國科金發(fā)計〔2022〕7號
國家自然科學(xué)基金委員會現(xiàn)發(fā)布后摩爾時代新器件基礎(chǔ)研究重大研究計劃2022年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南中所述的要求和注意事項申請。
國家自然科學(xué)基金委員會
2022年2月17日
后摩爾時代新器件基礎(chǔ)研究重大研究計劃
2022年度項目指南
“后摩爾時代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計劃面向芯片自主發(fā)展的國家重大戰(zhàn)略需求，以芯片的基礎(chǔ)問題為核心，旨在發(fā)展后摩爾時代新器件和計算架構(gòu)，突破芯片算力瓶頸，促進我國芯片研究水平的提升，支撐我國在芯片領(lǐng)域的發(fā)展與創(chuàng)新。
一、科學(xué)目標
本重大研究計劃面向未來芯片算力問題，聚焦芯片領(lǐng)域發(fā)展前沿，擬通過信息、數(shù)理、工程材料、生命等多學(xué)科的交叉融合，在超低能耗信息處理新機理、載流子近似彈道輸運新機理、具有高遷移率與高態(tài)密度的新材料、高密度集成新方法以及非馮計算新架構(gòu)等方面取得突破，研制出1fJ以下開關(guān)能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS載流子輸運速度極限的高性能器件，實現(xiàn)算力提升2個數(shù)量級以上的非馮?諾伊曼架構(gòu)芯片，發(fā)展變革型基礎(chǔ)器件、集成方法和計算架構(gòu)，培養(yǎng)一支有國際影響力的研究隊伍，提升我國在芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國際地位。
二、核心科學(xué)問題
本計劃針對后摩爾時代芯片技術(shù)的算力瓶頸，圍繞以下三個核心科學(xué)問題展開研究：
（一）CMOS器件能耗邊界及突破機理。
需要重點解決以下關(guān)鍵問題：探尋CMOS器件進行單次信息處理的能耗邊界，研究突破該邊界的新機理，實現(xiàn)超低能耗下數(shù)據(jù)的計算、存儲和傳輸。
?。ǘ┩黄乒杌俣葮O限的器件機制。
需要重點解決以下關(guān)鍵問題：在探索同時具備載流子長自由程和高態(tài)密度的新材料體系基礎(chǔ)上，研究近似彈道輸運的器件機理，實現(xiàn)突破硅基載流子速度極限的高性能器件。
?。ㄈ┏浇?jīng)典馮?諾依曼架構(gòu)能效的機制。
需要重點解決以下關(guān)鍵問題：探尋計算與存儲融合的機制與方法，并結(jié)合新型信息編碼范式，實現(xiàn)新型計算架構(gòu)，突破馮?諾依曼架構(gòu)的能效瓶頸。
三、2022年度資助的研究方向
?。ㄒ唬┡嘤椖?。
圍繞上述科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標為牽引，2022年度擬資助探索性強、選題新穎、前期研究基礎(chǔ)較好的申請項目，研究方向如下：
1.新原理超低功耗器件。
針對1fJ以下的開關(guān)能耗目標，研究超越CMOS的新原理邏輯、存儲、感知器件及其材料、集成技術(shù)；研究高傳輸效率、低能量耗散的芯片級互連技術(shù)；研究極端物理條件下的極低功耗信息處理與存儲機制及模型。
2.具有長自由程與高態(tài)密度的半導(dǎo)體新材料和器件。
探究彈道輸運機制，尋求超越傳統(tǒng)硅基溝道自由程和高態(tài)密度的半導(dǎo)體材料，研究并實現(xiàn)高彈道輸運系數(shù)的新型場效應(yīng)器件。
3.新型計算與存儲架構(gòu)。
探尋突破馮?諾伊曼能效瓶頸的新型計算架構(gòu)和存儲架構(gòu)，研究面向存內(nèi)計算新架構(gòu)的設(shè)計方法學(xué)。
?。ǘ┲攸c支持項目。
圍繞核心科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標為牽引，2022年擬資助研究基礎(chǔ)較好、對總體目標有較大貢獻的申請項目，研究方向如下：
1.低功耗新材料DRAM器件技術(shù)。
研制出CMOS后道集成工藝兼容的高速低功耗無電容DRAM單元，讀寫時間小于10ns，動態(tài)保持時間1小時以上，實現(xiàn)多bit存儲。
2.基于新材料的近似彈道輸運器件。
研究超越單晶硅溝道平均自由程，同時具備高態(tài)密度的新溝道材料，實現(xiàn)與CMOS工藝兼容且逼近彈道輸運極限的新溝道材料互補場效應(yīng)晶體管。室溫下，柵極過驅(qū)動電壓和漏極電壓小于0.75 V時，彈道輸運系數(shù)大于0.5，注入速度大于5×106cm/s，驅(qū)動電流超過500μA/μm。
3.可重構(gòu)的混合編碼計算架構(gòu)及電路復(fù)用技術(shù)。
研究包含隨機數(shù)、時間域、頻率域、模擬域等兩種或多種新型編碼機制、數(shù)據(jù)精度可配置的混合編碼計算架構(gòu)，以及編碼可重構(gòu)、硬件可復(fù)用的電路設(shè)計技術(shù)，研制基于CMOS或新型非易失器件的混合編碼芯片，實現(xiàn)與數(shù)字電路相當?shù)挠嬎銣蚀_率，完整芯片的能效在低精度和高精度計算任務(wù)中分別達到50TOPS/W和5TOPS/W。
4.單片三維集成的存算一體架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)。
