美DARPA将启动最大规模的联合大学微电子项目——“跳跃”，瞄准2025-2030电子产业发展需求

本文由大国重器（ID:ElectronicComponent）授权转载，作者：长青

昨天的公众号写到了，美国国防先期研究计划局（DARPA）和半导体产业联盟（SIA）将共同启动一个总投资超过2亿美元的“电子复苏”新倡议。该研究计划是DARPA最近刚刚启动的最大规模的联合大学微电子项目“跳跃”（JUMP）的补充。今天就介绍下JUMP项目。  

DARPA表示，关于未来的愿景可以总结为“智能、自治、安全、互联、高效和可负担”，希望能基于发现超越传统微缩方式的新策略和技术，来充分挖掘一个可随时随地获取信息和计算能力的互联世界的潜能。

JUMP项目全称是“联合大学微电子项目”，将支持聚焦于高性能、高能效微电子的长期研究，以支持具有成本效益和安全保障的端到端感知和驱动、信号和信息处理、通信、计算和存储解决方案，并为未来发展建立人才储备。 

微电子产业已经接近技术路线图中的交叉路口，该技术路线图受限于物理和想象的限制，需要创新理念和全新思想作为催化剂来支持2025年及以后的技术路线图。JUMP项目希望美国学术团体、产业界能提交议案来帮助定义微电子产业的未来，希望是现有半导体研究联盟网络和国防团体中现有创新理念的一次聚集。 

JUMP研究从2018年1月1日开始，为期5年。整个JUMP项目在未来五年的总投资将超过1.5亿美元，资金来自于产业界和政府机构，目前9个官方资金提供方包括DARPA、IBM、诺格、镁光（Micron）、英特尔、EMD性能材料、亚诺德（ADI）、雷神、台湾台积电公司和洛马公司，如下图所示，还在积极吸纳更多投资方。

JUMP将采用四纵二横的“研究中心”结构，每个研究中心有一个研究主题，并使用垂直/水平的结构来捕获概念的交叉，具体如下图所示。

强调应用导向目标，通过全面覆盖所需的跨学科科学和工程来聚集于产业面对的重要问题，来获得突破性的技术和产品。中心将研制能力远超现有系统的复杂系统，能够在5年时间内达到具备转化的能力，并在10年内实现转化。每个垂直中心的提案希望能够定义该研究领域中的重大挑战，并能在JUMP项目结束前由该中心完成。JUMP垂直中心感兴趣的技术领域包括：

1.射频到THz传感器和通信系统。该主题寻求在“射频传感器和射频通信系统”这两个通用、协同应用领域的研究，实现能够工作在微波毫米波或THz频段，支持商用、军用、工业、科学和医疗应用。要满足这些应用，聚焦于该垂直集成应用的中心必须驱动在材料、设备、器件、电路、集成和封装、互联、架构（如子系统/阵列）和算法领域的突破性研究，目标是能够更高效产生、建模、控制、处理（主要或非常近耦合到RF/mm波/THz频段）、通信（传输）和感知/探测放射性信号。

2.分布式计算和网络化。使用计算来支持企业和团体互联、贸易、国防和政府需要使用分布式计算系统。聚焦于该主题的中心必须解决超大规模分布架构的挑战，以及提出进化型和变革型（非传统）的架构方案。对多层、有线和无线互联异质结系统尤其感兴趣，包括一层传感器/驱动器层和一层或多层集成层。该主题将主要聚焦于数字计算。所有层都希望能高度微缩，在层内和层间实现异质结构。

3.认知计算。该主题为系统寻求全新解决方案，能够进行规模化学习、执行推理和决策制定，并能够与人类进行交互。研究人员应通过探索冯诺依曼替代结构来研究实现认知计算系统的多种方法。例如，模拟计算、随机计算、香农启发计算、近似计算、神经形态计算。需要一个全系统方法来获取该主题目标。此外，所提出的研究应能通过在变成范式、算法、架构、电路和器件技术上的改进，满足在性能、能力和能效上基础性改进所需的技术发展。

4.智能存储器和存储。该研究主题寻求一个整体的、垂直集成的方法来实现高性能智能存储系统，其中包括运转系统、编程模块、存储器管理技术和原型系统架构。该中心一个主要聚焦领域是建立一个运转系统框架，允许系统在工作时基于系统配置参数、编程参数和系统架构进行优化。

水平研究中心将驱动在特定学科的基础研发，或者建立一套相似的学科，将在重要学术领域建立专业知识，并对JUMP资金提供者所感兴趣领域产生颠覆性突破。这些中心有任务来确认和加速超越传统CMOS新技术的进程。每个水平中心的提案希望能够定一套重要标准，该中心将使用这些标准作为所研究领域的基准和驱动力。JUMP水平中心感兴趣的技术领域包括：

5.先进结构和算法。该主题将解决实现全新计算、通信和存储应用所需的先进集成电路和架构的物理实现，包括在聚焦应用的中心中进行的研究。聚焦于该领域的中心必须研发出带有相关原始电路的可微缩异质架构。全新结构必须在硬件和算法间建立桥梁。该中心应解决的设计和集成挑战包括：组成部分包括在片和非在片加速器的系统、在和/或数据附近计算、非传统计算。使用全新协同设计来弥补架构和算法间的距离来实现该范围内的优化、组合、计算几何学、分布式系统、学习理论、在线算法、密码学等。希望建立全新架构的基准。需要使用建模和软件创新来益处硬件实施或大量采用中的阻碍。

6.先进器件、封装和材料。该主题将基于新材料和非传统集成综合的理论，解决先进有源和无源器件、互联和封装概念。需要该技术来支持提供未来微缩和能效的计算（包括模拟）和信息感知、处理和存储中下一突破性范式。这些新材料和器件将提供新的功能和特性，能够增加和/或超越传统半导体技术，将有潜能支持3D发展。材料研发、器件展示和可行性过程集成都在该范围中。希望有实验性展示以及从头开始的材料和过程建模。

这些研发的努力将对军事和产业领域同时带来益处，为国防部带来在先进雷达、通信和武器系统领域无可匹配的技术优势，为美国经济提供对商业竞争力和未来经济增长至关重要的独特信息技术和处理能力。

团体寻求通过聚焦在高风险、高回报、长期创新研究的资源，解决在电子和系统技术领域现有和新兴挑战，加速电子技术、电路、子系统和多级系统的产能增长和性能体能。为了这个目的，JUMP聚焦于8-12年时间水平轴上的探索性研究，预期将带来在22025-2030时间框架下国防和商业领域的机会。

参与者必须是美国的高校，鼓励多学校联合参与，每个中心每年大约拨款400-550万美元，每个中心预期团队大小是16-22个主要研究者。每个中心设定5年的研究计划，并在2.5年处有一个重新定向。

项目通知发布：2016年11月18日

提案日工作会：2017年1月23日

JUMP初步申请提交截止日：2017年3月6日

对初步申请反馈的截止日：2017年4月25日

JUMP详细申请提交截止日：2017年6月29日

JUMP各中心中选提案宣布日：2017年8月21日

JUMP研究开始日：2018年1月1日。

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