国科金发计〔2024〕137号夫妻性生活影片
国度当然科学基金委员会现发布后摩尔期间新器件基础研究紧要研究策动2024年度方法指南，请苦求东说念主及依托单元按方法指南所述要乞降提防事项苦求。
国度当然科学基金委员会
2024年5月21日
后摩尔期间新器件基础研究紧要研究策动
2024年度方法指南
本紧要研究策动面向芯片自主发展的国度紧要战术需求，以芯片的基础问题为中枢，旨在发展后摩尔期间新器件和忖度架构，冲破芯片算力瓶颈，促进我国芯片研究水平的培植，撑握我国在芯片领域的科技转换。
一、科学主义
本紧要研究策动面向将来芯片算力问题，聚焦芯片领域发展前沿，拟通过信息、数学、物理、材料、工程、生命等多学科的交叉和会，在超顽劣耗信息处理新机理、载流子类似弹说念输运新机理、具有高迁徙率与高态密度的新材料、高密度集成新要领以及非冯忖度新架构等方面取得冲破，研制出1fJ以下开关能耗的超低功耗器件和超过硅基CMOS载流子输运速率极限的高性能器件，罢了算力培植2个数目级以上的非冯架构芯片，发展变革型基础器件、集成要领和忖度架构，培养一支有海外影响力的研究戎行，培植我国在芯片领域的自主转换智力和海外地位。
二、中枢科常识题
针对后摩尔期间芯片技巧的算力瓶颈，围绕以下三个中枢科常识题张开研究：
（一）CMOS器件能耗领域及冲破机理。
需要重心处分以下重要问题：探寻CMOS器件进行单次信息处理的能耗领域，研究冲破该领域的新机理，罢了超顽劣耗下数据的忖度、存储和传输。
（二）冲破硅基速率极限的器件机制。
需要重心处分以下重要问题：在探索同期具备载流子长解放程和高态密度的新材料体系基础上，研究类似弹说念输运的器件机理，罢了冲破硅基载流子速率极限的高性能器件。
（三）超过经典冯∙诺依曼架构能效的机制。
需要重心处分以下重要问题：探寻忖度与存储和会的机制与要领，并结合新式信息编码范式，罢了新式忖度架构，冲破冯∙诺依曼架构的能效瓶颈。
三、2024年度重心资助研究标的
（一）培育方法。
围绕上述科常识题，以总体科学主义为牵引，拟资助探索性强、选题新颖、前期研究基础较好的培育方法5项，研究标的包括但不限于以下内容：
1. 超低功耗器件的表面、材料与集成技巧。
针对1fJ以下的开关能耗主义，研究超过CMOS的新旨趣逻辑、存储器件过甚中枢材料与集成技巧；研究顶点物理条款下的极低功耗信息处理与存储机制及模子。
2. 高速高性能器件的表面、材料与集成技巧。
探究弹说念输运机制，寻求高迁徙率和高态密度的硅基兼容半导体新材料，研究并罢了高弹说念输运扫数的新式场效应器件；探索有限能耗下的信息高速处理、存取与传输新机制过甚器件技巧。
3. 高能效忖度与存储架构。
探寻冲破冯诺伊曼能效瓶颈的新式忖度架构和存储架构夫妻性生活影片，研究面向存内忖度新架构的策动要领学。
（二）重心支握方法。
围绕中枢科常识题，以总体科学主义为牵引，拟资助前期研究服从累积较好、处于现时前沿热门、对总体主义有较大孝敬的重心支握方法6项，标的如下：
1.超低温下的弹说念输运器件。
面向低功耗高性能需求，研制低温弹说念输运器件，低于77K 责任温度下，栅极过开动电压和漏极电压同期小于0.5 V 时，器件电流开关比达到9个数目级以上，器件的弹说念输运扫数大于0.8，且载流子注入速率大于 1×107 cm/s；提拔77K以下低温器件PDK，策动在77K以下低温责任的8 bit微处理器，实验考证其速率和功耗性能优于室温性能1倍以上，为超过现存硅基高性能忖度技巧提供可工程化的处分决议。
2.高迁徙率堆叠沟说念围栅CMOS器件。
面向高性能运用需求，研制出高迁徙率堆叠沟说念的多层围栅CMOS器件，沟说念层数不小于3层，NMOS与PMOS在责任电压为0.7 V时开态电流均大于600 μA/μm，NMOS与PMOS的阈值电压完全值偏差小于100 mV，开关比大于106。
3.高鲁棒性的SRAM存算一体架构过甚大鸿沟推广架构研究。
