“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”(JUMP)是“電子復(fù)興計(jì)劃”3大項(xiàng)目群之一,于2018年1月正式啟動(dòng),由DARPA與非營(yíng)利性組織半導(dǎo)體研究聯(lián)盟(SRC)合作,分階段實(shí)施,每個(gè)階段為期5年,每年投資4000萬(wàn)美元。該計(jì)劃第一階段于2022年12月結(jié)束,第二階段(JUMP"2.0)于2023年1月正式啟動(dòng)。“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”聚焦基礎(chǔ)研究,主要發(fā)揮高校基礎(chǔ)研究?jī)?yōu)勢(shì),瞄準(zhǔn)微電子領(lǐng)域長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,通過機(jī)理創(chuàng)新,為“電子復(fù)興計(jì)劃”其他項(xiàng)目孵化與長(zhǎng)期創(chuàng)新提供牽引和支持。
“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”針對(duì)微電子技術(shù)與應(yīng)用的重難點(diǎn)問題,組織多所高校共同組建專業(yè)研究中心進(jìn)行攻關(guān)。第一階段投入資金2.08億美元,其中DARPA投資40%,半導(dǎo)體研究聯(lián)盟投資60%。半導(dǎo)體研究聯(lián)盟披露該計(jì)劃第一階段有3大目標(biāo):創(chuàng)建新的通用架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),為新器件類型和新異構(gòu)集成解決方案提供基礎(chǔ);設(shè)計(jì)研發(fā)新型電子元器件,使其能在保持現(xiàn)有性能不變時(shí)功耗降低1個(gè)—3個(gè)數(shù)量級(jí);開展未來(lái)微電子人才培養(yǎng),為美國(guó)儲(chǔ)備優(yōu)質(zhì)研究力量。
“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”第一階段共設(shè)立“從射頻到太赫茲的傳感器與通信系統(tǒng)”“分布式計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)”“認(rèn)知計(jì)算”和“智能存儲(chǔ)”4個(gè)聚焦應(yīng)用的主題,為顛覆性系統(tǒng)或產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)提供科學(xué)與工程支撐;設(shè)立“先進(jìn)架構(gòu)與算法”“先進(jìn)器件、封裝與材料”2個(gè)聚焦基礎(chǔ)的主題,為微電子技術(shù)發(fā)展提供共性學(xué)科基礎(chǔ)性支撐。
從射頻到太赫茲的傳感器與通信系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信、5G等前沿技術(shù)對(duì)頻譜資源的需求增長(zhǎng)迅速,促使現(xiàn)有通信頻段愈發(fā)擁擠,供需矛盾愈發(fā)突出。為解決以上問題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“從射頻到太赫茲的傳感器與通信系統(tǒng)”主題,旨在研發(fā)能在微波、毫米波或太赫茲下工作的新型傳感或通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的自適應(yīng)通信服務(wù)能力。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:具有可重構(gòu)、自適應(yīng)、多功能、多模式、可有效利用電磁頻譜特征的先進(jìn)通信系統(tǒng);具有智能化、抗干擾、可擴(kuò)展、自主操作與決策能力的信息處理系統(tǒng)及架構(gòu);可以互連多個(gè)傳感器,實(shí)現(xiàn)超低功耗、高數(shù)據(jù)速率、遠(yuǎn)程傳感通信的通信鏈路與集成通信組件;可以感知、監(jiān)測(cè)多個(gè)變量的小型、低成本傳感器以及大幅面柔性智能傳感器。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立太赫茲通信與感知綜合技術(shù)研究中心,由加州大學(xué)圣芭芭拉分校的馬克·羅德威爾領(lǐng)導(dǎo),參與高校包括:加州大學(xué)圣芭芭拉分校、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)圣迭戈分校、康奈爾大學(xué)、麻省理工學(xué)院、紐約大學(xué)、斯坦福大學(xué)。
分布式計(jì)算與網(wǎng)絡(luò) 分布式系統(tǒng)一般涵蓋多個(gè)用戶、應(yīng)用及硬件,具有組網(wǎng)靈活、智能協(xié)作特點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)體系“靈巧化”的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)。但是,物理層面的傳輸延遲與能耗限制往往使現(xiàn)有分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所能關(guān)聯(lián)的軟硬件資源十分有限。為解決以上問題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“分布式計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)”主題,旨在探索一種創(chuàng)新型超大規(guī)模分布式架構(gòu),解決計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)性能提升面臨的能耗制約問題,打破現(xiàn)有硬件及分布式架構(gòu)限制,有效提升拒止環(huán)境下戰(zhàn)場(chǎng)指揮控制能力。