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標題 [新聞] 美國工程師研發出新型 3D 晶片，性能超 2
時間 Sun Dec 14 17:26:31 2025
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標題 [新聞] 美國工程師研發出新型 3D 晶片，性能超 2
時間 Sun Dec 14 17:26:31 2025
原文標題：
美國工程師研發出新型 3D 晶片，性能超 2D 晶片一個數量級
原文連結：
https://www.ithome.com/0/904/819.htm
美国工程师研发出新型 3D 芯片，性能超 2D 芯片一个数量级 - IT之家 美国工程师研发出新型3D芯片，性能比传统2D芯片高出12倍，突破AI硬件性能瓶颈。该芯片通过垂直堆叠设计，大幅提升数据传输效率，有望满足未来AI系统对硬件性能的千倍需求。#AI芯片##3D技术# ...
發布時間：
2025/12/14 9:16:02
記者署名：
遠洋
原文內容：
IT之家 12 月 14 日消息，據 InterestingEngineering 報導，美國工程師研發出一種具
有獨特架構的新型多層電腦晶片，有望開啟人工智慧硬體新紀元。
研究團隊指出，在硬體測試和模擬中，這款新型三維（3D）晶片的性能比傳統二維（2D）
晶片高出近一個數量級。
據IT之家瞭解，與當前主流的平面化 2D 晶片不同，該新型原型晶片的關鍵超薄元件如同
摩天大樓的樓層般垂直堆疊，其內部的垂直布線則如同大量高速電梯，可實現快速、大規
模的資料傳輸。該晶片憑藉創紀錄的垂直互連密度以及精心交織的儲存單元與計算單元，
有效規避了長期制約平面晶片性能提升的瓶頸問題。
摩天大樓的樓層般垂直堆疊，其內部的垂直布線則如同大量高速電梯，可實現快速、大規
模的資料傳輸。該晶片憑藉創紀錄的垂直互連密度以及精心交織的儲存單元與計算單元，
有效規避了長期制約平面晶片性能提升的瓶頸問題。
斯坦福大學電氣工程系 William E. Ayer 講席教授、電腦科學教授、同時也是描述該晶
片成果論文的主要負責人 Subhasish Mitra 表示：“這為晶片製造與創新開啟了一個新
時代。正是此類突破，才能滿足未來人工智慧系統對硬體性能千倍提升的需求。”
片成果論文的主要負責人 Subhasish Mitra 表示：“這為晶片製造與創新開啟了一個新
時代。正是此類突破，才能滿足未來人工智慧系統對硬體性能千倍提升的需求。”
儘管學術界此前已研製過實驗性 3D 晶片，但此次是首次在商業晶圓代工廠成功製造出具
備明確性能優勢的 3D 晶片。
研究團隊還指出，在傳統 2D 晶片上，所有元件都佈置於單一平面，記憶體分佈稀疏且有
限，資料只能通過少數幾條冗長而擁擠的路徑傳輸。由於計算單元的運行速度遠快於資料
移動速度，同時晶片無法在附近整合足夠記憶體，系統常常被迫等待資料，這一現象被工
程師稱為“記憶體牆”（memory wall），即處理速度超過晶片資料傳輸能力的臨界點。
限，資料只能通過少數幾條冗長而擁擠的路徑傳輸。由於計算單元的運行速度遠快於資料
移動速度，同時晶片無法在附近整合足夠記憶體，系統常常被迫等待資料，這一現象被工
程師稱為“記憶體牆”（memory wall），即處理速度超過晶片資料傳輸能力的臨界點。
卡內基梅隆大學電氣與電腦工程助理教授、該論文資深作者 Tathagata Srimani 表示：
“通過將記憶體與計算單元垂直整合，我們可以更快地傳輸更多資料，就像高層建築中的
多部電梯能同時運送大量住戶上下樓層一樣。”Srimani 最初是在 Mitra 指導下從事博
士後研究時啟動了這項工作。
“通過將記憶體與計算單元垂直整合，我們可以更快地傳輸更多資料，就像高層建築中的
多部電梯能同時運送大量住戶上下樓層一樣。”Srimani 最初是在 Mitra 指導下從事博
士後研究時啟動了這項工作。
斯坦福大學、卡內基梅隆大學、賓夕法尼亞大學和麻省理工學院的工程師們與 SkyWater
Technology 公司合作開發了這款 3D 晶片。
