美国团队造出首颗单片3D芯片 性能4倍跨越
摘要：
近日，一支由斯坦福大学、卡内基梅隆大学、宾夕法尼亚大学和麻省理工学院的工程师组成的研究团队宣布取得重大突破，成功制造出美国首个在商业代工厂生产的单片3D集成电路原型。这款原型芯片打破了传统的二维布局，采用单一连续工艺，将存储器和逻辑电路直接垂直堆叠在一起。
其采用SkyWater公司成熟的90nm至130nm工艺，在其200mm生产线上制造而成，集成了传统的硅CMOS逻辑电路、电阻式RAM层和碳纳米管场效应晶体管。
通过这种方式，存储单元和计算单元之间的数据路径被大大缩短，从而显著提升性能。
研究团队公布的早期硬件测试结果显示，与具有相似延迟和尺寸的同类二维实现方案相比，该堆叠结构的吞吐量提高了约四倍。
除了实测硬件，通过仿真评估更高堆叠层的架构，结果显示具有更多内存和计算层级的设计在AI工作负载中，性能提升高达12倍。
该团队进一步指出，通过持续垂直集成而非一味缩小晶体管尺寸，该架构最终有望在能量延迟积（衡量速度和效率的综合指标）方面，实现100倍到1000倍的提升。
虽然学术实验室此前曾展示过实验性的3D芯片，但该团队强调，这项工作的最大不同在于它是在商业代工厂环境中制造的，而非定制的研究生产线。