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:具有高擴(kuò)展性和高效率的大規(guī)模分布式系統(tǒng);可大幅降低延遲、能耗的數(shù)據(jù)中心級(jí)互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù);分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范;彈性分布式計(jì)算技術(shù);可將有線、無(wú)線通信的能效和數(shù)據(jù)傳輸速度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的架構(gòu)、協(xié)議、算法及系統(tǒng)。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立面向普遍感知、認(rèn)知和行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算及基礎(chǔ)設(shè)施研究中心,由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的安東尼·羅領(lǐng)導(dǎo),參與高校包括:卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校等。
認(rèn)知計(jì)算 智能算法作為生成、分發(fā)、傳播信息的底層邏輯和實(shí)現(xiàn)手段,決定了信息的產(chǎn)生形式和呈現(xiàn)方式,是推動(dòng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)邊界拓展與推動(dòng)認(rèn)知域作戰(zhàn)能力迭代的關(guān)鍵資源。為提高美軍認(rèn)知域作戰(zhàn)能力,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“認(rèn)知計(jì)算”主題,旨在通過馮·諾伊曼架構(gòu)、非馮·諾伊曼架構(gòu)或兩種架構(gòu)結(jié)合的方式創(chuàng)建一種新型認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng),通過系統(tǒng)與使用者的實(shí)時(shí)互動(dòng)以及大規(guī)模學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)自主推理及決策。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:可自主獲取、開展處理數(shù)據(jù)、感知、規(guī)劃的輔助決策系統(tǒng);情境感知、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等適用于通識(shí)認(rèn)知的通用算法;在載人或無(wú)人平臺(tái)的硬件及軟件層面實(shí)現(xiàn)高精度傳感和反饋的人機(jī)接口;具有自優(yōu)化、自修復(fù)、智能交互能力的彈性認(rèn)知系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò);具有更高性能與更高可擴(kuò)展性的先進(jìn)算法;用于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新記憶元件與電路。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立支持自主智能的類腦認(rèn)知計(jì)算研究中心,由普渡大學(xué)的考希克·羅伊領(lǐng)導(dǎo),參與高校包括:普渡大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、賓夕法尼亞州立大學(xué)等。
智能存儲(chǔ) 信息技術(shù)的進(jìn)步使數(shù)據(jù)的生成速度和數(shù)量大幅增加,數(shù)據(jù)傳輸在能耗、延遲以及帶寬上的能力不足,使現(xiàn)有計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理面臨嚴(yán)重瓶頸。為解決以上問題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“智能存儲(chǔ)”主題,旨在優(yōu)化高性能智能存儲(chǔ)的操作系統(tǒng)、編程模型、內(nèi)存管理技術(shù)和原型系統(tǒng)架構(gòu),大幅提升體積密度、信息處理密度、能耗比及性能。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:存算一體技術(shù);新穎存儲(chǔ)器架構(gòu);具有高擴(kuò)展、高耐用、高集成的新型存儲(chǔ)器件;制造相關(guān)存儲(chǔ)器件所需的材料與工藝。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立智能存儲(chǔ)和存內(nèi)計(jì)算技術(shù)研究中心,由弗吉尼亞大學(xué)凱文·斯卡德龍領(lǐng)導(dǎo),參與高校包括:弗吉尼亞大學(xué)、康奈爾大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣迭戈分校等。
