中文 英语

芯片行业的下一代路线图

SRC的新首席执行官透露了一些关于下一代项目的信息,从芯片到超维计算和混合现实。

受欢迎程度

Dodd Younkin是半导体研究公司(SRC)的新总裁兼首席执行官,坐落在半导体工程中,讨论未来十年内芯片技术的工程职业,研发趋势以及芯片技术的原因。德赢娱乐网站【官方平台】以下是对话的摘录。

作为一家总部位于美国的芯片财团,SRC的章程是什么?

Younkin字体半导体研究公司,简称SRC,是一个成立于20世纪80年代初的财团。当时,驱动因素主要是2D尺度、III-V设备、封装、互联和建筑创新。但在本质上,我们一直做的是把学术研究人员作为好想法的来源,并确保他们植根于有趣的问题,如果解决了,将使行业能够并采用。

SRC帮助开发研发项目,然后为这些项目分配资金,对吗?

Younkin我们主要资助大学,目前全球已有130多所大学签约。第一步是SRC与行业和政府合作,确定一个研究项目的征集和确保财政支持。第一步是定义问题,类似于darpa的模型。我们把征集信息公开了。我们相信竞争是创新和思想的最佳源泉。大学教师通常分两个阶段提交提案,这使我们能够与行业和政府合作,提供反馈,加强最初的概念。我们的理念是,当项目开始时,就是参与并使其变得更好的时候。这时候你就会开始问一些棘手的问题,或者问为什么有些事情没有成功并从中吸取教训。SRC与项目成员共享这些信息。

SRC是由公司、政府和大学资助的吗?

Younkin简而言之,我们的主要资金来源是我们的21个行业成员。第二个来源是政府资金美国国防部高级研究计划局是我们的优质合作伙伴,通过他们的电子复兴倡议或ERI。我们也与NIST和NSF合作多年。我们确实有一些大学为选定的项目提供成本分担。这是我们投资的第三个和更小的支柱。

SE:美国是半导体行业的主要创新者。然而,与其他国家相比,美国在资助基础研究方面滞后的看法。一般来说,美国中半导体研发的状态是什么?

Younkin:一般来说,美国生态系统有点分散。我们对早期的想法和商业化非常擅长。但我们已经从这两个追求之间的空间中拉开了。我看到其他国家不怕这一应用创新空间,或者他们似乎并不害羞地远离弥合研究和商业化空间的挑战。并且由于某种原因,美国的激励系统在中间地面创造了一个巨大的真空。部分原因我认为SRC首席执行官的角色是我喜欢中间地面,将SRC视为我们生态系统成功的重要元素。我们正在与教师一起制定较长范围和投机的想法,试图将它们蒸馏用于练习并将其交给工业。但我们是一个适度的努力。虽然我们没有任何近期NSF的预算(国家科学基金会)或DARPA,但我们在全球范围内产生了很大的影响,因为我们不怕中间地位。

SE:中国政府正投入1500亿美元资金发展半导体产业。欧盟(EU)最近启动了一项价值数十亿美元的半导体计划。美国政府是否需要加大力度,为美国半导体行业提供更多资金,帮助其跟上其他国家的步伐?

Younkin:这是政府是正确答案的空间。我们的政府在那里有助于识别和解决将会受益社会的大挑战。和在半导体以及信息和通信技术中的投资正好。半导体是美国最大的出口之一。他们提供无数的工作,是全球领导的源泉。但是,还有一个分歧的激励制度,将工业和学者分开。政府可以帮助激励和创造围绕这一能源。有才华的人很贵。它在这里投资。您还需要突出显示并解决合适的时间的正确问题。 So, that’s where the government can step in. I was pleased to see that the National Defense Authorization Act (NDAA) legislation recently passed by Congress. It is evidence of the increased appetite for semiconductor R&D that disseminates from the U.S. industry. Academics have been working with SIA and other channels to help government connect the dots between what society gets if we invest and what it loses if we don’t.

