6信息科学部重大项目指南.docx

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1、附件6信息科学部重大项目指南2023年信息科学部发布8个重大项目指南，拟资助6个重大项目。项目申请人申请的直接费用预算不得超过1800万元/项。“高速射频模数转换器新架构和电路技术研究”重大项目指南模数转换器是自然信号和数字系统间的桥梁，是电子信息系统的核心芯片之一。为满足宽带无线通信、认知雷达等系统应用对高精度高速射频模数转换器的迫切应用需求，本项目研究高速射频模数转换器架构理论与关键技术，解决可重构高速模数转换器新架构和可配置模拟电路的科学技术问题，支撑国家重大装备和产业进步。一科学目标针对现有高速射频模数转换器面临的性能、功耗设计瓶颈，开展高能效新型数字化高速射频模数转换器架构和电路、高

2、度可重构高速模数转换器架构和电路技术、超高速射频模数转换器架构和电路技术等方面研究，提出数字化高速模拟电路和动态可重构模拟电路设计方法，解决低能耗高速射频模数转换器的关键科学技术问题，在国家重大工程系统进行应用验证，为高性能模数转换器设计提供关键基础理论和技术支撑。二研究内容（一）纳米级近阈值混合信号电路及高速模数转换器。研究纳米级高性能模拟与混合信号集成电路的低功耗设计技术，探索基于近阈值技术的运算放大器等模拟电路单元及其时域化设计方法，提出基于近阈值技术的低功耗与高性能模数转换器架构和电路技术。（二）高能效数字化高速射频模数转换器架构和电路。研究纳米级工艺高能效单通道高速模数转换器设计技术

3、，研究噪声整形、时间域等数字化高速模数转换器架构和电路，获得高能效单通道模数转换器新架构和电路技术，12位单通道模数转换器采样率3.0GSs,模拟带超3GHz,功耗小于35OmW。（三）可重构高速射频模数转换器架构和电路技术。研究可重构模数转换器架构及可配置模拟电路技术，获得高度可重构的射频模数转换器架构、电路和映射方法，可重构电路的精度和采样率范围为10位16GSs-14位IGS/s,可配置精度为1位，功耗小于1OWo（四）超高速射频模数转换器架构和电路技术。研究纳米级工艺下超高速无源采样、流水线多级采样、高精度片上时钟及校准、随机化子通道及校准等技术，研制12位射频直采模数转换器，采样率2

4、0GSs,带宽20GHz,功耗小于12W,并完成典型应用系统验证。三申请要求申请书的附注说明选择“高速射频模数转换器新架构和电路技术研究；申请代码1选择FO402。“硅基二维半导体材料与器件”重大项目指南二维半导体材料具有量子效应和独特的光、电、磁等物理特性，它们在硅基上的集成和应用是集成电路技术和产业发展的重要方向之一。本项目开展硅基二维半导体材料的生长、界面调控与器件的制备、功能构造、集成应用等系统研究，解决其未来应用的关键科学问题，取得具有国际影响力的创新性成果，形成具有我国自主知识产权的系列技术，培养优秀人才和有影响力的科研团队，为我国半导体芯片产业未来发展提供理论、技术和人才支撑。一

5、科学目标本项目探索硅基二维半导体材料的制备技术，实现硅基二维半导体材料的均匀可控生长；探究硅基二维半导体材料的界面调控和异质集成机理，实现二维半导体新器件、新结构；研究硅基二维低功耗、多功能、光电集成的器件设计原理，实现感存算一体、光电异质集成等硅基二维半导体新器件制备，为硅基二维半导体器件与芯片的未来产业应用提供新原理和新技术。二研究内容（一）硅基二维半导体材料的可控制备。研究硅基二维半导体材料的集成电路工艺兼容、低温生长工艺技术和机制，硅表面设计与钝化，硅基二维材料的掺杂、缺陷、能带调控和匹配,实现硅基二维半导体材料的均匀可控生长。（二）硅基二维半导体材料的界面调控和异质集成。研究硅基二维