先進(jìn)架構(gòu)與算法 當(dāng)前分布式集群、對(duì)稱多處理器等復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)通常由同構(gòu)硬件組成,部署后難以修改,無(wú)法實(shí)現(xiàn)性能、能效和成本的靈活擴(kuò)展。為解決以上問題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“先進(jìn)架構(gòu)與算法”主題,旨在解決各種片上和片外異構(gòu)加速器的設(shè)計(jì)和集成難題,創(chuàng)新架構(gòu)與算法,使其具有比傳統(tǒng)“CPU+GPU”等已知方法更優(yōu)的效率、性能和擴(kuò)展靈活性。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:存內(nèi)計(jì)算;可重構(gòu)計(jì)算;軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù);異構(gòu)系統(tǒng)間的自動(dòng)配置與自動(dòng)調(diào)優(yōu)機(jī)制;面向新技術(shù)與架構(gòu)的編程語(yǔ)言;節(jié)能電路/架構(gòu)以及先進(jìn)電源管理技術(shù);具有新穎存儲(chǔ)架構(gòu)的片上系統(tǒng);軟硬件加密技術(shù);新架構(gòu)的建模方法。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立應(yīng)用驅(qū)動(dòng)架構(gòu)研究中心,由密歇根大學(xué)瓦萊里亞·貝爾塔科領(lǐng)導(dǎo),參與高校包括:密歇根大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校、麻省理工學(xué)院、康奈爾大學(xué)、哈佛大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院等。
先進(jìn)器件、封裝與材料 為實(shí)現(xiàn)計(jì)算、傳感、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)技術(shù)的顛覆性突破,需要對(duì)基于新材料、新工藝的先進(jìn)有源、無(wú)源器件以及新的互連與封裝技術(shù)展開研究。為促進(jìn)相關(guān)技術(shù)發(fā)展,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”布局“先進(jìn)器件、封裝與材料”主題,旨在探索具有全新功能或特性,整體指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù)的新材料、器件與工藝。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),重點(diǎn)關(guān)注:突觸記憶器件、人工神經(jīng)元等用于認(rèn)知計(jì)算的先進(jìn)元器件;新型嵌入式內(nèi)存等先進(jìn)智能存儲(chǔ)器件;單片三維集成、異構(gòu)等先進(jìn)封裝集成技術(shù);面向新材料與新封裝工藝的熱管理技術(shù);具有高可靠、高性能的有源、無(wú)源器件;先進(jìn)柔性電子材料以及新型鐵電材料。
圍繞該主題,“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”設(shè)立節(jié)能集成納米技術(shù)應(yīng)用及系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中心,由圣母大學(xué)的休曼·達(dá)塔領(lǐng)導(dǎo),參與的高校包括:圣母大學(xué)、康奈爾大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、普渡大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等。
經(jīng)過5年研究,各中心面向?qū)W科基礎(chǔ)技術(shù)及應(yīng)用,累計(jì)承擔(dān)259項(xiàng)研究任務(wù),發(fā)表研究出版物6000余份,培養(yǎng)1600余名相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員,向社會(huì)輸送了大量?jī)?yōu)秀人才,圍繞技術(shù)重點(diǎn),取得多項(xiàng)突破?!按髮W(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”第一階段整體取得較好成效。
突破毫米波及太赫茲傳感通信關(guān)鍵技術(shù),推動(dòng)構(gòu)建海陸空天地多維通信架構(gòu)。太赫茲通信與感知綜合技術(shù)研究中心解決了高速率、高頻網(wǎng)絡(luò)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn),研發(fā)了低噪聲高功率放大器、自對(duì)準(zhǔn)磷化銦雙極納米晶體管等先進(jìn)器件,相關(guān)成果為推動(dòng)毫米波及太赫茲通信與感知系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用做出重要貢獻(xiàn)。2019年7月,在IEEE高級(jí)無(wú)線通信信號(hào)處理會(huì)議上,該中心發(fā)布了毫米波成像系統(tǒng),系統(tǒng)具備極高的圖像分辨率與精度,可有效提升惡劣條件下飛機(jī)自動(dòng)駕駛以及機(jī)載感知能力;2022年6月,該中心在年度會(huì)議上公布了世界首個(gè)完全封裝的電控單波束和多波束相控陣列,該陣列具有較高集成度與適用性,可有效推動(dòng)海陸空天地多維通信架構(gòu)的構(gòu)建,促進(jìn)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的緊密網(wǎng)格化部署;截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)58項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)出版物755篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生179名。