SE:还有什么需要做的?

Younkin我们需要借鉴中国和欧盟的经验,在有意义的领域进行合作,不要把资金分散得太分散,使他们效率低下,增加的投资得不到任何回报。我希望看到的是一些明智的短期胜利,将生态系统提升到一个新的水平。我还希望看到的是关于人们如何合作并创造出比单个部分之和更大更好的东西的明智讨论。SRC在这方面的多方合作方面有着卓越的记录。

SE:尽管如此,中国在半导体行业的支出还是超过了美国和其他国家。美国如何才能跟上呢?

Younkin由于我们有共同的经验和对创新的共同兴趣,我们仍然具有优势。我们不能指望的是说我们需要或得到中国级别的资金。这不会发生。但我们可以聪明地使用我们的资源,以及我们必须获得和保持竞争优势的各个部分。我认为,如果我们停留在过去的成就上,不能创新,不能保持渴望,我们就会陷入麻烦。我们必须拿着这些新美元说,‘我们能做些什么才能真正让我们在10年内领先?我们如何才能共同做到这一点,以便我们迅速地做到这一点,作为一个整体从错误中吸取教训,并保持在前列。”

SE:集成电路行业对工程师和相关技术领域的需求正在增长,但公司很难找到足够的人才。简而言之,美国和其他地方都存在人才短缺。我们如何培养新的半导体劳动力,如何让更多的人对这个行业感兴趣?

Younkin我从2001年开始做化学家和材料科学家。我对将事物缩小到化学和原子的规模感到兴奋,这是材料科学家、电子工程师和许多计算机工程师进入这个行业的一个令人信服的理由。近年来,这一渠道已开始明显枯竭。为了吸引人才,我们必须分享一些我们不知道如何解决的难题,并试图说明为什么这些难题令人兴奋。我们必须向聪明的人们展示,在未来的20到30年里,会有很多令人着迷的机会,你可以在这些机会的基础上,成为一名科学家或工程师。我们必须设法使他们参与解决这些问题。例如,你有神经形态计算或者是受大脑启发的计算,这很有前途,但也很复杂。量子计算光子学是非常令人兴奋的前沿,正在取得巨大进展。年轻的学生群体不太接受2D缩放的故事。这种说法并不是想要进入他们的内心和思想。我们必须寻找一种新的叙述方式,帮助学生理解现在可能是加入半导体行业的最激动人心的时刻。有一个光明的未来。

SE: SRC和SIA最近发布了一个中期10年计划,称为“半导体十年计划”。这是一份概述未来十年芯片研究和资助重点的报告,对吧?

Younkin:没错。SRC与来自政府、学术界和产业界的科学家合作,花了两年时间制定了这份报告,它将作为我们向2030年及以后发展的指南。在SIA的帮助下,我们已经要求追加34亿美元的联邦研发资金,以推动智能传感、内存和存储、通信、安全和能源效率这五个领域的发展。完整的报告在出版社,很快就会发布。我们希望业内人士能够在其中明确自己的研发挑战或正在出现的挑战,并加入我们的讨论。我们呼吁对下一波材料和硬件创新做出更大的集体承诺,在这一波创新中,集成对于实现我们都在寻求的人工智能、5G+和量子计算的全部潜力至关重要。这包括单片集成、异构集成和包含2.5D/3D的元素包装,以及我们甚至还没有开始设想或研究的技术。我们必须致力于设备创新、材料、设计、包装、制造和劳动力发展,作为集成需求的基本要素。

SE: SRC正在从事哪些技术和/或项目?

