半导体行业在摩尔定律放缓后,一直在寻找延续性能提升的新路径。小芯片(chiplet)技术被视为重要方向,通过将不同功能模块化集成来突破单芯片的面积与良率限制。但现在,来自比利时微电子研究中心imec的Zsolt Tokei与芯片IP巨头Arm的Mohamed Awad提出了一个更进一步的构想:CMOS 2.0。

根据他们在EE Times上的阐述,CMOS 2.0并非简单延续小芯片的思路,而是试图在更底层的电路级别重新思考缩放。这意味着不再仅仅依靠将大芯片拆分为小芯片再通过先进封装组合,而是从晶体管和电路设计本身出发,探索新的集成方式和架构优化。

这一概念之所以值得关注,在于它直指当前半导体缩放面临的物理极限。随着制程工艺逼近原子尺度,单纯依靠光刻精度的提升已越来越困难且成本高昂。小芯片方案虽然缓解了部分压力,但在互连带宽、功耗和延迟等方面仍存在瓶颈。CMOS 2.0的提出,暗示业界正在寻求一种系统性的设计方法变革,可能涉及新材料、新晶体管结构或全新的电路拓扑。

对于AI产业而言,底层芯片的每一次架构革新都会向上传导至算力供给。当前AI模型训练和推理对芯片的计算密度、能效比和内存带宽提出了极高要求。如果CMOS 2.0能够带来实质性的性能功耗比提升,将有助于数据中心和边缘设备更高效地运行大规模AI工作负载。

不过,目前CMOS 2.0仍处于概念探讨阶段,从实验室到量产还有漫长的路要走。Imec作为前沿研究机构,Arm作为全球应用最广的处理器架构供应商,二者的联合发声无疑为这一方向增添了分量,但具体技术细节和商业化时间表尚未披露。业界将密切关注这一可能改变游戏规则的缩放新范式。