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美國半導(dǎo)體技術(shù)中堅研究計劃跨入新階段
[據(jù)美國DARPA網(wǎng)站2018年1月17日報道]美國國防部先期研究計劃局(DARPA)正在開發(fā)能夠在未來幾年內(nèi)鞏固國家安全能力的先進技術(shù)。新技術(shù)往往始于基礎(chǔ)性科學(xué)和工程研究，反過來，通過應(yīng)用和以目標為導(dǎo)向的工程和產(chǎn)品開發(fā)，又為大幅改進技術(shù)開辟了新的途徑。為了增加規(guī)模龐大、極其復(fù)雜的微電子領(lǐng)域基礎(chǔ)性科學(xué)和工程研究的力度，DARPA和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界的合作伙伴共同向“聯(lián)合性大學(xué)微電子計劃”（JUMP）提供資助，并且已經(jīng)找到合適的美國大學(xué)研究人員，進行高風(fēng)險、高回報的研究，應(yīng)對微電子技術(shù)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性難題。2018年1月1日，來自30多所美國大學(xué)的學(xué)術(shù)研究人員，組成了JUMP計劃的6個研究中心，開始進行深入的研究工作。DARPA希望該計劃在未來數(shù)十年里能夠?qū)篮蜕虡I(yè)機會產(chǎn)生影響。
DARPA項目經(jīng)理林頓·薩哈(Linton Salmon)表示:“JUMP計劃及其六個主題性研究中心，將推動新一波基礎(chǔ)性研究，為國防和國家安全部門提供在2025-2030年期間所需要的顛覆性微電子技術(shù)。通過這些大學(xué)團隊，我們正在尋求創(chuàng)新解決方案，來應(yīng)對嚴峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，以便克服目前電子系統(tǒng)在性能和可擴展性方面的局限?！狈催^來，這將為可以大大增強戰(zhàn)士感知環(huán)境、處理信息以及通信交流等能力的技術(shù)發(fā)展開辟道路。
該計劃的籌劃始于2016年，DARPA與美國半導(dǎo)體協(xié)會下屬的非營利組織“半導(dǎo)體研究公司”(SRC)合作，共同建立了半導(dǎo)體前沿技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟，其費用由DARPA和全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)聯(lián)合提供，相關(guān)企業(yè)包括模擬器件、ARM、先進微器件性能材料(隸屬于默克公司)、IBM、英特爾、洛克希德·馬丁、美光、諾斯羅普·格魯曼、雷聲、臺積電、三星等公司?！鞍雽?dǎo)體研究公司”作為該研究聯(lián)盟的行政中心，在整個2017年廣泛征求大學(xué)的研究建議，目標是找出創(chuàng)新性的方法，解決微電子領(lǐng)域的嚴峻發(fā)展挑戰(zhàn)。
JUMP計劃為期5年，總投資額約為2億美元，其中約40%的資金由DARPA提供，60%的資金主要由上述半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)骨干公司提供。
在被JUMP計劃采納的6個建議中，根據(jù)4項建議建立了4個以應(yīng)用為重點的“垂直型”研究中心，根據(jù)2項建議建立了以學(xué)科為重點的“水平型”研究中心。
在JUMP計劃的語境下，“垂直型”研究中心的挑戰(zhàn)集中于實現(xiàn)面向應(yīng)用的目標，并促進能力遠遠超出現(xiàn)有系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)?！按怪毙汀毖芯恐行膶⑸钊脒M行認知計算、智能存儲、分布式計算與網(wǎng)絡(luò)，以及從射頻到太赫茲傳感器和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究。這些研究中心將努力開發(fā)出能夠在5年內(nèi)轉(zhuǎn)移到軍事和工業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)，并在10年內(nèi)部署。
支持自主智能的受大腦啟發(fā)式計算研究中心(C-BRIC)由美國普度大學(xué)高希格·羅伊（Kaushik Roy）領(lǐng)導(dǎo)。C-BRIC中心致力于在認知計算領(lǐng)域取得重大進展，其目標是使新一代的自主智能系統(tǒng)得以實現(xiàn)。下一波人工智能有望創(chuàng)造出如無人駕駛飛機和個人機器人助手等自主智能系統(tǒng)，但都需要一種新型半導(dǎo)體技術(shù)，以滿足發(fā)展超過目前機器學(xué)習(xí)應(yīng)用所需的能量和計算需求。來自美國9所大學(xué)的研究人員，將研究受大腦神經(jīng)啟發(fā)的算法、理論、硬件構(gòu)造和應(yīng)用程序驅(qū)動，以實現(xiàn)該中心的任務(wù)，并為未來的人工智能硬件鋪平發(fā)展道路。
會聚太赫茲通信與傳感研究中心(ComSecTer)由加州大學(xué)圣芭芭拉分校馬克·羅德威爾（Mark Rodwell）領(lǐng)導(dǎo)。來自美國10所大學(xué)的研究人員，將開發(fā)未來移動基礎(chǔ)設(shè)施，以達成實現(xiàn)自主汽車革命和發(fā)展智能高速公路的共同目標。所設(shè)想的移動基礎(chǔ)設(shè)施將能夠向厘米級的定位精度、前所未有的高分辨率成像、輕型“耳語式無線電”等技術(shù)提供數(shù)據(jù)，研究人員將應(yīng)用這些技術(shù)解決通信、安全和導(dǎo)航等方面與自主駕駛相關(guān)的挑戰(zhàn)性問題。
