Da das Mooresche Gesetz seine physikalischen und wirtschaftlichen Grundgrenzen erreicht, steht die Halbleiterindustrie vor beispiellosen Herausforderungen beim Erhalt des Leistungswachstums. Diese Studie beschreibt die revolutionäre Entwicklung von softwaredefinierten Verbindungen (SDI) hin zu softwaredefinierten Wafer-Level-Systemen (SDSoW); die disruptive SDSoW-Architektur überwindet traditionelle Skalierungsbeschränkungen durch heterogene Integration auf Wafer-Ebene. Das in diesem Papier vorgeschlagene SDSoW ermöglicht die dynamische Rekonfiguration von Tausenden kleiner Rechenchips auf dem gesamten Wafer, erreicht überlineares Leistungsskalieren und verbessert die Energieeffizienz erheblich. Wir haben einen umfassenden theoretischen Rahmen entwickelt, der mathematische Modelle für Schlüsselbereiche wie Verbindungsflexibilität und Integrationsskalierung enthält, und schlagen ein anwendungsgetriebenes dynamisches Architektur-Rekonfigurationsschema (ADR) vor, das die Ressourcenallokation auf Wafer-Ebene in Echtzeit optimiert und in groß angelegten heterogenen Systemen ein emergentes Intelligenzpotenzial erzeugt. Simulationsergebnisse mit 128–1024 Knoten zeigen, dass SDSoW traditionelle Mehrchip-Systeme übertrifft, mit einer Steigerung des Durchsatzes um etwa das 3,73- bis 4,39-Fache, einer Verringerung der Latenz um etwa 79,2 % und einer Verbesserung der Energieeffizienz um etwa das 2,8-Fache. Als technologische Revolution vergleichbar mit der Erfindung der integrierten Schaltungen (IC) ist dieser Ansatz nicht auf Prozess-Schrumpfung angewiesen, sondern bietet durch eine innovative Architektur eine praktikable Lösung zur Überwindung des Mooreschen Gesetzes.

softwaredefinierte Verbindungen (SDI); softwaredefinierte Wafer-Level-Systeme (SDSoW); Wafer-Level-Integration; emergente Intelligenz; heterogenes Computing