万众期待的晶圆——首颗单片3D碳纳米管IC问世

SkyWater科技的晶圆厂生产出第一批可以匹敌先进硅芯片性能的3D纳米管晶圆。

万众期待的晶圆：麻省理工学院助理教授Max Shulaker在DARPA电子复兴倡议峰会上拿出了第一颗晶圆厂生产的单片3D碳纳米管IC。

在政府主办的技术会议上，到处充斥着空洞的、形式主义的掌声，你很少看到大家自发地为某个发言鼓掌。但是，在近日举行的DARPA电子复兴倡议峰会上，人们把真诚的掌声送给了麻省理工学院的助理教授Max Shulaker。Max Shulaker拿着一片3D碳纳米管IC走上舞台，在某种程度上，它标志着DARPA将落后的晶圆厂变得可以生产与世界上最先进的晶圆厂竞争的芯片的计划走出了坚实的一步。

“这个晶圆是上周五刚刚制造出来的，它是晶圆厂生产出来的第一个单片3D IC，”Shulaker在底特律告诉参会的数百名工程师。这个晶圆上包含多颗IC，这种芯片由一层CMOS碳纳米管晶体管和一层RRAM存储器单元组成的复合层叠加组成，这些复合层彼此叠置并通过一种被称为通孔的密集阵列连接器垂直连接在一起。这项由DARPA资助的3D SoC背后的理念是，在同样的工艺下，采用多个碳纳米管+RRAM存储器复合层制造的芯片比现在的7纳米芯片具有50倍的性能优势。这种芯片基于的工艺是2004年时的90纳米平板印刷工艺，以这种工艺取得比现在7纳米还要出色的性能，DARPA的这个计划不可不谓雄心勃勃。

这个项目刚刚运行了一年左右的时间，DARPA希望在持续运行三年半之后，就可以生产出带有5000万逻辑门电路、4G字节非易失性存储器、每平方毫米存在900万个互联通道的芯片。互联通道之间的传输速度为每秒50太比特，每比特的功率消耗小于两个皮焦耳。

当然，Shulaker这次所展示的东西还达不到这个目标，但是，这是该计划进展过程中的一个重要里程碑。Shulaker表示，“与Skywater科技电工厂和其它合作伙伴一道，我们在如何制造这种3D芯片上进行了彻底的革命，并把这一个仅仅只能在我们的学术实验室里有效的技术成功地转化为可以在美国的商业晶圆厂中实施的技术。”

和当今主流的2D芯片相比，这项技术潜在优势的关键在于，它能够将多层CMOS逻辑和非易失性存储器堆叠在一起，并将这些层链接在一起，3DSoC团队将这种方式成为“阶层”，这种垂直连接方式实现的封装密集性比其它任何3D技术都要高出几个数量级。