9 января 2023 г.
Корнельский университет в США возглавляет новый исследовательский центр стоимостью 34 миллиона долларов, который ускорит создание энергоэффективных полупроводниковых материалов и технологий, а также разработает новые подходы к системам микроэлектроники.
Центр энергоэффективных материалов и устройств SUPeRior (SUPREME) объединит исследователей из 14 высших учебных заведений в сотрудничестве со спонсором центра Semiconductor Research Corporation (SRC).
SUPREME — один из семи центров, финансируемых консорциумом SRC JUMP 2.0. Он будет финансироваться SRC и его 14 университетами-партнерами; Инвестиции Cornell в пятилетний проект составят 7 миллионов долларов. Среди партнеров: Корнелл; Массачусетский технологический институт (MIT); государственный университет Бойсе; Технологический институт Джорджии; Университет штата Северная Каролина; Северо-западный университет; Политехнический институт Ренсселера; Рочестерский технологический институт; Стэндфордский Университет; Йельский университет; Университет Колорадо, Боулдер; Техасский университет в Остине; Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB); и Университет Нотр-Дам.
Хуили Грейс Син, профессор Уильяма Л. Квакенбуша в области материаловедения и инженерии, а также электротехники и вычислительной техники в Корнеллском инженерном деле, будет директором центра. Томас Паласиос, директор Microsystems Technology Laboratories и профессор электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического института, станет заместителем директора центра. Управляющим директором центра будет Томас Динел, физик по конденсированным средам, который запускал пользовательскую программу на Корнельской платформе для ускоренной реализации, анализа и обнаружения интерфейсных материалов (PARADIM).
«Наш центр сосредоточится на материаловедении, новых архитектурах устройств и том, как они взаимодействуют друг с другом», — говорит Син, чьи собственные исследования включали материалы, поддерживающие униполярный или биполярный транспорт, такие как 2D-материалы, сверхширокозонные полупроводники и устройства с рекордной производительностью, раскрывающие фундаментальные ограничения.
«Мы не разрабатываем какой-то конкретный подход. На самом деле мы спускаемся на уровень материального генома», — говорит Син. «Если мы перейдем к строительным блокам и установим соединение, то сможем обслуживать очень широкую область приложений в области логики, памяти, вычислений, датчиков и связи с желаемой энергоэффективностью».
Исследователи в центре будут изучать как фундаментальную новую науку, так и новые инженерные технологии с целью развития полупроводниковой промышленности в ближайшие 3–15 лет, а также обучать новое поколение ученых и инженеров работе в разных дисциплинах.
Четыре основные цели центра:
- собрать междисциплинарные группы материаловедов, инженеров по устройствам, химиков и физиков для разработки новых материалов, технологий и устройств, которые могут обеспечить как минимум 10-кратное повышение производительности на системном уровне для ключевых приложений;
- ускорить темпы открытия и перехода от «лаборатории к производству» в микроэлектронике, создавая прототипы устройств на объектах нанопроизводства в Корнелле и партнерских учреждениях;
- поддерживать тесное сотрудничество с шестью другими центрами, которые являются частью последней версии Совместной университетской программы микроэлектроники (JUMP) — консорциума участников отраслевых исследований и Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), которым управляет SRC — с SUPREME разрабатывает и демонстрирует новые материалы и технологии, которые можно использовать для прототипов микросхем и систем, созданных другими центрами в JUMP 2.0; и
- обеспечить разнообразное и широкое развитие рабочей силы.
«Нам уже давно известно, что инженерный факультет Корнелла проводит исследования в области науки о полупроводниковых материалах и инженерии, — говорит Линден Арчер, декан инженерного факультета Джозефа Сильберта. «С этим новым межведомственным исследовательским центром мы смотрим в будущее и обеспечиваем лидерство, которое приводит к национальному влиянию во многих областях, включая автономные системы и робототехнику, энергетические системы, медицину и исследование космоса — все области, которые требуют достижений в области полупроводников. материалов и новых архитектур устройств, которые потребляют меньше энергии».
SUPREME организован вокруг четырех междисциплинарных подтем: цифровые и аналоговые; память и приложения; межсоединения и метрология; и обнаружение и обработка материалов.
Первая направлена на использование уникальных свойств двумерных материалов, широкозонных и сверхширокозонных полупроводников, передовых сегнетоэлектриков, спиновых и молекулярных материалов для разработки цифровых и аналоговых устройств нового поколения.
Во второй подтеме будут представлены новые подходы к встроенной и нейроморфной памяти и технологиям хранения, такие как сегнетоэлектрические, спинтронные и электрохимические устройства, которые будут поддерживать вычислительные нагрузки будущего.
Третья подтема будет посвящена новой физике переноса электронов и новым материалам, таким как анизотропные проводники и топологические полуметаллы, для улучшения межсоединений от устройств к устройствам и от кристаллов к кристаллам. Он также будет развивать передовую метрологию для определения характеристик новых материалов и ускорения открытия материалов с помощью высокопроизводительных экспериментов.
Четвертая подтема будет разрабатывать новые материалы и технологии обработки, необходимые для первых трех направлений, ориентированных на устройства, с акцентом на несколько широких классов материалов: 2D и широкозонные материалы для логических и аналоговых вычислений; металл-оксид-полупроводники для маломощной дополнительной архитектуры; сегнетоэлектрики и электрохимические материалы для новых архитектур памяти/вычислений, а также сильно нелинейные оптические материалы для межсоединений.
Среди 25 главных исследователей (PI) центра семь преподавателей Корнелла, в том числе: Син; Дебдип Джена, профессор инженерии Дэвида Э. Берра в Школе электротехники и вычислительной техники и на факультете материаловедения и инженерии; Джеймс Хван, MS ’76, доктор философии. 78 лет, профессор-исследователь материаловедения и инженерии; Дэн Ральф, доктор философии. ’93, профессор физики Ф. Р. Ньюмана в Колледже искусств и наук; Фархан Рана, профессор Джозефа П. Рипли инженерии в области электротехники и вычислительной техники; Джуди Ча, доктор философии. ’09, профессор материаловедения и инженерии; и Даррелл Шлом, профессор промышленной химии Герберта Фиска Джонсона в области материаловедения и инженерии.
По словам Сина, PI также будут работать в тесном сотрудничестве с лидерами отрасли, чтобы максимизировать влияние и актуальность своей работы, что должно не только привести к более энергоэффективным технологиям, но и в конечном итоге повысить равенство.
«Нам нужны технологии, которые потребляют как можно меньше энергии, но обеспечивают как можно больше функций. Это очень важно, если мы хотим пропагандировать равенство», — говорит Син. «Если мы сможем снизить потребление энергии для всех тех основных средств, которые мы хотим иметь в современной жизни, мы сможем снизить барьер для каждого, чтобы иметь доступ к информации, доступ к образованию и доступ к возможностям. ».
View full news on a site
