美国Skywater与麻省理工学院(MIT)宣布,美国国防高级研究计划局(DARPA)“三维单片系统芯片”(3DSoC)项目进入第二阶段。该项目的第一阶段主要是将基于碳纳米管场效应晶体管(CNFET)的3DSoC技术转移到SkyWater的200毫米生产设施中,第二阶段将专注于提高制造质量、产量、性能和密度,从而具备商业可行性。
3DSoC项目
DARPA的3DSoC项目始于2018年,总体目标是经过3.5年时间开发出3D单片集成技术,实现逻辑、存储和输入/输出等组成单元的有效封装,使SoC的性能可与7纳米2D CMOS技术相比,每功耗性能提升超过50倍。3DSoC将推动设计相关研究过程、工具和新计算架构的发展,以及利用美国的制造力。DARPA希望新的范式有望加速人工智能和先进计算在自主车辆、医疗/保健诊断、边缘计算、可穿戴设备和物联网应用中的使用案例。在进行了多种测试芯片以提高CNT的可制造性和可靠性后,项目已实现了多项技术成果。
研究成果
6月,研究团队在线上2020 VLSI技术与电路研讨会上介绍了3DSoC项目工作,重点介绍了BEOL单片3D集成CNFET+RRAM,以及对单片集成3DSoC技术与SRAM和RISC-V计算核进行首次硬件演示。研究团队还为3DSoC技术平台开发了工业级代工工艺设计套件(PDK),标志着SkyWater公司的早期获取项目在支持客户设计中取得了重要里程碑。
麻省理工学院和SkyWater公司在晶圆厂集成方面的工作进展也于近期发表在《自然电子学》上,在采用与硅基晶体管相同的商业制造设施中,在200毫米晶圆上批量生产CNT,是将CNT从实验室带到工厂车间的重要一步,为更高能效的3D微处理器铺平了道路。
值得注意的是,该技术能够以单片集成的方式实现CNT逻辑电路和RRAM的堆叠,以实现高密度、高带宽的SoC架构,所有这些都采用低温制造技术。
意义
研究成果有望加速人工智能和先进计算,也开启了新的创新维度,并有可能实现与非硅衬底的后端逻辑集成。这一发展将为单片异构集成带来新的可能性,这将为新的成像、智能传感器、功率管理以及许多其他未被发现的应用带来片上逻辑。
自评
SkyWater首席技术官Brad Ferguson博士说:“我们很高兴能与麻省理工学院继续这段旅程,实现碳纳米管技术对半导体行业的独特承诺,对人工智能以及商业和国防行业的前沿计算应用具有颠覆性的意义。”
SkyWater公司总裁Thomas Sonderman补充说:“这个项目证明了CNFET的可行性和可微缩性,并展示了SkyWater公司支持美国先进制造能力复苏的更广泛承诺。”
麻省理工学院电气工程和计算机科学教授MaxShulaker博士说:“在晶圆厂环境里面迈出这巨大的一步,并取得里程碑式的进展,实现了生产中的一次飞跃,真的很令人兴奋。这标志着业界已经注意到CNT是比硅基晶体管更节能的替代品,并为这一颠覆性技术准备好产品路线图。”
联系客服