日本国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）依据文部科学省和经济产业省制定的研发计划，确定了利用经济产业省295亿日元预算推进的“新一代边缘AI半导体研发项目”中新增的8项课题。
JST东京总部
随着AI的普及，自2025年度之后全球电力供需将日益紧张，尤其在亚洲地区，削减用电已成为当务之急。为此，电力供应能力与半导体节能技术将直接影响国家竞争力。
在半导体节能方面，通过DRAM的3D集成来实现GPU服务器的低功耗将成为关键，而抑制发热所需的散热技术、封装结构的革新以及材料的探索都至关重要。例如，在对NMOS和PMOS进行堆叠的结构革新中，需要探索能够改善因通道变薄而导致迁移率下降的新型通道材料。
此外，为提升能源效率，改进专用芯片十分关键。专用AI芯片已被证实可发挥相当于160个最先进GPU的处理能力。但随着制程不断微细化，专用芯片的设计成本正急剧攀升。同时，封装设计也与芯片设计一样日益复杂，而日本面临的课题在于这类设计高度依赖美国。
另一方面，随着未来生活方式的变化，例如在自动驾驶控制相关的AI中，不是通过服务器进行处理，而是需要在驾驶现场迅速生成最优对策，因此边缘AI将愈发重要。
项目总负责人为黑田忠广（东京大学特别教授、熊本县立大学理事长）表示：“当前AI半导体的竞争正呈现企业间激烈角逐的态势，而在2030年代中期以后所需的新兴产业中，低功耗的新一代边缘AI将成为关键技术。因此，围绕实现这一目标所必需的设计、制造、材料等技术，学术界将就自身应承担的技术领域，推进以尽快向产业界实现对接为导向的研究开发”。
在“通过高效自动设计的新一代AI电路与系统”方面，将由东京科学大学综合研究院教授本村真人担任项目负责人，旨在以具体应用场景为前提，创造新型AI半导体架构与高效自动设计技术。通过推进横跨芯粒化、近存计算、轻量化AI模型与架构等多层级的研究开发，并为芯片设计的“民主化”（扩大设计人才基础、推进人才培养）作出贡献。
其中包括以下5个课题：名古屋大学研究生院信息学研究科教授石原亨的“通过本地LLM支持构建新一代高效边缘AI半导体设计基础”；东京科学大学工学院教授冈田健一的“模拟与数字混载型边缘AI SoC设计技术的研发”；东京大学研究生院工学系研究科教授川原圭博的“以应用场景为驱动的功能分化型物理AI芯片设计”；东京大学研究生院工学系研究科副教授小菅敦丈的“面向AI的AI电路设计自动化技术”，以及国立研究开发法人理化学研究所TRIP事业本部科学研究基础模型开发项目总监泰地真弘人的“为AI for Science加速边缘智能化”。
在3D集成技术方面，由九州大学名誉教授浅野种正担任项目负责人，旨在构建兼顾热问题的异构半导体芯片3D集成技术。将推进低温混合键合、低功耗基板与高密度再布线技术、检测与评估技术等3D集成与封装技术，以及热管理（排热、放热）技术的研究开发。同时，还将开展兼顾应对已成为社会课题的PFAS的研究开发。
其中包括以下2个课题：横滨国立大学研究生院工学研究院/综合学术高等研究院副教授井上史大的“环境循环型3D集成半导体制造革新与基地建设”，以及日本东北大学研究生院医工学研究科教授田中彻的“实现边缘AI半导体的3D异构集成技术”。
在新一代晶体管技术方面，由东京大学研究生院工学系研究科教授/理化学研究所理事川崎雅司担任项目负责人，着眼于Beyond 1纳米世代，旨在利用通道材料及通道周边材料、微细布线材料，构建新一代晶体管技术，以取代传统硅。推进二维半导体、氧化物半导体等新型通道材料与栅极堆叠技术、微细布线材料及其布线技术，以及新结构晶体管的研究开发。
其中包括的课题为：庆应义塾大学研究生院理工学研究科教授多田宗弘“新结构、新材料晶体管与低电阻布线的研究开发”。
黑田项目总负责人表示：“日本拥有众多优秀的半导体相关研究者，但目前多处于各自为战的状态。此次项目将集结34个据点的约500名研究者参与，通过共享共同平台协同推进研究开发，致力于推动新一代边缘AI半导体的开发。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
