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2024-12-22 01:29:35

电子堆叠新技术造出多层芯片

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  ——习在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

  1949年,伴随着新中国的诞生,中国科学院成立。作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、天行体育网址科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项,实行分类定位、分级管理。

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  为方便科研人员全面快捷了解院级科技专项信息并进行项目申报等相关操作,特搭建中国科学院院级科技专项信息管理服务平台。了解科技专项更多内容,→

  中国科学技术大学(简称“中国科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中国科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,由上海市人民政府主管,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  美国麻省理工学院团队在最新一期《自然》杂志上介绍了一种创新的电子堆叠技术。该技术能显著增加芯片上的晶体管数量,从而推动人工智能(AI)硬件发展更加高效。通过这种新方法,团队成功制造出了多层芯片,其中高质量半导体材料层交替生长,直接叠加在一起。

  随着计算机芯片表面容纳晶体管数量接近物理极限,业界正在探索垂直扩展——即通过堆叠晶体管和半导体元件到多个层次上来增加其数量,而非继续缩小单个晶体管尺寸。这一策略被形象地比喻为“从建造平房转向构建高楼大厦”,旨在处理更多数据,实现比现有电子产品更加复杂的功能。

  然而,在实现这一目标的过程中遇到一个关键障碍:传统上,将硅片作为半导体元件生长的主要支撑平台,体积庞大且每层都需要包含厚厚的硅“地板”,这不仅限制了设计灵活性,还降低了不同功能层之间的通信效率。

  为了解决这个问题,工程师们开发了一种新的多层芯片设计方案,摒弃了对硅基板的依赖,并确保操作温度保持在较低水平以保护底层电路。这种方法允许高性能晶体管、内存以及逻辑元件可以在任何随机晶体表面上构建,而不再局限于传统的硅基底。没有了厚重的硅“地板”,各半导体层之间可以更直接地接触,进而改善层间通信质量与速度,提升计算性能。

  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。这项突破为半导体行业带来了巨大潜力,使芯片能够超越传统限制进行堆叠,极大提升了人工智能、逻辑运算及内存应用的计算能力。

  这项技术的出现,称得上是半导体行业的一个重要里程碑。其不仅突破了现有材料和技术的限制,还预示着未来AI硬件可能实现的巨大飞跃——你手中的笔记本电脑速度和功能甚至可与当今超算相匹敌。这不仅是对消费电子产品的升级,更是对整个信息处理范式的革新,有望开启一个计算资源更加普及且效能更高的时代。

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