导读：DARPA提出的“电子复兴计划”是美国国防部、国防工业界、商业界和大学研究结构之间开展的一系列前瞻性合作项目。该计划是着力于促进先进新材料、电路设计和系统架构等方面的创新性研究，以保持美国在半导体技术的领先地位、并为美国下一波半导体发展奠定基础，被业界誉为将开启下一次电子革命。其目的旨在通过国防、商业和学术界之间的有机协作，将资源集中在高风险、高回报的创新研究上，以此来加速电子技术及系统的生产力增长和性能提升，从而解决电子和系统技术等现有和新兴的挑战，大幅提高商业和军事应用的电子系统的性能、效率和能力，为国防部在雷达，通信和武器系统方面等提供具有绝对优势的技术支持，也为美国经济提供对商业竞争力和未来的经济增长至关重要的信息技术和处理能力。

2018年7月，DARPA选择了众多的行业和学术团队，在利润丰厚的电子复兴计划下开展6个项目，5年内将为其投资15亿美元以上。该计划于2017年启动，旨在启动电子行业的创新。五角大楼官员表示，这项技术是国防部一些顶级技术重点领域的基础，包括量子计算、人工智能、先进制造以及太空和生物技术。DARPA宣布已选择众多公司和大学参与ERI项目。加州大学圣地亚哥分校、诺斯罗普•格鲁门公司任务系统部门、铿腾电子科技有限公司、新思科技有限公司、南加州大学、普林斯顿大学和桑迪亚国家实验室获选开展IDEA和POSH项目。

DARPA ERI计划组织模式及研究内容

下图为DARPA在ERI计划中的投资与势头状况。该计划历时5年，总投资15亿美元，主要包括由大学主导研究的联合大学微电子学项目（简称JUMP）、工业界主导研究的“Page 3 Investments”（简称“Page3”）以及一些传统项目等。

JUMP计划是DARPA和行业联盟半导体研究公司联合资助的最大的基础电子研究工作。预计在5年时间里投入1.5亿美金，联合了MIT、伯克利、加州大学体系里的美国众多一流高校和研究所，设置了6个不同的研究中心，探索6大不同的方向，是一个多学科跨领域的大规模长期合作计划，目标是大幅度提高各类商用和军用电子系统的性能、效率和能力。根据JUMP计划的公开资料，这些研究和开发工作应该“为美国国防部在先进的雷达、通信和武器系统方面提供无与伦比的技术优势，为军事和工业部门带来优势，并为美国的经济和未来的经济增长，提供独特的信息技术和对商业竞争力至关重要的处理能力”。

JUMP 目标与主要研究内容如下：

JUMP专注于8-12年时间范围内的长期探索性研究，重点支持2025年及以后端到端传感和驱动、信号和信息处理、通信、计算和存储解决方案等应用所需的高性能、高能效的微电子技术的基础研究，并强烈鼓励大学之间的交叉共享、联合研究，以达到解决研究技术所需的深度和范围。

主要研究内容

JUMP确定了6个重点技术领域，并向全美的高等教育机构或研究机构征集6个研究中心的项目提案。下图显示了各个研究中心之间的关系。从中看出，这些中心分为两个类型：（1）“纵向”，聚焦应用的研究中心，（2）“横向”，聚焦学科的研究中心。

其中，“纵向”研究中心的目标及其主要研究内容：其目标是强调以应用为导向，专注于行业面临的关键技术问题，解决实现突破性技术和产品所需的从材料、结构、器件、电路、结构、算法、软件到系统应用全方位多学科科学和工程问题，预期这些中心将创建复杂的系统，其功能远远超出现有的能力，并且可以在5年的JUMP计划时间内完成技术成果转移并在大约10年内产业化。其主要研究内容包括：（1）RF到THz传感器和通信系统，（2）分布式计算系统，（3）认知计算，（4）智能内存和存储。

“横向”研究中心的目标及其主要研究内容：其目标是将推动特定学科或一系列相关学科的基础发展，如在重点学科建设基础内及其周边建立专业知识，并在JUMP赞助商感兴趣的领域创造颠覆性突破。同时，识别和加速超越传统CMOS的新技术的研究进展，以及会定义所涉及的关键指标，并将根据这组指标进行基础共性技术的研究和推动工作。其主要研究内容包括：（1）先进架构和算法，（2）先进器件、封装和材料。

“Page3”的组织模式建立原则是遵循DARPA的科研项目组织模式。在遵循DARPA 的项目组织模式下，“Page 3”的项目组织立项流程中关键的步骤如下所示：

电子复兴计划（ERI）关注重点领域

ERI的三大关注重点为：

开发用于电子设备的新材料（Materials and Integration）

探索使用非常规电路元件而非更小的晶体管来大幅提高电路性能。硅是最常见的微系统材料，硅锗等化合物半导体也在特定应用中发挥了一定的作用，但这些材料的功能灵活性有限。ERI将表明，元素周期表为下一代逻辑和存储器组件提供了大量候选材料。研究将着眼于在单个芯片上集成不同的半导体材料，结合了处理和存储功能的“粘性逻辑”（sticky logic）设备，以及垂直而非平面集成微系统组件。

