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存算一体芯片的晶圆级集成技术.docx
资料介绍
存算一体芯片的晶圆级集成技术
1 引言
晶圆级集成（Wafer-Scale Integration）通过在整片硅晶圆上构建超大规模系统，实现晶圆级的统一内存与计算资源。存算一体与晶圆级集成的结合，可彻底消除片外数据迁移，在LLM推理中展现出颠覆性潜力。本章系统分析晶圆级存算一体芯片的技术原理、架构设计和制造挑战。
2 晶圆级集成原理
2.1 单晶圆系统
晶圆级集成在整片晶圆上构建系统，无需切割和封装。单晶圆可集成54GB SRAM，完整存储模型权重、激活值与KV Cache。
2.2 拼接技术
晶圆由相同尺寸的小芯片通过stitching技术无缝拼接，形成统一调度的计算平面。
3 Ouroboros系统
3.1 架构
中科院计算所Ouroboros采用晶圆级SRAM-CiM架构，在54GB片上SRAM中完成全部LLM推理操作，消除片外数据迁移。
3.2 性能
在13B模型上实现15万tokens/s的吞吐量，平均吞吐量达现有系统的4.1倍，平均能效提升4.2倍。
4 制造挑战
4.1 良率
晶圆级集成面临良率挑战，需要核心级容错机制保障大规模芯片的可靠性。
4.2 散热
晶圆级芯片的功率密度极高，需要先进的散热方案。
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