日本國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）依據文部科學省和經濟產業省制定的研發計畫，確定了利用經濟產業省295億日元預算推進的「新一代邊緣AI半導體研發項目」中新增的8項課題。
JST東京總部
隨著AI的普及，自2025年度之後全球電力供需將日益緊張，尤其在亞洲地區，削減用電已成為當務之急。為此，電力供應能力與半導體節能技術將直接影響國家競爭力。
在半導體節能方面，通過DRAM的3D集成來實現GPU伺服器的低功耗將成為關鍵，而抑制發熱所需的熱放射技術、封裝結構的革新以及材料的探索都至關重要。例如，在對NMOS和PMOS進行堆疊的結構革新中，需要探索能夠改善因通道變薄而導致遷移率下降的新型通道材料。
此外，為提升能源效率，改進專用晶片十分關鍵。專用AI晶片已被證實可發揮相當於160個最先進GPU的處理能力。但隨著製程不斷微細化，專用晶片的設計成本正急劇攀升。同時，封裝設計也與晶片設計一樣日益複雜，而日本面臨的課題在於這類設計高度依賴美國。
另一方面，隨著未來生活方式的變化，例如在自動駕駛控制相關的AI中，不是通過伺服器進行處理，而是需要在駕駛現場迅速生成最優對策，因此邊緣AI將愈發重要。
項目總負責人為黑田忠廣（東京大學特別教授、熊本縣立大學理事長）表示：「當前AI半導體的競爭正呈現企業間激烈角逐的態勢，而在2030年代中期以後所需的新興產業中，低功耗的新一代邊緣AI將成為關鍵技術。因此，圍繞實現這一目標所必需的設計、製造、材料等技術，學術界將就自身應承擔的技術領域，推進以盡快向產業界實現對接為導向的研究開發」。
在「通過高效自動設計的新一代AI電路與系統」方面，將由東京科學大學綜合研究院教授本村真人擔任項目負責人，旨在以具體應用場景為前提，創造新型AI半導體架構與高效自動設計技術。通過推進橫跨芯粒化、近存計算、輕量化AI模型與架構等多層級的研究開發，並為晶片設計的「民主化」（擴大設計人才基礎、推進人才培養）作出貢獻。
其中包括以下5個課題：名古屋大學研究生院資訊學研究科教授石原亨的「通過本地LLM支持構建新一代高效邊緣AI半導體設計基礎」；東京科學大學工學院教授岡田健一的「模擬與數字混載型邊緣AI SoC設計技術的研發」；東京大學研究生院工學系研究科教授川原圭博的「以應用場景為驅動的功能分化型物理AI晶片設計」；東京大學研究生院工學系研究科副教授小菅敦丈的「面向AI的AI電路設計自動化技術」，以及國立研究開發法人理化學研究所TRIP事業本部科學研究基礎模型開發項目總監泰地真弘人的「為AI for Science加速邊緣智慧化」。
在3D集成技術方面，由九州大學名譽教授淺野種正擔任項目負責人，旨在構建兼顧熱問題的異構半導體晶片3D集成技術。將推進低溫混合鍵合、低功耗基板與高密度再布線技術、檢測與評估技術等3D集成與封裝技術，以及熱管理（排熱、放熱）技術的研究開發。同時，還將開展兼顧應對已成為社會課題的PFAS的研究開發。
其中包括以下2個課題：橫濱國立大學研究生院工學研究院/綜合學術高等研究院副教授井上史大的「環境循環型3D集成半導體製造革新與基地建設」，以及日本東北大學研究生院醫工學研究科教授田中徹的「實現邊緣AI半導體的3D異構集成技術」。
在新一代電晶體技術方面，由東京大學研究生院工學系研究科教授/理化學研究所理事川崎雅司擔任項目負責人，著眼於Beyond 1奈米世代，旨在利用通道材料及通道周邊材料、微細布線材料，構建新一代電晶體技術，以取代傳統矽。推進二維半導體、氧化物半導體等新型通道材料與柵極堆疊技術、微細布線材料及其布線技術，以及新結構電晶體的研究開發。
其中包括的課題為：慶應義塾大學研究生院理工學研究科教授多田宗弘「新結構、新材料電晶體與低電阻布線的研究開發」。
黑田項目總負責人表示：「日本擁有眾多優秀的半導體相關研究者，但目前多處於各自為戰的狀態。此次項目將集結34個據點的約500名研究者參與，通過共享共同平台協同推進研究開發，致力於推動新一代邊緣AI半導體的開發。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