6、半导体材料的异质转移、异质结（堆砌）构建技术，硅基二维半导体材料光、电、磁等多场性能调控，以及硅基二维界面的能带、层间耦合调控机理。（三）硅基二维感存算多功能器件设计和制备。研究高性能硅基二维准非易失存储器件，实现容量不低于1Kb、单次操作功耗不大于1PJ的存储应用；研究硅基二维负电容晶体管，实现陡峭亚阈值摆幅不高于40mV/decade的高性能硅基二维逻辑器件，建立器件的集成电路仿真（SPICE）模型；研究硅基二维范德华异质结构，实现对数域可调非线性逻辑新原理器件；研究硅基二维多尺度耦合结构的感存算器件，实现模式识别准确率不低于90%、功耗不大于100fJ的感存算一体器件等。（四）硅基二维高

7、效耦合、高密度集成光电器件设计和制备。研究硅基二维铁电、铁磁、能谷激子、转角耦合等物理特性,探索硅基二维发光与光探测新原理器件，研究集光源-光电探测-信号处理系统的原型芯片单元，通过硅基二维片上光电器件互连，实现图像识别和重现功能。三申请要求申请书的附注说明选择“硅基二维半导体材料与器件7申请代码1选择H）401。“精准人工智能学习理论及其应用”重大项目指南面向重大自然灾害监测预警与防范国家重大战略需求，针对现有人工智能方法在灾害发现中精准度无法保障、可信性存疑等问题，开展内嵌数理规律的精准人工智能基础理论与关键技术的研究及应用验证，突破现有人工智能方法依赖大规模标注数据、难以有效利用先验知识

8、等瓶颈问题，发展一套切实可行的精准人工智能方法，充分挖掘大数据价值、全面提升重大自然灾害防治能力，形成具有国际影响力的人工智能研究团队。一科学目标面向人工智能可解释性瓶颈，围绕内嵌先验知识的数据表述范式、融合科学结构的非线性耦合系统建模、基于系统演化突变的精准智能学习方法、大数据仿真评估和验证平台等方向开展研究，融合复杂性理论和非线性科学方法，提出内嵌先验知识的数据表示范式与科学标注方法、系统结构特征复杂性分类方法，建立基于多数据场耦合解耦的层次划分策略、基于涌现机制的系统行为突变机制、基于局部特征的全局性态分析方法，结合大数据进行应用验证，使大数据分析预测精度达到国际先进水平。二研究内容（一

9、）大数据中低信噪比科学数据表示理论。针对当前人工智能在科学数据表征方面的局限性，研究多源高维大数据描述范式与物理结构建模方法，形成内嵌数理规律的真实信号科学识别方法，建立基于数理规律的失真数据重构与数据修补方法。（二）非线性多数据场耦合系统建模方法。针对当前人工智能在非线性系统建模方面的局限性，研究基于局部形态特征的单数据场全局复杂结构分析方法，分析基于非线性作用及微观协同的多数据场耦合机理，发展多数据场耦合结构正确性的判定技术。（三）系统动态行为的精准智能学习方法。针对当前人工智能在系统智能行为分析方面的局限性，建立非线性系统下非平衡态通向平衡态演化路径，研究基于阈值分析系统突变的动态行为演

10、化规律，形成非线性系统动态演化行为分类学习方法。（四）基于精准智能的大数据规律发现与评估。针对特定领域的重大自然灾害监测预警与防范，提出基于大数据的精准智能规律发现方法，建立基于精准智能的自然灾害监测大数据规律发现可靠性评估机制，开展基于精准智能的大数据规律发现仿真验证。（五）基于精准智能的大数据示范验证平台构建。针对特定领域的重大自然灾害监测预警与防范，建立基于精准智能的大数据规律发现应用验证平台，开展基于全国重大自然灾害监测历史数据的应用验证，显著提升我国重大自然灾害监测预警能力，使大数据分析预测精度达到国际先进水平。三申请要求申请书的附注说明选择“精准人工智能学习理论及其应用7申请代码1

11、选择F0602。“处理器芯片敏捷设计方法与关键技术”重大项目指南面向智能物联网时代应用爆炸式增长对各类处理器芯片的大量需求，针对芯片设计的门槛高、投入大、周期长、工具链被国外大公司长期垄断等难题，开展处理器芯片敏捷设计方法与关键技术的研究及应用验证，为实现大幅降低处理器芯片设计难度和缩短开发周期提供创新方法与关键技术。结合开源芯片发展趋势，构建中国主导的处理器设计技术生态，培养一批有创新能力的处理器设计人才队伍。一科学目标围绕以敏捷度为导向的处理器松耦合设计方法这一总体思路，开展面向对象的体系结构设计方法与关键技术研究。针对处理器芯片设计面临的抽象描述、解耦范式、自动生成等科学难题,实现设计方

