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发布日期：2024-07-26 作者：开云
关在发布后摩尔时期新器件根本研究重年夜研究打算2024年度项目指南的布告
国科金发计〔2024〕137号
国度天然科学基金委员会现发布后摩尔时期新器件根本研究重年夜研究打算2024年度项目指南，请申请人和依托单元按项目指南所述要乞降留意事项申请。
国度天然科学基金委员会
2024年5月21日
后摩尔时期新器件根本研究重年夜研究打算2024年度项目指南
本重年夜研究打算面向芯片自立成长的国度重年夜计谋需求，以芯片的根本问题为焦点，旨在成长后摩尔时期新器件和计较架构，冲破芯片算力瓶颈，增进我国芯片研究程度的晋升，支持我国在芯片范畴的科技立异。
1、科学方针
本重年夜研究打算面向将来芯片算力问题，聚焦芯片范畴成长前沿，拟经由过程信息、数学、物理、材料、工程、生命等多学科的交叉融会，在超低能耗信息处置新机理、载流子近似弹道输运新机理、具有高迁徙率与高态密度的新材料、高密度集成新方式和非冯计较新架构等方面获得冲破，研制出1fJ以下开关能耗的超低功耗器件和超出硅基CMOS载流子输运速度极限的高机能器件，实现算力晋升2个数目级以上的非冯架构芯片，成长变化型根本器件、集成方式和计较架构，培育一支有国际影响力的研究步队，晋升我国在芯片范畴的自立立异能力和国际地位。
2、焦点科学问题
针对后摩尔时期芯片手艺的算力瓶颈，环绕以下三个焦点科学问题睁开研究：
（一）CMOS器件能耗鸿沟和冲破机理。
需要重点解决以下要害问题：探访CMOS器件进行单次信息处置的能耗鸿沟，研究冲破该鸿沟的新机理，实现超低能耗下数据的计较、存储和传输。
（二）冲破硅基速度极限的器件机制。
需要重点解决以下要害问题：在摸索同时具有载流子长自由程和高态密度的新材料系统根本上，研究近似弹道输运的器件机理，实现冲破硅基载流子速度极限的高机能器件。
（三）超出经典冯?诺依曼架构能效的机制。
需要重点解决以下要害问题：探访计较与存储融会的机制与方式，并连系新型信息编码范式，实现新型计较架构，冲破冯?诺依曼架构的能效瓶颈。
3、2024年度重点帮助研究标的目的
（一）培养项目。
环绕上述科学问题，以整体科学方针为牵引，拟帮助摸索性强、选题新奇、前期研究根本较好的培养项目5项，研究标的目的包罗但不限在以下内容：
1. 超低功耗器件的理论、材料与集成手艺。
针对1fJ以下的开关能耗方针，研究超出CMOS的新道理逻辑、存储器件和其焦点材料与集成手艺；研究极端物理前提下的极低功耗信息处置与存储机制和模子。
2. 高速高机能器件的理论、材料与集成手艺。
探讨弹道输运机制，追求高迁徙率和高态密度的硅基兼容半导体新材料，研究并实现高弹道输运系数的新型场效应器件；摸索有限能耗下的信息高速处置、存取与传输新机制和其器件手艺。
3. 高能效计较与存储架构。
探访冲破冯诺伊曼能效瓶颈的新型计较架构和存储架构，研究面向存内计较新架构的设计方式学。
（二）重点撑持项目。
环绕焦点科学问题，以整体科学方针为牵引，拟帮助前期研究功效堆集较好、处在当前前沿热门、对整体方针有较年夜进献的重点撑持项目6项，标的目的以下：
1.超低温下的弹道输运器件。
面向低功耗高机能需求，研制低温弹道输运器件，低在77K 工作温度下，栅极过驱动电压和漏极电压同时小在0.5 V 时，器件电流开关比到达9个数目级以上，器件的弹道输运系数年夜在0.8，且载流子注入速度年夜在 1×107cm/s；成立77K以下低温器件PDK，设计在77K以下低温工作的8 bit微处置器，尝试验证其速度和功耗机能优在室温机能1倍以上，为超出现有硅基高机能计较手艺供给可工程化的解决方案。
2.高迁徙率堆叠沟道围栅CMOS器件。
面向高机能利用需求，研制出高迁徙率堆叠沟道的多层围栅CMOS器件，沟道层数不小在3层，NMOS与PMOS在工作电压为0.7 V时开态电流均年夜在600 μA/μm，NMOS与PMOS的阈值电压绝对值误差小在100 mV，开关比年夜在106。
3.高鲁棒性的SRAM存算一体架构和其年夜范围扩大架构研究。