初步硬體測試顯示，該原型晶片的性能已比同類 2D 晶片高出約 4 倍。對更高堆疊層數
的未來版本進行的模擬表明，性能提升更為顯著：在真實 AI 工作負載（包括源自 Meta
開源 LLaMA 模型的任務）下，增加更多層級的設計可實現最高達 12 倍的性能提升。
的未來版本進行的模擬表明，性能提升更為顯著：在真實 AI 工作負載（包括源自 Meta
開源 LLaMA 模型的任務）下，增加更多層級的設計可實現最高達 12 倍的性能提升。
研究團隊還聲稱，該設計為實現能效-延遲乘積（Energy-Delay Product, EDP）提升
100 至 1000 倍開闢了一條切實可行的路徑。EDP 是衡量速度與能效平衡的關鍵指標。
通過大幅縮短資料傳輸距離並增加大量垂直通路，該晶片能夠同時實現更高的吞吐量和更
低的單位操作能耗，這種組合長期以來被認為是傳統平面架構難以企及的目標。
通過大幅縮短資料傳輸距離並增加大量垂直通路，該晶片能夠同時實現更高的吞吐量和更
低的單位操作能耗，這種組合長期以來被認為是傳統平面架構難以企及的目標。
賓夕法尼亞大學電氣與系統工程助理教授、該研究共同作者 Robert M. Radway 表示：“
‘記憶體牆’與‘微縮牆’（miniaturization wall）構成了致命組合。我們通過緊密整
合記憶體與邏輯單元，並以極高密度向上建構，正面迎擊這一挑戰。這就好比計算領域的
曼哈頓 —— 我們能在更小的空間內容納更多‘居民’。”
‘記憶體牆’與‘微縮牆’（miniaturization wall）構成了致命組合。我們通過緊密整
合記憶體與邏輯單元，並以極高密度向上建構，正面迎擊這一挑戰。這就好比計算領域的
曼哈頓 —— 我們能在更小的空間內容納更多‘居民’。”
心得/評論：
https://stanford.io/459OYzw
美國多家大學跟SkyWater Technology成功造出單片式3D晶片
把記憶體跟運算單元垂直整合
就能有效解決記憶體牆和微縮牆的問題
這項研究除了獲得美國各機構資助外也獲得了三星的資助
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 118.166.195.132 (臺灣)
※ 作者: madeinheaven 2025-12-14 17:26:31
※ 文章代碼(AID): #1fFeBBDR (Stock)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Stock/M.1765704395.A.35B.html
推 : wow屌打1F 12/14 17:29
推 : 好喔。DDR5要降價嗎2F 12/14 17:32
→ : 三星噴3F 12/14 17:44
→ : 這種晶片會影響gg嗎，從製作模式上的根本改變之類4F 12/14 17:53
→ : 還沒法看今年的IEDM 但跟23 VLSI架構應該不會大改5F 12/14 17:55
→ : 難怪tsm和nv慘崩6F 12/14 18:00
→ : 實驗室能做出來跟能量產那是兩件事7F 12/14 18:01
推 : X3D我知道8F 12/14 18:02
推 : 中國又能彎道超車了9F 12/14 18:03
噓 : 幾百年前就知道怎麼做，問題是良率啊10F 12/14 18:08
→ : 美國算了啦11F 12/14 18:11
→ : 這跟X3D差在哪啊？12F 12/14 18:12
→ : 成本? 良率?13F 12/14 18:13
→ : 中國:在抄了在炒了，晚點出來遙遙領先，別急。14F 12/14 18:14
推 : 能量產再說15F 12/14 18:15
推 : 3d封裝技術嗎?16F 12/14 18:15
推 : 帥喔17F 12/14 18:26
推 : 蘇媽也懂18F 12/14 18:28
推 : 3D電視也沒流行阿19F 12/14 18:33
推 : 是3D堆疊嗎？20F 12/14 18:34
推 : 台GG崩21F 12/14 18:34
