上周，數以百計的工程師齊聚舊金山。

在這個靠近硅谷灣區的明星城市，美國首次“電子復興計劃”峰會（ERI Summit）拉開帷幕。

峰會的組織者，是美國國防部高級研究計劃局DARPA。大會演講者，包括今年的圖靈獎得主、Google母公司Alphabet的董事會主席、前任斯坦福校長John Hennessy等多位高科技公司的掌門人和學界領袖。

在這場為期三天的大會上，討論的議題包括下一代人工智能的硬件，如何應對摩爾定律的終結，材料與集成等等。

但大會的詳細討論，在網上披露甚少。

不過，至少有一個信息，明確的傳達了出來。就在這次的大會上，美國的電子復興五年計劃，選出了第一批入圍扶持項目。

追蹤入圍項目詳情

然而，這些項目并沒有完整的公布出來。經過一番努力，量子位終于在海量信息中，整理出一個較為完整的答案。

這些項目共分成三組，共計六個類別。

有兩類項目與設計相關：電子裝置的智能設計（IDEA），一流的開源硬件（POSH）。

IDEA

IDEA旨在創建一個“無需人工參與”（no human in the loop）的芯片布局規劃（layout）生成器，讓沒什么專業知識的用戶也能在一天內完成硬件設計。

而DARPA的愿景，是最終讓機器取代人類進行芯片設計。

這個領域最大的撥款（2410萬美元，約合1.65億元）給予Cadence公司David White領導的項目（還有英偉達等合作伙伴）。“這個計劃將為我們的模擬、數字、驗證、封裝和PCB EDA技術奠定基礎”，Cadence公司表示。

PCB EDA指的是印刷電路的自動化設計。

據Cadence高級副總裁Tom Beckley介紹，他們的EDA平臺Virtuoso已經包含機器學習技術，有大約30位工程師正從事這方面研究，而IDEA的支持能讓更多機器學習工程師加入其中。

IDEA的全部入圍名單如下：

機構	負責人	資金（美元）
Cadence	David White	2410萬
加州大學圣迭戈分校	Andrew Kahng	1130萬
加州大學伯克利分校	Jonathan Bachrach	870萬
密歇根大學	David Wentloff	640萬
明尼蘇達大學	Sachin Apatnekar	530萬
普林斯頓大學	David Wentzlaff	280萬
UIUC	Martin Wong	170萬
德克薩斯大學奧斯汀分校	Nan Sun	170萬
普渡大學	Dan Jiao	130萬
耶魯大學	Rajit Manohar	120萬
猶它大學	Pierre-Emmanuel Gaillardon	100萬

以上。項目詳情DARPA沒有公布。不過也有一些信息具備參考價值。

去年的EDPS 2017（電子設計過程研討會）上，David White講述了Cadence旗下Virtuoso平臺的相關進展。他主要提及了EDA領域面臨的現狀，以及如何使用機器學習技術進行芯片設計等等相關情況。

David White的PPT傳送門在此：http://edpsieee.ieeesiliconvalley.org/EDP2017/Papers/4_David_White.pdf

這個方向也和DARPA的需求一致。

此外，前面提過英偉達也參與了這個項目。據透露，英偉達正在開發中的最新技術，也將用于這個研究之中。英偉達的研究，其實是在DARPA“更快速實現電路設計”（CRAFT）計劃之中。

POSH

POSH旨在將開源的文化和能力，帶入硬件設計領域。官方解釋說：“為了讓定制化、高性能的SoC系統更加普及，POSH計劃需求開發可持續的開源IP生態，以及相應的驗證工具。”

DARPA希望在POSH計劃的支持下，能夠創建一個經過驗證的基礎架構，每一個新的設計無需從零開始，而且要為基于開源檢查的用戶提供更深層次保證。

簡單講就是一句話，用開源的方式，實現超復雜SoC的低成本設計。

POSH的獲資助入圍名單如下：

機構	負責人	資金（美元）
桑迪亞國家實驗室	Eric Keiter	690萬
Synopsys	Alex Rabinovitch	610萬
南加州大學	Tony Levi	600萬
斯坦福大學和SiFive	Clark Barrett	590萬
北卡羅來納大學教堂山分校	Michael Taylor	270萬
華盛頓大學	Richard C.J. Shi	250萬
普林斯頓大學	David Wentzlaff	180萬
賽靈思	Edgar Inglesias	120萬
猶他大學	Pierre-Emmanuel Gaillardon	90萬
布朗大學	Sherief Reda	60萬
LeWiz通信	Chinh Le	60萬

通過上述列表可見，來自桑迪亞國家實驗室的Eric Keiter，獲得了最多的資金支持（690萬美元，4715萬元人民幣）。

Eric Keiter幾年前領銜研發了Xyce，這是一個開源的SPICE（仿真電路模擬器）引擎。Xyce能夠通過大規模并行計算平臺，解決特大電路問題，能在常見的桌面平臺和Unix等平臺上運行。

