb,每位元存取记忆体不得超过2皮焦耳。

因此3DSoC研究团队需要解决传统架构的记忆体频宽限制、延迟以及能耗。3DSoC使用比现存设计还要复杂的2.5D或是3D的记忆体堆叠技术,以数十层的堆叠并整合可变电阻式记忆体、纳米碳管电晶体和一般矽金属氧化物半导体场效电晶体处理器核心。

史丹佛大学的研究人员也在不同的神经网络与推测模型中,进行7纳米晶片与90纳米晶片的3DSoC设计模拟。模拟结果显示,先进技术对比旧技术,在能耗以及执行时间上都有非常显着的差异,7纳米3DSoC比起传统2D的7纳米晶片,效益高323到646倍。即使是使用90纳米3DSoC设计与传统2D的7纳米的晶片相比,经过模拟发现,90纳米3DSoC设计的晶片效益高出35到75倍。无论使用哪一类的演算法,结果都相去不远,研究团队共实验了线性回归、逻辑回归、PageRank、单源最短路径(SSSP)和广度优先搜寻(BFS)。

虽然模拟结果非常杰出,但是终究必须真正制造出实体,才能知道最终结果是否与模拟相同,3DSoC团队预计以4年半的时间,生产出实际晶片。

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