各有關單位：
　　本重大研究計劃面向芯片自主發展的國家重大戰略需求，以芯片的基礎問題為核心，旨在發展後摩爾時代新器件和計算架構，突破芯片算力瓶頸，促進我國芯片研究水平的提升，推動我國在芯片領域的科技創新。
　　一、科學目标
　　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，拟通過信息、數理、材料、工程、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、具有高遷移率與高态密度的新材料、高密度集成新方法以及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矽基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
　　針對後摩爾時代芯片技術的算力瓶頸，圍繞以下三個核心科學問題展開研究：
　　（一）CMOS器件能耗邊界及突破機理。
　　需要重點解決以下關鍵問題：探尋CMOS器件進行單次信息處理的能耗邊界，研究突破該邊界的新機理，實現超低能耗下數據的計算、存儲和傳輸。
　　（二）突破矽基速度極限的器件機制。
　　需要重點解決以下關鍵問題：在探索同時具備載流子長自由程和高态密度的新材料體系基礎上，研究近似彈道輸運的器件機理，實現突破矽基載流子速度極限的高性能器件。
　　（三）超越經典馮∙諾依曼架構能效的機制。
　　需要重點解決以下關鍵問題：探尋計算與存儲融合的機制與方法，并結合新型信息編碼範式，實現新型計算架構，突破馮∙諾依曼架構的能效瓶頸。
　　三、2019年度重點資助研究方向
　　（一）培育項目。
　　圍繞上述科學問題，以總體科學目标為牽引，2019年度對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好的申請項目，将以培育項目方式予以資助，建議研究方向包括但不限于以下内容：
　　1.超低能耗的信息處理機制及器件技術。
　　探索突破CMOS器件開關能耗瓶頸的新原理并研制超低功耗器件。研究與CMOS工藝兼容的材料和器件制備方法、影響器件性能的新效應與新機制以及針對不同應用場景的電路設計等。
　　鼓勵和數理科學、工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　2.具有長自由程與高态密度的半導體新材料。
　　探尋具備載流子長自由程與高态密度的半導體新材料體系。研究其材料生長、表征、異質集成方法以及進行器件制備的關鍵工藝，關注器件與電路集成對材料特性的需求、材料制備與集成過程中缺陷形成機制、極限尺度下物理特性的可控性等。
　　鼓勵和工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　3.近似彈道輸運機制及器件技術。
　　探索載流子的近似彈道輸運機制及其實現方法，研制出超越矽基CMOS器件開關速度的新原理高性能器件。研究集成工藝環境下載流子速度退化機理、抑制載流子速度退化的結構設計與工藝方法、極端條件下的器件表征、器件模型與仿真以及面向不同應用的電路設計等。
　　鼓勵和數理科學、工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　4.新原理信息存儲機制及器件技術。
　　研究利用材料結構、電荷分布、分子極化、電子自旋等狀态改變進行信息存儲的新原理，并研究磁場、電場、光場及混合場效應對狀态改變的調控機理，關注存儲材料的篩選和改性，設計适于高密度集成的器件結構，在關鍵集成工藝突破的基礎上，研制出新原理存儲器件及陣列。
　　鼓勵和工程與材料科學、數理科學等學科的交叉研究。
　　5.非馮計算新器件技術。
　　探索不同于經典馮∙諾依曼架構下的計算、存儲及算存融合的新效應與新機制，研制具有高能效的信息處理器件或者單元。研究材料特性與器件特性之間的關聯及模型、多場調控及輸運機理、大規模互聯與集成架構、非理想因素對新效應新機制的影響規律以及單元電路設計等關鍵技術。
　　鼓勵和工程與材料科學、生命科學等學科的交叉研究。
　　6.非馮計算範式及架構。
　　研究新型計算範式及架構，研制具有高能效、高容錯性、高并行度等特征的非馮架構集成電路。關注近存計算、存内計算、感存算一體、随機計算等新型計算範式及架構，并針對新範式和新架構開展相關的電路模型、器件-電路-架構協同優化方法、自動化綜合設計方法等關鍵技術研究。
　　鼓勵和數理科學、生命科學等學科的交叉研究。
　　（二）重點支持項目。
　　圍繞核心科學問題，以總體科學目标為牽引，2019年對于前期研究成果積累較好、處于當前前沿熱點、對總體目标有較大貢獻的申請項目，将以重點支持項目方式予以資助，重點支持方向如下：
　　1.亞fJ開關能耗的新原理器件。
　　探索突破傳統CMOS器件開關能耗極限的新機制，實現fJ以下開關能耗、并與CMOS工藝兼容的新原理器件。重點研究具備超陡亞阈值擺幅、極低靜态洩漏電流和超低操作電壓的新器件。研究器件輸運機制、仿真模型、制備工藝、影響開關能耗的物理因素、可靠性與電路設計等。
