ソフトウェア定義インターコネクトからソフトウェア定義ウェハーレベルシステムへ:ポストムーア時代の計算アーキテクチャ革命

Ping LV ,  

Qinrang LIU ,  

Jiangxing WU ,  

Jianliang SHEN ,  

Mengke LIAN ,  

Rui CAO ,  

Shuai WEI ,  

Zhichao LI ,  

Peijie LI ,  

Wei GUO ,  

Wenjian ZHANG ,  

Hong YU ,  

Yanzhao GAO ,  

Abstract

ムーアの法則が物理的および経済的な根本的限界に近づくにつれて、半導体業界は性能向上の維持に前例のない課題に直面しています。本研究はソフトウェア定義インターコネクト(SDI)からソフトウェア定義ウェハーレベルシステム(SDSoW)への革命的な進化を明らかにします。SDSoWというこの破壊的なアーキテクチャは、ウェハーレベルのヘテロジニアス集積により従来のスケーリング制約を打破します。本論文で提案するSDSoWは、ウェハ全体で数千の小さな計算チップの動的再構成を実現し、超線形の性能スケーリングとエネルギー効率の大幅な向上を実現します。私たちはインターコネクトの柔軟性や集積のスケーリングなどの重要な次元に関する数学モデルを含む包括的な理論フレームワークを構築し、アプリケーション駆動の動的アーキテクチャ再構成(ADR)スキームを提案しました。このスキームはウェハレベルのリソース割り当てをリアルタイムで最適化し、大規模なヘテロジニアスシステムにおける新たな知能の創発を促進することが期待されます。128〜1024ノードに基づくシミュレーション結果は、SDSoWが従来のマルチチップシステムを上回り、スループットが約3.73〜4.39倍、遅延が約79.2%削減、エネルギー効率が約2.8倍向上することを示しています。集積回路(IC)の発明に匹敵する技術的変革として、本提案はプロセスの微細化に依存せず、革新的なアーキテクチャ設計によってムーアの法則の限界突破への実現可能な道筋を提供します。

Keywords

ソフトウェア定義インターコネクト(SDI);ソフトウェア定義ウェハーレベルシステム(SDSoW);ウェハレベル集積;新たな知能;ヘテロジニアスコンピューティング

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