復興電子計劃：探尋微電子新材料新架構和新設計方法

美國國防部2018財年預算將劃撥給先進研究計劃局（DARPA）7500萬美元，用於支持一項新的名為「電子復興」（electronics resurgence）的公私合作計劃。該計劃旨在通過開發全新的微系統材料、設計和架構的方式（而不僅限於降低部件尺寸），來克服微電子學在當前技術條件下面臨的物理尺寸瓶頸，進一步提高電子器件性能。DARPA 2018財年預算在電子學、光子學及相關係統方面的研發投資組合超過2億美元，這項7500萬美元的「復興電子」計劃將是前者的額外補充，同時該計劃也將得到來自商業企業的大額投資，半導體產業協會（SIA）也將參與合作。

復興電子計劃的重點是開發用於電子設備的新材料，將器件集成到複雜電路中的新架構，以及相較現在能夠更高效地將設計變為現實的軟硬體創新，該計劃的目標是保證即使器件的物理尺寸不再降低，仍然能夠持續提升電子設備的性能。在接下來的幾個月，DARPA的微系統技術處將與微電子界各方共同商討合作研究事宜。新的復興電子計劃將成為DARPA近期創立的聯合大學微電子計劃（JUMP）的有效補充。

復興電子計劃的材料部分，將探索使用非常規的電路配件而非更小的晶體管來大幅提升電路性能。例如，人們最為熟悉的硅材料和部分利基市場中的鍺硅化合物半導體材料，它們能夠實現的功能有限，並且仍多數以單層晶片為基礎。該計劃將為下一代邏輯和存儲器件激發更多候選材料的潛能。計劃還將試圖研究將不同半導體材料集成在單個晶元上，開發將存儲器件和邏輯器件的功能集合於一身的「膠粘邏輯器件」（sticky logic），以及開發垂直結構的微系統部件集成方式。

復興電子計劃的架構部分將圍繞執行特定任務的電路結構展開研究。專業硬體架構的改善將提升特定用途器件的性能，進而促進特定技術的發展。例如當前的圖形處理單元，就因為硬體架構的改進而成為機器學習技術取得進展的重要推動力。該計劃將探索類似的發展機會，例如能夠根據軟體需求而重構物理結構的技術。

計劃的設計部分將側重開發用於快速設計和實現專用電路的工具。與通用電路不同，專用電子設備更加快速也更加節能。儘管DARPA一直在軍用集成電路（ASIC）方面進行投資，但目前ASICS的開發成本高昂而且耗時。復興電子計劃將旨在開發具有變革意義的新型設計工具和開源設計範例，使創新者能夠更快速、更低成本地為一系列商業應用創建專門的電路設計。

資料來源：

Beyond Scaling: AnElectronics Resurgence Initiative

http://www.darpa.mil/news-events/

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