重大项目|美DARPA启动“电子复兴计划”第二阶段，突出解决专用电子制造能力、硬件安全和国防应用

2017年6月美国国防先期研究计划局（DARPA）微系统技术办公室（MTO）首次宣布“电子复兴计划”（ERI），这是一个历时5年、总投资15亿美元的重大研究计划，目前正在推出其研究重点的第二阶段。ERI任务由一些持续开展的DARPA项目组成——包括最近授予的六个ERI“第三页”（Page 3）项目——ERI将解决摩尔定律长期存在的障碍以及阻碍电子技术进步50年快速发展的挑战。ERI的下一阶段将侧重于进一步将国防企业的技术需求和能力与电子行业的商业现实及制造现实相结合。

针对性解决三个棘手问题

ERI第二阶段旨在解决电子界曾在DARPA于7月在旧金山举行的ERI峰会期间举办的一系列研讨会中提出的三个关键问题。这些关键问题是：需要支持国内制造业选择，并使他们能够针对不同需求开发差异化能力;投资芯片安全的需求;希望在ERI项目之间创建新的连接，并在国防应用中展示最终的技术。

DARPA MTO办公室主任Bill Chappell博士表示：“通过ERI计划，DARPA正在为更加强大、安全、高度自动化的电子行业奠定基础，将我们从一个通用硬件时代转移到专业化系统时代。自晶体管发明以来，美国电子行业在电子领域一直处于全球领先地位。ERI计划的第一阶段主要投资于通过探索新型电路材料、架构和设计的专业化来保持竞争力所需的研究和开发。ERI第二阶段力求在此投资的基础上，将我们推向可以实现专用电路的国内半导体制造领域;证明这些电路的供应链是可信的，并且构建时考虑到安全性;并最终提供给国防部和商业部门的用户。”

提升新型电子制造能力

为了创造独特的和差异化的国内制造能力，ERI的第二阶段将探索传统CMOS缩放的补充和替代方案。该领域的第一个项目是“极端可扩展性封装中的光子”（PIPES），它将探索把光学缩放的优势直接带入到芯片的方法。PIPES项目还将致力于建立一个美国国内生态系统，促进商业和国防部用户长期获得这些新的光子能力。通过大大降低与数字微电子数据移动相关的能量需求和挑战，该项目可以减少将数百个GPU连接在一起所需的工作量，并实现大规模并行性，能够支持当前和新兴的数据密集型应用，如机器学习、大规模仿真和先进传感器。

与PIPES项目一起，ERI第二阶段的其它投资旨在确保新型制造能力的发展，并支持为国防部及其商业合作伙伴持续提供差异化、高性能电子产品的战略。这对于国防部来说很重要，因为它的电子制造需求众多且多样化，且其系统具有独特的要求和特定的功能。尽管用于数字工艺的传统CMOS缩放仍然是一个重要的投资领域，但许多与国防部相关的关键电子产品很可能来自传统CMOS缩放方案的替代和补充。ERI第二阶段的潜在探索领域包括将微机电系统（MEMS）和射频（RF）元器件直接集成到先进电路和半导体制造工艺中。这些工作将建立在现有的ERI材料与集成研究方向的工作基础上，补充当前的ERI项目，如FRANC、3DSoC和CHIPS项目。

实现电子元器件的安全可追溯

在2018年余下的时间里，DARPA计划宣布与ERI峰会上强调的问题相关的ERI第二阶段额外的投资。潜在的探索领域包括实现电子元器件的可追溯性——从设计到使用——以及可以实施安全和隐私保护的电子产品的开发。潜在的ERI第二阶段项目将考虑对包含安全风险保护的有保证的电子产品的需求。这些工作将建立在ERI的设计和架构研究方向的工作基础上，并利用现有的DARPA项目，如解决硬件安全和验证挑战的SSITH项目。

实现ERI在国防专用系统中的应用

ERI第二阶段还将研究如何增加ERI各项工作之间的联系——从基础研究项目到技术应用项目——以及所有部门开发的ERI技术在国防特定系统中的新兴和未来的应用。项目和最终用户之间的这些联系是整个ERI计划成功的关键，推动了DARPA向国防部及其合作伙伴提供差异化服务的能力。正在开发的项目应有助于确保源自ERI的技术进步将对国家安全产生重大影响。潜在的探索领域包括ERI在大规模物理仿真、认知射频系统、下一代卫星、网络安全等领域的应用。