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UCLA教授Subramanian S. Iyer：用新型封装延续摩尔定律

半导体行业观察 · 公众号 · 半导体 · 2017-02-07 08:53

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为了解决成本与集成度问题，1987年Iyer第一个成功研制出了使用低价SiGe工艺的异质结三极管。SiGe异质结三极管一开始被用在IBM的高端CPU中，不过由于功耗原因不久就被CMOS取代。之后IBM将SiGe HBT用在了射频系统中，获得了巨大的成功。Iyer因为SiGe异质结三极管而获得了第二个IBM杰出技术贡献奖。

更进一步：eFuse与eDRAM

在Salicide与SiGe HBT后，Iyer在IBM并没有停下前进的脚步。

上世纪90年代到本世纪初是计算机相关芯片蓬勃发展的时代。除了依据摩尔定律不断地缩小CMOS特征尺寸以外，还有不少研究者在探索其他的计算机发展方向，例如可重构计算。为了实现实时可重配置，Iyer与他在IBM的同事们在2002年提出了eFUSE，可以通过编程来控制特定导线的通或断。

不过，后来人们发现eFUSE这样的“硬”编程互连线用于可重构计算不如FPGA中的“软”变成互联，所以eFUSE在可重构计算中已经用得不多。然而，eFUSE在今天找到了另一种应用，就是用于保护芯片，阻止用户实施某些操作。例如，用户实施某些非法操作时，eFUSE可以导通使得芯片流过巨大的电流，从而实现芯片自毁功能。微软的XBOX 360中就使用了eFUSE来阻止用户烧入旧版本的firmware。Iyer也由于eFUSE而获得了IBM颁发的第三个杰出技术贡献奖。

在eFUSE之外，Iyer也把目光放到了内存上。在计算机中，DRAM存储密度高，但是访问速度受限，而且由于接口问题处理器访问DRAM的带宽也受限。另一方方面，CPU的片上SRAM访问速度快，带宽大，但是存储密度低，这就导致了很难在CPU上集成很大的存储器。那么，有没有一种既能实现高存储密度，又能集成到CPU上实现高速访问的存储器呢？

Iyer给出了答案，就是把DRAM搬到CPU的芯片上，即eDRAM（embedded DRAM）。通过使用eDRAM，CPU可以集成非常大的快速访问内存，从而大幅提高性能。例如，在IBM的POWER 8 CPU（下图）中，使用eDRAM作为L3 Cache，集成了高达80MB的eDRAM在芯片上。Iyer也因为在eDRAM方面的工作获得了IBM第四次为他颁发的杰出技术贡献奖。