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国度当然科学基金委员会现发布后摩尔期间新器件基础辩论紧要辩论盘算2024年度技俩指南，请央求东谈主及依托单元按技俩指南所述要乞降注重事项央求。
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辩论紧要辩论盘算
2024年度技俩指南
本紧要辩论盘算面向芯片自主发展的国度紧要策略需求，以芯片的基础问题为中枢，旨在发展后摩尔期间新器件和操办架构，打破芯片算力瓶颈，促进我国芯片辩论水平的提高，相沿我国在芯片领域的科技革命。
一、科学见地
本紧要辩论盘算面向改日芯片算力问题，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会通，在超拙劣耗信息处理新机理、载流子类似弹谈输运新机理、具有高挪动率与高态密度的新材料、高密度集成新门径以及非冯操办新架构等方面取得打破，研制出1fJ以下开关能耗的超低功耗器件和高出硅基CMOS载流子输运速率极限的高性能器件，达成算力提高2个数目级以上的非冯架构芯片，发展变革型基础器件、集成门径和操办架构，培养一支有国外影响力的辩论军队，提高我国在芯片领域的自主革命才能和国外地位。
二、中枢科常识题
针对后摩尔期间芯片晌期的算力瓶颈，围绕以下三个中枢科常识题张开辩论：
（一）CMOS器件能耗规模及打破机理。
需要重心治理以下关节问题：探寻CMOS器件进行单次信息处理的能耗规模，辩论打破该规模的新机理，达成超拙劣耗下数据的操办、存储和传输。
（二）打破硅基速率极限的器件机制。
需要重心治理以下关节问题：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，辩论类似弹谈输运的器件机理，达成打破硅基载流子速率极限的高性能器件。
（三）高出经典冯∙诺依曼架构能效的机制。
需要重心治理以下关节问题：探寻操办与存储会通的机制与门径，并和谐新式信息编码范式，达成新式操办架构，打破冯∙诺依曼架构的能效瓶颈。
三、2024年度重心资助辩论所在
（一）拔擢技俩。
围绕上述科常识题，以总体科学见地为牵引，拟资助探索性强、选题新颖、前期辩论基础较好的拔擢技俩5项，辩论所在包括但不限于以下内容：
1. 超低功耗器件的表面、材料与集成时期。
针对1fJ以下的开关能耗见地，辩论高出CMOS的新旨趣逻辑、存储器件过火中枢材料与集成时期；辩论顶点物理条目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、材料与集成时期。
探究弹谈输运机制，寻求高挪动率和高态密度的硅基兼容半导体新材料，辩论并达成高弹谈输运所有的新式场效应器件；探索有限能耗下的信息高速处理、存取与传输新机制过兵器件时期。
3. 高能效操办与存储架构。
探寻打破冯诺伊曼能效瓶颈的新式操办架构和存储架构，辩论面向存内操办新架构的联想门径学。
（二）重心支抓技俩。
围绕中枢科常识题，以总体科学见地为牵引，拟资助前期辩论后果累积较好、处于现时前沿热门、对总体见地有较大孝敬的重心支抓技俩6项，所在如下：
1.超低温下的弹谈输运器件。
面向低功耗高性能需求，研制低温弹谈输运器件，低于77K 职责温度下，栅极过启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，器件的弹谈输运所有大于0.8，且载流子注入速率大于 1×107 cm/s；设备77K以下低温器件PDK，联想在77K以下低温职责的8 bit微处理器，实验考据其速率和功耗性能优于室温性能1倍以上，为高出现存硅基高性能操办时期提供可工程化的治理决议。
2.高挪动率堆叠沟谈围栅CMOS器件。
面向高性能哄骗需求，研制出高挪动率堆叠沟谈的多层围栅CMOS器件，沟谈层数不小于3层，NMOS与PMOS在职责电压为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存算一体架构过火大鸿沟延迟架构辩论。
