Universidades norte-americanas, em parceria com a fundição SkyWater Technology, anunciaram a criação do que classificam como o primeiro chip 3D verdadeiramente monolítico fabricado em linha comercial. O protótipo reúne, em um mesmo wafer de silício, camadas verticais de lógica de processamento e memória, superando as restrições dos circuitos bidimensionais tradicionais.
Como funciona a nova arquitetura
Diferentemente das soluções 3D habituais — que juntam vários chips individuais em um único módulo —, o novo dispositivo empilha sequencialmente transistores e células de memória no mesmo substrato. Essa estratégia reduz a distância entre processamento e armazenamento, minimizando gargalos de desempenho.
O chip combina três tecnologias principais:
- transistores baseados em nanotubos de carbono;
- camadas de memória resistiva não volátil (RRAM);
- lógica CMOS de silício convencional.
Detalhes de fabricação
A produção ocorreu nas instalações comerciais da SkyWater, utilizando processos maduros entre 90 nm e 130 nm. Um ponto crítico foi a deposição de camadas adicionais a 415 °C, temperatura suficientemente baixa para preservar a integridade das estruturas previamente formadas.
Ganhos de desempenho
Ensaios de hardware indicaram que o protótipo alcançou quatro vezes mais throughput que um chip plano com área e latência equivalentes. Simulações projetando pilhas verticais ainda mais altas apontaram até 12 vezes de melhoria em cargas típicas de inteligência artificial.
Estimativas dos pesquisadores sugerem que, com integração vertical ampliada, a arquitetura pode proporcionar ganhos de 100 a 1.000 vezes no produto energia-atraso, métrica que combina eficiência energética e velocidade.
Imagem: Shutterstock AI
Colaboração acadêmica e industrial
O desenvolvimento envolveu equipes da Stanford University, Carnegie Mellon University, University of Pennsylvania e MIT. Segundo os autores, o fato de o chip ter sido produzido em uma foundry comercial demonstra a viabilidade de levar a tecnologia 3D monolítica para escala industrial.
Para os cientistas, explorar a terceira dimensão representa um caminho natural diante dos limites físicos da miniaturização em duas dimensões, especialmente em aplicações de IA, computação de alta intensidade e dispositivos embarcados avançados.
Com informações de WizyThec
