大幅削减体积!DARPA拟研究微系统新架构,将板级电路变为单个模块化芯片

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近日,美国国防先期研究计划局(DARPA)发布了“芯片”(CHIPS)项目信息征询书(RFI),项目全称是“通用异质集成和知识产权复用策略”,拟研发出全新、工业友好的微系统架构,进而设计和建造新一代微系统,将信号和数据通信所花费的时间和能耗降为在芯片间通信时的1/10,甚至1/100。

项目背景

打开任何一个电子设备的外壳,都会发现通常呈树叶绿颜色的印刷电路板(PCB),以及“镶嵌”在其上的数十种电子元器件,包括处理器、存储器、数据中继、图像处理器等器件,还有用于电子元器件互连、像迷宫的精细浮雕状电线。可否将整个PCB的所有功能都以单个、模块化、芯片大小的器件来实现?DARPA希望*新设立的CHIPS项目能给出答案,将器件小型化带入全新尺寸维度。

研究目标和内容

可概括为两点:分解和集成,如下图所示意。

分解:首先将复杂功能进行分解,然后开发出多种具有单一特定功能,可相互进行模块化组装的“小芯片”(chiplet),如实现数据存储、计算、信号处理、数据流管理等功能,并*终以此为基础,建立一个“小芯片”的物理库。

集成:开发出新型微系统架构,可按需将上述多种“小芯片”以“马赛克”方式混合集成到类似微型PCB的中介层上,不仅实现PCB的所有功能,还能将整体尺寸缩小至常规芯片大小,达到提高能效的目标。

产业合作

项目经理Daniel Green博士说,CHIPS项目成功的关键是标准和接口,将和多种器件的研用双方展开密切合作,而非“闭门造车”。

DARPA正在通过项目信息征询书向学术界和产业界征询想法,希望通过积极采纳产业界的意见,使研究成果更容易集成到现有商业半导体代工厂和电子制造厂中。

预期应用

新的微系统在计算速度和能耗方面带来的巨大提升,将有力满足实时视频流、实时语言翻译、无人机蜂群协同移动等应用中的目标和动作识别等需求。Daniel Green表示,“研究成果对数据密集处理应用日益重要,因为我们需要处理的数据集正变得越来越大”。

意义

“小芯片”的研发方式可将复杂电路的知识产权IP拆解为单一功能IP,国防可以只采购所需专用IP,这样就可大幅降低购买成本,提高国防部可购买IP的数量,和提高复用效率,更好地满足特定技术和系统的开发。

Daniel Green说,如果该项目获得成功,将实现小型化领域的一次巨大跨越,国防部将获得更多特定IP功能块,并能够更容易和以更低价格集成到现有系统,对**和民用领域都带来益处。

下一步工作

今年夏天稍晚些时候,在吸纳了信息征询意见的基础上,DARPA将成立一个小组来准备项目公告,明确该项目的技术目标。

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