2020年4月，国家发展改革委给“新基建”划了个清晰的圈——三大领域：信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施。其中两个领域直接跟人工智能挂钩：信息基础设施里，AI和云计算、区块链并排站，算是新技术基础设施；融合基础设施里，AI被当成传统基础设施升级的“万能工具”。这一锚定，等于给整个AI赛道定了调。

说回正题。人工智能要真正落地，算力是地基。而算力的载体，就是各种AI芯片。问题是，数据量像洪水一样猛涨，芯片开发很快撞上两堵墙：计算墙和存储墙。你想想看，一边是大规模计算处理，另一边存储读写速度跟不上芯片频率，延迟一起，性能直接垮掉。最理想的解法是什么？在三维集成技术框架下，把计算和存储真正“焊”在一起，突破那个著名的“存储墙”——于是，存算一体AI芯片应运而生。三维集成技术能把不同功能、不同工艺节点的芯片堆叠起来，高密度互连，成本可控又不丢性能。可以说，三维集成正是打造AI芯片的“硬核”手段，也是新基建背景下人工智能提速的关键引擎。

三维集成技术助力人工智能芯片开发

实际落地上，国内有一家叫武汉新芯的企业，是三维集成领域的老玩家。它用三维集成技术量产图像传感器、存储器和AI翻跟斗芯片好多年了，积累的经验不是纸上谈兵。它的硅通孔（TSV）和混合键合技术（Hybrid Bonding）已经量产，用在两片晶圆堆叠的非存储类产品上。举个例子：基于混合键合技术做的AI翻跟斗芯片，直接打破了冯·诺依曼结构的传统套路。怎么打破的？用三维堆叠技术，把ASIC和Memory芯片叠在一起，CPU直接从堆叠后的芯片里调数据，连接距离短了，带宽大了，功耗反而降了，运行效率飙升。这类芯片正好对胃口——人工智能、高性能处理器，全是它的用武之地。

三维集成新技术：多片晶圆堆叠和芯片-晶圆异质集成

立足现有的平台，武汉新芯正在往更深处发力，搞的多片晶圆堆叠技术和芯片-晶圆异质集成技术，才是真正的“重头戏”。

先看多片晶圆堆叠。它把晶圆级混合键合和高深宽比硅通孔技术组合起来，配合临时键合和解键合工艺，实现不同功能晶圆的垂直互连。比如，把DRAM晶圆堆叠在一起做数据缓冲，存储体读写速度一下就提上来了。相比之下，传统后段封装工艺做的HBM，因为凸点工艺有先天短板——散热差、连接数有限、生产效率低，容量和带宽提升空间很小。而多片晶圆堆叠的工艺精度高、热阻低、生产效率高，能进一步缩小芯片尺寸，增加带宽，降低延迟和功耗。武汉新芯计划2021年量产这项技术，能做到三层及以上晶圆堆叠，功耗更低、带宽更高、速度更快。这在大数据时代的高容量高带宽存储产品里，几乎是刚需。

再往下走，三维集成技术不断迭代，晶圆厂和封装厂的工艺边界越来越模糊，催生出一种更灵活的技术——芯片-晶圆异质集成。武汉新芯的这套技术，突破了传统封装级连接方式，基于“类晶圆堆叠”混合键合技术，允许晶圆和芯片堆叠在一起，不再要求上下die尺寸一致。这意味着设计方案更灵活，堆叠良率更高，成本也更低。他们计划2022年推出，届时容量和带宽能实现倍增，正好踩在物联网、人工智能、5G等多模块异质系统集成的需求上。

说到底，武汉新芯的三维集成技术平台，给客户提供了灵活多样的集成方案，为下一代全新架构的芯片系统铺好了路。基于这个平台开发的人工智能芯片，能让传统基础设施焕发新活力，信息数字化基础设施也就有了真正的“芯”支撑——新基建的实践推进，才不至于悬在半空。