研究近存計算與存內(nèi)計算融合的單片三維集成架構(gòu)，高帶寬的存儲與計算層間數(shù)據(jù)流，以及硅基關(guān)鍵電路設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)堆疊3層以上、包含硅基CMOS和多種后段邏輯、存儲器件的存算一體芯片，存儲陣列規(guī)模不小于100Kb，完成復(fù)雜計算時的全系統(tǒng)能效大于10TOPS/W。
四、項目遴選的基本原則
圍繞核心科學(xué)問題，本重大研究計劃側(cè)重：
?。ㄒ唬┚o密圍繞核心科學(xué)問題，鼓勵有價值的前沿探索和創(chuàng)新研究。
?。ǘ﹥?yōu)先資助能解決芯片中的實際難題、具有應(yīng)用前景的研究項目。
?。ㄈ┕膭疃鄬W(xué)科交叉研究。
?。ㄋ模┵Y助具有良好研究基礎(chǔ)和前期積累、對總體目標有直接貢獻的研究項目。
五、2022年度資助計劃
2022年度擬資助培育項目8項左右，資助直接費用約為80萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日－2025年12月31日”；擬資助重點支持項目4項左右，資助直接費用約為300萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2023年1月1日－2026年12月31日”。
六、申請要求及注意事項
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本重大研究計劃項目申請人應(yīng)當具備以下條件：
1.具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；
2.具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。
在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。
（二）限項申請規(guī)定。
執(zhí)行《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。
?。ㄈ┥暾堊⒁馐马棥?br style="padding: 0px;"/> 申請人和依托單位應(yīng)當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2022年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2022年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。
1.本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2022年3月18日－3月20日16時。
?。?）申請人應(yīng)當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)(以下簡稱信息系統(tǒng))中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。
（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。
（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“后摩爾時代新器件基礎(chǔ)研究”，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。
培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。
?。?）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當首先明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。
如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。
2.依托單位應(yīng)當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2022年3月20日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于3月21日16時前在線提交本單位項目申請清單。
3.其他注意事項。
?。?）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責(zé)人應(yīng)當承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。
（2）為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦一次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動。
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國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部四處
聯(lián)系電話：010-62327351
