A-Train The Seven
...'cause for once, I didn't hate myself.
Một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn vừa được công bố khi nhóm nghiên cứu hợp tác gồm các kỹ sư từ Đại học Stanford, Carnegie Mellon, Pennsylvania và MIT, phối hợp cùng SkyWater Technology, đã chế tạo thành công vi mạch tích hợp 3D nguyên khối (monolithic 3D IC) đầu tiên tại một nhà máy đúc thương mại của Mỹ. Khác với thiết kế chip 2D truyền thống trải phẳng các thành phần, nguyên mẫu này xếp chồng trực tiếp bộ nhớ và logic lên nhau trong một quy trình liên tục duy nhất trên cùng một tấm wafer. Thay vì lắp ráp các khuôn chip đã hoàn thiện, các nhà nghiên cứu xây dựng tuần tự từng lớp thiết bị bằng quy trình nhiệt độ thấp (dưới 415°C) để bảo vệ mạch bên dưới, tạo ra mạng lưới kết nối dọc dày đặc giúp rút ngắn đáng kể đường đi dữ liệu giữa bộ nhớ và đơn vị tính toán.
Được sản xuất trên dây chuyền 200mm của SkyWater sử dụng quy trình 90nm đến 130nm, con chip tích hợp logic CMOS silicon truyền thống với các lớp RAM điện trở và bóng bán dẫn hiệu ứng trường ống nano carbon. Kết quả thử nghiệm phần cứng ban đầu cho thấy thông lượng được cải thiện gấp 4 lần so với thiết kế 2D tương đương. Hơn nữa, các mô phỏng cho thấy với việc xếp chồng nhiều tầng hơn, hiệu năng có thể tăng gấp 12 lần đối với các tác vụ AI như mô hình LLaMA của Meta. Nhóm nghiên cứu thậm chí còn dự báo kiến trúc này có tiềm năng cải thiện hiệu suất năng lượng-trễ (energy-delay product) lên tới 100 đến 1.000 lần bằng cách tiếp tục mở rộng tích hợp theo chiều dọc thay vì chỉ thu nhỏ bóng bán dẫn.
Điểm đặc biệt của dự án này nằm ở việc chuyển giao thành công từ phòng thí nghiệm sang môi trường sản xuất thương mại thực tế, chứng minh rằng kiến trúc 3D nguyên khối có thể được sản xuất trong nước thay vì chỉ là thử nghiệm hàn lâm. Mark Nelson, Phó chủ tịch phát triển công nghệ tại SkyWater, khẳng định: "Biến một khái niệm học thuật tiên tiến thành thứ mà một nhà máy thương mại có thể chế tạo là một thách thức khổng lồ". Thành công này mở ra triển vọng mới cho ngành sản xuất chip nội địa Mỹ, hứa hẹn những bước nhảy vọt về hiệu năng tính toán trong tương lai.
Được sản xuất trên dây chuyền 200mm của SkyWater sử dụng quy trình 90nm đến 130nm, con chip tích hợp logic CMOS silicon truyền thống với các lớp RAM điện trở và bóng bán dẫn hiệu ứng trường ống nano carbon. Kết quả thử nghiệm phần cứng ban đầu cho thấy thông lượng được cải thiện gấp 4 lần so với thiết kế 2D tương đương. Hơn nữa, các mô phỏng cho thấy với việc xếp chồng nhiều tầng hơn, hiệu năng có thể tăng gấp 12 lần đối với các tác vụ AI như mô hình LLaMA của Meta. Nhóm nghiên cứu thậm chí còn dự báo kiến trúc này có tiềm năng cải thiện hiệu suất năng lượng-trễ (energy-delay product) lên tới 100 đến 1.000 lần bằng cách tiếp tục mở rộng tích hợp theo chiều dọc thay vì chỉ thu nhỏ bóng bán dẫn.
Điểm đặc biệt của dự án này nằm ở việc chuyển giao thành công từ phòng thí nghiệm sang môi trường sản xuất thương mại thực tế, chứng minh rằng kiến trúc 3D nguyên khối có thể được sản xuất trong nước thay vì chỉ là thử nghiệm hàn lâm. Mark Nelson, Phó chủ tịch phát triển công nghệ tại SkyWater, khẳng định: "Biến một khái niệm học thuật tiên tiến thành thứ mà một nhà máy thương mại có thể chế tạo là một thách thức khổng lồ". Thành công này mở ra triển vọng mới cho ngành sản xuất chip nội địa Mỹ, hứa hẹn những bước nhảy vọt về hiệu năng tính toán trong tương lai.
