12月15日消息，據(jù)外媒Tom's hardware報(bào)道，近日，在美國SkyWater Technology 的商業(yè)晶圓廠，斯坦福大學(xué)、卡內(nèi)基美隆大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)和麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)，成功制造出首個(gè)在美國制造的單片3D芯片，可能為未來設(shè)備帶來高達(dá)1,000 倍能效提升。該團(tuán)隊(duì)在12月6日至10日舉行的IEEE國際電子器件會(huì)議（IEDM 2025）上展示了他們的研究。

報(bào)道稱，該3D芯片通過將DRAM內(nèi)存和邏輯單元直接疊加在一個(gè)連續(xù)的制造過程中，完全區(qū)別于傳統(tǒng)的2D芯片布局。需要強(qiáng)調(diào)的是，研究人員并不是將多個(gè)成品芯片組裝成一個(gè)封裝，而是通過低溫工藝在同一晶圓上順序構(gòu)建每一層器件，設(shè)計(jì)成不損壞底層電路，形成密集的垂直互連網(wǎng)絡(luò)，縮短存儲(chǔ)單元與計(jì)算單元之間的數(shù)據(jù)路徑。

原型3D芯片在SkyWater 的200毫米晶圓生產(chǎn)線上采用成熟的90nm至130nm工藝制造。該堆棧集成了傳統(tǒng)硅CMOS邏輯、電阻性RAM層和碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所有這些材料均在約415°C的熱預(yù)算下制造。 該研究團(tuán)隊(duì)表示，早期的硬件測(cè)試顯示，與在類似延遲和占用面積下，吞吐量相比2D實(shí)現(xiàn)大約提高了四倍。

除了測(cè)量的硬件結(jié)果外，研究人員還通過模擬評(píng)估了更高的堆棧。具有額外內(nèi)存和計(jì)算層的設(shè)計(jì)在人工智能風(fēng)格的工作負(fù)載上顯示出高達(dá)12倍的性能提升，包括從Meta的LLaMA架構(gòu)衍生的模型。該小組進(jìn)一步認(rèn)為，通過繼續(xù)擴(kuò)大垂直集成而不是縮小晶體管，該架構(gòu)最終可以在能效（速度和效率的綜合指標(biāo)）方面實(shí)現(xiàn)100倍到1000倍的改進(jìn)。

雖然學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室之前已經(jīng)展示了實(shí)驗(yàn)性的3D芯片，但該團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)工作的不同之處在于它是在商業(yè)鑄造環(huán)境中建造的，而不是在定制的研究生產(chǎn)線中建造的。參與該項(xiàng)目的SkyWater高管稱，這一努力證明了單片3D架構(gòu)可以轉(zhuǎn)移到國內(nèi)制造流程中，而不是局限于大學(xué)的潔凈室。

SkyWater Technology技術(shù)開發(fā)運(yùn)營副總裁Mark Nelson表示：“將一個(gè)前沿的學(xué)術(shù)概念轉(zhuǎn)化為商業(yè)晶圓廠能夠打造的產(chǎn)品是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)?！?/p>

編輯：芯智訊-浪客劍