2024年10大半導(dǎo)體故事:萬億晶體管 GPU、鋼切片激光芯片、粒子加速器等

雖然在企業(yè)運營方面英特爾的2024充滿爭議，但在技術(shù)上似乎英特爾做的比財報要好看一點。我們梳理了IEEE整理的10大2024年半導(dǎo)體技術(shù)進展。

1. 我們將如何實現(xiàn)一萬億個晶體管 GPU
1971 年是特殊的一年，原因有很多——第一本電子書發(fā)布，第一場為期一天的國際板球比賽舉行，這位記者誕生了。這也是半導(dǎo)體行業(yè)首次售出超過 1 萬億個晶體管。如果臺積電高管的預(yù)測是正確的，那么十年內(nèi)，一個 GPU 中將有 1 萬億個晶體管。代工廠計劃如何實現(xiàn)這樣一項技術(shù)壯舉是我們今年發(fā)布的閱讀量最大的半導(dǎo)體故事的主題。

2. 可以熔化鋼的微小超亮激光器
直到最近，切割鋼鐵和其他光學(xué)超級英雄主義壯舉一直是大型二氧化碳激光器和類似笨重系統(tǒng)的儲備。但現(xiàn)在，厘米級半導(dǎo)體也加入了這個俱樂部。這些器件被稱為光子晶體半導(dǎo)體激光器 （PCSEL），它利用半導(dǎo)體內(nèi)部一系列復(fù)雜、精心塑造的納米級孔，將更多能量直接從激光器中排出。日本制造的 PCSEL 生產(chǎn)出發(fā)散僅 0.5 度的鋼切片梁。


3. 到 2024 年，英特爾希望超越其芯片制造競爭對手
英特爾在年初有一些雄心勃勃的目標(biāo)?，F(xiàn)在情況看起來不那么樂觀了。盡管如此，這篇 2024 年 1 月刊的文章的預(yù)測已經(jīng)成為現(xiàn)實。英特爾將結(jié)合使用兩種新技術(shù)制造芯片，即納米片晶體管和背面供電。盡管主要競爭對手臺積電也很快將轉(zhuǎn)向納米片，但這家代工巨頭正在將后臺功能留到以后。但 Intel 的計劃并沒有完全經(jīng)受住與客戶和競爭對手的接觸。它沒有將其名為 20A 的組合的第一個迭代商業(yè)化，而是跳到下一個版本，稱為 18A。

4. 研究人員聲稱第一個功能正常的基于石墨烯的芯片
長期以來，石墨烯一直是未來電子產(chǎn)品的一種有趣材料，但也是一種令人沮喪的材料。電子以硅所希望的速度穿過它，以太赫茲晶體管的潛力吸引著研究人員。但它沒有天然的帶隙，事實證明，給它一個真的很難。但佐治亞理工學(xué)院的研究人員又試了一次，想出了一種非常簡單的方法，可以在碳化硅晶圓上制造半導(dǎo)體版本。

5. 英特爾未來代工技術(shù)的巔峰
英特爾的代工部門寄希望于為其 18A 工藝贏得代工客戶，如上所述，該工藝結(jié)合了納米片晶體管和背面供電。關(guān)于客戶計劃使用這項技術(shù)構(gòu)建什么，目前還沒有很多細節(jié)，但英特爾高管確實向 IEEE Spectrum 解釋了他們計劃如何在代號為 Clearwater Forest 的服務(wù)器 CPU 中使用這些技術(shù)以及一些先進的封裝。

6. 挑戰(zhàn)者正在爭奪 Nvidia 的桂冠
誰能打敗 Nvidia？這是許多關(guān)于 AI 硬件的文章的潛臺詞，我們認為我們應(yīng)該明確地提出這個問題。答案是：也許非?？煽俊＿@完全取決于你想在什么方面擊敗公司。

7. 印度向半導(dǎo)體投資 150 億美元
在這一年里，美國簽署了一連串初步交易，作為其 520 億美元重振芯片制造行業(yè)嘗試的一部分，我們的忠實讀者對印度稍小一些的舉措更感興趣。該政府宣布了三項交易，包括該國第一家硅 CMOS 晶圓廠。印度計劃提升芯片研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)計師在今年晚些時候向IEEE Spectrum解釋了這一切。

8. 混合鍵合在 3D 芯片中起著重要作用
芯片封裝是摩爾定律延續(xù)的最重要方面之一，它使由許多不同的硅芯片組成的系統(tǒng)能夠連接在一起，就好像它們是一個巨大的芯片一樣。先進封裝中最熱門的技術(shù)是一種稱為 3D 混合鍵合的技術(shù)。（我知道這一點，因為我在 2024 年 5 月的 IEEE 電子元件技術(shù)會議上參加了不少于 20 場關(guān)于它的演講。3D 混合鍵合將芯片以垂直堆棧的形式連接在一起，其連接非常密集，您可以在一平方毫米內(nèi)容納數(shù)百萬個芯片。


9. 摩爾定律的未來在粒子加速器中嗎？
就在你認為制造高級芯片已經(jīng)是一個瘋狂的過程時，這里有一個暗示，未來將比現(xiàn)在更多。今天的極紫外光刻技術(shù)依賴于 Rube-Goldberg 式的程序，即用千瓦級激光器敲擊飛濺的熔融錫液滴，以產(chǎn)生發(fā)光的等離子體球。但未來的芯片制造將需要比這種系統(tǒng)所能提供的更亮的光線。有人說，答案是一個巨大的粒子加速器，它通過使用高能物理版本的再生制動來節(jié)省能源。

10. 期待一波晶圓級計算機
7 個帶有各種電子元件的金屬方塊盤旋成堆棧。特斯拉就像 1970 年代搖滾歌曲中的牛鈴一樣，未來的計算機需要更多的硅。多少？一整片晶圓都裝滿它怎么樣。早在 4 月，世界上最大的代工廠 TSMC 就制定了其先進封裝計劃，并且未來指向晶圓級計算機。從技術(shù)上講，臺積電已經(jīng)為 Cerebras 制造了一段時間，但它計劃在未來幾年提供的產(chǎn)品將更加靈活和普遍可用。到 2027 年，該技術(shù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的計算能力是今天的 40 倍