研究数字域SRAM（随机静态存储器）存算一体架构和其高鲁棒性设计方案，研究定点、浮点和可变精度的高算力密度SRAM存算一体架构手艺，单芯片算力不低在4 TOPS，撑持INT8/BF16等主流计较精度，撑持年夜模子中的张量算子；研究面向年夜模子利用的算力可扩大架构和高效编译方式，算力不低在100 TOPS@INT8, 50 TFLOPS@BF16，解决SRAM存算一体架构的算力扩大问题。
4.融会分歧存储介质的异构存算一体架构研究。
研究融会新型非易掉高密度存储器与易掉性高速高经久性存储器异质集成方式、近存与存内计较电路融会设计、多算子矫捷可编程架构手艺、和融会分歧存储介质的异构存算一体架构芯片，撑持INT8、BF16等多种数据精度，计较能效 20 TOPS/W@INT8，撑持年夜模子、机械视觉等主流人工智能算法的多种张量算子，实现算力密度和能效的显著晋升。
5.面向科学计较的高精度摹拟计较架构研究。
研究基在摹拟计较机制的线性矩阵方程、非线性矩阵方程、微分方程的高精度求解方式与电路拓扑，研究面向科学计较或AI for Science的摹拟计较架构；矩阵求解范围很多在1024×1024，精度不低在32位浮点数；FP32求解精度下，功耗下降2个数目级，求解延时下降1个数目级。
6.面向新型计较器件的异构众核架构设计方式。
面向新型计较器件，研究通用、可扩大的异构众核架构设计方式。构建利用阐发模子，获得“专用-通用”异构算力、存储带宽等设计需求；构建架构设计说话，基在新型计较器件描写异构计较核、众核数据流、存储条理和互连等；研究异构众核架构的主动化生成和寻优方式，晋升架构的设计指标。基在上述方式开辟东西原型，拔取典型器件和利用设计异构众核架构，专用算力不低在64 TOPS@INT8、通用算力不低在6 TOPS@INT8。
(三)集成项目。
拟遴选具有重年夜利用价值和杰出研究根本的研究标的目的帮助集成项目3项，标的目的以下：
1.面向年夜范围CMOS集成的二维半导体手艺。
针对后摩尔时期超低功耗器件开云体育app的需求，研究面向年夜范围CMOS集成的单原子层二维半导体材料、器件、EDA与工艺，解决硅基CMOS手艺面对的微缩瓶颈与功耗瓶颈。成长N型与P型二维半导体单晶制备方式，实现8英寸硅基衬底上二维半导体单晶持续薄膜的制备；研究二维半导体器件集成工艺，实现基在二维半导体的CMOS逻辑门单位，此中器件栅介质等效氧化层厚度（EOT）≤1 nm，欧姆接触电阻≤100 Ω μm（接触长度≤20 nm），1 V源漏电压下开态电流密度≥1 mA/μm；成长器件-工艺-电路协同优化策略，研制千门级二维半导体逻辑芯片，实现要害逻辑功能验证。
2.RISC-V与存算一体异构融会芯片。
面向年夜模子等人工智能利用的高算力密度、计较完整性和自立可控生态的需求，研究SRAM存算一体与高机能RISC-V处置器的异构融会架构设计，多核可扩大架构与高速互连设计，和全栈式异构计较编译与软件栈。完成基在高机能RISC-V处置器核的存算一体扩大指令集，包罗不低在10条扩大指令，实现异构计较芯片原型1款，AI计较模块的算力密度年夜在5.92 TPP/mm2，完成多核异构可扩大计较架构和其仿真器设计，架构算力不低在100 TOPS@INT8，完成RISC-V异构编译全栈软件东西链，实现面向异构多核芯片的高效编译与主动化法式摆设。
3.数据驱动存算集成计较架构。
面向人工智能高算力、高能效需求，研究数据驱动的数字计较与存内计较连系的存算集成计较架构并研制验证芯片。研究存算集成架构的数据编码体例与计较道理，摸索数据驱动的存算协同数据流，设计适配存算集成的电路、系统架构与并行方式，解决智能计较芯片高能效、高精度、高矫捷难统筹的困难。研制数据驱动存算集成计较芯片，撑持可变计较精度，撑持线性与非线性算子 10种，峰值计较能效 40 TOPS bit/W，存算阵列机能密度 12 TOPS bit/mm2，存储容量 1 Mb，存储密度 1 Mb/mm2，在典型人工智能模子上完成验证。
4、项目遴选的根基原则
（一）慎密环绕焦点科学问题，鼓动勉励有价值的前沿摸索和立异研究。
（二）优先帮助能解决芯片中的现实困难、具有利用前景的研究项目。
