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美国下注15亿美元重点搞芯片!电子复兴计划入围项目曝光

2018-07-31编辑:冀凯 关键字:电子复兴计划

问耕 夏乙 安妮 发自 凹非寺

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上周,数以百计的工程师齐聚旧金山。

在这个靠近硅谷湾区的明星城市,美国首次“电子复兴计划”峰会(ERI Summit)拉开帷幕。

峰会的组织者,是美国国防部高级研究计划局DARPA。大会演讲者,包括今年的图灵奖得主、Google母公司Alphabet的董事会主席、前任斯坦福校长John Hennessy等多位高科技公司的掌门人和学界领袖。

在这场为期三天的大会上,讨论的议题包括下一代人工智能的硬件,如何应对摩尔定律的终结,材料与集成等等。

但大会的详细讨论,在网上披露甚少。

不过,至少有一个信息,明确的传达了出来。就在这次的大会上,美国的电子复兴五年计划,选出了第一批入围扶持项目。?

追踪入围项目详情

然而,这些项目并没有完整的公布出来。经过一番努力,量子位终于在海量信息中,整理出一个较为完整的答案。

这些项目共分成三组,共计六个类别。

有两类项目与设计相关:电子装置的智能设计(IDEA),一流的开源硬件(POSH)。

IDEA

IDEA旨在创建一个“无需人工参与”(no human in the loop)的芯片布局规划(layout)生成器,让没什么专业知识的用户也能在一天内完成硬件设计。

而DARPA的愿景,是最终让机器取代人类进行芯片设计。

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这个领域最大的拨款(2410万美元,约合1.65亿元)给予Cadence公司David White领导的项目(还有英伟达等合作伙伴)。“这个计划将为我们的模拟、数字、验证、封装和PCB EDA技术奠定基础”,Cadence公司表示。

PCB EDA指的是印刷电路的自动化设计。

据Cadence高级副总裁Tom Beckley介绍,他们的EDA平台Virtuoso已经包含机器学习技术,有大约30位工程师正从事这方面研究,而IDEA的支持能让更多机器学习工程师加入其中。

IDEA的全部入围名单如下:

机构负责人资金(美元)
CadenceDavid White2410万
加州大学圣迭戈分校Andrew Kahng1130万
加州大学伯克利分校Jonathan Bachrach870万
密歇根大学David Wentloff640万
明尼苏达大学Sachin Apatnekar530万
普林斯顿大学David Wentzlaff280万
UIUCMartin Wong170万
德克萨斯大学奥斯汀分校Nan Sun170万
普渡大学Dan Jiao130万
耶鲁大学Rajit Manohar120万
犹它大学Pierre-Emmanuel Gaillardon100万

以上。项目详情DARPA没有公布。不过也有一些信息具备参考价值。

去年的EDPS 2017(电子设计过程研讨会)上,David White讲述了Cadence旗下Virtuoso平台的相关进展。他主要提及了EDA领域面临的现状,以及如何使用机器学习技术进行芯片设计等等相关情况。

David White的PPT传送门在此:http://edpsieee.ieeesiliconvalley.org/EDP2017/Papers/4_David_White.pdf

这个方向也和DARPA的需求一致。

此外,前面提过英伟达也参与了这个项目。据透露,英伟达正在开发中的最新技术,也将用于这个研究之中。英伟达的研究,其实是在DARPA“更快速实现电路设计”(CRAFT)计划之中。

POSH

POSH旨在将开源的文化和能力,带入硬件设计领域。官方解释说:“为了让定制化、高性能的SoC系统更加普及,POSH计划需求开发可持续的开源IP生态,以及相应的验证工具。”

DARPA希望在POSH计划的支持下,能够创建一个经过验证的基础架构,每一个新的设计无需从零开始,而且要为基于开源检查的用户提供更深层次保证。

简单讲就是一句话,用开源的方式,实现超复杂SoC的低成本设计。

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POSH的获资助入围名单如下:

机构负责人资金(美元)
桑迪亚国家实验室Eric Keiter690万
SynopsysAlex Rabinovitch610万
南加州大学Tony Levi600万
斯坦福大学和SiFiveClark Barrett590万
北卡罗来纳大学教堂山分校Michael Taylor270万
华盛顿大学Richard C.J. Shi250万
普林斯顿大学David Wentzlaff180万
赛灵思Edgar Inglesias120万
犹他大学Pierre-Emmanuel Gaillardon90万
布朗大学Sherief Reda60万
LeWiz通信Chinh Le60万

通过上述列表可见,来自桑迪亚国家实验室的Eric Keiter,获得了最多的资金支持(690万美元,4715万元人民币)。

Eric Keiter几年前领衔研发了Xyce,这是一个开源的SPICE(仿真电路模拟器)引擎。Xyce能够通过大规模并行计算平台,解决特大电路问题,能在常见的桌面平台和Unix等平台上运行。

除了模拟电子仿真之外,Xyce还可用于研究其他网络系统,例如神经网络和电网等等。当然Xyce是开源的,传送门在此:

https://xyce.sandia.gov/?

