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DARPA携手Arm,谋划电子复兴

半导体行业观察 ·2020-08-29 09:41·半导体行业观察
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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自「 allaboutcircuit 」,谢谢。


美国国防高级研究计划局(DARPA)在微电子领域的投资历史悠久。最近,该机构与Arm建立了为期三年的合作伙伴关系,其中Arm将为DARPA的电子复兴计划中正在进行的研究提供领先的IP 。

多年来,无论是在研发还是教育方面,DARPA一直在电气工程领域取得重大进展。本文是对其中一些重点的简要概述,而现在与Arm的合作便成为了重点。

DARPA的技术史


DARPA成立于1958年,在成立之后,DARPA取得了令人瞩目的进步,当中包括了:

  • TIROS 1天气监视卫星,具有电视发射机和IR电子设备,以及信标和天线

  • 公交卫星网络,这是对多普勒效应敏感并依赖无线电发射的GPS前身

  • 全球首款计算机鼠标,这是一款与ARPANET Shakey the Robot共同开发的简单设备,它是一种基于AI,RF通信和测距仪的自导式机器

  • 对砷化镓(硅的竞争对手)的可行研究,有望实现更快的晶体管性能和GPS接收机小型化

  • HALOE系统,一种用于通过飞机进行快速3D映射的高海拔LiDAR解决方案


DARPA与机器人领域有着密切的联系。除了Shakey之外,该机构的微系统技术办公室还把许多看似“异想天开”的方案带到了最前沿。他们的SHRIMP挑战概述了竞争性机器人技术的发展要求,所有参赛者的身材尺寸仅为毫米或厘米。波士顿动力公司的ATLAS机器人也直接来自DARPA机器人挑战赛。

DARPA历史上的三大亮点:(左)人造卫星的上升,(中心)世界上第一颗气象卫星,(右)原型通信网络ARPANET的发展。图片由DARPA提供

该机构还承担了促进半导体发展的作用。一项名为MOSIS半导体服务的旨在推进超大规模集成(VLSI)的运动减轻了对高科技晶圆厂和复杂制造工艺的需求。通过承担这些负担,该服务促进了定制微电子设备的快速周转和生产。MOSIS使在一个晶片上放置多种芯片设计成为可能。

DARPA的异想天开的实验鲜为人知,其创新广度也非常广泛。尽管军工综合体从DARPA的进步中受益匪浅,但该机构的许多创新直接影响了当今全球流行的消费技术的兴起。

DARPA资助的研究计划


从许多方面来说,DARPA的各种竞赛都是受资助的研究计划。SHRIMP竞赛基于在三个复杂程度各异的技术领域的成就而颁发了超过3200万美元的奖金。满足每一层的技术要求可以使研究人员获得奖金。它的竞争性加上经济激励,推动了研发的发展。

DARPA机器人挑战赛及其最近的地下挑战赛的故事也是如此。虽然开发团队是自筹资金,但奖金可以抵消这些初始投资。不仅如此,每个比赛都有一个时间表,一些竞赛前的测试会在提交前数年开始。

2017 年对于DARPA计划也是重要的一年。该机构与半导体研究公司(SRC)一起启动了JUMP。该计划建立了由六个大学研究中心组成的网络,每个研究中心都专门研究自己的技术领域。JUMP帮助为教师及其学生的微电子学研究提供资金。

同样,服务学院群挑战赛也可以帮助军事学院学生利用无人机和机器人。研究致力于冲突期间的进攻和防御策略。

最近,频谱协作挑战赛要求研究人员从军事和消费者角度确保无线设备的带宽。挑战旨在消除电磁频谱上的拥塞。

频谱环境是高度动态的;研究小组的任务是重新定义人和机器如何优化射频信号流。三年来,研究人员开发了具有机器学习功能的无线电,以帮助实现此过程的自动化。大学和公司都参加了。

电子复兴计划


为了促进美国半导体的发展,DARPA牵头了一项为期五年的15亿美元投资计划。该计划将来自政府,学术界,工业界和国防领域的贡献者团结在一起,所有这些贡献者的目的都是扩大美国在其他国家的战略技术优势。

电子复兴计划的目标图。图片由DARPA提供

ERI的优先级由国防部和商业影响者确定,具体如下:

  • 3D异构集成

  • 自主可控

  • 人工智能

  • 硬件和网络安全

  • 5G和RF通信现代化

  • 定位,导航和计时

  • 情报,监视和侦察

  • 通讯技术

  • 电脑运算

  • 微系统技术


增强国家安全和经济繁荣是DARPA计划的主要好处。ERI还举行了一次年度峰会,重点是网络和教育。来自多个行业的演示者可以在过渡到新的ERI项目的同时分享他们的发现。该ERI峰会授予贡献者进行讨论和意念,亲自或实质上,它是今年的论坛。还提供了讲习班。

DARPA与Arm的未来


DARPA与Arm的新协议构成了对处理和计算技术进步的持续关注。该机构已获得IP许可证,使集体可以利用Arm的员工和设计资源。迄今为止,Arm已交付了超过1,700亿个芯片,从而使DARPA能够获得低成本的大规模硬件生产。这种芯片将帮助该机构试验和创造突破性的技术。

DARPA自动执行安全芯片程序。图片由DARPA提供

由于Arm和移动计算齐头并进,我们可能期望DARPA将这些电子产品用于蜂窝开发。DARPA在RF通信方面拥有丰富的历史,因此对基于网络的技术产生了浓厚的兴趣。这似乎是一个完美的配对。Arm大量投资于使用小型纳米工艺为小型电子设备供电,这与微电子技术的发展非常吻合。

这项宣布是在两家公司之间通过DARPA的“安全硅计划”进行的另一项风险投资之前。四年的工作集中在平衡安全目标与功耗,性能和每个特定应用的总体成本之间。参考平台,参考流程和安全的工作流程将有助于实现这一愿景。

该计划还试图提高芯片设计中的安全可扩展性,甚至允许将来进行基于云的设计。DARPA和Arm将与Synopsys以及许多大学合作伙伴合作。尽管该伙伴关系仍处于起步阶段,但DARPA的往绩记录表明,越来越多的创新即将到来。


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