12、法及关键技术突破。构建基于面向对象的体系结构的处理器设计平台和处理器芯片敏捷后端工具平台。基于理论成果与开发平台实现通用处理器CPU和专用处理器XPU两类验证原型芯片,验证和评估提出的设计方法和关键技术。二研究内容围绕面向对象的体系结构核心思想，针对设计语言、设计范式和EDA工具链三个方面，开展处理器芯片敏捷设计方法和关键技术研究。主要内容包括如下：（一）处理器敏捷设计语言与综合。研究处理器敏捷设计的高层次语言、语法与语义，实现底层硬件体系结构；研究基于高级语言的辅助指导（directive）设计，实现硬件友好的编译优化技术；研究通用的中间表示形式，兼容不同的底层硬件描述；研究硬件综合技术，可

13、自动地将高层次语言描述转化为底层的硬件实现，探索逻辑资源分配算法和算子调度策略。（二）面向对象的处理器体系结构设计范式。研究处理器内部基础硬件模块划分、组合交互和自定义扩展的设计方法；研究处理器基础硬件模块类型抽象及划分方法，面向处理器体系结构的基础算法库自动生成方法；探索不同基础硬件模块的互连方式及规则，研究针对松耦合处理器架构的高层次结构描述、模块互连、时序调整等的编程界面设计，实现松散处理器基础硬件对象的快速组装。（三）通用处理器CPU快速构建。研究基于处理器敏捷设计语言构建通用处理器CPU的微体系结构设计模板和基础硬件类库；研究通用处理器自动生成框架，实现基本硬件模块时序关系和结构可配

14、置化描述；研究面向对象的通用处理器体系结构的测试与验证方法，结合开源EDA工具链，完成可配置复杂开源CPU核设计。（四）专用处理器智能生成。研究专用处理器（XPU）自动生成方法，探索专用应用领域计算热点的智能提取技术，结合专用领域软件与算法开发人员的专家知识，设计可复用、可重构硬件模板，构建XPU自动开发流程与设计综合工具，支持XPU的硬件设计生成与编译器生成,为实现高能效的专用处理器自动化设计奠定基础。（五）数据驱动的处理器敏捷物理设计。研究基于模块可复用性的物理设计方法学，支持面向对象的处理器体系结构的敏捷物理设计；研究敏捷物理设计关键步骤的智能设计与优化算法，建立电路的可预测数据模型，实

15、现数据驱动的智能物理设计；研究敏捷物理设计关键步骤的并行化方法，提高物理设计空间探索效率与版图优化效果。三申请要求申请书的附注说明选择“处理器芯片敏捷设计方法与关键技术7申请代码1选择F0204。“面向移动通信的模块化射频电路基础理论与关键技术”重大项目指南面向移动通信变革的发展需求，针对支持多场景多频段无线系统面临的射频资源复用性差、利用率低、架构复杂且难以重构等难题，开展大规模射频电路中的硬件资源模块化和可复用基础理论与关键技术研究及验证，取得具有重要国际影响的创新成果，为移动通信系统构建以可复用射频模块为核心的架构，建立自下而上的系统设计理论，提升射频资源利用率，增加系统设计的灵活性、提

16、高设计效率，并且提升谱效和能效，培育优势互补且紧密合作的先进射频材料、器件、电路和系统研究团队。一、科学目标瞄准未来移动通信系统支持多场景多频段的需求，围绕模块化集成射频系统、可复用射频电路模块、多域灵活配置通道信号路径、多功能电路一体化融合、多任务高效切换和全路径快速恢复等技术难点，开展基于可复用射频模块为核心的可重构系统架构、多功能可重构前端电路、多模电路电磁学、射频单元和统一资源管理、高速开关及射频材料、线性高效氮化银器件与电路等研究，建立可复用射频模块化系统的基础理论和设计方法，研制射频验证系统，产生具有国际影响力的引领性创新成果。二、研究内容（一）射频系统模块化集成理论与方法。针对模块化射频集成系统的可重构问题，开展射频多路径的多维互连结