与架构相关也是两个计划:软件定义的硬件(SDH)和特定域片上系统(DSSoC)。

SDH

这个计划的目标,是构建运行时可基于所处理数据实时重新配置的软件和硬件。

DARPA对这种软件+硬件的期望不低,是要在数据密集型算法上,性能媲美ASIC,又不能牺牲多功能性和可编程性。

当然,更不能像ASIC那样,为每一种应用开发专门的电路。

DARPA想借这个计划,让美国国防部广泛使用机器学习和里AI来实现预测性后勤工作,支持决策、情报、监控和侦查等功能。

这一领域的资金,最大一笔2270万美元(约合人民币1.55亿元)拨给了英伟达。英伟达说,他们计划在项目期间通过硬件和软件原型来展示创新的技术。

Stephen Keckler

合同为期4年,团队由分管架构研究的英伟达副总裁Stephen Keckler负责,成员除了英伟达员工之外,还有来自MIT、伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)加州大学戴维斯分校的研究者们。

Keckler也是德克萨斯奥斯汀大学教授,他的研究领域包括并行计算架构、高性能计算、高能效架构、嵌入式计算等等。

关于英伟达具体要怎样造出性能媲美ASIC又多功能、可编程的芯片,并没有太多的介绍。不过这个项目的成果,受益者不止DARPA一家。

Keckler说:“通过这个ERI项目开发的技术,会对电子计算设备的未来,和英伟达的未来产品有潜在影响。”

入选SDH的有9个团队:

机构负责人资金(美元)
英伟达Stephen Keckler2270万
华盛顿大学Michael Bedford Taylor900万
密歇根大学Ron Dreslinski900万
斯坦福大学Kunle Olukotun800万
普林斯顿大学Margaret Martonosi580万
系统与技术研究所(STR)Brad Gaynor550万
英特尔Joshua Fryman450万
乔治亚理工学院Vivek Sarkar450万
高通Shekhar Borkar200万

DSSoC

这个计划的总体目标,是开发一个可编程框架,用来快速开发多用途的片上系统(SoC)。这个框架,要让SoC设计者更容易针对特定领域的问题,将通用处理器、专用处理器、硬件加速器、内存、输入/输出(I/O)等内核结合、搭配起来。

DARPA说,这一领域的团队会从软件定义的无线电入手进行探索,帮国防部构建灵活、适应性强、可管理、能对抗复杂信号环境的无线电系统。

DSSoC最高的一笔资金是1740万美元(约合人民币1.19亿元),拨给了亚利桑那州立大学副教授Daniel Bliss。

Daniel Bliss

在这个项目中,Bliss负责的部分叫做专注于领域的高级软件重新配置异构(Domain-Focused Advanced Software-Reconfiguration Heterogeneous,DASH)。

亚利桑那州立大学介绍说,这个项目,与Bliss在学校里负责的无线信息系统和计算架构(WISCA)实验室有着一致的目标,都是构建一个新框架,来推进高性能、嵌入式、异构的下一代处理器的开发。

团队里除了亚利桑那州立大学的成员之外,还有卡耐基梅隆大学(CMU)、密歇根大学的学者,他们还会和ARM、EpiSys Sciences、通用动力等公司合作。

Bliss说,他们会理解如何构造这种新型芯片,开发出构造这类芯片的工具,还会提供为这类芯片编程让它运行多种应用的软件和分析工具,包括在芯片内实时运行的工具。

另外,他们还计划在芯片中嵌入机器学习功能,让芯片能自己学习。

紧随其后的是一笔1470万美元的资金,拨给了IBM,由沃森研究中心的Pradip Bose负责。

DSSoC全部入选项目如下:

机构负责人资金(美元)
亚利桑那州立大学Daniel Bliss1740万
IBMPradip Bose1470万
斯坦福大学Mark Horowitz640万
橡树岭国家实验室Dr. Jeffrey Vetter600万

在材料和集成领域,也有两个计划:单片三维片上系统(3DSoC);新计算所需基础(FRANC)。

3DSoC

所谓3DSoC,就是在CMOS基础上增加多层互连电路,来实现50倍的功率计算时间提升以及降低功耗。

这个计划入围的团队最少,只有两个。

机构负责人资金(美元)
麻省理工学院Max Shulaker6100万
佐治亚理工学院Sung Kyu Lim310万

去年7月,Max Shulaker团队在Nature上发表文章,提出变革性的纳米系统新理念,把计算和数据存储垂直集成在一个芯片之上。

与传统集成电路结构不同,这种分层式制备实现了在层间计算、数据存储、输入和输出(如传感)等功能结构。可以在一秒内捕捉大量数据,并在单一芯片上直接存储,原位实现数据获得与信息的快速处理。

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这个研究的题目是Three-dimensional integration of nanotechnologies for computing and data storage on a single chip,传送门在此:

https://www.nature.com/articles/nature22994

更早之前,Max Shulaker团队还研发出全球首台碳纳米晶体管计算机。

FRANC

FRANC专注于在存储器中使用新的非易失性设备。这个计划寻求利用新的材料和器件,带来10倍的性能提升。

DARPA认为这些新进步,能够让以内存为中心的计算架构,克服当前冯·诺依曼架构中出现的内存瓶颈。

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“现在架构中,移动数据的时间,比处理的时间还长”,DARPA还通

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关键字:电子复兴计划

来源: 量子位 引用地址:/manufacture/2018/ic-news073126614.html
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