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在芯片上筑起“高樓” 電子堆疊新技術或將為AI硬件帶去新可能
2024年12月19日 10:48:29
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：4809
芯片是計算機產業的核心部件，其性能直接決定了計算機系統的性能。而一般情況下，采用算力來量化芯片的性能。隨著近年來芯片技術的不斷進步，芯片算力不斷提升的同時，能效比等關鍵指標也得到了顯著的進步。并且在整體設計上，芯片性能提升的同時，體積也得到了一定程度的控制，為電子設備的生產提供了重要的基礎。
【化工儀器網 行業百態】芯片是計算機產業的核心部件，其性能直接決定了計算機系統的性能。而一般情況下，采用算力來量化芯片的性能。隨著近年來芯片技術的不斷進步，芯片算力不斷提升的同時，能效比等關鍵指標也得到了顯著的進步。并且在整體設計上，芯片性能提升的同時，體積也得到了一定程度的控制，為電子設備的生產提供了重要的基礎。
然而，無論是算力還是整體體積控制，都是基于芯片表面容納晶體管的能力。時至今日，計算機芯片表面容納晶體管數量已經接近物理極限，這也就意味著，再繼續依賴傳統工藝，在保證體積控制的前提下，芯片算力已經很難得到巨大提升。這也間接成為了限制計算機產業發展的一個瓶頸。尤其是在AI技術嚴重依賴芯片算力的今天，這一瓶頸帶來的影響其實非常巨大。也正因如此，如何在芯片性能上獲得提升，成為了該領域研究的一個熱點。近日，美國麻省理工學院團隊介紹了一種創新的電子堆疊技術，這種技術或將給芯片設計帶去全新可能，并推動AI硬件高效發展。
據悉，該電子堆疊技術是在芯片上探索垂直擴展的一次成功嘗試。其本質是通過堆疊晶體管和半導體元件來實現單個芯片上晶體管數量，從而增強其性能。然而為了實現這一點，該技術其實解決了非常多的基礎難題。
例如，傳統芯片采用硅片作為半導體元件生長的主要支撐平臺，這種結構在單層的時候不會有什么問題，但是當需要設計多層結構時，硅片的體積劣勢就會體現出來，多層硅帶來的厚度不但影響了芯片設計靈活性，還會限制不同功能層之間的通信效率，本末倒置。
為此，設計團隊改變了思路，提出了一種在足夠低的溫度下構建芯片方法。這種方法采用由過渡金屬二硫屬元素化物組成的單晶溝道材料，來保護電子元件，摒棄了對硅基板的依賴，允許高性能晶體管、內存以及邏輯元件在任何隨機晶體表面構建。并且功能層之間接觸更加直接，因此層間通信質量與速度均能夠得到保障，芯片的體積由得到了合理的控制。
盡管，從生產成本的角度考慮，該技術普及還需要一段時間，但是這項技術的出現卻給計算機產業的發展打開了新的方向。尤其是在如今越來越多的設備開始引入AI，AI對于計算機算力的需求日漸提升的趨勢下，該技術投入到生產后，很大概率會沖擊到未來AI硬件的性能。或許在不遠的將來，我們手中的小型計算機設備，也能因此，獲得不亞于如今大型計算機的性能，推動計算機技術更好的為我們的生活、工作服務。
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