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DARPA通过增添新项目全力推进“电子复兴”计划
2017-09-20


[DARPA官方网站2017913日报道] DARPA宣布引入新的投资项目来进一步推进“电子复兴”计划。“电子复兴”计划(ERIElectronics Resurgence Initiative)于20176月正式启动,DARPA期望通过该计划开启全新的创新途径,来应对微电子技术领域即将要面对的来自工程技术和经济成本方面的挑战。对于已持续发展了半个世纪的微电子技术,这些问题得如果不到解决,势必会影响未来的发展。为保持电子行业健康的发展势头,DARPA“电子复兴”计划将在接下来的四年里投入数亿美元资金,以扶持和培养在先进材料、电路设计工具和系统架构三方面的创新性研究。除了DARPA的现有项目和当前美国最大的大学基础电子研究项目“联合大学微电子项目”(JUMP)之外,DARPA又通过发布三个广泛机构公告(BAAs)在“电子复兴”计划中增添了六个全新的项目。


DARPA“电子复兴”计划新增的六个项目分别为:“三维单芯片系统”(3DSoCThree Dimensional Monolithic
System-on-a-Chip
)项目、“新式计算基础需求”(FRANCFoundations Required for Novel
Compute
)项目、“电子设备智能设计”(IDEAIntelligent Design of Electronic
Assets
)项目、“高端开源硬件”(POSHPosh Open Source Hardware)项目、“软件定义硬件”(SDHSoftware Defined Hardware)项目和“特定领域片上系统”(DDSoCDomain-Specific System on a Chip)项目。其中,3DSoCFRANC项目为“电子复兴”计划材料和集成支柱领域提供支撑,IDEAPOSH项目为“电子复兴”计划电路设计支柱领域提供支撑,SDHDDSoC为“电子复兴”计划系统架构领域提供支撑。



ERI材料和集成领域新项目:3DSoCFRANC



为了回答“我们是否可以利用非传统电子材料集成来增强传统硅集成电路以及实现与传统等比例缩放思路相关的性能提升?”这一问题,DARPA决定开展“三维单芯片系统”(3DSoC)和“新式计算基础需求”(FRANC)两个新项目。计划大纲详见编号为HR001117S00056的广泛机构公告(BAAs)文件。



“三维单芯片系统”(3DSoC)项目:传统微电子芯片为平面、二维结构,3DSoC项目主要聚焦在单衬底第三维度垂直向上构建微系统所需材料、设计工具和制造技术的研发。通过该项目可实现逻辑、存储及输入/输出元件的高效封装,从而使系统的运行功耗更低,计算速度提升50倍以上。



“新式计算基础需求”(FRANC)项目:此项目的目标是超越传统逻辑和存储功能相分离的冯诺依曼架构(以数学、物理学和计算机科学先驱约翰冯诺依曼命名)。当前,在冯诺依曼架构下,因数据在存储单元和处理器之间传输所造成的时间延迟和能量消耗成为阻碍计算机性能进一步提升的主要原因。针对该项目所提出的研究计划需要展示如何通过开发新型材料、器件及算法加速逻辑电路中的数据存储速度或通过设计全新的、比以往更为复杂的逻辑和存储电路结构来突破这一“存储瓶颈”。



ERI电路设计领域新项目:IDEAPOSH



为了回答“我们是否可以降低设计现代片上系统的复杂度、缩短设计所需时间,并开创电路和系统专门化的全新时代?”这一问题,DARPA决定开展“电子设备智能设计”(IDEA)和“高端开源硬件”(POSH)两个新项目。计划大纲详见编号为HR001117S0054的广泛机构公告(BAAs)文件。



“电子设备智能设计”(IDEA)项目:该项目的最终目标之一是实现“设计过程中无人干预”的能力,甚至在混合信号集成电路、多集成电路模块系统级封装和印刷电路板等复杂电子技术的24小时设计框架中也无需专家进行设计。



“高端开源硬件”(POSH)项目:该项目旨在构建一个开源的设计和验证框架,包括以低成本实现超复杂片上系统设计的技术、方法和标准。DARPA“电子复兴”计划团队期望利用可降低复杂片上系统设计门槛的全新设计工具开启专用设计创新的新时代。开源软件最有可能成为在应用层面实现创新的工具。



ERI系统架构领域新项目:SDHDDSoC



为了回答“我们是否能够在继续依赖传统编程结构的情况下,获得专用化芯片所带来的好处?”这一问题,DARPA决定开展“软件定义硬件”(SDH)和“特定领域片上系统”(DDSoC)两个新项目。计划大纲详见编号为HR001117S0055的广泛机构公告(BAAs)文件。



“软件定义硬件”(SDH)项目:该项目旨在构建可重构软硬件设计和制造的决策辅助技术基础。这些可重构软硬件需要具备运行数据密集型算法的能力(具备该能力是实现未来机器学习和自主系统的基础)和与目前专用集成电路(ASICs)相当的性能。在现代战争中,决策是由所获取的数据信息来驱动的,例如,由成千上万个传感器提供的情报、监视和侦察(ISR)数据、后勤物流/供应链数据和人员绩效评估指标数据等。对这些数据的有效利用依赖于可进行大规模计算的有效算法。



“特定领域片上系统”(DDSoC)项目:该项目的设立是受通过单一编程框架实现多应用系统快速开发需求的驱动。这一单一编程框架能够使片上系统设计人员将通用、专用(如专用集成电路)、硬件加速辅助处理、存储和输入/输出等要素进行混合和匹配,从而实现特定技术领域应用片上系统的简单编程。例如,软件定义无线电(software-defined radio)就是这些特定技术领域中的一种,应用范围包括移动通信、卫星通信、私人网络、所有类型雷达和网络空间电子战等。



新项目与DARPA现有项目和JUMP计划相结合可构成实现下一阶段创新的更为坚实的基础,并在2025年到2030年时间框架内提供对国家安全至关重要的电子技术能力。



下一步,将汇集对这六个新项目感兴趣的研究人员,开展项目“提案者日”(Proposers Day)活动,以推动新项目的顺利运行。其中,系统架构领域的SDHDDSoC项目的“提案者日”活动,分别已于91819日两天在弗吉尼亚州阿林顿举行。电路设计领域的IDEAPOSH项目的“提案者日”活动将于922日在加州山景城举行。材料和集成领域的FRANC项目已于915日以网络研讨会的形式举行相关活动。DDSoC项目“提案者日”活动定于922日在DARPA位于阿林顿的总部举行。关于这些“提案者日”的更多细节,详见DARPA编号为DARPA-SN-17-75的特别通知。(工业和信息化部电子第一研究所  李铁成)



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