科技部：關(guān)于征集“后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南建議的通告

面向我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，針對(duì)后摩爾時(shí)代芯片發(fā)展中最本質(zhì)的算力瓶頸問(wèn)題，自然科學(xué)基金委2019年啟動(dòng)了“后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃，旨在通過(guò)新材料、新原理、新結(jié)構(gòu)、新器件和新架構(gòu)的創(chuàng)新研究，突破芯片算力瓶頸，提升我國(guó)芯片研究水平。

　　為進(jìn)一步做好“后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃的項(xiàng)目立項(xiàng)和資助工作，經(jīng)本重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組和管理工作組會(huì)議討論決定，面向科技界征集2024年度項(xiàng)目指南建議。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　本重大研究計(jì)劃面向未來(lái)芯片算力問(wèn)題，聚焦芯片領(lǐng)域發(fā)展前沿，擬通過(guò)與信息、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(jī)理、載流子近似彈道輸運(yùn)新機(jī)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高能效非馮計(jì)算新架構(gòu)等方面取得突破，研制出1fJ以下開(kāi)關(guān)能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS載流子輸運(yùn)速度極限的高性能器件，實(shí)現(xiàn)算力提升2個(gè)數(shù)量級(jí)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(jì)算架構(gòu)，培養(yǎng)一支有國(guó)際影響力的研究隊(duì)伍，提升我國(guó)在芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際地位。

　　二、核心科學(xué)問(wèn)題

　　為實(shí)現(xiàn)總體科學(xué)目標(biāo)，本重大研究計(jì)劃圍繞以下三個(gè)核心科學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究：

　　（一） 器件能耗邊界及突破機(jī)理。

　　功耗墻是后摩爾時(shí)代限制芯片算力提升的本質(zhì)問(wèn)題之一。本計(jì)劃將探尋傳統(tǒng)MOSFET器件的能耗邊界，研究突破該邊界的輸運(yùn)新機(jī)理，實(shí)現(xiàn)極低功耗下的計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸。

　　（二） 逼近速度極限的輸運(yùn)機(jī)制。

　　器件性能和集成架構(gòu)是支撐芯片算力提升的基礎(chǔ)。本計(jì)劃將探索實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)自由程和高態(tài)密度材料體系和近似彈道輸運(yùn)的器件機(jī)理，逼近載流子彈道輸運(yùn)速度極限，解決集成環(huán)境下寄生效應(yīng)造成的性能退化，實(shí)現(xiàn)超越傳統(tǒng)MOSFET的高性能器件。

　　（三） 超越馮氏架構(gòu)能效的機(jī)制。

　　傳統(tǒng)的計(jì)算架構(gòu)與范式難以滿足多樣化的信息感知、處理與存儲(chǔ)要求。本計(jì)劃將探尋基于新型信息載體和編碼方式的計(jì)算與存儲(chǔ)單元，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建突破馮?諾依曼架構(gòu)能效瓶頸的新型計(jì)算架構(gòu)與范式。

　　三、指南建議書(shū)主要內(nèi)容

　　根據(jù)《國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃管理辦法》，重大研究計(jì)劃項(xiàng)目包括培育項(xiàng)目、重點(diǎn)支持項(xiàng)目、集成項(xiàng)目和戰(zhàn)略研究項(xiàng)目4個(gè)亞類，本次指南建議征集主要針對(duì)重點(diǎn)支持項(xiàng)目亞類。重點(diǎn)支持項(xiàng)目是指研究方向?qū)儆趪?guó)際前沿，創(chuàng)新性強(qiáng)，有很好的研究基礎(chǔ)和研究隊(duì)伍，有望取得重要研究成果，并且對(duì)重大研究計(jì)劃目標(biāo)的完成有重要作用的項(xiàng)目。

　　指南建議書(shū)主要內(nèi)容包括：

　　（一）對(duì)解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)的貢獻(xiàn)；

　　（二）圍繞解決核心科學(xué)問(wèn)題擬開(kāi)展的主要研究?jī)?nèi)容；

　　（三）預(yù)期可能取得的突破性進(jìn)展及其可行性論證；

　　（四）國(guó)內(nèi)外在相關(guān)方向的研究現(xiàn)狀和水平；

　　（五）建議方向的科學(xué)屬性及學(xué)科交叉情況。

　　四、近四年已發(fā)布指南方向

　　（一）2020年度項(xiàng)目指南：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab568/info77917.htm；

　　（二）2021年度項(xiàng)目指南：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info79814.htm；

　　（三）2022年度項(xiàng)目指南：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info83563.htm；

　　（四）2023年度項(xiàng)目指南：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info88573.htm。

　　五、指南建議書(shū)提交方式

　　請(qǐng)于2023年12月11日前通過(guò)Email將“指南建議書(shū)”電子版（見(jiàn)附件）發(fā)至信息科學(xué)部四處聯(lián)系人郵箱。

　　聯(lián)系人：唐華

　　郵箱：tanghua@nsfc.gov.cn

　　聯(lián)系電話：010-62327351

　　附件：“后摩爾時(shí)代新器件基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南建議書(shū)模板

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)

信息科學(xué)部　　　

2023年11月20日