최근 스탠포드 대학, 카네기 멜론 대학, 펜실베이니아 대학, MIT의 엔지니어들로 구성된 연구팀이 획기적인 발전을 발표했습니다.미국의 상업용 파운드리에서 생산된 최초의 모놀리식 3D 집적 회로 프로토타입을 성공적으로 제조했습니다.이 프로토타입 칩은 기존의 2차원 레이아웃을 깨고 단일 연속 프로세스를 사용하여 메모리와 논리 회로를 수직으로 직접 쌓습니다.
이 제품은 200mm 생산 라인에서 SkyWater의 성숙한 90nm ~ 130nm 공정을 사용하여 제조되었으며 기존 실리콘 CMOS 논리 회로, 저항성 RAM 레이어 및 탄소 나노튜브 전계 효과 트랜지스터를 통합합니다.
이러한 방식으로 저장 장치와 컴퓨팅 장치 사이의 데이터 경로가 크게 단축되어 성능이 크게 향상됩니다.
연구팀이 발표한 초기 하드웨어 테스트 결과에 따르면 스택형 구조는 대기 시간과 크기가 유사한 유사한 2D 구현에 비해 처리량을 약 4배 향상시키는 것으로 나타났습니다.
측정된 하드웨어 외에도 시뮬레이션을 통해 더 높은 스택 아키텍처를 평가한 결과, 더 많은 메모리와 컴퓨팅 레이어를 갖춘 설계가 AI 워크로드에서 최대 12배까지 성능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.
또한 팀은 트랜지스터 크기를 맹목적으로 줄이는 대신 수직적 통합을 계속함으로써 아키텍처가 궁극적으로 에너지 지연 제품(속도와 효율성을 결합한 척도)에서 100~1,000배 개선을 달성할 것으로 예상된다고 지적했습니다.
이전에 학술 연구실에서 실험적인 3D 칩을 시연한 적이 있지만, 팀은 이 작업의 가장 큰 차이점은 맞춤형 연구 생산 라인이 아닌 상업용 파운드리 환경에서 제작되었다는 점을 강조합니다.
