最新提出的集成技術使用堆疊方法設計。圖片來源：東京理工大學

日本研究人員報告稱，他們設計出了一種新的集成處理器和存儲器的三維技術，實現了全世界最高的性能，為更快、更高效的計算鋪平了道路。這種創新的堆疊架構實現了比迄今最先進的存儲器技術更高的數據帶寬，同時也最大限度地減少了訪問每個數據字節所需的能量。相關研究論文已經提交近日召開的IEEE 2023超大規模集成電路技術與電路研討會。

為了增加數據帶寬，科學家們必須在處理單元和存儲器之間增加更多線路，或者提高數據的傳輸速率。第一種方法很難實現，因為上述組件之間的傳輸通常發生在二維中，這使得添加更多導線變得棘手。而增加數據速率需要增加每次訪問一個比特所需的能量，這也是一大挑戰。

日本東京理工大學研究團隊提出了一種名為“BBCube 3D”的技術，該技術可以讓處理單元和動態隨機存取存儲器（DRAM）之間更好地集成。BBCube 3D最顯著的方面是實現了處理單元和DRAM之間的三維而非二維連接。該團隊使用創新的堆疊結構，其中處理器管芯位于多層DRAM之上，所有組件通過硅通孔互連。

團隊評估了新體系結構的速度，并將其與兩種最先進的存儲器技術（DDR5和HBM2E）進行了比較。研究人員稱，BBCube 3D有可能實現每秒1.6兆字節的帶寬，比DDR5高30倍，比HBM2E高4倍。此外，由于BBCube具有低熱阻和低阻抗等特性，3D集成可能出現的熱管理和電源問題可得到緩解，新技術在顯著提高帶寬的同時，比特訪問能量分別為DDR5和HBM2E的1/20和1/5。