La DARPA a un plan ambitieux de 1,5 milliard de dollars pour réinventer l'électronique

Illustration d'un motif à rayures rouges sous une puce informatique bleue remplie d'étoiles blanches à cinq branches. Mme Tech

L'année dernière, le Agence des projets de recherche avancée de défense (DARPA) , qui finance une série d'efforts de recherche sur le ciel bleu pertinents pour l'armée américaine, a lancé un programme de 1,5 milliard de dollars sur cinq ans connu sous le nom d'Electronic Resurgence Initiative (ERI) pour soutenir les travaux sur les progrès de la technologie des puces. L'agence vient de dévoiler le premier ensemble d'équipes de recherche sélectionnées pour explorer des approches non éprouvées mais potentiellement puissantes qui pourraient révolutionner le développement et la fabrication de puces aux États-Unis.

L'innovation matérielle a pris le pas sur les avancées logicielles ces dernières années, ce qui dérange l'armée américaine pour plusieurs raisons.

Fin d'une époque

En tête de liste, la loi de Moore, selon laquelle le nombre de transistors montés sur une puce double environ tous les deux ans, atteint ses limites (voir La loi de Moore est morte. Et maintenant ? ). Cela pourrait entraver les avancées futures de l'électronique sur lesquelles l'armée s'appuie, à moins que de nouvelles architectures et conceptions ne permettent de poursuivre les progrès dans les performances des puces.

On s'inquiète également de l'augmentation du coût de la conception de circuits intégrés et de l'augmentation des investissements étrangers - pour lesquels lire chinois - dans la conception et la fabrication de semi-conducteurs (voir La Chine veut fabriquer les puces qui ajouteront l'IA à n'importe quel gadget).

Le budget de l'ERI représente environ une multiplication par quatre des dépenses annuelles typiques de la DARPA en matériel. Les projets initiaux reflètent les trois grands domaines d'intérêt de l'initiative : conception de puces, architecture, matériaux et intégration.

Un projet vise à réduire radicalement le temps nécessaire pour créer une nouvelle conception de puce, de plusieurs années ou mois à un jour seulement, en automatisant le processus avec l'apprentissage automatique et d'autres outils afin que même les utilisateurs relativement inexpérimentés puissent créer des conceptions de haute qualité.

Personne ne sait encore comment réaliser une nouvelle conception de puce en 24 heures en toute sécurité sans intervention humaine, déclare Andrew Kahng de l'Université de Californie à San Diego, qui dirige l'une des équipes impliquées. C'est une approche fondamentalement nouvelle que nous développons.

Nous essayons de concevoir la révolution du brassage artisanal dans l'électronique, déclare William Chappell, le chef du bureau de la DARPA qui gère le programme ERI. L'agence espère que les outils de conception automatisés inspireront les petites entreprises sans les ressources des fabricants de puces géants, tout comme les brasseurs spécialisés aux États-Unis ont innové aux côtés des géants de l'industrie de la bière.

Nouveaux matériaux de puce et conceptions intelligentes

Si nous allons au-delà de la loi de Moore, cependant, il y a de fortes chances que des matériaux radicalement nouveaux et de nouvelles façons d'intégrer la puissance de calcul et la mémoire soient nécessaires. Le déplacement des données entre les composants de mémoire qui les stockent et les processeurs qui agissent dessus consomme de l'énergie et crée l'un des plus grands obstacles à l'augmentation de la puissance de traitement.

Un autre projet ERI explorera les moyens par lesquels de nouveaux schémas d'intégration de circuits peuvent éliminer, ou du moins réduire considérablement, le besoin de déplacer les données. L'objectif ultime est d'intégrer efficacement la puissance de calcul dans la mémoire, ce qui pourrait entraîner une augmentation spectaculaire des performances.

Sur le plan de l'architecture des puces, la DARPA souhaite créer du matériel et des logiciels pouvant être reconfigurés en temps réel pour gérer des tâches plus générales ou spécialisées telles que des applications spécifiques d'intelligence artificielle. Aujourd'hui, plusieurs puces sont nécessaires, ce qui augmente la complexité et les coûts.

Certains des efforts de la DARPA chevauchent des domaines déjà largement travaillés dans l'industrie. Un exemple est un projet de développement Technologie système sur puce 3D , qui vise à étendre la loi de Moore en utilisant de nouveaux matériaux tels que les nanotubes de carbone et des moyens plus intelligents d'empiler et de partitionner les circuits électroniques. Chappell reconnaît le chevauchement, mais il dit que le travail de l'agence est probablement le plus grand effort pour rendre [l'approche] réelle.

Pas assez

Certains pensent que la DARPA et d'autres branches du gouvernement américain qui soutiennent la recherche en électronique, comme le ministère de l'Énergie, devraient dépenser encore plus pour stimuler l'innovation.

Erica Fuchs, professeure à l'Université Carnegie Mellon et experte en politique publique liée aux technologies émergentes, affirme que le développement des puces s'étant concentré sur des applications plus spécifiques, les grandes entreprises ont perdu leur appétit pour dépenser de l'argent dans des efforts de recherche collaborative, tout comme la loi de Moore l'est. chancelant.

Fuchs fait l'éloge de l'ERI, mais pense que l'approche globale du gouvernement américain pour soutenir l'innovation électronique est facilement inférieure d'un ordre de grandeur à ce qui est nécessaire pour relever les défis auxquels nous sommes confrontés. Espérons que le mouvement populaire de conception de puces que la DARPA essaie de fomenter contribuera à combler l'écart.

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