面向我國產業發展的戰略需求，針對后摩爾時代芯片發展中最本質的算力瓶頸問題，自然科學基金委2019年啟動了“后摩爾時代新器件基礎研究”重大研究計劃，旨在通過新材料、新原理、新結構、新器件和新架構的創新研究，突破芯片算力瓶頸，提升我國芯片研究水平。

　　為進一步做好“后摩爾時代新器件基礎研究”重大研究計劃的項目立項和資助工作，經本重大研究計劃指導專家組和管理工作組會議討論決定，面向科技界征集2024年度項目指南建議。

一、科學目標

　　本重大研究計劃面向未來芯片算力問題，聚焦芯片領域發展前沿，擬通過與信息、數理、工程材料、生命等多學科的交叉融合，在超低能耗信息處理新機理、載流子近似彈道輸運新機理、具有高遷移率與高態密度的新材料、高密度集成新方法以及高能效非馮計算新架構等方面取得突破，研制出1fJ以下開關能耗的超低功耗器件和超越硅基CMOS載流子輸運速度極限的高性能器件，實現算力提升2個數量級以上的非馮?諾伊曼架構芯片，發展變革型基礎器件、集成方法和計算架構，培養一支有國際影響力的研究隊伍，提升我國在芯片領域的自主創新能力和國際地位。

二、核心科學問題

　　為實現總體科學目標，本重大研究計劃圍繞以下三個核心科學問題展開研究：

　　(一) 器件能耗邊界及突破機理。

　　功耗墻是后摩爾時代限制芯片算力提升的本質問題之一。本計劃將探尋傳統MOSFET器件的能耗邊界，研究突破該邊界的輸運新機理，實現極低功耗下的計算、存儲和傳輸。

　　(二) 逼近速度極限的輸運機制。

　　器件性能和集成架構是支撐芯片算力提升的基礎。本計劃將探索實現長自由程和高態密度材料體系和近似彈道輸運的器件機理，逼近載流子彈道輸運速度極限，解決集成環境下寄生效應造成的性能退化，實現超越傳統MOSFET的高性能器件。

　　(三) 超越馮氏架構能效的機制。

　　傳統的計算架構與范式難以滿足多樣化的信息感知、處理與存儲要求。本計劃將探尋基于新型信息載體和編碼方式的計算與存儲單元，以此為基礎構建突破馮?諾依曼架構能效瓶頸的新型計算架構與范式。

三、指南建議書主要內容

　　根據《國家自然科學基金重大研究計劃管理辦法》，重大研究計劃項目包括培育項目、重點支持項目、集成項目和戰略研究項目4個亞類，本次指南建議征集主要針對重點支持項目亞類。重點支持項目是指研究方向屬于國際前沿，創新性強，有很好的研究基礎和研究隊伍，有望取得重要研究成果，并且對重大研究計劃目標的完成有重要作用的項目。

　　指南建議書主要內容包括：

　　(一)對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現總體目標的貢獻;

　　(二)圍繞解決核心科學問題擬開展的主要研究內容;

　　(三)預期可能取得的突破性進展及其可行性論證;

　　(四)國內外在相關方向的研究現狀和水平;

　　(五)建議方向的科學屬性及學科交叉情況。

四、近四年已發布指南方向

　　(一)2020年度項目指南：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab568/info77917.htm;

　　(二)2021年度項目指南：http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info79814.htm;

　　(三)2022年度項目指南：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info83563.htm;

　　(四)2023年度項目指南：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info88573.htm。

五、指南建議書提交方式

　　請于2023年12月11日前通過Email將“指南建議書”電子版(見附件)發至信息科學部四處聯系人郵箱。

　　聯系人：唐華

　　郵箱：tanghua@nsfc.gov.cn

　　聯系電話：010-62327351

　　國家自然科學基金委員會

　　信息科學部

　　2023年11月20日