提升分布式系統(tǒng)安全與通信能力,孵化多個(gè)面向軍事應(yīng)用的分布式與先進(jìn)感知系統(tǒng)。面向普遍感知、認(rèn)知和行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算及基礎(chǔ)設(shè)施研究中心致力于云計(jì)算和邊緣計(jì)算的緊密結(jié)合,構(gòu)建了具有高自主性與智能性的分布式計(jì)算中間層,提出了緊湊型、模塊化多功能傳感器及超低功耗硬件框架,提升改進(jìn)了分布式系統(tǒng)的安全、通信、資源管理能力,有效推動(dòng)了新一代感知與認(rèn)知技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,相關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)邊緣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)成果在軍事和公共安全方面具有較大應(yīng)用潛力。2019年4月,該中心開發(fā)出一種在通信受阻時(shí),使用無(wú)人機(jī)群進(jìn)行通信中繼的方法。無(wú)人機(jī)群可根據(jù)通信需求靈活改變配置,定制數(shù)據(jù)容量及通信范圍。相較于傳統(tǒng)方法,該方法的信號(hào)傳輸容量提高了3倍;2022年10月,該中心提出一種面向公共安全和軍事用途的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)加固型顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)可以讓用戶在黑暗、煙塵等視覺視線受干擾,且沒有事先安裝標(biāo)簽或傳感器的條件下,實(shí)現(xiàn)人工智能場(chǎng)景交互。截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)34項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文733篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生191名。
提出具有強(qiáng)魯棒性與高準(zhǔn)確性的先進(jìn)算法,發(fā)展?jié)M足實(shí)戰(zhàn)需求的智能系統(tǒng)。支持自主智能的類腦認(rèn)知計(jì)算研究中心通過對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等展開深入研究,在推動(dòng)人工智能技術(shù)的作戰(zhàn)運(yùn)用方面作出重要貢獻(xiàn)。2021年11月,該中心在《自然》期刊上披露一種薄膜高頻天線陣列,可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的靈活高帶寬信息傳輸。該陣列具有極強(qiáng)的部署靈活性和伸彎韌性,可在飛機(jī)機(jī)翼、人體皮膚、建筑掩體等不同介質(zhì)表面附著。2022年5月,該中心發(fā)布一種使無(wú)人機(jī)在森林等野外復(fù)雜環(huán)境中能夠安全飛行的自適應(yīng)重規(guī)劃技術(shù),飛行速度為2.5米/秒。截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)21項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文1294篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生279名。
優(yōu)化存算一體技術(shù)與復(fù)雜硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)智能存儲(chǔ)器件關(guān)鍵指標(biāo)的跨越式提升。智能存儲(chǔ)和存內(nèi)計(jì)算技術(shù)研究中心研究存算一體技術(shù)、存儲(chǔ)架構(gòu)重構(gòu)以及編譯方法,設(shè)計(jì)的新型存算一體器件在吞吐量、緩存效率等方面均有較大提升,推動(dòng)了高性能、數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的發(fā)展。同時(shí),該中心推出了多個(gè)復(fù)雜硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng),可有效減輕設(shè)計(jì)人員的工作量,實(shí)現(xiàn)高度可移植的異構(gòu)智能存儲(chǔ)器件的快速設(shè)計(jì)。2021年11月,該中心在IEEE計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議上提出一種近內(nèi)存圖形處理器,相較于傳統(tǒng)單用途圖形處理器,吞吐量提高了1.2~1.9倍,顯著提升了圖形處理能力;2020年4月,該中心提出一種自動(dòng)化模型生成系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員僅需提出性能與準(zhǔn)確性需求,便可從已訓(xùn)練好的模型中自動(dòng)生成符合要求的模型變體,極大降低了復(fù)雜硬件的設(shè)計(jì)難度,同時(shí)節(jié)約了成本與時(shí)間。截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)27項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文891篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生223名。
