DARPA推出電子產(chǎn)業(yè)振興計(jì)劃 后摩爾定律發(fā)展方向能否確立

 DARPA將在今年七月啟動(dòng)一項(xiàng)2億美元的計(jì)劃，并針對(duì)后摩爾定律時(shí)代的發(fā)展方向?qū)で髲V泛的意見(jiàn)，以提振美國(guó)電子產(chǎn)業(yè)...

為了提振美國(guó)電子產(chǎn)業(yè)，業(yè)界將啟動(dòng)一項(xiàng)耗資近50億美元的計(jì)劃，幾位高階主管也將在最近的第一場(chǎng)活動(dòng)中齊聚一堂。隨后在矽谷還將舉相關(guān)活動(dòng)，針對(duì)后摩爾定律(post-Moore’s-law)時(shí)代的新材料、架構(gòu)與設(shè)計(jì)流程，在科技界尋求更多更廣泛的意見(jiàn)。

由美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)計(jì)劃署 (DARPA)推動(dòng)的電子產(chǎn)業(yè)振興計(jì)劃(ERI)計(jì)劃旨在滿(mǎn)足軍事與科技產(chǎn)業(yè)的需求。DARPA計(jì)劃支出2億美元，其中的7,500萬(wàn)美元資金將由2018年財(cái)政預(yù)算撥出。

DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室(MTO)總監(jiān)Bill Chappell負(fù)責(zé)監(jiān)督此計(jì)劃，他指出這項(xiàng)計(jì)劃沒(méi)有特別要求業(yè)界分擔(dān)計(jì)劃的費(fèi)用，但應(yīng)該以公司努力所得來(lái)的商業(yè)價(jià)值來(lái)衡量…[而]我們認(rèn)為適合的成本分擔(dān)比重是1：1。

DARPA將于九月利用活動(dòng)中所得到的回饋意見(jiàn)來(lái)征求計(jì)劃提案，每個(gè)獲選的計(jì)劃可自行擬定時(shí)程表與交付成果，但DARPA計(jì)劃的時(shí)間通常只有四年。

這項(xiàng)計(jì)劃的花費(fèi)不小，但比起這項(xiàng)計(jì)劃的遠(yuǎn)大抱負(fù)來(lái)說(shuō)，這筆金額不算太大。此計(jì)劃旨在加速后摩爾定律時(shí)代的研究，Gordon Moore曾在他的文章中定義芯片微縮的概念。

DARPA的ERI網(wǎng)站中提到，它們包含“整合新材料與功能建構(gòu)模組、自動(dòng)化設(shè)計(jì)以及大型功能建構(gòu)模組與架構(gòu)的再利用”。

七月中有兩場(chǎng)活動(dòng)將可促進(jìn)ERI計(jì)劃提案在產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界中順利推廣并獲得投資 。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(Semiconductor Industry Association;SIA)的高層 上個(gè)月在部落格文章中稱(chēng)許這項(xiàng)措施，但也指出該措施提出的時(shí)間正值其他半導(dǎo)體相關(guān)工作與單位進(jìn)行經(jīng)費(fèi)削減。

首先是7月11日在美國(guó)華盛頓特區(qū)(Washington D.C.)舉辦的高峰會(huì)，僅限于65位國(guó)防承包商的高階主管與會(huì)，他們將會(huì)在部份的計(jì)劃提案中采用新科技。此外，7月18～19日在圣荷西舉辦的兩天座談會(huì)中，“希望能邀集業(yè)界對(duì)于研究開(kāi)發(fā)投資的愿景、目標(biāo)與指標(biāo)提出看法與意見(jiàn)。”

在這兩場(chǎng)活動(dòng)中，DARPA與業(yè)界合作伙伴將會(huì)分享如何為該計(jì)劃提案的要點(diǎn)與細(xì)節(jié)，這些活動(dòng)提供與會(huì)人士一個(gè)互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)，借此尋找合作伙伴。此外，在圣荷西的活動(dòng)中，與會(huì)者將以五分鐘的時(shí)間向DARPA專(zhuān)案經(jīng)理說(shuō)明自己的提案內(nèi)容。

