DARPA ma ambitny plan o wartości 1,5 miliarda dolarów na wynalezienie elektroniki na nowo

Ilustracja wzoru w czerwone paski pod niebieskim chipem komputerowym wypełnionym białymi pięciopunktowymi gwiazdami. Pani Tech

W zeszłym roku Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA) , który finansuje szereg błękitnych niebios badawczych istotnych dla amerykańskiej armii, uruchomił pięcioletni program o wartości 1,5 miliarda dolarów, znany jako Electronics Resurgence Initiative (ERI), mający na celu wsparcie prac nad postępem w technologii chipów. Agencja właśnie zaprezentowała pierwszy zestaw zespołów badawczych wybranych do zbadania niesprawdzonych, ale potencjalnie potężnych podejść, które mogą zrewolucjonizować rozwój i produkcję chipów w USA.

Innowacje sprzętowe zajęły w ostatnich latach coś w rodzaju rozwoju oprogramowania, co z kilku powodów niepokoi armię amerykańską.

Koniec ery

Na szczycie listy jest to, że prawo Moore'a, które mówi, że liczba tranzystorów w chipie podwaja się mniej więcej co dwa lata, osiąga swoje granice (patrz Prawo Moore'a nie żyje. Co teraz? ). Może to utrudnić przyszłe postępy w elektronice, na których opiera się wojsko, chyba że nowe architektury i projekty pozwolą na dalsze postępy w wydajności chipów.

Istnieją również obawy związane z rosnącymi kosztami projektowania układów scalonych oraz zwiększonymi zagranicznymi inwestycjami – o których czytamy w języku chińskim – w projektowanie i produkcję półprzewodników (patrz Chiny chcą produkować chipy, które dodadzą sztuczną inteligencję do każdego gadżetu).

Budżet ERI stanowi około czterokrotny wzrost typowych rocznych wydatków DARPA na sprzęt. Początkowe projekty odzwierciedlają trzy szerokie obszary zainteresowania inicjatywy: projektowanie chipów, architektura oraz materiały i integracja.

Jeden projekt ma na celu radykalne skrócenie czasu potrzebnego do stworzenia nowego projektu chipa, z lat lub miesięcy do zaledwie jednego dnia, poprzez automatyzację procesu za pomocą uczenia maszynowego i innych narzędzi, tak aby nawet stosunkowo niedoświadczeni użytkownicy mogli tworzyć projekty wysokiej jakości.

Nikt jeszcze nie wie, jak bezpiecznie ukończyć nowy projekt chipa w ciągu 24 godzin bez interwencji człowieka, mówi Andrew Kahng z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, który kieruje jednym z zaangażowanych zespołów. To jest całkowicie nowe podejście, które rozwijamy.

Próbujemy zaprojektować rewolucję rzemieślniczego piwowarstwa w elektronice – mówi William Chappell, szef biura DARPA, które zarządza programem ERI. Agencja ma nadzieję, że zautomatyzowane narzędzia do projektowania zainspirują mniejsze firmy bez zasobów gigantycznych producentów chipów, podobnie jak wyspecjalizowane browary w USA wprowadzały innowacje wraz z gigantami branży piwowarskiej.

Nowe materiały chipowe i sprytne projekty

Jeśli jednak zamierzamy wyjść poza prawo Moore'a, są szanse, że potrzebne będą radykalnie nowe materiały i nowe sposoby integracji mocy obliczeniowej i pamięci. Przenoszenie danych między komponentami pamięci, które je przechowują, a procesorami, które na nich działają, pochłania energię i stwarza jedną z największych przeszkód w zwiększaniu mocy obliczeniowej.

W ramach innego projektu ERI zbadane zostaną sposoby, w jakie nowatorskie schematy integracji obwodów mogą wyeliminować lub przynajmniej znacznie ograniczyć potrzebę przenoszenia danych. Ostatecznym celem jest skuteczne osadzenie mocy obliczeniowej w pamięci, co może prowadzić do dramatycznego wzrostu wydajności.

Jeśli chodzi o architekturę chipów, DARPA chce stworzyć sprzęt i oprogramowanie, które można rekonfigurować w czasie rzeczywistym, aby obsługiwać bardziej ogólne zadania lub te specjalistyczne, takie jak określone aplikacje sztucznej inteligencji. Obecnie potrzeba wielu chipów, co zwiększa złożoność i koszty.

Niektóre działania DARPA pokrywają się z obszarami, nad którymi już intensywnie pracuje się w przemyśle. Przykładem jest projekt do opracowania Technologia 3-D system-on-chip , którego celem jest rozszerzenie prawa Moore'a poprzez zastosowanie nowych materiałów, takich jak nanorurki węglowe, oraz inteligentniejszych sposobów układania i dzielenia obwodów elektronicznych. Chappell przyznaje, że nakładają się na siebie, ale mówi, że własna praca agencji jest prawdopodobnie największym wysiłkiem, aby [podejście] stało się rzeczywistością.

Za mało

Niektórzy uważają, że DARPA i inne ramiona rządu USA, które wspierają badania nad elektroniką, takie jak Departament Energii, powinny wydawać jeszcze więcej na pobudzanie innowacji.

Erica Fuchs, profesor Carnegie Mellon University, która jest ekspertem w dziedzinie polityki publicznej związanej z pojawiającymi się technologiami, mówi, że ponieważ rozwój chipów skoncentrował się na bardziej konkretnych zastosowaniach, duże firmy straciły apetyt na wydawanie pieniędzy na wspólne wysiłki badawcze, podobnie jak prawo Moore'a. niepewny.

Fuchs chwali ERI, ale uważa, że ​​ogólne podejście rządu USA do wspierania innowacji w elektronice jest o rząd wielkości poniżej tego, co jest potrzebne, aby sprostać wyzwaniom, przed którymi stoimy. Miejmy nadzieję, że oddolny ruch projektowania chipów, który DARPA próbuje wzniecić, przyczyni się do zlikwidowania luki.

ukryć