推出開放性軟件與測(cè)試平臺(tái),加快電子領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化效率。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)架構(gòu)研究中心圍繞系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新展開研究,推出開源設(shè)計(jì)工具與先進(jìn)技術(shù)測(cè)試平臺(tái),提出高度可復(fù)用的硬件、架構(gòu)與模型,在簡(jiǎn)化下一代計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造難度、降低電子器件設(shè)計(jì)制造的成本與時(shí)間,以及打通前沿技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)化路徑方面收獲頗豐。2022年8月,該中心發(fā)布在線代碼布局優(yōu)化系統(tǒng),該系統(tǒng)可使代碼配置文件始終與當(dāng)前執(zhí)行需求相匹配,并始終與運(yùn)行代碼完美映射,可將多種設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)行速率提升1倍以上。2021年11月,該中心發(fā)布全球首個(gè)關(guān)注擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)的測(cè)試平臺(tái)ILLIXR,該平臺(tái)具有開源化、模塊化、可擴(kuò)展化特征,能有效支撐虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)的應(yīng)用測(cè)試。截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)29項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文977篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生265名。
鐵電材料領(lǐng)域取得多項(xiàng)突出進(jìn)展,為推動(dòng)集成電路進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。節(jié)能集成納米技術(shù)應(yīng)用及系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中心專注基礎(chǔ)材料合成、新型器件、封裝與單片異構(gòu)集成方案的研究,在鐵電材料、三維集成存儲(chǔ)器等方面取得大量成果,為下一個(gè)“超大規(guī)模電路”時(shí)代的到來(lái)打下基礎(chǔ)。2020年12月,該中心展示了一種基于單片三維集成的鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管,具有低溫處理、高可靠性與超快寫入速度等優(yōu)異特性。相較傳統(tǒng)存儲(chǔ)器,基于該晶體管的存儲(chǔ)器在面積、能耗、延遲等性能方面均具有很大的優(yōu)勢(shì)。2022年10月,該中心宣布制備出一種基于二氧化鋯的硅上薄膜,這種新材料在超薄狀態(tài)下依舊具有較好的鐵電性,《科學(xué)》期刊認(rèn)為該成果將對(duì)下一代電子產(chǎn)品產(chǎn)生重要影響,具有廣泛前景。截至2022年底,該中心共承擔(dān)相關(guān)研究任務(wù)90項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文1502篇,培養(yǎng)相關(guān)方向?qū)W生307名。
2023年1月,DARPA宣布“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”第二階段正式啟動(dòng),該階段預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)超2.45億美元,將吸引42所高校共同組建7個(gè)全新的研究中心。該階段將在第一階段基礎(chǔ)上,通過引入全新的思維理念,推動(dòng)新想法付諸實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)高校與國(guó)防工業(yè)界間的高水平互動(dòng),加快思想交流與技術(shù)轉(zhuǎn)型,維持美國(guó)微電子領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)。DARPA在提案人研討會(huì)上提出了該階段的4個(gè)關(guān)注重點(diǎn)。一是加快技術(shù)探索,保護(hù)美國(guó)國(guó)內(nèi)微電子知識(shí)產(chǎn)權(quán);二是促進(jìn)產(chǎn)研交流,加強(qiáng)微電子前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化效率;三是為“電子復(fù)興計(jì)劃”未來(lái)項(xiàng)目孵化奠定技術(shù)基礎(chǔ);四是培養(yǎng)包括DARPA項(xiàng)目經(jīng)理在內(nèi)的高水平研究人才。
該階段設(shè)立“認(rèn)知”“智能感知行動(dòng)”“通信與連接”“分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與架構(gòu)”“智能內(nèi)存和存儲(chǔ)”5個(gè)系統(tǒng)主題,旨在推動(dòng)未來(lái)顛覆性架構(gòu)與系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用;設(shè)立“先進(jìn)單片和異構(gòu)集成”“用于數(shù)字和模擬的高性能節(jié)能器件”兩個(gè)技術(shù)主題,旨在研究推動(dòng)未來(lái)電子技術(shù)發(fā)展的新材料、新器件與新互聯(lián)方式。