研究数字域SRAM（飞快静态存储器）存算一体架构过甚高鲁棒性策动决议，研究定点、浮点及可变精度的高算力密度SRAM存算一体架构技巧，单芯片算力不低于4 TOPS，支握INT8/BF16等主流忖度精度，支握大模子中的张量算子；研究面向大模子运用的算力可推广架构及高效编译要领，算力不低于100 TOPS@INT8, 50 TFLOPS@BF16，处分SRAM存算一体架构的算力推广问题。
4.和会不同存储介质的异构存算一体架构研究。
研究和会新式非易失高密度存储器与易失性高速高历久性存储器异质集成要领、近存与存内忖度电路和会策动、多算子无邪可编程架构技巧、以及和会不同存储介质的异构存算一体架构芯片，支握INT8、BF16等多种数据精度，忖度能效>20 TOPS/W@INT8，支握大模子、机器视觉等主流东说念主工智能算法的多种张量算子，罢了算力密度和能效的权贵培植。
5.面向科学忖度的高精度模拟忖度架构研究。
研究基于模拟忖度机制的线性矩阵方程、非线性矩阵方程、微分方程的高精度求解要领与电路拓扑，研究面向科学忖度或AI for Science的模拟忖度架构；矩阵求解鸿沟不少于1024×1024，精度不低于32位浮点数；FP32求解精度下，功耗缩短2个数目级，求解延时缩短1个数目级。
6.面向新式忖度器件的异构众核架构策动要领。
面向新式忖度器件，研究通用、可推广的异构众核架构策动要领。构建运用分析模子，获取“专用-通用”异构算力、存储带宽等策动需求；构建架构策动言语，基于新式忖度器件描述异构忖度核、众核数据流、存储脉络和互连等；研究异构众核架构的自动化生成和寻优要领，培植架构的策动目的。基于上述要领设备器具原型，中式典型器件和运用策动异构众核架构，专用算力不低于64 TOPS@INT8、通用算力不低于6 TOPS@INT8。
(三)集成方法。
人妖拟彩选具有紧要运用价值和高超研究基础的研究标的资助集成方法3项，标的如下：
1.面向大鸿沟CMOS集成的二维半导体技巧。
针对后摩尔期间超低功耗器件的需求，研究面向大鸿沟CMOS集成的单原子层二维半导体材料、器件、EDA与工艺，处分硅基CMOS技巧濒临的微缩瓶颈与功耗瓶颈。发展N型与P型二维半导体单晶制备要领，罢了8英寸硅基衬底上二维半导体单晶联接薄膜的制备；研究二维半导体器件集成工艺，罢了基于二维半导体的CMOS逻辑门单元，其中器件栅介质等效氧化层厚度（EOT）≤1 nm，欧姆战斗电阻≤100 Ω·μm（战斗长度≤20 nm），1 V源走电压下开态电流密度≥1 mA/μm；发展器件-工艺-电路协同优化策略，研制千门级二维半导体逻辑芯片，罢了重要逻辑功能考证。
2.RISC-V与存算一体异构和会芯片。
面向大模子等东说念主工智能运用的高算力密度、忖度完备性和自主可控生态的需求，研究SRAM存算一体与高性能RISC-V处理器的异构和会架构策动，多核可推广架构与高速互连策动，及全栈式异构忖度编译与软件栈。完成基于高性能RISC-V处理器核的存算一体推广教唆集，包括不低于10条推广教唆，罢了异构忖度芯片原型1款，AI忖度模块的算力密度大于5.92 TPP/mm2，完成多核异构可推广忖度架构过甚仿真器策动，架构算力不低于100 TOPS@INT8，完成RISC-V异构编译全栈软件器具链，罢了面向异构多核芯片的高效编译与自动化要领部署。
3.数据开动存算集成忖度架构。
面向东说念主工智能高算力、高能效需求，研究数据开动的数字忖度与存内忖度结合的存算集成忖度架构并研制考证芯片。研究存算集成架构的数据编码方法与忖度旨趣，探索数据开动的存算协同数据流，策动适配存算集成的电路、系统架构与并行要领，处分智能忖度芯片高能效、高精度、高无邪难兼顾的痛苦。研制数据开动存算集成忖度芯片，支握可变忖度精度，支握线性与非线性算子>10种，峰值忖度能效> 40 TOPS·bit/W，存算阵列性能密度>12 TOPS·bit/mm2，存储容量>1 Mb，存储密度>1 Mb/mm2，在典型东说念主工智能模子上完成考证。
四、方法彩选的基本原则
（一）细致围绕中枢科常识题，饱读吹有价值的前沿探索和转换研究。
（二）优先资助能处分芯片中的骨子痛苦、具有运用长进的研究方法。
