芯片行业的下一代路线图

SRC的新首席执行官透露了一些下一代项目,包括从chiplets到多维计算和混合现实。

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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。beplay体育下载链接以下是对话的摘录。

SE:作为一个美国芯片联盟,SRC的章程是什么?

Younkin:半导体研究公司或SRC,是20世纪80年代初形成的联盟。此时,司机主要是2D缩放,III-V器件,包装,互连和架构创新。但在心脏中,我们一直以来一直都是拥抱学术研究人员作为好主意的来源,并确保他们基于有趣的问题,如果解决,将能够通过行业启用并采用。

SE: SRC帮助开发研发项目,然后为这些项目分配资金,对吗?

Younkin:我们主要为大学提供资金,现在全球超过130份。第一步是SRC与行业和政府合作,为研究计划定义征求和安全的财务支持。所以第一步是定义问题,类似于DARPA的模型。我们将索取放入开放式领域。我们认为,竞争是创新和思想的最佳来源。大学教师通常在两个阶段提交建议,使我们能够与行业和政府合作,提供增强初始概念的反馈。与一些资金模式不同,在哪里留下工作,我们的哲学是当项目开始时,就是那么时间参与其中,使其更好。那是你开始询问难题的时候,或者问为什么有些东西没有工作和学习。和SRC与项目成员共享信息。

SRC是由公司、政府和大学资助的吗?

Younkin例简言之,我们的主要资金来源是我们的21个产业成员。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电子版权倡议或ERI的高级合作伙伴。多年来,我们也与NIST和NSF合作。我们有一些大学提供所选项目的成本分享。这是我们投资的第三个和较小的支柱。

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:总的来说,美国的生态系统有点分叉。我们非常擅长早期创意和商业化。但我们已经远离了这两种追求之间的空间。我看到其他国家并不害怕这种应用创新空间,或者说他们似乎并不回避连接研究和商业化空间的挑战。由于这样或那样的原因,美国的激励制度在这中间地带创造了一个巨大的真空。我担任SRC首席执行官的部分原因是,我喜欢中间立场,认为SRC是我们生态系统成功的重要因素。我们正在与教师们合作,形成更广泛、更具有投机性的想法,试图将其提炼出来,付诸实践,并将其应用于行业。但我们是一个中等规模的努力。虽然我们没有任何接近NSF(国家科学基金会)或DARPA的预算,但我们有很大的全球影响,因为我们不害怕中间立场。

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,以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:还有什么需要做的吗?

Younkin我们需要试着从中国和欧盟做得好的地方学一学,那就是在有意义的地方进行合作,不要把美元分散得太细,以致于我们使它们无效,增加投资也得不到任何回报。我希望看到的是一些切合实际的短期胜利,将生态系统带入下一个水平。我也希望看到关于人们如何合作并创造出比单个部分的总和更大更好的东西的明智讨论。SRC在多方合作方面有着出色的记录。

SE:不过,中国在半导体行业的支出仍超过美国和其他国家。美国如何才能跟上这一步伐呢?

Younkin:我们仍然根据我们的集体经验和对创新的共同兴趣进行了优势。我们无法理解的是,我们认为我们需要或获得中国级资金。这不会发生。但我们可以聪明地了解我们如何利用我们的资源和我们所做的零件和零件来获得和维持竞争优势的零件。在哪里我看到我们会遇到麻烦的是,如果我们在桂冠上休息,都无法创新,并没有饥饿。我们必须采取这些新的美元并说,“我们可以做些什么真的让我们在10年内提前了?我们怎样才能一起做到这一点,以便我们迅速做到,从我们的错误中吸取为一个团体,并留在前面。

SE:集成电路行业对工程师和相关技术领域的需求不断增加,但各公司都在努力寻找足够的人才。简而言之,美国和其他地方都存在人才短缺。我们如何发展新的半导体员工队伍,如何让更多的人对这个行业感兴趣?

Younkin我从2001年开始是一名化学家和材料科学家。我对把东西缩小到化学和原子尺度感到兴奋,这是材料科学家、电气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,并试图说明为什么它们令人兴奋。我们必须向聪明的人们展示,在未来20到30年里,有很多令人着迷的机会,你可以把自己的职业生涯建立在科学家或工程师的基础上。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脑激发的计算,这是非常有前途的,但很复杂。量子计算光子学是非常令人兴奋的前沿领域,正在取得巨大进展。年轻的学生群体不太愿意接受2D缩放的故事。这种叙述并没有进入他们的内心和思想。我们必须寻求一种新的叙事,帮助学生理解现在可能是加入半导体行业最激动人心的时刻。这是一个光明的未来。

SE: SRC和SIA最近发布了一个名为“半导体十年计划”的中期十年计划。“这份报告概述了芯片研究和未来十年的资助重点,对吧?”

Younkin:没错。SRC与来自政府、学术界和工业界的科学家合作,花了两年时间开发这份报告,该报告将作为我们迈向2030年及以后的指南。通过新加坡航空公司,我们已经呼吁联邦政府追加34亿美元的研发资金,以推动五大地震变化领域的发展——智能传感、存储和存储、通信、安全和能源效率。完整的报告在出版商那里,很快就会发布。在这篇文章中,我们希望业界能够找出他们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作出更大的集体承诺,在这一浪潮中,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的元素打包,加上我们甚至还没有开始设想或研究的技术。我们必须致力于将设备创新、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。

SRC正在进行哪些技术和/或项目?