　　鼓勵和數理科學、工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　2.高性能異質集成器件。
　　研究非矽材料和器件異質集成方法，通過異質結構與能帶設計調控載流子輸運特性，獲得超越矽基CMOS器件的載流子輸運速度，研制與CMOS工藝兼容的高性能新原理器件。實現多功能的材料與器件集成系統，在制備工藝、輸運機制、界面調控等方面取得突破。
　　鼓勵和數理科學、工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　3.神經形态計算新原理器件。
　　研究神經形态計算的器件理論與實現方法，研制能夠模拟生物單元功能、性能優化且單脈沖操作能耗低于生物單元的神經形态納米器件。重點研究模拟生物單元信息處理過程的動力學機制、器件與材料特性的聯動調控機制、大規模互聯與集成架構等。
　　鼓勵和生命科學、工程與材料科學等學科的交叉研究。
　　4.超越百TOPs/W的非馮計算架構。
　　研究經典馮∙諾依曼架構能效的理論極限，探索提升計算能效的新機制，重點研究如何減少數據搬運的方法，如何利用新材料的特性完成模拟計算，如何增強非馮架構的可擴展性和通用性，實現能效突破百TOPs/W的新型非馮計算架構，包括存内計算架構、存儲與計算一體化架構、神經網絡處理器架構、高維度計算架構等。
　　鼓勵和數理科學學科、工程與材料科學、生命科學等學科的交叉研究。
　　四、項目遴選的基本原則
　　（一）緊密圍繞核心科學問題，鼓勵有價值的前沿探索和創新研究。
　　（二）優先資助能解決芯片中的實際難題、具有應用前景的研究項目。
　　（三）鼓勵多學科交叉研究。
　　（四）重點資助具有良好研究基礎和前期積累、對總體目标有直接貢獻的研究項目。
　　五、2019年度資助計劃
　　2019年度拟資助培育項目10項，直接費用的平均資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應填寫“2020年1月1日-2022年12月31日”；拟資助重點支持項目4項，直接費用的平均資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應填寫“2020年1月1日-2023年12月31日”。
　　六、申請要求及注意事項
　　（一）申請條件。
　　本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：
　　1.具有承擔基礎研究課題的經曆；
　　2.具有高級專業技術職務（職稱）。
　　在站博士後研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。
　　（二）限項申請規定。
　　1.申請人同年隻能申請1項重大研究計劃項目（其中：重大研究計劃項目中的集成項目和戰略研究項目除外）；上一年度獲得重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰略研究項目）資助的項目負責人，本年度不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
　　2.申請和承擔項目總數的限制規定。
　　（1）高級專業技術職務（職稱）人員申請和承擔項目總數：具有高級專業技術職務（職稱）的人員，申請（包括申請人和主要參與者）和正在承擔（包括負責人和主要參與者）以下類型項目總數合計限為 3 項：面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰略研究項目）、聯合基金項目、青年科學基金項目、地區科學基金項目、優秀青年科學基金項目、國家傑出青年科學基金項目、重點國際（地區）合作研究項目、直接費用大于 200 萬元/項的組織間國際（地區）合作研究項目（僅限作為申請人申請和作為負責人承擔，作為主要參與者不限）、國家重大科研儀器研制項目（含承擔國家重大科研儀器設備研制專項項目）、基礎科學中心項目、資助期限超過 1 年的應急管理項目以及資助期限超過 1 年的專項項目[特殊說明的除外；應急管理項目中的局（室）委托任務及軟課題研究項目、專項項目中的科技活動項目除外]。
　　（2）不具有高級專業技術職務（職稱）人員申請和承擔項目總數：作為申請人申請和作為項目負責人正在承擔的項目數合計限為 1 項； 在保證有足夠的時間和精力參與項目研究工作的前提下，作為主要參與者申請或者承擔各類型項目數量不限。晉升為高級專業技術職務（職稱）後，原來作為負責人正在承擔的項目計入申請和承擔項目總數範圍，原來作為主要參與者正在承擔的項目不計入。
　　3.計入申請和承擔項目總數的部分項目類型的特殊要求。
