美國DARPA啟動“低溫邏輯技術”項目 進一步擴展功率密度以提高計算性能

美國國防高級研究計劃局(DARPA)正在尋求高性能計算領域的創新。據HPCwire網站、DARPA官方網站等近日報道稱，DARPA啟動一項“低溫邏輯技術”計劃，其重點是進一步擴展功率密度以提高計算性能，從而解決到達摩爾定律擴展極限后所面臨的問題。

高性能計算是國防應用的關鍵推動力，無論是戰術邊緣的數據處理，還是天氣預報系統的動力支持都是如此。從發展歷史上看，高性能計算的進展一直受到新一代集成電路技術的推動，包括晶體管密度、性能和能效的不斷提高。

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

DARPA微系統技術辦公室負責人表示：“現如今，我們正積極地達到摩爾定律的極限，并且面臨著無法進一步擴展功率密度以提高計算性能的困境。”他認為，可行的解決方案是冷計算——雖然微電子器件通常設計為在室溫下工作，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備)有可能克服功率縮放的限制，但當人們將其應用于非常大規模的集成時就又遇到了挑戰。

鑒于此，為克服以上障礙，DARPA著意開發“低溫邏輯技術”項目。這一技術試圖在接近液氮溫度(約零下196攝氏度)下運行電子設備時，還能實現功率性能的顯著提升。

該計劃目標是通過對先進的超大規模集成工藝進行修改，來開發高性能、低溫的互補金屬氧化物半導體鰭式場效應晶體管。與在室溫下運行的最新中央處理器相比，最終的技術應能夠將性能/功耗提高25倍。

在實現目標的過程中，項目還將分為兩個研究重點，簡單說，第一個重點將是研究、開發和提供一種制造技術，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;第二個重點將探討相關兼容解決方案，從而應對零下196攝氏度溫度下的各個技術挑戰。