（三）饱读吹与数学、物理、工程、材料、生命科学等多学科交叉研究。
（四）重心资助具有高超研究基础和前期累积、对总体主义有班师孝敬的研究方法。
五、2024年度资助策动
2024年度拟资助培育方法5项，班师用度的平均资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育方法苦求书中研究期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”；拟资助重心支握方法6项，班师用度的平均资助强度约为300万元/项，资助期限为3年，重心支握方法苦求书中研究期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。拟资助集成方法3项，班师用度的平均资助强度约为1500万元/项，资助期限为3年，集成方法苦求书中研究期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。
六、苦求要求及提防事项
（一）苦求条款。
本紧要研究策动方法苦求东说念主应当具备以下条款：
1.具有承担基础研究课题的资格；
2.具有高等专科技巧职务（职称）。
在站博士后研究东说念主员、正在攻读研究生学位以及无责任单元概况场所单元不是依托单元的东说念主员不得行为苦求东说念主进行苦求。
（二）限项苦求规章。
践诺《2024年度国度当然科学基金方法指南》“苦求规章”中限项苦求规章的谋划要求。
（三）苦求提防事项。
苦求东说念主和依托单元应当矜重阅读并践诺本方法指南、《2024年度国度当然科学基金方法指南》和《对于2024年度国度当然科学基金方法苦求与结题等联系事项的宣布》中谋划要求。
1.本紧要研究策动方法实行无纸化苦求。苦求书提交日历为2024年6月24日－7月1日16时。
（1）苦求东说念主应当按照科学基金汇聚信息系统(以下简称信息系统)中紧要研究策动方法的填报清晰与撰写提纲目求在线填写和提交电子苦求书及附件材料。
（2）本紧要研究策动旨在细致围绕中枢科常识题，将对多学科谋划研究进行战术性的标的诱骗和上风整合，成为一个方法集群。苦求东说念主应字据本紧要研究策动拟处分的具体科常识题和方法指南公布的拟资助研究标的，自行拟定方法称呼、科学主义、研究内容、技巧门道和相应的研究经费等。
（3）苦求书中的资助类别遴荐“紧要研究策动”，亚类清晰遴荐“培育方法”“重心支握方法”或“集成方法”，附注清晰遴荐“后摩尔期间新器件基础研究”，字据苦求的具体研究内容遴荐相应的苦求代码。
培育方法和重心支握方法的相助研究单元不得跨越2个。集成方法的相助研究单元不得跨越4个。
（4）苦求东说念主在苦求书“立项依据与研究内容”部分，应当最初明确清晰苦求相宜本方法指南中的重心资助研究标的，以及对处分本紧要研究策动中枢科常识题、罢了本紧要研究策动科学主义的孝敬。
要是苦求东说念主依然承担与本紧要研究策动谋划的其他科技策动方法，应当在苦求书正文的“研究基础与责任条款”部分答谢苦求方法与其他谋划方法的区分与谋划。
2.依托单元应当按照要求完成依托单元首肯、组织苦求以及审核苦求材料等责任。在2024年7月1日16时前通过信息系统逐项阐明提交本单元电子苦求书及附件材料，并于7月2日16时前在线提交本单元方法苦求清单。
3.其他提防事项。
（1）为罢了紧要研究策动总体科学主义和多学科集成，赢得资助的方法负责东说念主应当首肯死守谋划数据和贵府管制与分享的规章，方法践诺历程中应温存与本紧要研究策动其他方法之间的相互撑握关系。
（2）为加强方法的学术换取，促进方法群的酿成和多学科交叉与集成，本紧要研究策动将每年举办一次资助方法的年度学术换取会，并将不按期地组织谋划领域的学术谈判会。获资助方法负责东说念主有义务进入本紧要研究策动率领群众组和管制责任组所组织的上述学术换取举止。
（四）推敲方法。
国度当然科学基金委员会信息科学部四处
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