挑戰(zhàn)摩爾定律的新思維，美國 ERI計(jì)劃將光子學(xué)帶入芯片

　　為了應(yīng)對(duì)未來微電子技術(shù)即將面臨的挑戰(zhàn)，美國國防部提出了電子復(fù)興計(jì)劃，通過資助新興技術(shù)，來尋求摩爾定律盡頭的出路，而目前已進(jìn)入第二階段。

　　在2017年6月DARPA的電子復(fù)興計(jì)劃(ERI)宣布將在未來五年內(nèi)對(duì)國內(nèi)電子系統(tǒng)提供高達(dá)15億美元的投資，以解決電子技術(shù)進(jìn)步的阻礙，并進(jìn)一步將國防企業(yè)的技術(shù)需求和能力與電子行業(yè)的商業(yè)和制造相結(jié)合。在今年11月初，DARPA宣布已進(jìn)入計(jì)劃的第二階段，并表示前期對(duì)新興材料及技術(shù)的探索已有相當(dāng)成績。

　　DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室主任BillChappell表示，現(xiàn)今的潮流正是從通用硬件轉(zhuǎn)移到專業(yè)系統(tǒng)，而為了創(chuàng)造獨(dú)特和差異化的國內(nèi)制造能力，ERI第二階段將探索為傳統(tǒng)互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的器件縮放及替代載體。而首個(gè)項(xiàng)目將會(huì)是極端可擴(kuò)展性光子學(xué)封裝(PhotonicsinthePackageforExtremeScalability,PIPES)，它將探索把光子學(xué)技術(shù)帶入芯片的技術(shù)。

　　此技術(shù)通過用光學(xué)元件取代電學(xué)元件，將可降低將數(shù)百個(gè)處理器連接在一起所需的工藝及能源需求，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行，將能有效支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用，如人工智能等技術(shù)。且PIPES還將致力于建立一個(gè)國內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)，令商業(yè)及國防上能不斷獲得先進(jìn)技術(shù)的支援。

　　此項(xiàng)目首先關(guān)注的是先進(jìn)集成電路封裝的高性能光學(xué)I/O技術(shù)的發(fā)展，包括現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列、圖形處理單元及專用集成電路。其次，將研究新型器件技術(shù)和先進(jìn)鏈路，以實(shí)現(xiàn)高度可擴(kuò)展性及封裝I/O。但這種新型的系統(tǒng)架構(gòu)及大型分布式并行計(jì)算的發(fā)展將可能具有上千個(gè)節(jié)點(diǎn)，極為復(fù)雜且非常難以管理。而為了解決這個(gè)問題，第三項(xiàng)重點(diǎn)將研發(fā)低損耗光學(xué)封裝方法，以實(shí)現(xiàn)高溝道密度和高端口數(shù)量，及可重構(gòu)、低功耗的光學(xué)開關(guān)技術(shù)。

　　當(dāng)然DARPA也強(qiáng)調(diào)，還是會(huì)著力在ERI計(jì)劃中各個(gè)項(xiàng)目的聯(lián)系，并應(yīng)用在先進(jìn)衛(wèi)星系統(tǒng)、大規(guī)模識(shí)別系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全等，掌握這些新興技術(shù)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并保證這些項(xiàng)目將有助于維持國家安全。