几十年来,arpa一直坚持一个单一而持久的使命:对国家安全突破性技术进行关键性投资。
根据arpa官方网站显示,arpa由六个技术办公室的约220名政府雇员组成,其中包括近100个项目经理,他们共同监督约250个研发项目。其中,arpa所设的微系统技术办公室(mto)的任务集中在电子,光电子和微电子机械系统(mems)的异构芯片级集成。近年来,这个办公室一直推动着半导体材料、高性能集成电路、相控阵雷达、高能激光器、红外成像等领域的创新,帮助美国建立和保持巨大的技术优势。
arpa作为美国国防部的高科技分支机构,是怎样影响半导体的发展的。
arpa对美国半导体行业的推动
从1970年代开始,随着复杂的半导体以及通信技术的发展,集成电路的研究、发展也逐步展开。当时,美国作为集成电路的开创者,孕育了很多与之相关的企业。而为了实现国防安arpa也开始对半导体行业提供了大量的支持,随着时间的推移,这些技术逐渐走向了民用,间接推动了美国乃至全球整个半导体产业的发展,现在市场上所使用的主流技术还有不arpa的影子。
资料显示,从1970年代中期开始,arpa精心组织了对半导体材料砷化镓的广泛研究,砷化镓可以承载比硅更快的晶体管,并且可以以更高的功率工作。到了20世纪80年代,随着砷化镓化合物用作半导体材料的优异性能不断被发现,砷化镓也被广泛应用到微波器件、激光器和发光二极管等产品中。即便是到了今天,砷化镓这种材料仍然活跃在半导体行业中。
20世纪70年代后期,超大规模集成电路的出现推动了半导体行业的发展。在此期间,arpa启动了vlsi计划,该项目为众多基于大学的团队提供了研究经费,以改善当时微处理器设计的性能。在该项目的推动下,半导体产业发生了很多深刻的变化。
vlsi的主要工作之一是创建使设计过程自动化所需的硬件和软件,这在当时仍然很大程度上是手动的。为此,vlsi分别资助了斯坦福大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的geometry engine和pixel-planes项目,以在台式机级别创建合适的图形硬件。为了提供运行这些新工具的通用软件平台,vlsi还资助了berkeley项目,以提供标准化的unix实现,今天称为berkeley software istribution(bs)。
ca软件也是vlsi工作的重要组成部分。这导致了ca技术在布局,设计规则检查和仿真方面的重大改进。后来这些想法是由vlsi technology,canetix和synopsis 等公司在商业实现的。
有了这些工具,其他由vlsi资助的项目就可以在设计复杂性方面取得长足的进步,从而引发了risc革命。与vlsi相关的两个主要项目是berkeley risc和stanfor mips,这两个项目都严重依赖先前vlsi项目中开发的工具。为了使设计团队能够生成测试示例,arpa还于1981年资助了金属氧化物硅实施服务(mosis)。mosis的一个关键方面是将多个芯片设计集中到一个半导体晶片上。从1981年以后的40年中,arpa仍在提供mosis服务。
1987年,arpa还进行了微波和毫米波集成电路(mimic)计划,arpa的mimic技术,特别是由它产生的集成技术,使国防部能够制造出无线电和雷达系统,以比先前任何时候都更高的频率和带宽使用频谱。相控阵雷达系统是该技术最早用于国防的技术之一,但是随着技术朝着提高产量和降低成本的方向发展,手机设计人员转向了基于mimic的功率放大器,这种功率放大器以较小的封装提供了更多的通信范围。该程序为后续技术开发提供了基础,并已成为后续程序的模型,推动了微波,毫米波,亚毫米波和太赫兹频率固态电子学的发展。站在如今的市场上来看,毫米波雷达的发展受到了很多新兴领域的青睐。
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