По мере приближения закона Мура к своим фундаментальным физическим и экономическим пределам, полупроводниковая отрасль сталкивается с беспрецедентными вызовами в поддержании роста производительности. В этом исследовании описывается революционная эволюция от программно-определяемых соединений (SDI) к программно-определяемым системам на уровне вафли (SDSoW); этот прорывной архитектурный подход SDSoW преодолевает традиционные ограничения масштабирования за счет гетерогенной интеграции на уровне вафли. Предложенный SDSoW позволяет динамически перепрограммировать тысячи малых вычислительных чипов на всей пластине, достигая сверхлинейного масштабирования производительности и значительно повышая энергоэффективность. Мы разработали комплексную теоретическую основу, охватывающую математические модели ключевых аспектов, таких как гибкость соединений и масштабирование интеграции, и предложили схему динамической архитектурной реконфигурации под управлением приложений (ADR), которая в реальном времени оптимизирует распределение ресурсов на уровне вафли и, как ожидается, способствует появлению новых форм интеллектуальности в масштабных гетерогенных системах. Результаты моделирования с 128–1024 узлами показывают, что SDSoW превосходит традиционные многочиповые системы, увеличивая пропускную способность примерно в 3.73–4.39 раза, снижая задержку примерно на 79.2% и повышая энергоэффективность примерно в 2.8 раза. Эта технологическая революция, сопоставимая с изобретением интегральных схем (IC), не зависит от уменьшения технологического процесса, а предлагает практический путь к преодолению закона Мура через инновационный архитектурный дизайн.

программно-определяемые соединения (SDI); программно-определяемые системы на уровне вафли (SDSoW); интеграция на уровне вафли; возникающий интеллект; гетероганные вычисления