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，國際固態電路會議(ISSCC)，由電氣與電子工程協會(IEEE)的固態電路學會(SSCS)傾力贊助，是半導體集成電路設計領域中的一個標志性學術盛會，被譽為芯片領域“奧林匹克”旗艦會議。ISSCC 2025會議，作為這一傳統盛會的最新篇章，已確定將于2025年2月16日至20日在美國舊金山舉行。

由復旦大學集成芯片全國重點實驗室和奇異摩爾團隊所著論文《芯齋: A 586mm2 Reusable Active TSV Interposer with Programmable Interconnect Fabric and 512Mb 3DUnderdeck Memory》成功入選ISSCC 2025，成為國內極少數入選的Chiplet領域學術成果。

該研究成果系奇異摩爾與復旦大學集成芯片全國重點實驗室攜手設計開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目。在這一合作中，復旦大學從三維集成芯片的設計需求出發，完成了基礎理論分析，提出了可復用的有源硅基板架構，并依托奇異摩爾在先進工藝芯片設計、集成芯粒和先進封裝方面的技術基礎，共同開發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實現高性能的片內互聯

以Intel Ponte Vecchio GPU芯片以及AMD MI300 GPU加速卡為代表的新型3D IC技術運用3D先進工藝技術極大地增強了芯片的可擴展性、互聯密度，從而提升了芯片的整體性能。

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

（Source：ISSCC 2022） 3D Base Die支持水平方向和垂直方向的異構芯片互連。垂直方向，通過TSV、microbump等3D互連技術與頂層邏輯芯粒、Substrate垂直通信，從而以最小限度實現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模提升芯片性能能效。此外，該項技術使得不同功能、不同工藝節點的芯片可以被整合到一個緊湊的封裝中，從而打破了傳統二維芯片布局的限制。

Kiwi 3D Base Die 是奇異摩爾基于Chiplet及3D IC架構所自研的IOD系列互聯芯粒。Kiwi 3D Base Die 以高性能片上網絡Kiwi Fabric 為互聯核心，整合了PCle、HBM等高速互聯接口，并搭配大容量的片上近存，可實現高效的片內數據傳輸調度與存儲。依托穩定而可靠的供應鏈合作伙伴，奇異摩爾已經具備3D Base Die的設計及量產能力，客戶只需要自研核心邏輯Die，便可實現芯粒間的高速/高密度的互聯，進一步降低設計周期及研發成本。

“三維集成芯片技術是未來高性能芯片發展的關鍵方向，三維存算一體集成芯片是在人工智能時代實現芯片算力、功耗和密度持續提升的變革性路徑。本次復旦大學與奇異摩爾攜手合作的三維存算一體集成芯片是學術界和產業界一次驚喜的碰撞，奇異摩爾在硅基板和先進封裝方面深厚的技術積累是本次項目能夠圓滿成功的重要原因。希望未來國內學術界和產業界可以發揮自身優勢，攜手解決我國在芯片領域更多的痛點問題?！?復旦大學集成芯片全國重點實驗室陳遲曉副研究員表示。

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奇異摩爾，成立于2021年初，是一家行業領先的AI網絡全棧式互聯產品及解決方案提供商。公司依托于先進的高性能RDMA 和Chiplet技術，創新性地構建了統一互聯架構——Kiwi Fabric，專為超大規模AI計算平臺量身打造，以滿足其對高性能互聯的嚴苛需求。

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