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2018年11月28日 | 技术畅想——将光子学导入芯片

2018-11-28 来源:technews

为了因应未来微电子技术即将面临的障碍,美国国防部提出了电子复兴计划(Electronics Resurgence Initiative),透过资助新兴技术,来寻求摩尔定律尽头的出路,而目前已进入第二阶段。


在2017 年6 月,美国国防高等研究计划署(DARPA )宣布,电子复兴计划(ERI)将在未来5 年内对国内电子系统提供高达15 亿美元的投资,以解决电子技术进步的障碍,并进一步将国防企业的技术需求和能力与电子行业的商业和制造相结合。而在今年11 月初DARPA 表示,计划已进入第二阶段,并指出前期对新兴材料及技术的探索已有相当成绩。


DARPA 微系统技术办公室主任Bill Chappell 表示,现今的潮流正是从通用硬件转移到专业系统,而为了创造独特和差异化的国内制造能力,ERI 第二阶段将探索为传统互补式金属氧化物半导体(CMOS)的器件缩放及替代载体。而首个项目将会是极端可扩展性光子学封装( Photonics in the Package for Extreme Scalability,PIPES),它将探索把光子学技术带入芯片的技术。



此技术透过用光学元件取代电学元件,将可降低将数百个处理器连接在一起所需的工艺及能源需求,并实现大规模并行,将能有效支持数据密集型应用,如人工智慧等技术。且PIPES 还将致力于建立一个国内生态系统,令商业及国防们能不断获得先进技术的支援。


此项目首先关注的是先进集成电路封装的高性能光学I/O 技术的发展,包括现场可编程闸门阵列、图形处理单元及专用集成电路。其次,将研究新型器件技术和先进链路,以实现高度可扩展性及封装 I/O 。但这种新型的系统架构及大型分布式并行计算的发展将可能具有上千个节点,极为复杂且非常难以管理。而为了解决这个问题,第三项重点将研发低损耗光学封装方法,以实现高沟道密度和高端口数量,及可重构、低功耗的光学开关技术。


正在进行研究的光子学可能会作为改进我们现有工艺的手段。 CPU,GPU,FPGA和ASIC都依赖于更小的晶体管来以更低的功耗挤出更多的性能。启用基于光的互连允许延迟取决于通过介质的光速而不是通过半导体的电流。但我们也应该看到,嵌入微电子系统的光子学理论已存在数十年,但尚未完全解决可行性问题。与传统硅不同,光子器件目前不能很好地扩展以便于大规模生产。


当然DARPA 也强调,还是会着力在ERI 计划中各个项目的联系,并应用在先进卫星系统、大规模辨识系统以及网路安全等,掌握这些新兴技术的潜在风险,并保证这些项目将有助于维持国家安全。


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在电子行业中,虽然直接名为“FUJI”的公司可能不是最为人所熟知的(注意:富士通实际上使用的是“Fujitsu”而非“FUJI”,但考虑到FUJI可能与富士电机等相关联,以下将基于这些相关公司进行阐述),但富士电机及其关联企业,如富士通和富士施乐,在电子行业的发展历程中都有着举足轻重的地位。以下是五个与这些公司相关的故事:

1. 富士电机的诞生与多元化发展

故事概述:富士电机控股公司(FUJI ELECTRIC HOLDINGS CO., LTD.)成立于1923年,是古河电器工业与德国西门子资本技术合作的产物。起初,公司以电气机器制造为主,后逐渐扩展到电机系统、电子设备和零售终端设备等多个领域。富士电机不仅在电机领域保持领先地位,还积极拓展至自动贩卖机等领域,并在该领域占据日本国内第一的市场份额。其发展历程展现了日本重电机制造商的多元化战略和全球视野。

2. 富士通的通讯与计算机技术崛起

故事概述:富士通(Fujitsu)的前身可以追溯到1875年成立的Furukawa Denko公司,后与西门子合作成立富士电机制造株式会社。富士通在通讯和计算机技术方面的崛起尤为显著。1935年,富士通信机制造公司成立,标志着富士通在通讯领域的正式起步。随后,公司不断推出创新产品,如FACOM系列计算机、第一台出口海外的计算机等,奠定了其在全球计算机市场的地位。富士通对通讯和计算机技术的持续投入和创新,使其成为电子行业的重要力量。

3. 富士施乐的打印机与复印技术革新

故事概述:富士施乐(Fuji Xerox)成立于1962年,是富士胶片和美国施乐合资成立的企业。自成立以来,富士施乐在打印机和复印技术方面取得了显著成就。公司不仅推出了多款具有创新性的打印和复印产品,还积极应对市场变化,不断调整业务结构。例如,在数字化浪潮中,富士施乐推出了多款支持网络打印和多功能一体的产品,满足了市场的新需求。其技术革新和市场策略调整,使富士施乐在打印和复印技术领域保持领先地位。

4. 富士通与FANUC的工业机器人合作

故事概述:富士通与FANUC的合作是电子行业与工业机器人技术结合的一个典型案例。FANUC作为富士通的子公司之一,自上世纪70年代成立以来,便致力于工业机器人的研发和生产。富士通与FANUC的紧密合作,不仅推动了工业机器人技术的快速发展,还促进了电子行业生产线的自动化和智能化升级。两家公司的合作成果广泛应用于汽车制造、电子组装等多个领域,为工业生产带来了革命性的变化。

5. 富士电机在绿色能源领域的探索

故事概述:随着全球对绿色能源和可持续发展的重视,富士电机也开始在绿色能源领域进行积极探索。公司不仅致力于高效能电机的研发和生产,还积极推动可再生能源技术的应用。例如,富士电机在太阳能和风能领域推出了多款创新产品和技术解决方案,为可再生能源的普及和应用做出了积极贡献。其绿色能源战略不仅符合全球发展趋势,也为公司未来的可持续发展奠定了坚实基础。

以上五个故事分别展现了富士电机及其关联企业在电子行业不同领域的发展历程和成就。这些公司凭借持续的技术创新和市场拓展,成为了电子行业的重要参与者和推动者。

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