01基于有源硅基板的三維存算一體集成芯片研究成果

眾所周知，國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)，由電氣與電子工程協(xié)會(huì)(IEEE)的固態(tài)電路學(xué)會(huì)(SSCS)傾力贊助，是半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一個(gè)標(biāo)志性學(xué)術(shù)盛會(huì)，被譽(yù)為芯片領(lǐng)域“奧林匹克”旗艦會(huì)議。ISSCC 2025會(huì)議，作為這一傳統(tǒng)盛會(huì)的最新篇章，已確定將于2025年2月16日至20日在美國(guó)舊金山舉行。

由復(fù)旦大學(xué)集成芯片全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和奇異摩爾團(tuán)隊(duì)所著論文《芯齋: A 586mm2 Reusable Active TSV Interposer with Programmable Interconnect Fabric and 512Mb 3DUnderdeck Memory》成功入選ISSCC 2025，成為國(guó)內(nèi)極少數(shù)入選的Chiplet領(lǐng)域?qū)W術(shù)成果。

該研究成果系奇異摩爾與復(fù)旦大學(xué)集成芯片全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室攜手設(shè)計(jì)開(kāi)展的基于有源硅基板（指3D Base Die通用底座）的三維存算一體集成芯片項(xiàng)目。在這一合作中，復(fù)旦大學(xué)從三維集成芯片的設(shè)計(jì)需求出發(fā)，完成了基礎(chǔ)理論分析，提出了可復(fù)用的有源硅基板架構(gòu)，并依托奇異摩爾在先進(jìn)工藝芯片設(shè)計(jì)、集成芯粒和先進(jìn)封裝方面的技術(shù)基礎(chǔ)，共同開(kāi)發(fā)了芯齋有源硅基板物理并完成了和存算一體芯粒的三維集成。

023D Base Die實(shí)現(xiàn)高性能的片內(nèi)互聯(lián)

以Intel Ponte Vecchio GPU芯片以及AMD MI300 GPU加速卡為代表的新型3D IC技術(shù)運(yùn)用3D先進(jìn)工藝技術(shù)極大地增強(qiáng)了芯片的可擴(kuò)展性、互聯(lián)密度，從而提升了芯片的整體性能。

以Ponte Vecchio 為例， Intel 運(yùn)用3D 堆疊技術(shù)（稱為 Foveros）將Base Die（tile）通用底座與計(jì)算和緩存Die進(jìn)行垂直堆疊。該技術(shù)在兩個(gè)芯片之間建立了密集的晶粒間垂直連接陣列（36微米間距微凸點(diǎn)陣列）不包括短銅柱和微焊料凸塊。信號(hào)和電源通過(guò)硅通孔進(jìn)入該堆棧，硅通孔是相當(dāng)寬的垂直互連，直接穿過(guò)硅的大部分。

（Source：ISSCC 2022） 3D Base Die支持水平方向和垂直方向的異構(gòu)芯片互連。垂直方向，通過(guò)TSV、microbump等3D互連技術(shù)與頂層邏輯芯粒、Substrate垂直通信，從而以最小限度實(shí)現(xiàn)die與die之間的互連、片外連接，顯著提高芯粒集成密度從而大規(guī)模提升芯片性能能效。此外，該項(xiàng)技術(shù)使得不同功能、不同工藝節(jié)點(diǎn)的芯片可以被整合到一個(gè)緊湊的封裝中，從而打破了傳統(tǒng)二維芯片布局的限制。

Kiwi 3D Base Die 是奇異摩爾基于Chiplet及3D IC架構(gòu)所自研的IOD系列互聯(lián)芯粒。Kiwi 3D Base Die 以高性能片上網(wǎng)絡(luò)Kiwi Fabric 為互聯(lián)核心，整合了PCle、HBM等高速互聯(lián)接口，并搭配大容量的片上近存，可實(shí)現(xiàn)高效的片內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度與存儲(chǔ)。依托穩(wěn)定而可靠的供應(yīng)鏈合作伙伴，奇異摩爾已經(jīng)具備3D Base Die的設(shè)計(jì)及量產(chǎn)能力，客戶只需要自研核心邏輯Die，便可實(shí)現(xiàn)芯粒間的高速/高密度的互聯(lián)，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)周期及研發(fā)成本。

“三維集成芯片技術(shù)是未來(lái)高性能芯片發(fā)展的關(guān)鍵方向，三維存算一體集成芯片是在人工智能時(shí)代實(shí)現(xiàn)芯片算力、功耗和密度持續(xù)提升的變革性路徑。本次復(fù)旦大學(xué)與奇異摩爾攜手合作的三維存算一體集成芯片是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界一次驚喜的碰撞，奇異摩爾在硅基板和先進(jìn)封裝方面深厚的技術(shù)積累是本次項(xiàng)目能夠圓滿成功的重要原因。希望未來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界可以發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，攜手解決我國(guó)在芯片領(lǐng)域更多的痛點(diǎn)問(wèn)題?！?復(fù)旦大學(xué)集成芯片全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳遲曉副研究員表示。

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AI網(wǎng)絡(luò)全棧式互聯(lián)架構(gòu)產(chǎn)品及解決方案提供商

奇異摩爾，成立于2021年初，是一家行業(yè)領(lǐng)先的AI網(wǎng)絡(luò)全棧式互聯(lián)產(chǎn)品及解決方案提供商。公司依托于先進(jìn)的高性能RDMA 和Chiplet技術(shù)，創(chuàng)新性地構(gòu)建了統(tǒng)一互聯(lián)架構(gòu)——Kiwi Fabric，專為超大規(guī)模AI計(jì)算平臺(tái)量身打造，以滿足其對(duì)高性能互聯(lián)的嚴(yán)苛需求。

我們的產(chǎn)品線豐富而全面，涵蓋了面向不同層次互聯(lián)需求的關(guān)鍵產(chǎn)品，如面向北向Scale out網(wǎng)絡(luò)的AI原生智能網(wǎng)卡、面向南向Scale up網(wǎng)絡(luò)的GPU片間互聯(lián)芯粒、以及面向芯片內(nèi)算力擴(kuò)展的2.5D/3D IO Die和UCIe Die2Die IP等。這些產(chǎn)品共同構(gòu)成了全鏈路互聯(lián)解決方案，為AI計(jì)算提供了堅(jiān)實(shí)的支撐。

奇異摩爾的核心團(tuán)隊(duì)匯聚了來(lái)自全球半導(dǎo)體行業(yè)巨頭如NXP、Intel、Broadcom等公司的精英，他們憑借豐富的AI互聯(lián)產(chǎn)品研發(fā)和管理經(jīng)驗(yàn)，致力于推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)發(fā)展。團(tuán)隊(duì)擁有超過(guò)50個(gè)高性能網(wǎng)絡(luò)及Chiplet量產(chǎn)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，為公司的產(chǎn)品和服務(wù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。我們的使命是支持一個(gè)更具創(chuàng)造力的芯世界，愿景是讓計(jì)算變得簡(jiǎn)單。奇異摩爾以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，技術(shù)探索新場(chǎng)景，生態(tài)構(gòu)建新的半導(dǎo)體格局，為高性能AI計(jì)算奠定穩(wěn)固的基石。