Younkin从封装的角度来看,我们在逻辑和射频的交叉领域的工作是一个很有前途的项目。投资于5克在美国,射频的数字前端技术已经取得了惊人的进步。我们正在努力将先进的射频元件与逻辑、内存、fpga,甚至是gpu一起打包。但这里有重大的热管理和形状因素的挑战。此外,解决这两个传统上分开的领域的交叉问题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以及设计/架构的权衡,以及驱动芯片驱动和打包解决方案。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。与学者分享的行业洞察力非常有帮助。

SE:那薯条呢?

Younkin:我们总是看着单片集成和2.5D / 3D包装技术。其他人一直在看一些。在未来几年的分组计算解决方案大会上会有许多研发机会。这是我们行业的快速移动部分。

SE:如今,芯片制造商继续沿着逻辑芯片的发展路线前进,生产5nm芯片,研发3nm及以上芯片。那么逻辑缩放呢?你怎么看?

Younkin我相信工程师和人类的创新,并且相信在我所见过的技术基础上,驱动先进逻辑的公司至少在未来10年里还会继续这样做。但随后的每个节点都需要大量的人力资本,而失误的代价是非常高昂的。与此同时,芯片的价值创造范式也在迅速改变。公司必须通过SoC/SiP技术的进步来增强他们的产品组合,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AI的新架构的迅速崛起。随着这些改变,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,我们一直专注于这个等式的第二部分。我们正在教育员工,公司需要成功地转向新的集成方案、新的包和新的架构。

SE: SRC正在开发的其他技术有哪些?

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还在生物技术领域做什么?

Younkin:我们有一个名为半导体合成生物项目的程序。该工作的一个方面实际上是看着神经元,并询问如何表征它们,好像他们是我们所知道和爱的设备。他们的特点是什么?我们可以在生物学和电气工程融合中学到什么?在医疗技术或医疗器械社区方面是什么意思?我们一直探索植入设备和非植入的脚手架。因此,我们越来越多地看到生物和纳米的融合,作为社区的新兴机会,并为来自医疗技术的新伙伴的入口。

SE:还有什么是即将出现的?

Younkin我们在卡耐基梅隆大学追加投资,开发增强现实、虚拟现实和混合现实。那里的研究人员已经创建了竞技场,一个身临其境的跨国家虚拟现实中心,在那里他们可以引入数字双胞胎——现实世界和虚拟世界的东西——并在一个平台上同步它们。在类似这样的会议上,信息会在全国范围内实时共享。这是一个刚起步的研究项目,但老实说,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:我假设SRC及其合作伙伴正在看AI,对吧?

Younkin:人工智能研究和想法无处不在,尤其是在SRC。在人工智能前面,我们的一位研究人员是泰哈纳教授的UC圣地亚哥教授,他一直推动超比计算。这是看着非常大的数据阵列,并试图了解如何用几个改进的秩序解决它们。这是一种产生很多敏锐兴趣的空间。该建筑看起来很引人注目。速度增强是速度的几个数量级。但问题仍然是我们如何在近期蒸发这一点才能练习可编程工作芯片?我不认为我们还有答案。这就是为什么我们花在硬件和软件架构师之间的共享对话中花费大量时间。他们需要更互相谈谈,以使整体收益有意义。

SE:这项技术有什么前景?

Younkin:超级倾向或高清,计算在硅中的人类脑中的力量上提前几年面对我们面临的信息爆炸。为此,高度计算使用更大的数据尺寸。而不是32位或64位计算,HD方法将具有包含10,000位或更多位的数据。但要充分实现其潜力,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:你的一些努力已经结出了果实,并产生了新的项目,对吗?

Younkin我们的一些工作有所发展,毕业了,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。它从香农启发的通信中吸取了经验教训,并将其提炼为计算机芯片设计,以容错的方式运行。随机计算是描述它的另一种方式。你不需要依赖一个确定性的解决方案来确保任何设备都是正确的,而是要使用系统和随机的变化来设计表现更像大脑的芯片。芯片遵循80/20规则,尽可能利用现有信息,提供快速、准确、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“超奈奎斯特密度心电图”(super nyquist density electro心电图)的原型,这是一种令人惊叹的头戴式设备,它能从人类视觉皮层捕获比标准脑电图更多的信息。这项研究在卡内基梅隆大学获得了DARPA 2000万美元的拨款,作为DARPA下一代非手术神经技术(N3)项目的一部分。

SE:不是旨在为服务成员开发双向脑机接口的N3计划?根据DARPA,这些界面将用于控制无人驾驶飞行器。或者它们可以用来与计算机系统合作,以执行各种任务。

Younkin:是的。我将坚持一个商业场景。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头戴式增强现实显示器。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,在我们的眼睛看到汽车之前,系统就会察觉并通知我们,从而避免了灾难。随着人类接受越来越多的科技,我们会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。

SE: SRC和您的合作伙伴已经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,超越5G频率,瞄准毫米波和其他频段。我们正试图推动我们认为可能是6G基础设施,主要是基于140 GHz或太赫兹的芯片设计、集成和系统影响的手机和射频基站。其次,同样的硬件和设计元素也可以用于成像和传感。可以把它看作是下一代激光雷达的解决方案。如前所述,我们将重点放在射频和数字封装在通信和逻辑交叉领域的集成上。这是两个传统上分开的桶。

SE:SRC的愿望清单是什么?

Younkin当前位置我希望看到我们获得一些资金,增加对量子计算和光子学的投资,以补充我们目前不断增长的研究投资组合。美国政府最近在量子计算方面进行了一些重大投资。这真是太棒了。

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1评论

吉尔·罗素 说:

马克,

很高兴看到你终于可以在印刷品中提到多维计算了。建议你看看莫森·伊马尼(Mohsen Imani)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。

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