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國(guó)科金發(fā)計(jì)〔2022〕7號(hào)

  國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)現(xiàn)發(fā)布后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究重大研究計(jì)劃2022年度項(xiàng)目指南,請(qǐng)申請(qǐng)人及依托單位按項(xiàng)目指南中所述的要求和注意事項(xiàng)申請(qǐng)。

 

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì) 
2022年2月17日    

后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究重大研究計(jì)劃
2022年度項(xiàng)目指南

  “后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃面向芯片自主發(fā)展的國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,以芯片的基礎(chǔ)問題為核心,旨在發(fā)展后摩爾時(shí)代新器件和計(jì)算架構(gòu),突破芯片算力瓶頸,促進(jìn)我國(guó)芯片研究水平的提升,支撐我國(guó)在芯片領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新。
  一、科學(xué)目標(biāo)
本重大研究計(jì)劃面向未來芯片算力問題,聚焦芯片領(lǐng)域發(fā)展前沿,擬通過信息、數(shù)理、工程材料、生命等多學(xué)科的交叉融合,在超低能耗信息處理新機(jī)理、載流子近似彈道輸運(yùn)新機(jī)理、具有高遷移率與高態(tài)密度的新材料、高密度集成新方法以及非馮計(jì)算新架構(gòu)等方面取得突破,研制出1fJ以下開關(guān)能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS載流子輸運(yùn)速度極限的高性能器件,實(shí)現(xiàn)算力提升2個(gè)數(shù)量級(jí)以上的非馮?諾伊曼架構(gòu)芯片,發(fā)展變革型基礎(chǔ)器件、集成方法和計(jì)算架構(gòu),培養(yǎng)一支有國(guó)際影響力的研究隊(duì)伍,提升我國(guó)在芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際地位。
  二、核心科學(xué)問題
  本計(jì)劃針對(duì)后摩爾時(shí)代芯片技術(shù)的算力瓶頸,圍繞以下三個(gè)核心科學(xué)問題展開研究:
 ?。ㄒ唬〤MOS器件能耗邊界及突破機(jī)理。
需要重點(diǎn)解決以下關(guān)鍵問題:探尋CMOS器件進(jìn)行單次信息處理的能耗邊界,研究突破該邊界的新機(jī)理,實(shí)現(xiàn)超低能耗下數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸。
  (二)突破硅基速度極限的器件機(jī)制。
需要重點(diǎn)解決以下關(guān)鍵問題:在探索同時(shí)具備載流子長(zhǎng)自由程和高態(tài)密度的新材料體系基礎(chǔ)上,研究近似彈道輸運(yùn)的器件機(jī)理,實(shí)現(xiàn)突破硅基載流子速度極限的高性能器件。
 ?。ㄈ┏浇?jīng)典馮?諾依曼架構(gòu)能效的機(jī)制。
需要重點(diǎn)解決以下關(guān)鍵問題:探尋計(jì)算與存儲(chǔ)融合的機(jī)制與方法,并結(jié)合新型信息編碼范式,實(shí)現(xiàn)新型計(jì)算架構(gòu),突破馮?諾依曼架構(gòu)的能效瓶頸。
  三、2022年度資助的研究方向
 ?。ㄒ唬┡嘤?xiàng)目。
  圍繞上述科學(xué)問題,以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引,2022年度擬資助探索性強(qiáng)、選題新穎、前期研究基礎(chǔ)較好的申請(qǐng)項(xiàng)目,研究方向如下:
  1.新原理超低功耗器件。
  針對(duì)1fJ以下的開關(guān)能耗目標(biāo),研究超越CMOS的新原理邏輯、存儲(chǔ)、感知器件及其材料、集成技術(shù);研究高傳輸效率、低能量耗散的芯片級(jí)互連技術(shù);研究極端物理?xiàng)l件下的極低功耗信息處理與存儲(chǔ)機(jī)制及模型。
  2.具有長(zhǎng)自由程與高態(tài)密度的半導(dǎo)體新材料和器件。
  探究彈道輸運(yùn)機(jī)制,尋求超越傳統(tǒng)硅基溝道自由程和高態(tài)密度的半導(dǎo)體材料,研究并實(shí)現(xiàn)高彈道輸運(yùn)系數(shù)的新型場(chǎng)效應(yīng)器件。
  3.新型計(jì)算與存儲(chǔ)架構(gòu)。
  探尋突破馮?諾伊曼能效瓶頸的新型計(jì)算架構(gòu)和存儲(chǔ)架構(gòu),研究面向存內(nèi)計(jì)算新架構(gòu)的設(shè)計(jì)方法學(xué)。
 ?。ǘ┲攸c(diǎn)支持項(xiàng)目。
  圍繞核心科學(xué)問題,以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引,2022年擬資助研究基礎(chǔ)較好、對(duì)總體目標(biāo)有較大貢獻(xiàn)的申請(qǐng)項(xiàng)目,研究方向如下:
  1.低功耗新材料DRAM器件技術(shù)。
  研制出CMOS后道集成工藝兼容的高速低功耗無電容DRAM單元,讀寫時(shí)間小于10ns,動(dòng)態(tài)保持時(shí)間1小時(shí)以上,實(shí)現(xiàn)多bit存儲(chǔ)。
  2.基于新材料的近似彈道輸運(yùn)器件。
  研究超越單晶硅溝道平均自由程,同時(shí)具備高態(tài)密度的新溝道材料,實(shí)現(xiàn)與CMOS工藝兼容且逼近彈道輸運(yùn)極限的新溝道材料互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。室溫下,柵極過驅(qū)動(dòng)電壓和漏極電壓小于0.75 V時(shí),彈道輸運(yùn)系數(shù)大于0.5,注入速度大于5×106cm/s,驅(qū)動(dòng)電流超過500μA/μm。
  3.可重構(gòu)的混合編碼計(jì)算架構(gòu)及電路復(fù)用技術(shù)。
  研究包含隨機(jī)數(shù)、時(shí)間域、頻率域、模擬域等兩種或多種新型編碼機(jī)制、數(shù)據(jù)精度可配置的混合編碼計(jì)算架構(gòu),以及編碼可重構(gòu)、硬件可復(fù)用的電路設(shè)計(jì)技術(shù),研制基于CMOS或新型非易失器件的混合編碼芯片,實(shí)現(xiàn)與數(shù)字電路相當(dāng)?shù)挠?jì)算準(zhǔn)確率,完整芯片的能效在低精度和高精度計(jì)算任務(wù)中分別達(dá)到50TOPS/W和5TOPS/W。
  4.單片三維集成的存算一體架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)。
  研究近存計(jì)算與存內(nèi)計(jì)算融合的單片三維集成架構(gòu),高帶寬的存儲(chǔ)與計(jì)算層間數(shù)據(jù)流,以及硅基關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)堆疊3層以上、包含硅基CMOS和多種后段邏輯、存儲(chǔ)器件的存算一體芯片,存儲(chǔ)陣列規(guī)模不小于100Kb,完成復(fù)雜計(jì)算時(shí)的全系統(tǒng)能效大于10TOPS/W。
  四、項(xiàng)目遴選的基本原則
  圍繞核心科學(xué)問題,本重大研究計(jì)劃側(cè)重:
