2024年10大半导体故事:万亿晶体管 GPU、钢切片激光芯片、粒子加速器等

2024年10大半导体故事:万亿晶体管 GPU、钢切片激光芯片、粒子加速器等
2025年01月03日 15:21 电子产品世界

虽然在企业运营方面英特尔的2024充满争议,但在技术上似乎英特尔做的比财报要好看一点。我们梳理了IEEE整理的10大2024年半导体技术进展。

1. 我们将如何实现一万亿个晶体管 GPU

1971 年是特殊的一年,原因有很多——第一本电子书发布,第一场为期一天的国际板球比赛举行,这位记者诞生了。这也是半导体行业首次售出超过 1 万亿个晶体管。如果台积电高管的预测是正确的,那么十年内,一个 GPU 中将有 1 万亿个晶体管。代工厂计划如何实现这样一项技术壮举是我们今年发布的阅读量最大的半导体故事的主题。

2. 可以熔化钢的微小超亮激光器

直到最近,切割钢铁和其他光学超级英雄主义壮举一直是大型二氧化碳激光器和类似笨重系统的储备。但现在,厘米级半导体也加入了这个俱乐部。这些器件被称为光子晶体半导体激光器 (PCSEL),它利用半导体内部一系列复杂、精心塑造的纳米级孔,将更多能量直接从激光器中排出。日本制造的 PCSEL 生产出发散仅 0.5 度的钢切片梁。

3. 到 2024 年,英特尔希望超越其芯片制造竞争对手

英特尔在年初有一些雄心勃勃的目标。现在情况看起来不那么乐观了。尽管如此,这篇 2024 年 1 月刊的文章的预测已经成为现实。英特尔将结合使用两种新技术制造芯片,即纳米片晶体管和背面供电。尽管主要竞争对手台积电也很快将转向纳米片,但这家代工巨头正在将后台功能留到以后。但 Intel 的计划并没有完全经受住与客户和竞争对手的接触。它没有将其名为 20A 的组合的第一个迭代商业化,而是跳到下一个版本,称为 18A。

4. 研究人员声称第一个功能正常的基于石墨烯的芯片

长期以来,石墨烯一直是未来电子产品的一种有趣材料,但也是一种令人沮丧的材料。电子以硅所希望的速度穿过它,以太赫兹晶体管的潜力吸引着研究人员。但它没有天然的带隙,事实证明,给它一个真的很难。但佐治亚理工学院的研究人员又试了一次,想出了一种非常简单的方法,可以在碳化硅晶圆上制造半导体版本。

5. 英特尔未来代工技术的巅峰

英特尔的代工部门寄希望于为其 18A 工艺赢得代工客户,如上所述,该工艺结合了纳米片晶体管和背面供电。关于客户计划使用这项技术构建什么,目前还没有很多细节,但英特尔高管确实向 IEEE Spectrum 解释了他们计划如何在代号为 Clearwater Forest 的服务器 CPU 中使用这些技术以及一些先进的封装。

6. 挑战者正在争夺 Nvidia 的桂冠

谁能打败 Nvidia?这是许多关于 AI 硬件的文章的潜台词,我们认为我们应该明确地提出这个问题。答案是:也许非常可靠。这完全取决于你想在什么方面击败公司。

7. 印度向半导体投资 150 亿美元

在这一年里,美国签署了一连串初步交易,作为其 520 亿美元重振芯片制造行业尝试的一部分,我们的忠实读者对印度稍小一些的举措更感兴趣。该政府宣布了三项交易,包括该国第一家硅 CMOS 晶圆厂。印度计划提升芯片研发的关键设计师在今年晚些时候向IEEE Spectrum解释了这一切。

8. 混合键合在 3D 芯片中起着重要作用

芯片封装是摩尔定律延续的最重要方面之一,它使由许多不同的硅芯片组成的系统能够连接在一起,就好像它们是一个巨大的芯片一样。先进封装中最热门的技术是一种称为 3D 混合键合的技术。(我知道这一点,因为我在 2024 年 5 月的 IEEE 电子元件技术会议上参加了不少于 20 场关于它的演讲。3D 混合键合将芯片以垂直堆栈的形式连接在一起,其连接非常密集,您可以在一平方毫米内容纳数百万个芯片。

9. 摩尔定律的未来在粒子加速器中吗?

就在你认为制造高级芯片已经是一个疯狂的过程时,这里有一个暗示,未来将比现在更多。今天的极紫外光刻技术依赖于 Rube-Goldberg 式的程序,即用千瓦级激光器敲击飞溅的熔融锡液滴,以产生发光的等离子体球。但未来的芯片制造将需要比这种系统所能提供的更亮的光线。有人说,答案是一个巨大的粒子加速器,它通过使用高能物理版本的再生制动来节省能源。

10. 期待一波晶圆级计算机

7 个带有各种电子元件的金属方块盘旋成堆栈。特斯拉就像 1970 年代摇滚歌曲中的牛铃一样,未来的计算机需要更多的硅。多少?一整片晶圆都装满它怎么样。早在 4 月,世界上最大的代工厂 TSMC 就制定了其先进封装计划,并且未来指向晶圆级计算机。从技术上讲,台积电已经为 Cerebras 制造了一段时间,但它计划在未来几年提供的产品将更加灵活和普遍可用。到 2027 年,该技术可能会导致系统的计算能力是今天的 40 倍

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