Younkin我认为有一个很有前途的项目是从包装的角度来看,我们在逻辑和RF的交叉领域的工作。投资于5克,在射频的数字前端有惊人的进步。我们正在努力将先进的射频元件与逻辑、内存、fpga甚至gpu一起放入一个封装中。但在热管理和形状因素方面存在重大挑战。另外,解决这两个传统上独立的领域的交集的专业知识或诀窍也较少。所以我们的研究人员正在考虑SoC/SiP设计/架构的权衡,以及推动芯片驱动和封装解决方案。这些投资是由与加州大学圣巴巴拉分校和圣母大学的合作推动的。与学术界分享的行业见解非常有帮助。

SE:那chiplets呢?

Younkin我们一直在关注单片集成和2.5D/3D封装技术。其他人已经研究了好几年了。在未来的几年里,将会有许多分散计算解决方案的组装方面的研发机会。这是我们行业中快速发展的一部分。

SE:今天,芯片制造商继续沿着生产5nm,研发3nm的逻辑扩展路线图前进。那么逻辑缩放呢?你怎么看?

Younkin我对工程师和人类的创新充满信心,我相信,基于我所看到的技术,那些推动先进逻辑的公司至少在未来10年将继续这样做。但随后的每个节点都需要大量的人力资本,而失足的代价是非常高昂的。与此同时,芯片价值创造的范式正在迅速改变。公司必须通过SoC/SiP技术提升产品组合,包括3D单片集成、新的内存类型、封装创新、新的加速器,以及下一代人工智能的新架构的迅速崛起。通过这些改变,他们需要实现传统上通过2D缩放所获得的性能提升。这是非常艰难的。在SRC,我们一直关注这个等式的第二部分。我们正在教育员工,公司将需要他们成功地转向新的集成方案、新的软件包和新的架构。

SE: SRC正在研究的其他一些技术是什么?

Younkin:我们很高兴看到快速进展的研究领域之一,并且随着时间的推移,我们一直在推动通过新的计算机架构或基于FPGA的实现来加速基因组测序。虽然大部分目标是在基因组学中占有于广泛的目标,但这项工作能够快速枢转,以帮助解决与Covid-19相关的挑战。我们在UC圣地亚哥有一些良好的工作,可以加速本地测试并帮助城市。在改善相对于最先进的基因组测序的同时,真正的机会正在提供个性化的医疗解决方案。例如,如果您有一种癌症形式,并且我的癌症形式,那么我们可能因我们自己的测序和医生可以了解我们个人形势而异的治疗。如果我们可以将计算解决方案降至合理的价格点,这才是可能的,这只是可能的,这变得快速和可访问。因此,这是我们在过去几年中工作的一个非常有趣的挑战,并将继续追求。

SE: SRC在生物技术领域还做了什么?

Younkin:我们有一个项目叫做半导体合成生物学项目。这项工作的一个方面就是观察神经元,并研究如何把它们当作我们熟悉和喜爱的设备来描述。他们的特点是什么?我们能从生物和电气工程的融合中学到什么?从医疗技术或医疗设备领域来说,这意味着什么?我们一直在探索可植入设备和非植入支架。因此,我们越来越多地看到,生物和纳米的融合是社区的一个新兴机会,也是医疗技术领域新伙伴的进入。

SE:地平线上还有什么?

Younkin我们在增强现实、虚拟现实和混合现实领域对卡耐基梅隆大学进行了额外的投资。那里的研究人员创建了ARENA,一个沉浸式的跨国虚拟现实中心,在那里他们可以引入数字双胞胎——现实世界的东西和虚拟世界的东西——并让它们在一个平台上同步。信息在类似于这样的会议中在全国范围内实时分享。这是一个刚起步的研究项目,但说实话,它是自去年3月我们开始远程工作以来我见过的最好的技术。

SE:我想SRC和它的合作伙伴正在研究人工智能,对吗?

