À medida que a Lei de Moore se aproxima de seus limites físicos e econômicos fundamentais, a indústria de semicondutores enfrenta desafios sem precedentes para manter o crescimento do desempenho. Este estudo descreve a evolução revolucionária da interconexão definida por software (SDI) para o sistema definido por software em nível de wafer (SDSoW); esta arquitetura disruptiva SDSoW supera as limitações tradicionais de dimensionamento por meio da integração heterogênea em nível de wafer. O SDSoW proposto neste artigo permite a reconfiguração dinâmica de milhares de pequenos chips computacionais em todo o wafer, alcançando uma escala de desempenho superlinear e melhorando significativamente a eficiência energética. Construímos uma estrutura teórica abrangente que abrange modelos matemáticos para dimensões-chave, como flexibilidade de interconexão e escalabilidade de integração, e propusemos um esquema de reconfiguração arquitetônica dinâmica orientada por aplicações (ADR), que otimiza em tempo real a alocação de recursos em nível de wafer e espera-se que promova a inteligência emergente em sistemas heterogêneos em grande escala. Os resultados da simulação baseados em 128 a 1024 nós mostram que o SDSoW supera os sistemas de múltiplos chips tradicionais, com aumento de throughput de aproximadamente 3,73 a 4,39 vezes, redução da latência em cerca de 79,2% e melhoria da eficiência energética em cerca de 2,8 vezes. Como uma revolução tecnológica comparável à invenção dos circuitos integrados (IC), esta solução não depende da miniaturização do processo, mas oferece um caminho viável para superar a Lei de Moore por meio de um design arquitetônico inovador.

interconexão definida por software (SDI); sistema definido por software em nível de wafer (SDSoW); integração em nível de wafer; inteligência emergente; computação heterogênea