推 : 投資跟人力成本也是高一個數量級的22F 12/14 18:35
推 : 這種實驗出來到實際量產 沒有十年不可能23F 12/14 18:36
→ : cp wang：嗯 做得很好，下次別做了24F 12/14 18:39
推 : 1.產能 2.良率 3.規模化生產
實驗室的東西 距離工業化生產還很遙遠 甚至沒辦法25F 12/14 18:40
實驗室的東西 距離工業化生產還很遙遠 甚至沒辦法25F 12/14 18:40
推 : gg gaa本身也是往三維發展 現在各廠封裝也是 白癡27F 12/14 18:41
推 : 什麼時代還在2D, 3D堆疊早就有了
關鍵字TSV28F 12/14 18:44
關鍵字TSV28F 12/14 18:44
推 : thermal budget控不住 gate oxide leakage止不了 em跑不停 模擬到了嗎30F 12/14 18:46
推 : 不是啥新技術 知道為啥之前都不用嗎32F 12/14 18:48
推 : 文章裡是寫首次在商業代工廠裡製造出33F 12/14 18:49
推 : 晶背供電表示：我是3D供電34F 12/14 18:55
推 : 良率 良率 還是他媽的良率35F 12/14 18:56
→ : cowos也3d啊36F 12/14 18:56
→ : 會說不是新技術的 建議查一下N3XT 3D 你會改口太新會說太新然後Fab不想做 以前沒人覺得能用能量產37F 12/14 18:58
推 : 3D晶片應該還超久 GG的cowos至少還可以爽賺N年39F 12/14 18:58
→ : 然後jim你不是整天說矽基末路嗎 這不就矽基末路了40F 12/14 19:00
推 : 笑了 還在3D 4D都快出來了41F 12/14 19:01
→ : 大概還是CNT transistor和RRAM這些還沒量產的東西42F 12/14 19:02
![[圖]](https://i.imgur.com/Fc8dGUnh.jpeg)
推 : 還不是要授權給台積電45F 12/14 19:08
→ : 各大學跟SkyWater組隊的意思就是告訴你老美想自己做
特規的晶片
他整間公司命運靠美國政府46F 12/14 19:20
特規的晶片
他整間公司命運靠美國政府46F 12/14 19:20
推 : 這不是啥新的東東啊50F 12/14 19:25
推 : 這就是X3D啊，鬼故事51F 12/14 19:30
→ : 原來現在沒3d?52F 12/14 19:32
噓 : 現在晶片只刻一層？53F 12/14 19:35
推 : 怎記得前幾年就有傳聞 文章了54F 12/14 19:48
推 : 實驗室可以玩,問題是量產性啊,效能很高無法量產=XX55F 12/14 19:53
→ : 這架構早就有了，散熱是一個很大的問題56F 12/14 19:57
→ : 問題是要能量產57F 12/14 20:00
推 : 你先想想該怎麼測試驗證…58F 12/14 20:09
推 : 能量產再說59F 12/14 20:31
→ : 呵呵，實驗室60F 12/14 20:40
推 : 實驗室什麼都有61F 12/14 20:51
噓 : 還在實驗室 能商業化量產再說62F 12/14 20:59
→ : 商業代工廠做出來了63F 12/14 21:04
推 : 開始吹，早就有的東西64F 12/14 21:37
推 : 無法商用量產都沒用65F 12/14 21:54
→ : 真費 台灣都用石墨烯66F 12/14 21:58
→ : 天網67F 12/14 22:33
→ : 好了啦 做不出來對吧68F 12/14 22:34
推 : 內文已經寫做出來了69F 12/14 22:40
推 : 做出來還有放電跟散熱問題70F 12/14 22:47
→ : 哪一家代工廠都沒寫？整天吹鬼故事71F 12/14 22:49
→ : 大哥 這都吹幾年了72F 12/14 23:11
推 : ？不是早就有了73F 12/14 23:14
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