美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)正在尋求高性能計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新。據(jù)HPCwire網(wǎng)站、DARPA官方網(wǎng)站等近日報(bào)道稱，DARPA啟動一項(xiàng)“低溫邏輯技術(shù)”計(jì)劃，其重點(diǎn)是進(jìn)一步擴(kuò)展功率密度以提高計(jì)算性能，從而解決到達(dá)摩爾定律擴(kuò)展極限后所面臨的問題。

高性能計(jì)算是國防應(yīng)用的關(guān)鍵推動力，無論是戰(zhàn)術(shù)邊緣的數(shù)據(jù)處理，還是天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的動力支持都是如此。從發(fā)展歷史上看，高性能計(jì)算的進(jìn)展一直受到新一代集成電路技術(shù)的推動，包括晶體管密度、性能和能效的不斷提高。

但是，由于一系列技術(shù)挑戰(zhàn)(例如工作電壓降低等)的存在，摩爾定律，這一傳統(tǒng)晶體管背后的重要指導(dǎo)原則正在“放緩”。工程師們想以節(jié)能的方式跟上更快、更密集的計(jì)算需求，但常規(guī)技術(shù)的局限性使一切異常困難。

DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室負(fù)責(zé)人表示：“現(xiàn)如今，我們正積極地達(dá)到摩爾定律的極限，并且面臨著無法進(jìn)一步擴(kuò)展功率密度以提高計(jì)算性能的困境。”他認(rèn)為，可行的解決方案是冷計(jì)算——雖然微電子器件通常設(shè)計(jì)為在室溫下工作，但在更低的溫度下器件特性會顯著提升。極低溫器件(工作于零下196攝氏度或更低溫度的設(shè)備)有可能克服功率縮放的限制，但當(dāng)人們將其應(yīng)用于非常大規(guī)模的集成時(shí)就又遇到了挑戰(zhàn)。

鑒于此，為克服以上障礙，DARPA著意開發(fā)“低溫邏輯技術(shù)”項(xiàng)目。這一技術(shù)試圖在接近液氮溫度(約零下196攝氏度)下運(yùn)行電子設(shè)備時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)功率性能的顯著提升。

該計(jì)劃目標(biāo)是通過對先進(jìn)的超大規(guī)模集成工藝進(jìn)行修改，來開發(fā)高性能、低溫的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體鰭式場效應(yīng)晶體管。與在室溫下運(yùn)行的最新中央處理器相比，最終的技術(shù)應(yīng)能夠?qū)⑿阅?功耗提高25倍。

在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中，項(xiàng)目還將分為兩個研究重點(diǎn)，簡單說，第一個重點(diǎn)將是研究、開發(fā)和提供一種制造技術(shù)，以能夠集成低溫晶體管和在零下196攝氏度溫度下的配套電路等;第二個重點(diǎn)將探討相關(guān)兼容解決方案，從而應(yīng)對零下196攝氏度溫度下的各個技術(shù)挑戰(zhàn)。

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