除了模擬電子仿真之外，Xyce還可用于研究其他網絡系統，例如神經網絡和電網等等。當然Xyce是開源的，傳送門在此：

https://xyce.sandia.gov/

與架構相關也是兩個計劃：軟件定義的硬件（SDH）和特定域片上系統（DSSoC）。

SDH

這個計劃的目標，是構建運行時可基于所處理數據實時重新配置的軟件和硬件。

DARPA對這種軟件+硬件的期望不低，是要在數據密集型算法上，性能媲美ASIC，又不能犧牲多功能性和可編程性。

當然，更不能像ASIC那樣，為每一種應用開發專門的電路。

DARPA想借這個計劃，讓美國國防部廣泛使用機器學習和里AI來實現預測性后勤工作，支持決策、情報、監控和偵查等功能。

這一領域的資金，最大一筆2270萬美元（約合人民幣1.55億元）撥給了英偉達。英偉達說，他們計劃在項目期間通過硬件和軟件原型來展示創新的技術。

△ Stephen Keckler

合同為期4年，團隊由分管架構研究的英偉達副總裁Stephen Keckler負責，成員除了英偉達員工之外，還有來自MIT、伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）加州大學戴維斯分校的研究者們。

Keckler也是德克薩斯奧斯汀大學教授，他的研究領域包括并行計算架構、高性能計算、高能效架構、嵌入式計算等等。

關于英偉達具體要怎樣造出性能媲美ASIC又多功能、可編程的芯片，并沒有太多的介紹。不過這個項目的成果，受益者不止DARPA一家。

Keckler說：“通過這個ERI項目開發的技術，會對電子計算設備的未來，和英偉達的未來產品有潛在影響。”

入選SDH的有9個團隊：

機構	負責人	資金（美元）
英偉達	Stephen Keckler	2270萬
華盛頓大學	Michael Bedford Taylor	900萬
密歇根大學	Ron Dreslinski	900萬
斯坦福大學	Kunle Olukotun	800萬
普林斯頓大學	Margaret Martonosi	580萬
系統與技術研究所（STR）	Brad Gaynor	550萬
英特爾	Joshua Fryman	450萬
喬治亞理工學院	Vivek Sarkar	450萬
高通	Shekhar Borkar	200萬

DSSoC

這個計劃的總體目標，是開發一個可編程框架，用來快速開發多用途的片上系統（SoC）。這個框架，要讓SoC設計者更容易針對特定領域的問題，將通用處理器、專用處理器、硬件加速器、內存、輸入/輸出（I/O）等內核結合、搭配起來。

DARPA說，這一領域的團隊會從軟件定義的無線電入手進行探索，幫國防部構建靈活、適應性強、可管理、能對抗復雜信號環境的無線電系統。

DSSoC最高的一筆資金是1740萬美元（約合人民幣1.19億元），撥給了亞利桑那州立大學副教授Daniel Bliss。

△ Daniel Bliss

在這個項目中，Bliss負責的部分叫做專注于領域的高級軟件重新配置異構（Domain-Focused Advanced Software-Reconfiguration Heterogeneous，DASH）。

亞利桑那州立大學介紹說，這個項目，與Bliss在學校里負責的無線信息系統和計算架構（WISCA）實驗室有著一致的目標，都是構建一個新框架，來推進高性能、嵌入式、異構的下一代處理器的開發。

團隊里除了亞利桑那州立大學的成員之外，還有卡耐基梅隆大學（CMU）、密歇根大學的學者，他們還會和ARM、EpiSys Sciences、通用動力等公司合作。

Bliss說，他們會理解如何構造這種新型芯片，開發出構造這類芯片的工具，還會提供為這類芯片編程讓它運行多種應用的軟件和分析工具，包括在芯片內實時運行的工具。

另外，他們還計劃在芯片中嵌入機器學習功能，讓芯片能自己學習。

緊隨其后的是一筆1470萬美元的資金，撥給了IBM，由沃森研究中心的Pradip Bose負責。

DSSoC全部入選項目如下：

機構	負責人	資金（美元）
亞利桑那州立大學	Daniel Bliss	1740萬
IBM	Pradip Bose	1470萬
斯坦福大學	Mark Horowitz	640萬
橡樹嶺國家實驗室	Dr. Jeffrey Vetter	600萬

在材料和集成領域，也有兩個計劃：單片三維片上系統（3DSoC）；新計算所需基礎（FRANC）。

3DSoC

所謂3DSoC，就是在CMOS基礎上增加多層互連電路，來實現50倍的功率計算時間提升以及降低功耗。

這個計劃入圍的團隊最少，只有兩個。

機構	負責人	資金（美元）
麻省理工學院	Max Shulaker	6100萬
佐治亞理工學院	Sung Kyu Lim	310萬

去年7月，Max Shulaker團隊在Nature上發表文章，提出變革性的納米系統新理念，把計算和數據存儲垂直集成在一個芯片之上。

與傳統集成電路結構不同，這種分層式制備實現了在層間計算、數據存儲、輸入和輸出（如傳感）等功能結構。可以在一秒內捕捉大量數據，并在單一芯片上直接存儲，原位實現數據獲得與信息的快速處理。

這個研究的題目是Three-dimensional integration of nanotechnologies for computing and data storage on a single chip，傳送門在此：

https://www.nature.com/articles/nature22994

更早之前，Max Shulaker團隊還研發出全球首臺碳納米晶體管計算機。

FRANC

FRANC專注于在存儲器中使用新的非易失性設備。這個計劃尋求利用新的材料和器件，帶來10倍的性能提升。

DARPA認為這些新進步，能夠讓以內存為中心的計算架構，克服當前馮·諾依曼架構中出現的內存瓶頸。

“現在架構中，移動數據的時間，比處理的時間還長”，DARPA還通過LSTM、ResNet-152、Alex Net等案例說明這個問題。

共有6個項目入選FRANC：

機構	團隊領導	資助（萬美元
UIUC	Naresh Shanbhag	8.3
Applied Materials	David Thompson	6.7
HRL實驗室