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目前硅基芯片最先进的工艺是3nm , 而业界预测 , 硅基芯片的极限或是1nm , 离3nm已经不远了 。
而随着工艺逼近物理极限 , 技术演进越来越难 , 摩尔定律也不再起作用了 , 在这样的情况之下 , 仅靠制程工艺的进步 , 已经带不动芯片性价比的提升了 。
所以当前芯片领域 , 急需探出一条新路 , 以跟上旺盛暴涨的算力需求 , 给摩尔定律续命 。
现在主流的方向有几个 , 一是通过先进的封装技术 , 比如小芯片技术等 , 再度提升芯片的性能 , 目前很多巨头在发力这一块 。
二是寻找其它的材料 , 比如石墨烯芯片 , 碳基芯片等 , 用来替代硅基芯片 , 以便于继续提升算力 。
而近日 , 中国的邬江兴院士带领团队提出了软件定义晶上系统(SDSoW , Software Defined System on Wafer)方案 。
何为SDSoW?其实说起来并不复杂 , 我们拿小芯片技术来对比 , 大家可能就明白了 。
【芯片|国产SDSoW芯片技术:16块28nm工艺的晶圆,算力超过美国超算】小芯片封装技术是用一块一块的小芯粒封装起来 , 实现更高的性能 , 后续如果要再提升性能 , 则再将N多的小芯片又连接在一起 , 提升性能 。
而SDSoW , 则是将这些一个又一个的小芯片 , 直接放到一块大晶圆上不进行切割 , 然后再将这一块一块的晶圆直接进行“拼接组装” , 让这些芯片本身都是一个整体来运行 。
再举个例子 , 像一台超级计算机 , 可能需要1万块CPU , 这些CPU通过系统、软件等连接在一起 , 形成一个整体 。
而通过SDSoW技术 , 一块晶圆上直接有1000块CPU , 再将10块晶圆连接在一起 , 就实现了1万块CPU的集成 , 这样连接 , 可以更好的发挥性能 , 不至于让各种连接产生损耗 。
据测试 , 如果基于SDSoW技术路线 , 在28nm工艺条件下 , 仅用16块晶圆 , 就能构建与美国超算Summit(美国第二大超算 , 目前算力排中名全球第四 , 超过太湖之光)同等的算力 。
而采用这种技术 , 这样的16块晶圆组装 , 功耗仅为其1/80、占地面积为其1/16 , 造价仅为1/5 。
而如果采用84块晶圆即可构建E级机器 , 用SDSoW的方式造出来的E级计算机 , 功耗仅有原来的用CPU堆出来的1/15、占地面积为其1/18、造价仅为其1/3 。
这种方式 , 不需要太先进的工艺 , 但却能发挥出巨大的性能 , 在当前对中国芯有着特别的意义 , 因为我们先进工艺受限了 。
所以一经提出 , 便受到了业界的欢迎 , 不过大家也清楚 , 这种技术 , 更多的还是用于大规模的芯片集群场景 , 比如超算、云计算、AI等等 。
单一的CPU、手机Soc等 , 暂时还无法应用这一技术 , 不过未来随着整个产业链的发展 , 这样的技术 , 或许能用到更多的场景 , 从而助力中国芯腾飞 。
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