 ?。ㄒ唬┚o密圍繞核心科學(xué)問題,鼓勵(lì)有價(jià)值的前沿探索和創(chuàng)新研究。
 ?。ǘ﹥?yōu)先資助能解決芯片中的實(shí)際難題、具有應(yīng)用前景的研究項(xiàng)目。
 ?。ㄈ┕膭?lì)多學(xué)科交叉研究。
 ?。ㄋ模┵Y助具有良好研究基礎(chǔ)和前期積累、對(duì)總體目標(biāo)有直接貢獻(xiàn)的研究項(xiàng)目。
  五、2022年度資助計(jì)劃
  2022年度擬資助培育項(xiàng)目8項(xiàng)左右,資助直接費(fèi)用約為80萬元/項(xiàng),資助期限為3年,培育項(xiàng)目申請(qǐng)書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日-2025年12月31日”;擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目4項(xiàng)左右,資助直接費(fèi)用約為300萬元/項(xiàng),資助期限為4年,重點(diǎn)支持項(xiàng)目申請(qǐng)書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日-2026年12月31日”。
  六、申請(qǐng)要求及注意事項(xiàng)
 ?。ㄒ唬┥暾?qǐng)條件。
  本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)具備以下條件:
  1.具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷;
  2.具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)(職稱)。
  在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請(qǐng)人進(jìn)行申請(qǐng)。
 ?。ǘ┫揄?xiàng)申請(qǐng)規(guī)定。
  執(zhí)行《2022年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“申請(qǐng)規(guī)定”中限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定的相關(guān)要求。
 ?。ㄈ┥暾?qǐng)注意事項(xiàng)。
  申請(qǐng)人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項(xiàng)目指南、《2022年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2022年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請(qǐng)與結(jié)題等有關(guān)事項(xiàng)的通告》中相關(guān)要求。
  1.本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)行無紙化申請(qǐng)。申請(qǐng)書提交日期為2022年3月18日-3月20日16時(shí)。
 ?。?)申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱信息系統(tǒng))中重大研究計(jì)劃項(xiàng)目的填報(bào)說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請(qǐng)書及附件材料。
 ?。?)本重大研究計(jì)劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題,將對(duì)多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢(shì)整合,成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請(qǐng)人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的具體科學(xué)問題和項(xiàng)目指南公布的擬資助研究方向,自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。
 ?。?)申請(qǐng)書中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”,亞類說明選擇“培育項(xiàng)目”或“重點(diǎn)支持項(xiàng)目”,附注說明選擇“后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”,根據(jù)申請(qǐng)的具體研究?jī)?nèi)容選擇相應(yīng)的申請(qǐng)代碼。
  培育項(xiàng)目和重點(diǎn)支持項(xiàng)目的合作研究單位不得超過2個(gè)。
 ?。?)申請(qǐng)人在申請(qǐng)書“立項(xiàng)依據(jù)與研究?jī)?nèi)容”部分,應(yīng)當(dāng)首先明確說明申請(qǐng)符合本項(xiàng)目指南中的資助研究方向,以及對(duì)解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問題、實(shí)現(xiàn)本重大研究計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。
  如果申請(qǐng)人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計(jì)劃相關(guān)的其他科技計(jì)劃項(xiàng)目,應(yīng)當(dāng)在申請(qǐng)書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請(qǐng)項(xiàng)目與其他相關(guān)項(xiàng)目的區(qū)別與聯(lián)系。
  2.依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請(qǐng)以及審核申請(qǐng)材料等工作。在2022年3月20日16時(shí)前通過信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請(qǐng)書及附件材料,并于3月21日16時(shí)前在線提交本單位項(xiàng)目申請(qǐng)清單。
  3.其他注意事項(xiàng)。
 ?。?)為實(shí)現(xiàn)重大研究計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成,獲得資助的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定,項(xiàng)目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計(jì)劃其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。
 ?。?)為加強(qiáng)項(xiàng)目的學(xué)術(shù)交流,促進(jìn)項(xiàng)目群的形成和多學(xué)科交叉與集成,本重大研究計(jì)劃將每年舉辦一次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會(huì),并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì)。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。
  (四)咨詢方式。

  國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部四處
  聯(lián)系電話:010-62327351    

 


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