VLSI：IBM介绍性能为Petaflops计算1000倍的ExaScale计算关键技术

　　半导体制造技术相关国际会议“2009 Symposium on VLSI Technology”2009年6月15日已在京都开幕。在开幕当天上午最先举行的Plenary Session(全体会议)上，美国IBM发表了特邀演讲，介绍了面向处理能力为千万亿次(Petaflops)计算机1000倍的“亿亿次 (ExaScale)计算”用半导体技术。演讲题目为“Device Technology Innovation for Exascale Computing”。IBM院士兼该公司科技副总裁陈自强上台后首先表示，预计今后会加快高性能计算系统性能提高的速度。此前的速度为每隔2年性能提高 2倍，今后10年内，为了实现ExaScale级处理能力，预计速度将为每隔2年性能提高4倍。

　　另外，虽然会加快系统性能的提高速度，但“硅半导体技术尺度的进展较为缓慢”(陈自强)。尽管如此，通过对光刻技术、材料和元器件结构实施创新和优化，“估计CMOS尺度的进展仍会继续”(陈自强)。

　　陈自强表示，在CMOS技术尺度放缓的同时，要想加快系统性能的提高速度，“需要导入几项与CMOS尺度相结合的新技术”，新技术主要包括以下三种。第一种是三维硅技术。即以TSV(穿透硅通孔)为首的芯片积层技术。陈自强表示，通过导入三维硅技术，可获得如下系统级优势。其中包括，提高电力效率、改善外观尺寸(Form Factor)、实现部件的模块化及共享化以及易于优化系统设计等。

　　第二种是代表相变内存(phase change memory：PCM)的新型内存。陈自强表示，实现ExaScale计算的最大课题之一是，“大多数运用大规模并行算法的处理内核之间的数据传输较慢”。为了解决这一问题，需要刷新包括存储器在内的内存技术及彻底改变内存结构。对此陈表示，“利用了在光盘上进行验证的要素技术的PCM有望”成为新型内存。“在验证了可扩大至22nm级以后的工艺后，PCM可实现4bit/单元的MLC工作。通过将PCM作为存储器，可构筑新型内存阶层”(陈自强)。

　　第三种是硅纳米光子学。陈自强表示，“硅纳米光子学对实现大带宽的片上光网络，是极其重要的技术”。