米和十四纳米展开激烈竞争。
台积电、三星、英特尔,都在想方设法缩小晶体管、降低漏电、提高良率。
制程、材料、曝光、晶体管结构,每向前迈出一步,都意味着天文数字般的研发投入。
没有人比陈默更清楚,单纯依靠制程微缩的代价将会变得多么沉重。
既然继续缩小越来越困难,那就向空间要性能。
陈默的思路逐渐清晰。
三维堆叠、硅光互联和微流道液冷,在2015年都已经拥有各自的研究基础。
真正缺少的,是一套将它们完整组合起来,并且能够面向产业落地的系统架构。
陈默没有打算让光取代芯片内部的所有金属线路。
相邻芯粒之间的短距离连接,依旧通过TSV、微凸点和高密度键合完成。
跨芯粒的大规模数据传输,则交给硅光互联。
光可以在同一条波导中利用不同波长同时传递多路数据,带宽密度远高于传统电互联,长距离传输的功耗也更低。
计算芯粒、缓存芯粒和存储芯粒被分配到不同层级。
底层负责供电、控制和光电转换,中间层放置缓存与存储,最上层承担主要计算任务。
不同制程、不同功能的芯片,被组合成一个完整系统。
陈默不断敲击键盘,将记忆中的架构一点点还原。
这份文档距离真正的制造方案仍有很长一段距离,却已经明确了芯粒划分、互联方式、存储结构、散热路线和软件调度逻辑。
更珍贵的是,他记得未来二十年间哪些方案最终取得成功,又有哪些技术路线在耗费巨额资金后被迫放弃。
写到散热部分时,陈默的手指停了下来。
芯片堆叠以后,最难处理的便是中间层热量。
普通散热器只能接触最外层芯片。堆叠层数越多,内部热量越难排出,整颗芯片随时可能变成一座微型熔炉。
陈默回忆着2035年已经成熟的结构,在文档中画出一张晶圆级微通道液冷草图。
直接在硅片背面刻蚀微米级流体通道,让绝缘冷却液进入芯片内部,带走每一层产生的热量。
他又在旁边依次标注:
密封、腐蚀、泵压、热应力、材料兼容性。
这些问题仍需实验室逐项验证。
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