　　（1）優秀青年科學基金項目和國家傑出青年科學基金項目申請時不計入申請和承擔總數範圍；正式接收申請到自然科學基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助後，計入申請和承擔總數範圍。
　　（2）基礎科學中心項目申請時不計入申請和承擔總數範圍；正式接收申請到自然科學基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助後，計入申請和承擔總數範圍。基礎科學中心項目負責人及主要參與者（骨幹成員）在結題前不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
　　（3）國家重大科研儀器研制項目（部門推薦）獲得資助後，項目負責人在準予結題前不得作為申請人申請重大研究計劃項目。
　　（三）申請注意事項。
　　1.申請書報送日期為2019年9月16日-9月18日16時。
　　2.項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：
　　（1）申請人在填報申請書前，應當認真閱讀本項目指南和《2019年度國家自然科學基金項目指南》中申請須知和限項申請規定的相關内容，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理。
　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，将對多學科相關研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據本重大研究計劃拟解決的具體科學問題和項目指南公布的拟資助研究方向，自行拟定項目名稱、科學目标、研究内容、技術路線和相應的研究經費等。
　　（3）申請人登錄科學基金網絡信息系統https://isisn.nsfc.gov.cn/（沒有系統賬号的申請人請向依托單位基金管理聯系人申請開戶），按照撰寫提綱及相關要求撰寫申請書。
　　（4）申請書中的資助類别選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“重點支持項目”或“培育項目”，附注說明選擇“後摩爾時代新器件基礎研究”，根據申請的具體研究内容選擇相應的申請代碼。
　　培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。
　　（5）申請人應當按照重大研究計劃申請書的撰寫提綱撰寫申請書，在“立項依據與研究内容”部分，需要首先說明本次申請符合指南中哪一個重點資助的研究方向。在論述部分，應明确提出假說，論述其科學意義和依據，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現本重大研究計劃科學目标的貢獻。
　　如果申請人已經承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區别與聯系。
　　（6）申請人應當認真閱讀《2019年度國家自然科學基金項目指南》中預算編報須知的内容，嚴格按照《國家自然科學基金資助項目資金管理辦法》《項目資金管理有關問題的補充通知》以及《國家自然科學基金項目資金預算表編制說明》的具體要求，按照“目标相關性、政策相符性、經濟合理性”的基本原則，認真編制《國家自然科學基金項目預算表》。多個單位共同承擔一個項目的，項目申請人和合作研究單位的參與者應當分别編制項目預算，經所在單位審核後，由申請人彙總編制。
　　（7）申請人完成申請書撰寫後，在線提交電子申請書及附件材料，下載打印最終PDF版本申請書，并保證紙質申請書與電子版内容一緻。
　　（8）申請人應及時向依托單位提交簽字後的紙質申請書原件以及其他特别說明要求提交的紙質材料原件等附件。
　　（四）提交申請書
　　1.申請人下載打印最終PDF版本申請書及附件材料，并保證紙質申請書與電子版内容一緻。
　　2.應在規定的項目申請截止日期（2019年9月18日16時）前提交電子版申請書及附件材料，并将簽字确認後的紙質申請書原件（一式2份）及要求報送的紙質附件材料送至行政樓409室。
　　（五）其他注意事項。
　　1.為實現重大研究計劃總體科學目标和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定，項目執行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。
　　2.為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃将每年舉辦一次資助項目的年度學術交流會，并将不定期地組織相關領域的學術研讨會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動。
　　七、聯系方式
　　高老師、丁老師、朱老師  020-39322712

科技與人文研究院

2019年8月28日