开发将电子设备集成到复杂电路中的新体系结构(Architectures)

探索针对其执行的特定任务而优化的电路结构。GPU是机器学习持续进展的基础，GPU已经证明了从专用硬件体系结构中能够获得大幅的性能提升。ERI将探索其他机遇，例如能根据所支持的软件需求调整进行可重新配置的物理结构。

进行软硬件设计上的创新(Design)

重点开发用于快速设计和实现专用电路的工具。与通用电路不同，专用电子设备可以更快、更节能。尽管DARPA一直投资于这些用于军事用途的专用集成电路（ASIC），但ASIC的开发可能会花费大量时间和费用。新的设计工具和开放源代码设计范例可能具有变革性，使创新者能够快速便宜地为各种商业应用创建专用电路。

ERI峰会宣布六大项目合作研究团队

2018年7月23日，DARPA在加利福尼亚州旧金山举办的首届年度“电子复兴计划”（ERI）峰会开幕式上，宣布了ERI六大项目合作研究团队，旨在扶持和培养在材料与集成、电路设计和系统架构三方面的创新性研究。这六个项目旨在补充传统晶体管尺寸的不断缩小并确保持续改进电子性能（解决Moore在50年前即预测到将在当前半导体发展蓝图最后阶段出现的问题），分别为：

第二届“电子复兴计划峰会”

为进一步推动“电子复兴计划”（ERI）的发展，DARPA将于2019年7月15～17日举行第二届年度“电子复兴计划峰会”。此次峰会将设有11个公共研讨组，共3类，分别负责展示项目成果，探讨未来研究领域，以及提供与DARPA合作和技术转化相关的指导。在2019年的峰会上，研讨组数量进一步增加，DARPA仍希望业界的专家、代表能够为实现一个更加创新和具有竞争力的美国电子产业而再次交流其观点见解，提供指导意见。研讨的内容如下：

研讨内容

项目成果展示

在从安全和隐私到快速电路设计的各个领域，ERI各项目已努力解决商业和制造业现实问题并满足国防需求。“持续活动”研讨组将提供目前开展的研究工作的最新信息，包括有关高风险交易的安全软硬件体系架构、可信设计部件及其对供应链安全的影响、新型原子钟体系架构。与会者还将参加ERI两个项目（“电子装备智能设计”（IDEA）和“高端开源硬件”（POSH））的现场演示，体验自主芯片设计工具以及开源IP及验证技术。这两个项目均通过探索自动电路设计和IP共享的新方法来解决限制电路设计的复杂性及成本问题。

探讨投资领域

塑造微电子创新未来需要对众多技术领域和应用开展研发。“新兴概念”研讨组将探讨潜在的未来投资领域，并将寻求电子业界的意见，以帮助确定需要解决的关键挑战。研讨组将重点关注加强商业硬件的安全性、用于分布式机器智能的节能计算、设计和验证分布式系统的新方法。另有一个研讨会将关注异构集成所面临的挑战（这是探索传统晶体管扩展的关键领域）。该研讨会将讨论与密集数字集成以及硅与化合物半导体混合相关的问题、潜在解决方案和发展方向等。

指导合作

两个“加强合作”研讨组将为初次与DARPA合作或有兴趣将DARPA资助的研发成果进行技术转化并应用到商业领域的与会者提供指导。在“DARPA/MTO合作101”研讨组，罗斯克尔将为其提供DARPA的历史以及有关如何与DARPA开展合作的相关信息。

ERI 计划的启示

我国一直高度重视半导体关键核心技术的自主研发，并将国家重大科技计划作为推动其发展的主要手段之一；但是，在技术创新能力、重大原创性突破、成果转化等方面还存在不少需要完善的地方。

1、重视具有重大突破性和前瞻性的科研项目组织策划，形成长效的半导体前瞻性研究支持机

根据DARPA的介绍，它们通过资助并管理由国防界、大学界、商业界共同参与的研究项目，已产生了众多颠覆性科技成果，不仅包括军事上的精密武器和和隐形技术，还包括已广泛商业应用的互联网（早期的Arpanet）、自动语音识别和语言翻译、GPS小型化技术、无人机、智能义肢（通过大脑驱动义肢）等。鉴此，重大创新成就的取得是需要在科研上长期的积淀和坚持继而从量变突破为质变的，建议由政府发挥主导作用，形成长效的半导体前瞻性研究支持机制，并给予稳定的政府资金支持，作为一项长期工作持续开展。可以借鉴美国电子复兴计划研究思路，在新的通用架构、自动化电子设计技术，新材料、新型器件类型以及新颖的异构集成解决方案等方面，通过有效梳理我国半导体领域的实际战略需求、已有研究基础，跟踪前瞻领域的技术发展动态、收集相关最新研究信息、向国内外业界顶尖人才广泛调研、头脑风暴等各种手段，有组织的长期发现、筛选、支持具有前瞻性和巨大潜力的项目。

