美国研发新型3D芯片 性能远超传统二维芯片 或成AI硬件新突破
（图片来自网络）
IT之家 12 月 14 日消息，据 InterestingEngineering 报道，美国斯坦福大学、卡内基梅隆大学等多所高校与 SkyWater Technology 公司联合研发出一种具有独特架构的新型多层计算机芯片，性能远超传统二维（2D）芯片，有望开启人工智能硬件新纪元。
研究团队指出，在硬件测试与仿真中，这款新型三维（3D）芯片的性能比传统二维芯片高出近一个数量级。该芯片采用垂直堆叠架构，超薄组件如同摩天大楼的楼层般垂直分布，内部的垂直布线则如同大量高速电梯，可实现快速、大规模的数据传输。
与当前主流的平面化 2D 芯片不同，该新型 3D 芯片将内存与计算单元垂直集成，有效规避了“内存墙”等长期制约平面芯片性能提升的瓶颈问题。斯坦福大学电气工程系教授等研究人员表示：“这为芯片制造与创新开启了一个新时代。正是此类突破，才能满足未来人工智能系统对硬件性能大幅提升的需求。”
尽管学术界此前已研制过实验性 3D 芯片，但此次是首次在商业晶圆代工厂成功制造出具备明确性能优势的 3D 芯片。研究团队指出，传统 2D 芯片因内存分布稀疏、数据传输路径冗长等原因，存在“内存墙”问题；而 3D 芯片通过将内存与计算单元垂直集成，加快了数据传输速度，提升了整体性能。初步硬件测试显示，该原型芯片的性能已比同类 2D 芯片高出约 4 倍。对更高堆叠层数的未来版本进行的仿真表明，性能提升更为显著，在真实 AI 工作负载下可实现最高达 12 倍的性能提升。研究团队还强调，该设计为实现能效-延迟乘积（EDP）提升 100 至 1000 倍开辟了切实可行的路径，能有效缩短数据传输距离并增加垂直通路，实现更高的吞吐量和更低的单位操作能耗。
宾夕法尼亚大学等高校的工程师们参与合作，并指出：“通过垂直集成内存与逻辑单元，如同在高层建筑中设置多部电梯，能快速运输大量数据，突破传统架构的瓶颈。”
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