萬眾期待的晶圓——首顆單片3D碳納米管IC問世

SkyWater科技的晶圓廠生產(chǎn)出第一批可以匹敵先進(jìn)硅芯片性能的3D納米管晶圓。

萬眾期待的晶圓：麻省理工學(xué)院助理教授Max Shulaker在DARPA電子復(fù)興倡議峰會上拿出了第一顆晶圓廠生產(chǎn)的單片3D碳納米管IC。

在政府主辦的技術(shù)會議上，到處充斥著空洞的、形式主義的掌聲，你很少看到大家自發(fā)地為某個發(fā)言鼓掌。但是，在近日舉行的DARPA電子復(fù)興倡議峰會上，人們把真誠的掌聲送給了麻省理工學(xué)院的助理教授Max Shulaker。Max Shulaker拿著一片3D碳納米管IC走上舞臺，在某種程度上，它標(biāo)志著DARPA將落后的晶圓廠變得可以生產(chǎn)與世界上最先進(jìn)的晶圓廠競爭的芯片的計劃走出了堅實的一步。

“這個晶圓是上周五剛剛制造出來的，它是晶圓廠生產(chǎn)出來的第一個單片3D IC，”Shulaker在底特律告訴參會的數(shù)百名工程師。這個晶圓上包含多顆IC，這種芯片由一層CMOS碳納米管晶體管和一層RRAM存儲器單元組成的復(fù)合層疊加組成，這些復(fù)合層彼此疊置并通過一種被稱為通孔的密集陣列連接器垂直連接在一起。這項由DARPA資助的3D SoC背后的理念是，在同樣的工藝下，采用多個碳納米管+RRAM存儲器復(fù)合層制造的芯片比現(xiàn)在的7納米芯片具有50倍的性能優(yōu)勢。這種芯片基于的工藝是2004年時的90納米平板印刷工藝，以這種工藝取得比現(xiàn)在7納米還要出色的性能，DARPA的這個計劃不可不謂雄心勃勃。

這個項目剛剛運行了一年左右的時間，DARPA希望在持續(xù)運行三年半之后，就可以生產(chǎn)出帶有5000萬邏輯門電路、4G字節(jié)非易失性存儲器、每平方毫米存在900萬個互聯(lián)通道的芯片?；ヂ?lián)通道之間的傳輸速度為每秒50太比特，每比特的功率消耗小于兩個皮焦耳。

當(dāng)然，Shulaker這次所展示的東西還達(dá)不到這個目標(biāo)，但是，這是該計劃進(jìn)展過程中的一個重要里程碑。Shulaker表示，“與Skywater科技電工廠和其它合作伙伴一道，我們在如何制造這種3D芯片上進(jìn)行了徹底的革命，并把這一個僅僅只能在我們的學(xué)術(shù)實驗室里有效的技術(shù)成功地轉(zhuǎn)化為可以在美國的商業(yè)晶圓廠中實施的技術(shù)?！?/p>

和當(dāng)今主流的2D芯片相比，這項技術(shù)潛在優(yōu)勢的關(guān)鍵在于，它能夠?qū)⒍鄬覥MOS邏輯和非易失性存儲器堆疊在一起，并將這些層鏈接在一起，3DSoC團(tuán)隊將這種方式成為“階層”，這種垂直連接方式實現(xiàn)的封裝密集性比其它任何3D技術(shù)都要高出幾個數(shù)量級。