2、鼓励项目组织模式的创新，试行项目经理负责制，并重视相关高端人才的引进和培养

为了更有效地、持久地组织项目研究，建议考虑：1）借鉴DARPA的科研项目组织模式，拓展已有非盈利性的半导体服务机构或项目管理机构的功能定位，赋予其类似DARPA的职责使命，不止是项目过程管理者，更是寻找创新潜能的组织者，通过这些机构将需求方、技术开发方更紧密地连接在一起。2）建立以聘用制项目经理为主导的项目管理组织，首先对一些由政府主导，需要各方面调配连接资源、信息、人才的大项目，试行项目经理负责制模式，所有的工作都围绕和依靠项目经理展开：在项目规划阶段，项目经理着眼于未来需求，出主意、出概念，承担起项目的立项构思、组织调研、策划、评估、对外推销、说服立项等工作。3）在项目获得上级部门批准立项后，项目经理承担选择解决方案、组织研发团队实施、成果转化等工作。给予项目经理实施项目的充分自主权，同时将责任落实到项目经理，采用成果为导向的评价机制充分调动项目经理的使命感和创新活力。4）由于项目经理是所有项目开展的核心主体，项目经理的能力和素质非常重要，决定了项目高度和实施水平，所以遴选合适的项目经理是关键。项目经理必须学识丰富、对科研项目的长期应用远景有很敏锐的嗅觉、对创新充满激情，还需要有实际项目管理经验、良好的沟通能力和团队建设能力，因此需要赋予项目管理机构拥有以具有竞争力的工资从企业雇佣有经验的项目经理的人事权，同时在各类人才计划中，重视高素质项目管理人才的引进和培养。

3、建立公开畅通的项目信息沟通渠道和流程

从电子复兴计划的立项流程可以看出，从出概念时的广泛媒体宣传，到通过研讨会打磨确定项目愿景、目标和技术方向，再到公开发布详细的项目公告，以及通过提案者日和网上Q＆A的方式为潜在提案者提供进一步项目信息、建议指导、回答问题、合作交流机会等，每一个步骤都有公开的信息沟通方式向有志于此的人士提供完全透明的信息，经过这一过程，项目技术方向将不断明确清晰、潜在的候选研发团队队伍将不断壮大，同时还可能获得更多的前沿研究情况与创意来源等宝贵资料。建议我们也在项目全过程建立规范化、固化的公开畅通的信息沟通渠道和流程，尽可能地连接最广泛的资源，既有助于充分发掘最合适的技术方案及研发团队，更好地实施项目，也有助于广泛了解最新技术研发动态、前沿研究人才信息。

4、与国家战略需求相结合，多手段将促进项目成果转移及产业化贯穿于项目始终

DARPA在策划电子复兴计划之初就是需求导向的，将国防界、商业界的潜在应用方和研究机构紧密联系在一起，共同基于未来的需求预见打磨项目愿景、目标和技术指标等，如软件定义硬件，开源硬件，超越冯•诺依曼拓扑的电路原型，“全程无人化”的全自动版图布局生成工具等这些项目都为了满足美国军方希望能在电子开发技术上继续保持引领优势，能以创新的通用化技术实现多样化的专业应用需求，以更低人力、时间和成本开发出其防御系统内所需的高性能复杂芯片的需求，而且这些技术的成功商业化应用也将颠覆现在的电子开发技术，帮助美国商业界获得巨大的收益。建议科技项目一定要与国家战略需求相结合，采取多种手段将促进项目成果转移及产业化贯穿于项目始终：1）明确项目经理的重要职责也需包括推动这些创新技术商业化应用。这也是评估其项目成功与否的重要标准之一，这样一来，项目经理从项目发起时就会把技术是否有转化前景作为重要的考量之一，并在项目的整个过程都要考虑如何有效产业化。这种从技术预研到技术转化都由同一个人全程负责的机制可有助于防止项目研发与技术转化脱节的问题；2）在项目构思时就将潜在应用需求方和大学科研机构连接在一起，鼓励需求方投入资金以形成利益共同体，鼓励企业需求方深度参与确定研究重点、目标及验收标准，根据业界需求开展研究计划，能够比较好地确保将来的研究成果向企业转移和产业化；3）在项目提案征集时，明确要求提案提供技术转移计划，说明该技术将如何走向成熟并向商业用户转移，并作为方案评估中重要的一点；4）项目实施后，根据了解的需求，采用“政府影响力+国产自主技术优先的政策”，将新技术产品率先强力推行到政府采购或合作的商业机构以打开局面。