半導體行業在摩爾定律放緩後,一直在尋找延續性能提升的新路徑。小芯片(chiplet)技術被視為重要方向,通過將不同功能模塊化集成來突破單芯片的面積與良率限制。但現在,來自比利時微電子研究中心imec的Zsolt Tokei與芯片IP巨頭Arm的Mohamed Awad提出了一個更進一步的構想:CMOS 2.0。

根據他們在EE Times上的闡述,CMOS 2.0並非簡單延續小芯片的思路,而是試圖在更底層的電路級別重新思考縮放。這意味著不再僅僅依靠將大芯片拆分為小芯片再通過先進封裝組合,而是從晶體管和電路設計本身出發,探索新的集成方式和架構優化。

這一概念之所以值得關注,在於它直指當前半導體縮放面臨的物理極限。隨著製程工藝逼近原子尺度,單純依靠光刻精度的提升已越來越困難且成本高昂。小芯片方案雖然緩解了部分壓力,但在互連帶寬、功耗和延遲等方面仍存在瓶頸。CMOS 2.0的提出,暗示業界正在尋求一種系統性的設計方法變革,可能涉及新材料、新晶體管結構或全新的電路拓撲。

對於AI產業而言,底層芯片的每一次架構革新都會向上傳導至算力供給。當前AI模型訓練和推理對芯片的計算密度、能效比和內存帶寬提出了極高要求。如果CMOS 2.0能夠帶來實質性的性能功耗比提升,將有助於數據中心和邊緣設備更高效地運行大規模AI工作負載。

不過,目前CMOS 2.0仍處於概念探討階段,從實驗室到量產還有漫長的路要走。Imec作為前沿研究機構,Arm作為全球應用最廣的處理器架構供應商,二者的聯合發聲無疑為這一方向增添了分量,但具體技術細節和商業化時間表尚未披露。業界將密切關注這一可能改變遊戲規則的縮放新範式。