為了提振美國電子產業,業界將啟動一項耗資近50億美元的計劃,幾位高階主管也將在最近的第一場活動中齊聚一堂。隨後在矽谷還將舉相關活動,針對後摩爾定律(post-Moore’s-law)時代的新材料、架構與設計流程,在科技界尋求更多更廣泛的意見。

由美國國防部先進計劃署 (DARPA)推動的電子產業振興計劃(ERI)計畫旨在滿足軍事與科技產業的需求。DARPA計畫支出2億美元,其中的7,500萬美元資金將由2018年財政預算撥出。

DARPA微系統技術辦公室(MTO)總監Bill Chappell負責監督此計畫,他指出這項計畫沒有特別要求業界分擔計畫的費用,但應該以公司努力所得來的商業價值來衡量…[而]我們認為適合的成本分擔比重是1:1。

DARPA將於九月利用活動中所得到的回饋意見來徵求計畫提案,每個獲選的計畫可自行擬定時程表與交付成果,但DARPA計畫的時間通常只有四年。

這項計畫的花費不小,但比起這項計畫的遠大抱負來說,這筆金額不算太大。此計畫旨在加速後摩爾定律時代的研究,Gordon Moore曾在他的文章中定義晶片微縮的概念。

DARPA的ERI網站中提到,它們包含「整合新材料與功能建構模組、自動化設計以及大型功能建構模組與架構的再利用」。

七月中有兩場活動將可促進ERI計劃提案在產業界與學術界中順利推廣並獲得投資 。半導體產業協會(Semiconductor Industry Association;SIA)的高層 上個月在部落格文章中稱許這項措施,但也指出該措施提出的時間正值其他半導體相關工作與單位進行經費削減。

首先是7月11日在美國華盛頓特區(Washington D.C.)舉辦的高峰會,僅限於65位國防承包商的高階主管與會,他們將會在部份的計畫提案中採用新科技。此外,7月18~19日在聖荷西舉辦的兩天座談會中,「希望能邀集業界對於研究開發投資的願景、目標與指標提出看法與意見。」

在這兩場活動中,DARPA與業界合作夥伴將會分享如何為該計劃提案的要點與細節,這些活動提供與會人士一個互動交流的機會,藉此尋找合作夥伴。此外,在聖荷西的活動中,與會者將以五分鐘的時間向DARPA專案經理說明自己的提案內容。

20170712_DARPA_NT01P1 DARPA在2012年的報告中提倡以硬體專用化克服CMOS元件微縮挑戰

尋找材料、架構與EDA工具

在活動中,DARPA將會針對ERI計劃的三大重點區域——材料、架構與設計自動化提供更多細節。

關於材料部份,研究人員將調查矽元素以外的周期表,作為超低功耗記憶體或邏輯和記憶體合併區塊的發展基礎 。他們也將探索能為光學運算、類比電路、被動元件、光子元件 與非揮發性記憶體開啟新市場 的材料。

這項工作可能會吸引其他DARPA既有計畫,像是為雷達晶片研究混合代工製程的多樣化可用異質整合(Diverse Accessible Heterogeneous Integration;DAHI)計畫,或是為SoC定義模組化IP區塊的共同異質整合與智財權再使用策略(Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property (IP) Reuse Strategies;CHIPS)計畫。

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

關於晶片架構,ERI計劃將尋找較大範圍的新領域,像是智慧編譯器 動態地重新配置系統,也包含最近在計算機協會(ACM)活動中小組座談與會者所預測的——隨著摩爾定律式微,特定領域架構將會出現。

舉例來說,DARPA上個月概述了在分層辨識驗證利用(HIVE)計畫中針對繪圖處理器的研究,並引用2012年的報告,提倡以硬體專用化來處理CMOS元件微縮的問題。

關於設計自動化,研究人員提到「,隨著電晶體的尺寸日漸縮小,設計的複雜度急劇增加,需要雇用大型、高度專業化的設計團隊」,採用昂貴的電子設計自動化(EDA)工具以及36個月的設計週期 。

它要求採用像是機器學習(machine learning)設計和驗證工具之類的替代方案,用於IC、封裝和電路板的非人機迴圈(no-human-in-the-loop)實體佈局。

DARPA指出,其於2016年支持的一項計劃花費不到1百萬美金,成功地製造了內含45億個電晶體晶片的16nm處理器,進行這項計畫的Andreas Olofsson本身曾是企業家與處理器設計者,現在則是主導一項ERI計劃的經理,專注於設計工具方面。

ERI計劃將補助由DARPA和半導體研究機構(SRC)聯合成立的聯合大學微電子計劃(Joint University Microelectronics Program),DARPA稱它是大學研究計畫中,針對基礎電子學最大的計畫之一。

(參考原文:U.S. Seeks Life After Moore’s Law,by Rick Merritt)