MIT突破性3D芯片堆叠技术：AI硬件发展的新里程碑

MIT突破性3D芯片堆叠技术：AI硬件发展的新里程碑

引用

mit.edu

等

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来源

1.

https://news.mit.edu/2024/mit-engineers-grow-high-rise-3d-chips-1218

2.

https://news.mit.edu/news-clip/nature-110

3.

https://www.hpcwire.com/2022/07/07/ibm-tokyo-electron-announce-3d-chip-stacking-breakthrough/

4.

https://www.yitutech.com/node/903

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https://www.azom.com/news.aspx?newsID=64062

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https://knowridge.com/2024/12/mits-new-stacked-chip-design-could-revolutionize-computing/

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https://www.tanaka.com.cn/elements/news-cred-20240705/

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https://www.engineering.org.cn/sscae/EN/10.15302/J-SSCAE-2024.10.028

9.

https://scienceblog.com/550399/mit-engineers-stack-transistors-vertically-breaking-through-computings-2d-barrier/

麻省理工学院（MIT）的研究团队在《自然》杂志上发表了一项突破性研究，他们开发出一种新型3D芯片堆叠技术，有望彻底改变人工智能（AI）硬件的发展进程。

这项技术的核心是在低温下直接在多层半导体材料上生长高质量的晶体管，避免了传统硅基板的使用。研究团队通过在受限的方格内沉积半导体粒子（如图所示的粉色三角形），成功创建了高质量的电子元件，并将其直接叠加在其他半导体层（紫色、蓝色和绿色层）之上。

这种创新的堆叠方式带来了几个显著优势：

1. 去除硅基板：传统芯片制造中，每层都需要厚重的硅基板，这会阻碍层间通信。而MIT的新技术完全去除了硅基板，使得半导体层能够更紧密地结合，从而改善了层间通信效率。
2. 低温工艺：该技术采用低温制造工艺，不会损坏底层电路，这使得在现有芯片上直接添加新功能成为可能。
3. 材料多样性：不再依赖硅基板后，工程师可以在各种晶体表面上构建晶体管、存储器和逻辑组件，大大提高了设计灵活性。

当前，AI硬件发展正面临多重挑战。一方面，摩尔定律的放缓使得在单个芯片表面集成更多晶体管变得越来越困难。另一方面，AI算法开发者与芯片制造商之间的对接成本高昂，开发周期漫长。此外，5G时代的到来对低延迟提出了更高要求，这进一步加剧了硬件性能的压力。

MIT的这项新技术为突破这些瓶颈提供了新的可能性。通过去除硅基板并采用低温工艺，不仅提高了芯片的集成度，还显著降低了制造成本。更重要的是，这种模块化的设计思路使得AI芯片的开发变得更加灵活，能够更快地响应市场需求。

研究团队认为，这项技术有望用于制造笔记本电脑、可穿戴设备中的AI硬件，其速度和功能性将媲美当前的超级计算机，并具备与实体数据中心相匹配的数据存储能力。这意味着未来的移动设备将拥有前所未有的计算能力，而数据中心的能耗和空间需求则有望大幅降低。

这项突破性技术不仅展示了在AI硬件领域的巨大潜力，更为整个半导体行业指明了新的发展方向。随着进一步的研发和产业化推进，我们有理由期待，这项技术将为未来的智能设备带来革命性的变革。