（三）鼓动勉励与数学、物理、工程、材料、生命科学等多学科交叉研究。
（四）重点帮助具有杰出研究根本和前期堆集、对整体方针有直接进献的研究项目。
5、2024年度帮助打算
2024年度拟帮助培养项目5项，直接费用的平均帮助强度约为80万元/项，帮助刻日为3年，培养项目申请书中研究刻日应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”；拟帮助重点撑持项目6项，直接费用的平均帮助强度约为300万元/项，帮助刻日为3年，重点撑持项目申请书中研究刻日应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。拟帮助集成项目3项，直接费用的平均帮助强度约为1500万元/项，帮助刻日为3年，集成项目申请书中研究刻日应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。
6、申请要求和留意事项
（一）申请前提。
本重年夜研究打算项目申请人该当具有以下前提：
1.具有承当根本研究课题的履历；
2.具有高级专业手艺职务（职称）。
在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位和无工作单元或地点单元不是依托单元的人员不得作为申请人进行申请。
（二）限项申请划定。
履行《2024年度国度天然科学基金项目指南》“申请划定”中限项申请划定的相干要求。
（三）申请留意事项。
申请人和依托单元该当当真浏览并履行本项目指南、《2024年度国度天然科学基金项目指南》和《关在2024年度国度天然科学基金项目申请与结题等有关事项的布告》中相干要求。
1.本重年夜研究打算项目实施无纸化申请。申请书提交日期为2024年6月24日－7月1日16时。
（1）申请人该当依照科学基金收集信息系统(以下简称信息系统)中重年夜研究打算项目标填报申明与撰写提纲领求在线填写和提交电子申请书和附件材料。
（2）本重年夜研究打算旨在慎密环绕焦点科学问题，将对多学科相干研究进行计谋性的标的目的指导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应按照本重年夜研究打算拟解决的具体科学问题和项目指南发布的拟帮助研究标的目的，自行拟定项目名称、科学方针、研究内容、手艺线路和响应的研究经费等。
（3）申请书中的帮助种别选择“重年夜研究打算”，亚类申明选择“培养项目”“重点撑持项目”或“集成项目”，附注申明选择“后摩尔时期新器件根本研究”，按照申请的具体研究内容选择响应的申请代码。
培养项目和重点撑持项目标合作研究单元不得跨越2个。集成项目标合作研究单元不得跨越4个。
（4）申请人在申请书“立项根据与研究内容”部门，该当起首明白申明申请合适本项目指南中的重点帮助研究标的目的，和对解决本重年夜研究打算焦点科学问题、实现本重年夜研究打算科学方针的进献。
假如申请人已承当与本重年夜研究打算相干的其他科技打算项目，该当在申请书正文的“研究根本与工作前提”部门阐述申请项目与其他相干项目标区分与联系。
2.依托单元该当依照要求完成依托单元许诺、组织申请和审核申请材料等工作。在2024年7月1日16时前经由过程信息系统逐项确认提交本单元电子申请书和附件材料，并在7月2日16时前在线提交本单元项目申请清单。
3.其他留意事项。
（1）为实现重年夜研究打算整体科学方针和多学科集成，取得帮助的项目负责人该当许诺遵照相干数据和资料治理与同享的划定，项目履行进程中应存眷与本重年夜研究打算其他项目之间的彼此支持关系。
（2）为增强项目标学术交换，增进项目群的构成和多学科交叉与集成，本重年夜研究打算将每一年举行一次帮助项目标年度学术交换会，并将不按期地组织相干范畴的学术钻研会。获帮助项目负责人有义务加入本重年夜研究打算指点专家组和治理工作组所组织的上述学术交换勾当。
（四）咨询体例。
国度天然科学基金委员会信息科学部四周
联系德律风：010-62327351
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