DARPA在2012年的報(bào)告中提倡以硬件專(zhuān)用化克服CMOS元件微縮挑戰(zhàn)

尋找材料、架構(gòu)與EDA工具

在活動(dòng)中，DARPA將會(huì)針對(duì)ERI計(jì)劃的三大重點(diǎn)區(qū)域——材料、架構(gòu)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化提供更多細(xì)節(jié)。

關(guān)于材料部份，研究人員將調(diào)查矽元素以外的周期表，作為超低功耗存儲(chǔ)器或邏輯和存儲(chǔ)器合并區(qū)塊的發(fā)展基礎(chǔ) 。他們也將探索能為光學(xué)運(yùn)算、模擬電路、被動(dòng)元件、光子元件 與非揮發(fā)性存儲(chǔ)器開(kāi)啟新市場(chǎng) 的材料。

這項(xiàng)工作可能會(huì)吸引其他DARPA既有計(jì)劃，像是為雷達(dá)芯片研究混合代工制程的多樣化可用異質(zhì)整合(Diverse Accessible Heterogeneous Integration;DAHI)計(jì)劃，或是為SoC定義模組化IP區(qū)塊的共同異質(zhì)整合與智財(cái)權(quán)再使用策略(Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property (IP) Reuse Strategies;CHIPS)計(jì)劃。

DARPA還提出一些前瞻性計(jì)劃的例子，像是3D交錯(cuò)式陣列、憶阻器網(wǎng)路和碳奈米管(CNT)電腦。

關(guān)于芯片架構(gòu)，ERI計(jì)劃將尋找較大范圍的新領(lǐng)域，像是智慧編譯器 動(dòng)態(tài)地重新配置系統(tǒng)，也包含最近在計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(ACM)活動(dòng)中小組座談與會(huì)者所預(yù)測(cè)的——隨著摩爾定律式微，特定領(lǐng)域架構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)。

舉例來(lái)說(shuō)，DARPA上個(gè)月概述了在分層辨識(shí)驗(yàn)證利用(HIVE)計(jì)劃中針對(duì)繪圖處理器的研究，并引用2012年的報(bào)告，提倡以硬體專(zhuān)用化來(lái)處理CMOS元件微縮的問(wèn)題。

關(guān)于設(shè)計(jì)自動(dòng)化，研究人員提到“，隨著電晶體的尺寸日漸縮小，設(shè)計(jì)的復(fù)雜度急劇增加，需要雇用大型、高度專(zhuān)業(yè)化的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)”，采用昂貴的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具以及36個(gè)月的設(shè)計(jì)周期 。

它要求采用像是機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具之類(lèi)的替代方案，用于IC、封裝和電路板的非人機(jī)回圈(no-human-in-the-loop)實(shí)體布局。

DARPA指出，其于2016年支持的一項(xiàng)計(jì)劃花費(fèi)不到1百萬(wàn)美金，成功地制造了內(nèi)含45億個(gè)電晶體芯片的16nm處理器，進(jìn)行這項(xiàng)計(jì)劃的Andreas Olofsson本身曾是企業(yè)家與處理器設(shè)計(jì)者，現(xiàn)在則是主導(dǎo)一項(xiàng)ERI計(jì)劃的經(jīng)理，專(zhuān)注于設(shè)計(jì)工具方面。

ERI計(jì)劃將補(bǔ)助由DARPA和半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)(SRC)聯(lián)合成立的聯(lián)合大學(xué)微電子計(jì)劃(Joint University Microelectronics Program)，DARPA稱(chēng)它是大學(xué)研究計(jì)劃中，針對(duì)基礎(chǔ)電子學(xué)最大的計(jì)劃之一。