美國“電子復(fù)興計(jì)劃”中的“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”概況

“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，由DARPA與非營利性組織半導(dǎo)體研究聯(lián)盟（SRC）合作，分階段實(shí)施，每個階段為期5年，每年投資4000萬美元。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?！按髮W(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”聚焦基礎(chǔ)研究，主要發(fā)揮高?；A(chǔ)研究優(yōu)勢，瞄準(zhǔn)微電子領(lǐng)域長遠(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)目孵化與長期創(chuàng)新提供牽引和支持。

第一階段總體布局

“大學(xué)聯(lián)合微電子計(jì)劃”針對微電子技術(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)有性能不變時功耗降低1個—3個數(shù)量級；開展未來微電子人才培養(yǎng)，為美國儲備優(yōu)質(zhì)研究力量。

第一階段研究主題

“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”4個聚焦應(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)對頻譜資源的需求增長迅速，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)測多個變量的小型、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。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、無線通信的能效和數(shù)據(jù)傳輸速度提高一個數(shù)量級以上的架構(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，是推動未來戰(zhàn)爭邊界拓展與推動認(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)時互動以及大規(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)等適用于通識認(rèn)知的通用算法；在載人或無人平臺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 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”主題，旨在優(yōu)化高性能智能存儲的操作系統(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)；新穎存儲器架構(gòu)；具有高擴(kuò)展、高耐用、高集成的新型存儲器件；制造相關(guān)存儲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)間的自動配置與自動調(diào)優(yōu)機(jī)制；面向新技術(shù)與架構(gòu)的編程語言；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)處理與存儲技術(shù)的顛覆性突破，需要對基于新材料、新工藝的先進(jìn)有源、無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。

第一階段成效研判

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，向社會輸送了大量優(yōu)秀人才，圍繞技術(shù)重點(diǎn)，取得多項(xiàng)突破。“大學(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高級無線通信信號處理會議上，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)自動駕駛以及機(jī)載感知能力；2022年6月，該中心在年度會議上公布了世界首個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，使用無人機(jī)群進(jìn)行通信中繼的方法。無人機(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)算研究中心通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等展開深入研究，在推動人工智能技術(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)智能存儲器件關(guān)鍵指標(biāo)的跨越式提升。智能存儲和存內(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，推動了高性能、數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的發(fā)展。同時，該中心推出了多個復(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)國際會議上提出一種近內(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，同時節(jié)約了成本與時間。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試平臺，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)測試平臺，提出高度可復(fù)用的硬件、架構(gòu)與模型，在簡化下一代計(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)布全球首個關(guān)注擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)的測試平臺ILLIXR，該平臺具有開源化、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、三維集成存儲器等方面取得大量成果，為下一個“超大規(guī)模電路”時代的到來打下基礎(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)存儲器，基于該晶體管的存儲器在面積、能耗、延遲等性能方面均具有很大的優(yōu)勢。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。

第二階段規(guī)劃布局

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，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，推動新想法付諸實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)高校與國防工業(yè)界間的高水平互動，加快思想交流與技術(shù)轉(zhuǎn)型，維持美國微電子領(lǐng)域優(yōu)勢。DARPA在提案人研討會上提出了該階段的4個關(guān)注重點(diǎn)。一是加快技術(shù)探索，保護(hù)美國國內(nèi)微電子知識產(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”“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”5個系統(tǒng)主題，旨在推動未來顛覆性架構(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”兩個技術(shù)主題，旨在研究推動未來電子技術(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)測試。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)3770萬美元。

智能感知行動主題方向 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。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)2800萬美元。

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)3960萬美元。

智能內(nèi)存和存儲主題方向"""由加州大學(xué)圣迭戈分校牽頭，設(shè)立智能存儲和內(nèi)存處理中心，旨在對存儲系統(tǒng)和內(nèi)存子系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，以應(yīng)對數(shù)據(jù)指數(shù)級增長的發(fā)展趨勢。研究方向聚焦：全堆棧內(nèi)存和存儲中心；用于智能存儲的架構(gòu)和算法；先進(jìn)的器件/電路/封裝級創(chuàng)新和集成；面向大規(guī)模計(jì)算的演示平臺；面向新型存儲器件的評價標(biāo)準(zhǔn)和建模方法。預(yù)計(jì)投入經(jīng)費(fèi)5050萬美元。

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，使未來計(jì)算平臺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、無源元件；新型存儲器件；新型設(shè)計(jì)與建模技術(shù)；先進(jìn)制造與集成技術(shù)；用于測量物理—電—熱特性的新型測試平臺；滿足未來存儲、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)3400萬美元。

責(zé)任編輯：王宇璇