NSF投资麦凯维工程学院的半导体研究

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院机械工程和材料科学助理教授 Sang-Hoon Bae 和电气与系统工程助理教授 Mark Lawrence 正在开展通过开发下一代技术来改变计算的项目。

Bae 的工作重点是将 2D 元素集成到先进的 3D 微电子学中。Lawrence将增强人工智能（AI）驱动的机器视觉系统，以在一系列应用中实现实时自适应和高能效。

Bae 和 Lawrence 分别获得了美国国家科学基金会 （NSF） 的资助，这是对 24 个研究和教育项目的 4560 万美元投资的一部分。这些项目得到了 2022 年芯片和科学法案以及 NSF 的半导体未来计划的资金支持。该计划旨在加速美国劳动力和知识的增长，以实现创新的半导体和微电子开发。

多功能传感器内机器视觉

机器视觉系统使计算机能够模拟人类使用相机、传感器和专用软件理解和解释图像和视频的能力。Lawrence与马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的项目负责人、即将上任的东北大学（Northeastern University）副教授Xuan “Silvia” Zhang以及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）和罗切斯特大学（University of Rochester）的合作者一起，获得了200万美元的资助，用于构建机器视觉系统，该系统能够以极高的精度和前所未有的低功耗解决特定的图像传感问题。

该团队计划根据手头的应用，从光学器件和传感器内电子设备到图像处理算法，而不是开发更好的相机，而是和谐地定制成像堆栈的每一层。这将使他们能够增强支持人工智能的机器视觉硬件，并满足从质量控制和检测流程到机器人和自动化等现代数据密集型应用产生的巨大计算需求。

Lawrence说：“我们的方法从人类视觉系统中汲取灵感，并受到人工智能驱动的机器视觉的最新发展的深刻影响。“我们的目标是为垂直整合的机器视觉系统奠定科学和工程基础，涵盖光学、图像传感器和视觉处理器。我们很高兴能够将这种范式应用于紧迫的问题，包括开发低延迟、实时、自动驾驶感知，能够适应环境条件，而无需强大的车载计算，以及通过接近零功耗、事件驱动的智能传感器实现的远程、持久的环境监测。

Lawrence 的团队还与 UMSL/WashU 联合工程项目、南伊利诺伊大学爱德华兹维尔分校和手指湖社区学院合作，计划创建一个开源平台，以促进视觉传感器技术的跨学科研究和教育，并培养下一代半导体劳动力。

推进下一代计算机处理器的发展

Bae和麻省理工学院的Jeehwan Kim、德克萨斯大学奥斯汀分校的Deji Akinwande和加州大学洛杉矶分校的Xiangfeng Duan的合作者将为下一代计算机处理器开发一种新的基于材料的解决方案。该小组共收到180万美元，用于支持其工作。

Bae的团队旨在通过将极薄的2D材料集成到单片3D计算机芯片中来创建下一代计算机处理器。

“我们的主要创新是，我们可以在任何基材上生长出非常高质量的材料，”Bae说。“我们可以实现基于2D材料的3D电子学。这使我们能够将不同的功能组件完全集成到一个高密度芯片中，每个组件都有自己的 2D 层。

半导体行业的这一重大创新可以降低生产成本，提高性能并增加集成密度，此外还可以提高我们对低维材料的基本理解。

华盛顿大学电气与系统工程讲师王云晶（Dorothy）正在与裴合作制定该项目的教育计划和劳动力发展部分，该项目将涉及高中生、本科生和研究生的培训和研究，为他们就业做好准备。此外，Bae 和 Wang 还计划组织研讨会、座谈会和教程，并参加国际会议，以交流技术专长并增强项目的影响力。

该团队还打算与半导体公司合作，使研究工作与行业需求保持一致，有可能将这些创新转化为实用技术，并最终为更强大、更高效和更具成本效益的电子设备铺平道路，以满足信息驱动应用的需求。

---

最初发表在麦凯维工程学院网站上。