《DARPA正努力从多种角度推动后摩尔时代芯片的发展》

  • 来源专题:后摩尔
  • 编译者: shenxiang
  • 发布时间:2018-07-27
  • 随着“摩尔定律”失效,硅芯片逼近物理和经历成本上限,美国国防先期研究计划局(DARPA)试图通过一项价值2亿美元的“电子复兴”计划来振兴美国电子行业。该“电子复兴”计划于2017年7月宣布启动,旨在开放各种前沿发展方向,推动芯片向超越摩尔定律方向发展。其中包括充分利用美国国内芯片产业部门,拓展包括图形处理器(GPU)在内的芯片架构。作为机器学习工具基础,新的可扩展物理架构的GPU架构将更适应GPU所支撑的软件的需求。

    DARPA微系统技术办公室的努力

    DARPA微系统技术办公室(DARPA MTO)监管的芯片计划将为后摩尔时代奠定基础,该机构的研究重点将包括三点:“在单个芯片上整合不同半导体材料”、“粘性逻辑”器件结合过程和存储功能、微系统组件的纵向而非平面集成。随着芯片技术重点发展受到数据应用的驱动,DARPA表示将投入更多的力量来利用半导体创新,这将导致后摩尔定律的微电子系统有利于军用和商业用户。

    DARPA微系统技术部主任William Chappell强调:“我们需要摆脱传统,接受新举措所涉及的各种创新。该计划将通过电路专用化来取得进展,并[将]扭转下一阶段进展的复杂性,这将对商业和国防利益产生广泛的影响。”

    此外,国防部还将与硅谷一起,利用硅谷的创新持续突破后摩尔时代的技术发展。

    联合大学微电子计划

    MTO的芯片研究工作将补充最近由DARPA和美国半导体研究联盟(SRC)联合资助的基础电子研究工作——联合大学微电子计划(JUMP),为期五年。JUMP项目成员包括多个芯片制造商,分别为美国IBM、英特尔、美光科技和中国台湾台积电(TSMC)。SRC成员和DARPA预计将为JUMP项目投资超过1.5亿美元。重点领域包括高频传感器网络、分布式和认知计算以及智能存储器和存储。

    “软件定义世界”思路

    随着DARPA继续投资器件技术,还在试图利用“软件定义世界”这一概念。DARPA认为,虚拟化和其他软件技术使解决高昂武器成本的一种方式。因此,DARPA还在诸如动态频率共享等应用的算法开发和电路设计等领域投入更多的研究经费,这一能力将使军方能够从拥挤的电磁频谱中挤出更多的空间。

  • 原文来源:http://www.sohu.com/a/169191746_465915
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    • 在过去半个世纪里,半导体信息产业得到了飞速发展,也极大地改变了人类的生活方式。这样飞速发展的背后是人类追求电子元器件最小化的不懈努力。更小的电子元器件意味着在同样大小的芯片中,可以集成的器件更多,实现的功能也更强大,这样指数级的发展趋势也被人们称为“摩尔定律”。但是,基于目前使用的材料,电子元器件继续微缩将面临漏电等诸多挑战,很快将到达最小化的极限,“摩尔定律”正在走向终结,人类社会也正在步入“后摩尔时代”。 在后摩尔时代,主要的技术发展趋势将沿着两条道路。第一条道路我们叫做“超越摩尔”,从功能出发,实现电路的多功能扩展和多功能应用集成。另一条道路就是继续通过器件的尺寸微缩,来提升集成电路的密度,因为传统的材料很难突破自身的极限,我们有可能通过对新材料、新结构和新原理器件的研发来进一步推动集成电路的发展。 一个重要的思路就是研究世界上最薄的材料,也就是厚度只有几个原子的层状材料,或者叫做二维材料。石墨烯是大家最熟悉的一种二维材料,对石墨烯最初的研究动机就是希望实现它的晶体管应用。可惜要实现这样的应用,石墨烯受限于一个天生的缺陷,就是它不是一个半导体。所以人们又继续寻找更有潜力的半导体型的二维材料,比如说硫化钼、黑磷等等。此外,人们还发现二维材料可以在原子尺度进行乐高式的堆叠和集成,有望成为后摩尔时代重要的基础电子材料。 那么二维材料应用的挑战在哪里?在我看来主要包括这样几个方面,例如如何确定合适的材料体系和器件结构,怎样实现大面积的高质量材料合成,实现对材料性质的预测和精确调控,具备与已有加工工艺的良好兼容性,以及实现大规模器件性能的均一性与系统的可靠性等等。这些挑战都需要学术界和工业界的巨大努力。 目前我们科技上被“卡脖子”的话题越来越多为国人所关注,其中集成电路就是最受关注的领域之一。我们集成电路制造工艺落后,自给率非常低。结合领域未来对战略性新材料的研究,我有这么几点思考: 首先,沿着依赖先进工艺制程的器件持续微缩化的路线,我们一直在追赶,但是要实现超越非常困难。 其次,后摩尔时代新器件将成为各国在集成电路领域竞相追逐的战略制高点,可能对产业格局产生颠覆性影响,性能、功耗、成本等多方面因素将综合决定最终的技术节点。 最后,我国需要从基础研究出发,重点研发新材料、新结构和新原理的存储、逻辑、存算一体等器件,如果最终能够实现从器件单元到系统层面的技术突破,将有希望“破局”目前的困境。