先进节点与器件
系统-工艺协同优化(system-technology co-optimization, STCO)
几十年来,把芯片做得更好的配方都很简单:把晶体管缩小,剩下的好处自然就跟着来了。更小,就同时意味着更快、更便宜、更省电。如今这趟免费的顺风车已经到站了——像「3nm」这样的节点名字现在只是营销标签,而不是真实的栅极长度;登纳德缩放定律(即「缩小同时也省电」这条规律)在 2006 年前后就失效了;再缩一代换来的好处,已经抵不上为它付出的代价。系统-工艺协同优化(STCO)正是对这个极限给出的回答:问题不再是「晶体管还能做多小?」,而是把整个系统——架构、芯片、封装——当成同一道题一起来设计。这就是常被概括为「超越摩尔(more than Moore)」的思路:性能不再只从「做得多小」里挤出来,而更多地从「各部件如何摆布」里挤出来。
想象盖一栋房子。老办法是不停地去发明更薄的砖。STCO 则像是请来一位建筑师,把户型、布线、地基当作同一份方案一起拍板——有时更薄的砖确实有用,但有时更大的收益其实是把厨房挪到餐厅旁边。落到芯片上,这意味着:选择把一颗大芯片切成多个芯粒(chiplet),让它们混用不同节点并提升良率;把像 HBM 这样的内存直接堆叠在逻辑旁边,去打破内存墙;让供电从晶圆背面绕上来,好把正面金属层腾出来专走信号;或者为某一类任务量身定制架构(即领域专用设计)。STCO 是设计-工艺协同优化(DTCO)之上的一层:DTCO 是把标准单元和工艺放在一起调优,而 STCO 则把镜头一路拉远,直到看见芯片所处的整个系统。
STCO 把「进步」重新定义为:它既是光刻的问题,也同样是封装与架构的问题——这正是为什么近来 AI 加速器的飞跃,更多来自芯粒、堆叠和互连,而非单纯的晶体管缩小。
又称
另见