Nvidia的一项新专利显示，该公司正在努力将一个GPU芯片堆叠在另一个之上，以获得更多的图形计算能力。Twitter用户@Underfox发现了该专利，该专利于2020年1月提交，并于今天周二正式授予。它涉及一个称为硅通孔(TSV)的组件，它可以将一个芯片管芯垂直互连到另一个芯片管芯。Nvidia提议将芯片裸片“面对面”放置，然后将它们与多个TSV连接在一起。

该技术的目标是改善两个芯片管芯之间的电流。“通过扩展TSV，可以降低电阻，从而增强向第二个半导体芯片的功率传输，”该专利称。“通过允许TSV连接到比其他方法更厚的金属化层，可以进一步降低电阻。”

自2014年以来，Nvidia一直在使用芯片堆叠技术将内存垂直集成到GPU芯片之上，并采用Pascal架构。然而，新专利特别提到创建一种半导体封装，“其中第一个半导体芯片中的处理单元是第一个图形处理单元(GPU)，第二个半导体芯片中的处理单元是第二个GPU。”

GPU堆叠的明显好处是它可以使晶体管密度翻倍，从而提高PC显卡的功率，同时保持相同的整体占用空间。然而，3D芯片很难实现。一个主要挑战是在不引入缺陷的情况下堆叠硅。另一个问题是芯片管芯堆叠得如此紧密会导致过热的风险。

Nvidia的专利侧重于相同的芯片堆叠如何在芯片管芯之间需要“数百或数千”个互连来有效传输数据。该公司补充说：“为了实现高速运行，连接电阻应低且路径长度短，以最大限度地减少电感和电容效应。”“此外，随着半导体器件规模的扩大和更多晶体管被集成到一个器件中，运行晶体管所需的功率和电流水平也可能增加——从而使电力输送更具挑战性。”

为了改善电流，Nvidia提议将芯片裸片以面对面的方式排列，而不是面对面的配置。

该公司补充说：“面对面的布置可以通过由凸块焊盘金属形成互连来显着提高管芯之间的互连密度。”该专利接着说，英伟达可以在将每个芯​​片裸片置于面对面配置之前对其进行测试，这有助于提高制造良率。

时间会证明Nvidia是否真的会在实际产品中使用GPU芯片堆叠。但早在2018年，主要芯片代工厂台积电确实推出了自己的芯片晶圆上晶圆技术。