辩论数字域SRAM（立时静态存储器）存算一体架构过火高鲁棒性联想决议，辩论定点、浮点及可变精度的高算力密度SRAM存算一体架构时期，单芯片算力不低于4 TOPS，支抓INT8/BF16等主流操办精度，支抓大模子中的张量算子；辩论面向大模子哄骗的算力可延迟架构及高效编译门径，算力不低于100 TOPS@INT8, 50 TFLOPS@BF16，治理SRAM存算一体架构的算力延迟问题。
4.会通不同存储介质的异构存算一体架构辩论。
辩论会通新式非易失高密度存储器与易失性高速高持久性存储器异质集成门径、近存与存内操办电路会通联想、多算子生动可编程架构时期、以及会通不同存储介质的异构存算一体架构芯片，支抓INT8、BF16等多种数据精度，操办能效>20 TOPS/W@INT8，支抓大模子、机器视觉等主流东谈主工智能算法的多种张量算子，达成算力密度和能效的显贵提高。
5.面向科学操办的高精度模拟操办架构辩论。
辩论基于模拟操办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门径与电路拓扑，辩论面向科学操办或AI for Science的模拟操办架构；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，功耗缩小2个数目级，求解延时缩小1个数目级。
6.面向新式操办器件的异构众核架构联想门径。
面向新式操办器件，辩论通用、可延迟的异构众核架构联想门径。构建哄骗分析模子，获取“专用-通用”异构算力、存储带宽等联想需求；构建架构联想谈话，基于新式操办器件描写异构操办核、众核数据流、存储脉络和互连等；辩论异构众核架构的自动化生成和寻优门径，提高架构的联想方针。基于上述门径开发器用原型，登科典型器件和哄骗联想异构众核架构，专用算力不低于64 TOPS@INT8、通用算力不低于6 TOPS@INT8。
(三)集成技俩。
拟彩选具有紧要哄骗价值和邃密辩论基础的辩论所在资助集成技俩3项，所在如下：
1.面向大鸿沟CMOS集成的二维半导体时期。
针对后摩尔期间超低功耗器件的需求，辩论面向大鸿沟CMOS集成的单原子层二维半导体材料、器件、EDA与工艺，治理硅基CMOS时期面对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门径，达成8英寸硅基衬底上二维半导体单晶诱骗薄膜的制备；辩论二维半导体器件集成工艺，达成基于二维半导体的CMOS逻辑门单元，其中器件栅介质等效氧化层厚度（EOT）≤1 nm，欧姆战争电阻≤100 Ω·μm（战争长度≤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，达成关节逻辑功能考据。
2.RISC-V与存算一体异构会通芯片。
面向大模子等东谈主工智能哄骗的高算力密度、操办完备性和自主可控生态的需求，辩论SRAM存算一体与高性能RISC-V处理器的异构会通架构联想，多核可延迟架构与高速互连联想，及全栈式异构操办编译与软件栈。完成基于高性能RISC-V处理器核的存算一体延迟指示集，包括不低于10条延迟指示，达成异构操办芯片原型1款，AI操办模块的算力密度大于5.92 TPP/mm2，完成多核异构可延迟操办架构过火仿真器联想，架构算力不低于100 TOPS@INT8，完成RISC-V异构编译全栈软件器用链，达成面向异构多核芯片的高效编译与自动化法子部署。
3.数据启动存算集成操办架构。
面向东谈主工智能高算力、高能效需求，辩论数据启动的数字操办与存内操办和谐的存算集成操办架构并研制考据芯片。辩论存算集成架构的数据编码神态与操办旨趣，探索数据启动的存算协同数据流，联想适配存算集成的电路、系统架构与并行门径，治贤达能操办芯片高能效、高精度、高生动难兼顾的贫穷。研制数据启动存算集成操办芯片，支抓可变操办精度，支抓线性与非线性算子>10种，峰值操办能效> 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，在典型东谈主工智能模子上完成考据。