Younkin人工智能研究和创意无处不在,尤其是在SRC。在人工智能在前面,我们的研究人员之一是加州大学圣地亚哥分校的Tajana Rosing教授,他一直在推动超维计算。这是在研究非常大的数据阵列,并试图理解如何处理它们,以几个数量级的改进。这是一个产生了很多浓厚兴趣的领域。这个架构看起来很吸引人。速度提高了好几个数量级。但问题是我们如何在短期内将其提炼成可编程工作芯片?我想我们还没有答案。这就是为什么我们花费大量时间来推动硬件和软件架构师之间的共享对话。他们需要彼此多交流,才能获得有意义的整体收益。

SE:这项技术有什么前景?

Younkin字体超维计算机,或称高清计算机,通过在硅中模拟人脑的能力,有望解决我们在未来几年面临的信息爆炸问题。为此,超维计算使用更大的数据容量。与32位或64位计算不同,HD方法的数据将包含10,000位或更多位。但要充分发挥其潜力,我们的研究人员必须继续开发新的编码和解码策略,快速算法,并推动有意义的硬件演示。

SE:你的一些努力正在结出果实,并带来了新的项目,对吗?

Younkin例如我们的一些工作已经成长,毕业,开始了新的生活。在我们的DARPA合作伙伴中有一个SRC研究项目由伊利诺伊大学领导叫做SONIC。它试图从香农启发的通信中吸取教训,并将其提炼为计算机芯片设计,以容错的方式运行。随机计算是另一种描述它的方式。你并不是依赖于一个确定性的解决方案来确保任何给定的设备总是正确的,而是使用系统和随机变化来设计更像大脑的芯片。这些芯片遵循80/20规则,尽可能利用现有信息,提供快速、准确和高效的计算解决方案。作为该项目的一个组成部分,研究人员开发了一种被称为“超级奈奎斯特密度心电图”的原型,这是一种令人惊叹的头戴式设备,能够从人类视觉皮层捕获比标准脑电图更多的信息。这项研究为卡内基梅隆大学获得了2000万美元的DARPA拨款,作为DARPA下一代非手术神经技术或N3计划的一部分。

SE: N3项目不是旨在为服役人员开发双向脑机接口吗?据DARPA称,这些接口将用于控制无人驾驶飞行器。或者它们可以与计算机系统一起执行各种任务。

Younkin:是的。我将坚持商业场景。在未来,我可以看到我们戴上舒适时尚的头戴式耳机,它可以读取我们的大脑信号,然后将数据输入我们的抬头增强现实显示器。这是一个例子。假设一辆车从右边开过来。这是一辆电动汽车,所以你听不到。因此,系统在我们的眼睛看到汽车之前就感知并通知我们,从而避免了灾难。随着人类拥抱更多的科技,我们将发现我们正在用手表、耳机、头部显示器和植入物来增强我们的身体。我们正在寻找不需要太多人力参与的简单解决方案。

SRC和您的合作伙伴成立了融合太赫兹通信和传感中心。那是什么呢?

Younkin我们一直在推动更高频率的设备和系统,这些设备和系统超越了5G频率,甚至超越了毫米波。我们正在努力推动我们认为可能是6G基础设施,主要是基于140 GHz和太赫兹的芯片设计、集成和系统影响的手机和射频基站。第二,同样的硬件和设计元素也可用于成像和传感。可以把它看作是下一代激光雷达的解决方案。正如前面提到的,我们正在把重点放在通信和逻辑交叉的射频和数字封装集成上。这是两个传统上分开的桶。

SE:你在SRC的愿望清单上有什么?

Younkin我希望看到我们在量子计算和光子学方面获得一些额外的投资,以补充我们目前和不断增长的研究组合。美国政府最近在量子计算方面进行了一些重大投资。很高兴见到你。

有关的故事

美国芯片制造业重夺优势

AI、芯片和面具的未来

走在边缘



1评论

吉尔·罗素 说:

马克,

很高兴看到你终于提到了打印的超维计算。建议你看看莫森·伊马尼在加州大学欧文分校的研究。
Imani从UC San Diego(Tajana Rosing的小组)获得了他的博士学位。

留下一个回复


(注意:此名称将公开显示)