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美国电子复兴计划跨入新阶段

2018-1-26 11:14| 发布者: 赵秋艳| 查看: 1748| 评论: 0


日前,美国国防部高级研究计划署(DARPA)正在开发能够在未来几年内巩固国家安全能力的先进技术。为了增加微电子领域基础性科学和工程研究力度,2016年,DARPA与美国半导体协会下属非营利组织“半导体研究公司”(SRC)建立半导体前沿技术研发联盟,启动“联合性大学微电子计划”(JUMP),进行高风险、高回报的研究JUMP计划为期5年,总投资额约为2亿美元,其中约40%的资金由DARPA提供,60%的资金主要由半导体产业骨干公司提供;“半导体研究公司”作为该研究联盟的行政中心,2017年广泛征求大学的研究建议,寻求创新性的方法解决微电子领域的严峻发展挑战。201811日,来自30多所美国大学的学术研究人员,组成了JUMP计划的6个主题性研究中心,包括4个以应用为重点的“垂直型”研究中心和2个以学科为重点的“水平型”研究中心DARPA希望该计划为国防和国家安全部门提供在2025-2030年期间所需要的颠覆性微电子技术。

“垂直型”研究中心的挑战集中于实现面向应用的目标,并促进能力远远超出现有系统的复杂系统开发。“垂直型”研究中心将深入进行认知计算、智能存储、分布式计算与网络,以及从射频到太赫兹传感器和通信系统等领域的研究。这些研究中心将努力开发出能够在5年内转移到军事和工业领域的系统,并在10年内部署。

4个“垂直型”研究中心包括:

1. 支持自主智能的受大脑启发式计算研究中心(C-BRIC)由美国普度大学高希格•罗伊(Kaushik Roy)领导。C-BRIC中心致力于在认知计算领域取得重大进展,其目标是使新一代的自主智能系统得以实现。下一波人工智能有望创造出如无人驾驶飞机和个人机器人助手等自主智能系统,但都需要一种新型半导体技术,以满足发展超过目前机器学习应用所需的能量和计算需求。来自美国9所大学的研究人员,将研究受大脑神经启发的算法、理论、硬件构造和应用程序驱动,以实现该中心的任务,并为未来的人工智能硬件铺平发展道路。

2. 会聚太赫兹通信与传感研究中心(ComSecTer)由加州大学圣芭芭拉分校马克•罗德威尔(Mark Rodwell)领导。来自美国10所大学的研究人员,将开发未来移动基础设施,以达成实现自主汽车革命和发展智能高速公路的共同目标。所设想的移动基础设施将能够向厘米级的定位精度、前所未有的高分辨率成像、轻型“耳语式无线电”等技术提供数据,研究人员将应用这些技术解决通信、安全和导航等方面与自主驾驶相关的挑战性问题。

3. 遍布式感知、认知以及行动用基于网络基础设施的计算研究中心(CONIX)由美国卡内基梅隆大学安东尼•罗(Anthony Rowe)领导。7所大学的研究人员将开发一种外围设备和云之间的网络计算架构。物联网依赖于云、外围设备和网络的共生关系,随着越来越多由物联网所生成的数据需要被传输到云端进行处理,现有网络越来越难以满足需求。通过将智能嵌入于网络当中,CONIX研究中心希望将处理和决策从云端移出,使目前和未来的物联网应用具备更强的自适应能力。

4. 智能存储及置于存储器内的处理研究中心由美国弗吉尼亚大学凯文•斯夸德伦(Kevin Skadron)领导,研究人员来自9所大学。该研究中心将致力于颠覆在计算机系统中有着70年历史、阻碍了大数据技术应用的“存储墙”技术瓶颈。研究工作将重点消除妨碍用户访问数据的内存和外存相分离的状态。为了完成该任务,CRISP研究人员试图将计算机处理能力构建到芯片级的内存存储当中,并在3D堆栈芯片中将内存芯片与处理器核心配对。该问题一旦解决,用户将能够对大量信息执行以前无法实现的计算,最终支持在国家安全、医学发现以及其他方面取得快速进展。

两个“水平型”研究中心将克服推动特定学科基础发展方面的挑战,目标是在与JUMP计划赞助商相关的领域创造颠覆性突破,包括先进架构与算法,先进器件、封装与材料等。

两个“水平型”的JUMP计划研究中心包括:

1. 应用驱动架构(ADA)研究中心由密歇根大学瓦莱里亚•贝尔塔科(Valeria Bertacco)领导,ADA研究中心的目标是通过将设计和制造过程大众化,使开发先进计算系统所需的成本、复杂性和能量得以极大降低。来自9所大学的研究人员将共同努力,为系统硬件和软件设计创造一种模块化的方法,这需要对今天的设计方式进行彻底的反思。ADA中心所期望创造的“即插即用”生态系统将有助于减少开发新系统所需的技能,扩大人才储备和培育创意思想,以帮助推动新计算领域的创建和进步。

2. 由应用和系统驱动的高能效集成纳米技术中心(ASCENT)由圣母大学休曼•达塔(Suman Datta)领导,该中心将寻求解决与当前电子器件相关的数据传输瓶颈和能源效率挑战。13所大学的研究人员将努力超越目前CMOS技术的预期极限,以提高未来计算系统的性能、效率和能力。为了实现这一目标,该中心将探索四个主要的研究领域,包括新的集成方案、新的器件技术以及硬件加速器应用等。

JUMP计划及其在微电子技术领域增强基础性研究的努力,是DARPA电子复兴计划(ERI)的一部分。在接下来的四年里,电子复兴计划将投入数亿美元,超越传统微细化的极限,给电子系统的性能带来影响深远的改善。电子复兴计划的核心,是商业电子行业、国防工业基础产业、大学研究人员团体和美国国防部所开展新的前瞻式合作。跨越行业、学术界和国防社区之间的合作伙伴关系,是推动下一波美国半导体技术创新所需的环境,也是推动电子复兴计划发展的若干关键因素之一。

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