認(rèn)知主題方向 由喬治亞理工學(xué)院牽頭,設(shè)立認(rèn)知系統(tǒng)共同設(shè)計(jì)中心,旨在創(chuàng)建可持續(xù)大規(guī)模學(xué)習(xí),有目的、有彈性、能自主運(yùn)行的認(rèn)知計(jì)算系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)安全有效地推理與決策。研究方向聚焦:下一代人工智能系統(tǒng)與架構(gòu);新興計(jì)算方法;超越馮·諾依曼的架構(gòu)創(chuàng)新;新計(jì)算范式的系統(tǒng)方法;跨學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)、建模和基準(zhǔn)測(cè)試。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3770萬(wàn)美元。
智能感知行動(dòng)主題方向 由佐治亞理工學(xué)院牽頭,設(shè)立認(rèn)知多頻譜傳感器中心,旨在尋求模擬集成電路的根本性突破,實(shí)現(xiàn)具備自動(dòng)感知與推理能力的新一代智能接口,促進(jìn)下一代人工智能和邊緣設(shè)備的發(fā)展。研究方向聚焦:新型智能傳感器;射頻與太赫茲組件;光子學(xué)或其他模式的傳感器陣列及相關(guān)信號(hào)處理技術(shù);多傳感器或多頻段通信的系統(tǒng)封裝與異構(gòu)集成;電源管理;傳感器數(shù)據(jù)處理;異常數(shù)據(jù)智能檢測(cè)。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)2800萬(wàn)美元。
通信與連接主題方向 由哥倫比亞大學(xué)牽頭,設(shè)立泛在連接中心,旨在發(fā)現(xiàn)無(wú)線通信、系統(tǒng)間通信、芯片間通信的新技術(shù)方法,為相關(guān)應(yīng)用提供高寬帶、低能耗連接方式。研究方向聚焦:驅(qū)動(dòng)軟件的可編程架構(gòu)和演示;通信前端組件及子系統(tǒng)一體化解決方案;系統(tǒng)級(jí)設(shè)備和器件;異構(gòu)集成和新封裝方法;通信的安全性;數(shù)據(jù)的完整性與可靠性。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3500萬(wàn)美元。
分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與架構(gòu)主題方向 由伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校牽頭,設(shè)立下一代分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可演化計(jì)算中心,旨在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、可擴(kuò)展異構(gòu)系統(tǒng),在分布式、低能耗通用計(jì)算方面取得突破式進(jìn)展。研究方向聚焦:高能效計(jì)算和加速器結(jié)構(gòu)中的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及體系結(jié)構(gòu);高度異構(gòu)的系統(tǒng)架構(gòu);跨學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3960萬(wàn)美元。
智能內(nèi)存和存儲(chǔ)主題方向"""由加州大學(xué)圣迭戈分校牽頭,設(shè)立智能存儲(chǔ)和內(nèi)存處理中心,旨在對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)和內(nèi)存子系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新,以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。研究方向聚焦:全堆棧內(nèi)存和存儲(chǔ)中心;用于智能存儲(chǔ)的架構(gòu)和算法;先進(jìn)的器件/電路/封裝級(jí)創(chuàng)新和集成;面向大規(guī)模計(jì)算的演示平臺(tái);面向新型存儲(chǔ)器件的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和建模方法。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)5050萬(wàn)美元。
先進(jìn)單片和異構(gòu)集成主題方向由賓夕法尼亞州立大學(xué)牽頭,設(shè)立微電子系統(tǒng)異構(gòu)集成中心,旨在從根本上改進(jìn)三維單片和異構(gòu)集成,使未來(lái)計(jì)算平臺(tái)的性能密度和效率高于現(xiàn)有水平的100倍。研究方向聚焦:新型光電互連架構(gòu)及先進(jìn)封裝;多芯片集成封裝和單片集成;設(shè)計(jì)新型互連結(jié)構(gòu)、材料和流程。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3300萬(wàn)美元。
用于數(shù)字和模擬的高性能節(jié)能器件主題方向 由康奈爾大學(xué)牽頭,設(shè)立卓越節(jié)能材料和器件中心,旨在研究具有新功能、新特性的材料與器件,相關(guān)成果可以增強(qiáng)或超越傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù),并能用于單片集成和異構(gòu)互連,推動(dòng)下一代數(shù)字和模擬器應(yīng)用。研究方向聚焦:高性能數(shù)字和模擬器件;高性能有源、無(wú)源元件;新型存儲(chǔ)器件;新型設(shè)計(jì)與建模技術(shù);先進(jìn)制造與集成技術(shù);用于測(cè)量物理—電—熱特性的新型測(cè)試平臺(tái);滿足未來(lái)存儲(chǔ)、互連需求的新型材料;基于新材料的晶體管;材料、器件、電路、架構(gòu)、算法的可編程性協(xié)同設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3400萬(wàn)美元。
責(zé)任編輯:王宇璇