遍布式感知、認知以及行動用基于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的計算研究中心（CONIX)由美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)安東尼·羅（Anthony Rowe）領(lǐng)導(dǎo)。7所大學(xué)的研究人員將開發(fā)一種外圍設(shè)備和云之間的網(wǎng)絡(luò)計算架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)依賴于云、外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的共生關(guān)系，隨著越來越多由物聯(lián)網(wǎng)所生成的數(shù)據(jù)需要被傳輸?shù)皆贫诉M行處理，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)越來越難以滿足需求。通過將智能嵌入于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，CONIX研究中心希望將處理和決策從云端移出，使目前和未來的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具備更強的自適應(yīng)能力。
智能存儲及置于存儲器內(nèi)的處理研究中心由美國弗吉尼亞大學(xué)凱文·斯夸德倫（Kevin Skadron）領(lǐng)導(dǎo)，研究人員來自9所大學(xué)。該研究中心將致力于顛覆在計算機系統(tǒng)中有著70年歷史、阻礙了大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的“存儲墻”技術(shù)瓶頸。研究工作將重點消除妨礙用戶訪問數(shù)據(jù)的內(nèi)存和外存相分離的狀態(tài)。為了完成該任務(wù)，CRISP研究人員試圖將計算機處理能力構(gòu)建到芯片級的內(nèi)存存儲當(dāng)中，并在3D堆棧芯片中將內(nèi)存芯片與處理器核心配對。該問題一旦解決，用戶將能夠?qū)Υ罅啃畔?zhí)行以前無法實現(xiàn)的計算，最終支持在國家安全、醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)以及其他方面取得快速進展。
此外，兩個“水平型”研究中心將克服推動特定學(xué)科基礎(chǔ)發(fā)展方面的挑戰(zhàn)，目標是在與JUMP計劃贊助商相關(guān)的領(lǐng)域創(chuàng)造顛覆性突破，包括先進架構(gòu)與算法，先進器件、封裝與材料等。兩個“水平型”的JUMP計劃研究中心包括：
應(yīng)用驅(qū)動架構(gòu)(ADA)研究中心由密歇根大學(xué)瓦萊里亞·貝爾塔科（Valeria Bertacco）領(lǐng)導(dǎo)，ADA研究中心的目標是通過將設(shè)計和制造過程大眾化，使開發(fā)先進計算系統(tǒng)所需的成本、復(fù)雜性和能量得以極大降低。來自9所大學(xué)的研究人員將共同努力，為系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計創(chuàng)造一種模塊化的方法，這需要對今天的設(shè)計方式進行徹底的反思。ADA中心所期望創(chuàng)造的“即插即用”生態(tài)系統(tǒng)將有助于減少開發(fā)新系統(tǒng)所需的技能，擴大人才儲備和培育創(chuàng)意思想，以幫助推動新計算領(lǐng)域的創(chuàng)建和進步。
由應(yīng)用和系統(tǒng)驅(qū)動的高能效集成納米技術(shù)中心(ASCENT)由圣母大學(xué)休曼·達塔（Suman Datta）領(lǐng)導(dǎo)，該中心將尋求解決與當(dāng)前電子器件相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸和能源效率挑戰(zhàn)。13所大學(xué)的研究人員將努力超越目前CMOS技術(shù)的預(yù)期極限，以提高未來計算系統(tǒng)的性能、效率和能力。為了實現(xiàn)這一目標，該中心將探索四個主要的研究領(lǐng)域，包括新的集成方案、新的器件技術(shù)以及硬件加速器應(yīng)用等。
JUMP計劃及其在微電子技術(shù)領(lǐng)域增強基礎(chǔ)性研究的努力，是DARPA電子復(fù)興計劃(ERI)的一部分。在接下來的四年里，電子復(fù)興計劃將投入數(shù)億美元，超越傳統(tǒng)微細化的極限，給電子系統(tǒng)的性能帶來影響深遠的改善。電子復(fù)興計劃的核心，是商業(yè)電子行業(yè)、國防工業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、大學(xué)研究人員團體和美國國防部所開展新的前瞻式合作?？缭叫袠I(yè)、學(xué)術(shù)界和國防社區(qū)之間的合作伙伴關(guān)系，是推動下一波美國半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新所需的環(huán)境，也是推動電子復(fù)興計劃發(fā)展的若干關(guān)鍵因素之一。(工業(yè)和信息化部電子第一研究所 王巍)
2017-01-24 來源：國防科技信息網(wǎng)
