挑戰摩爾定律的新思維,美國 ERI 計畫將光子學帶入晶片

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 27 日 16:23 | 分類 晶片 , 零組件 follow us in feedly

為了因應未來微電子技術即將面臨的障礙,美國國防部提出了電子復興計畫(Electronics Resurgence Initiative),透過資助新興技術,來尋求摩爾定律盡頭的出路,而目前已進入第二階段。




在 2017 年 6 月,美國國防高等研究計劃署(DARPA )宣布,電子復興計畫(ERI)將在未來 5 年內對國內電子系統提供高達 15 億美元的投資,以解決電子技術進步的障礙,並進一步將國防企業的技術需求和能力與電子行業的商業和製造相結合。而在今年 11 月初 DARPA  表示,計畫已進入第二階段,並指出前期對新興材料及技術的探索已有相當成績。

DARPA 微系統技術辦公室主任 Bill Chappell 表示,現今的潮流正是從通用硬體轉移到專業系統,而為了創造獨特和差異化的國內製造能力,ERI 第二階段將探索為傳統互補式金屬氧化物半導體(CMOS)的器件縮放及替代載體。而首個項目將會是極端可擴展性光子學封裝( Photonics in the Package for Extreme Scalability,PIPES),它將探索把光子學技術帶入晶片的技術。

(Source:DARPA)

此技術透過用光學元件取代電學元件,將可降低將數百個處理器連接在一起所需的工藝及能源需求,並實現大規模並行,將能有效支持數據密集型應用,如人工智慧等技術。且 PIPES 還將致力於建立一個國內生態系統,令商業及國防們能不斷獲得先進技術的支援。

此項目首先關注的是先進集成電路封裝的高性能光學 I/O 技術的發展,包括現場可編程閘門陣列、圖形處理單元及專用積體電路。其次,將研究新型器件技術和先進鏈路,以實現高度可擴展性及封裝 I/O 。但這種新型的系統架構及大型分布式並行計算的發展將可能具有上千個節點,極為複雜且非常難以管理。而為了解決這個問題,第三項重點將研發低損耗光學封裝方法,以實現高溝道密度和高端口數量,及可重構、低功耗的光學開關技術。

當然 DARPA 也強調,還是會著力在 ERI 計畫中各個項目的聯繫,並應用在先進衛星系統、大規模辨識系統以及網路安全等,掌握這些新興技術的潛在風險,並保證這些項目將有助於維持國家安全。

(首圖來源:DARPA 官網

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