四、技俩彩选的基本原则
（一）精细围绕中枢科常识题，荧惑有价值的前沿探索和革命辩论。
（二）优先资助能治理芯片中的骨子贫穷、具有哄骗出息的辩论技俩。
（三）荧惑与数学、物理、工程、材料、生命科学等多学科交叉辩论。
（四）重心资助具有邃密辩论基础和前期累积、对总体见地有告成孝敬的辩论技俩。
五、2024年度资助盘算
2024年度拟资助拔擢技俩5项，告成用度的平均资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，拔擢技俩央求书中辩论期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”；拟资助重心支抓技俩6项，告成用度的平均资助强度约为300万元/项，资助期限为3年，重心支抓技俩央求书中辩论期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。拟资助集成技俩3项，告成用度的平均资助强度约为1500万元/项，资助期限为3年，集成技俩央求书中辩论期限应填写“2025年1月1日-2027年12月31日”。
六、央求要求及注重事项
（一）央求条目。
本紧要辩论盘算技俩央求东谈主应当具备以下条目：
1.具有承担基础辩论课题的履历；
2.具有高等专科时期职务（职称）。
在站博士后辩论东谈主员、正在攻读辩论生学位以及无职责单元简略所在单元不是依托单元的东谈主员不得当作央求东谈主进行央求。
（二）限项央求功令。
执行《2024年度国度当然科学基金技俩指南》“央求功令”中限项央求功令的辩论要求。
（三）央求注重事项。
央求东谈主和依托单元应当负责阅读并执行本技俩指南、《2024年度国度当然科学基金技俩指南》和《对于2024年度国度当然科学基金技俩央求与结题等关联事项的宣布》中辩论要求。
1.本紧要辩论盘算技俩实行无纸化央求。央求书提交日历为2024年6月24日－7月1日16时。
人妖ts（1）央求东谈主应当按照科学基金相聚信息系统(以下简称信息系统)中紧要辩论盘算技俩的填报诠释与撰写提纲目求在线填写和提交电子央求书及附件材料。
（2）本紧要辩论盘算旨在精细围绕中枢科常识题，将对多学科辩论辩论进行策略性的所在辅导和上风整合，成为一个技俩集群。央求东谈主应字据本紧要辩论盘算拟治理的具体科常识题和技俩指南公布的拟资助辩论所在，自行拟定技俩称呼、科学见地、辩论内容、时期阶梯和相应的辩论经费等。
（3）央求书中的资助类别遴荐“紧要辩论盘算”，亚类诠释遴荐“拔擢技俩”“重心支抓技俩”或“集成技俩”，附注诠释遴荐“后摩尔期间新器件基础辩论”，字据央求的具体辩论内容遴荐相应的央求代码。
拔擢技俩和重心支抓技俩的合营辩论单元不得跳动2个。集成技俩的合营辩论单元不得跳动4个。
（4）央求东谈主在央求书“立项依据与辩论内容”部分，应当率先明确诠释央求稳当本技俩指南中的重心资助辩论所在，以及对治理本紧要辩论盘算中枢科常识题、达成本紧要辩论盘算科学见地的孝敬。
若是央求东谈主还是承担与本紧要辩论盘算辩论的其他科技盘算技俩，应当在央求书正文的“辩论基础与职责条目”部分论说央求技俩与其他辩论技俩的分别与辩论。
2.依托单元应当按照要求完成依托单元容许、组织央求以及审核央求材料等职责。在2024年7月1日16时前通过信息系统逐项证据提交本单元电子央求书及附件材料，并于7月2日16时前在线提交本单元技俩央求清单。
3.其他注重事项。
（1）为达成紧要辩论盘算总体科学见地和多学科集成，得回资助的技俩负责东谈主应当容许效用辩论数据和贵府管束与分享的功令，技俩执行经过中应护理与本紧要辩论盘算其他技俩之间的相互相沿关系。
（2）为加强技俩的学术相易，促进技俩群的变成和多学科交叉与集成，本紧要辩论盘算将每年举办一次资助技俩的年度学术相易会，并将不如期地组织辩论领域的学术洽商会。获资助技俩负责东谈主有义务进入本紧要辩论盘算辅导众人组和管束职责组所组织的上述学术相易举止。
（四）商议神态。
国度当然科学基金委员会信息科学部四处
辩论电话：010-62327351丝袜 porn