ISSCC2021中國芯突破!

2020-11-21 11:03:46 來源:芯思想

ISSCC2021年(國際固態電路會議)將在2021年2月13日到22日舉行。不過由于疫情的原因,ISSCC2021將在線上舉行,這也是ISSCC第一次在線上舉行。

目前論文評審工作已經結束,中國(大陸、香港、澳門)共有22篇論文入選,較ISSCC2020減少1篇,在全球僅次于美國(75篇)、韓國(30篇),位列第三,隨后是中國臺灣和日本各有12篇。

全球集成電路行業每年有幾次重要的國際會議。年初的ISSCC(國際固態電路會議)則是每年的風向標,始于1954年,66年的歷史積累,使ISSCC(國際固態電路會議)成為國際上規模最大、最權威、水平最高的固態電路國際會議,有著集成電路行業奧林匹克大會的美譽,含金量是最高的。

ISSCC 在技術領域方面歷經變更,ISSCC2020為“機器學習及人工智能”新成立了獨立的技術小組分會,至此,ISSCC的技術分類達到12個分類,包括模擬設計(ANA)、電源管理(PM)、無線傳輸(WLS)、數據轉換器(DC)、前瞻技術(TD)、射頻技術(RF)、數字電路(DCT)、圖像、 MEMS、醫療、顯示(IMMD)、以及機器學習和人工智能(ML)、存儲(MEM)、有線傳輸(WLN)和數字系統(DAS)。

 

大陸論文數量

國內論文首次入選時間,中國香港是1999年,中國澳門是2002年,中國大陸是2005,截止ISSCC2021,共入選153篇,其中大陸68篇,香港43篇,澳門42篇。

ISSCC(國際固態電路會議)入選的論文數量可以看做一個國家在集成電路方面的實力指標,近70年來美國在這方面一直是最強的,日本、韓國、中國臺灣最近二三十年來也非常強勢。不過國內(包括大陸、香港、澳門)的學術界、產業界在近幾年也始發力了,論文入選數量增長速度很快,2018年達到了14篇,首次超過了日本(13篇),排在美國、韓國、中國臺灣之后,位列第四;2019年達到了18篇,首次超越中國臺灣,僅次于美國、韓國,位列第三;2020年和2021年都達到了23篇,穩定了第三的位置。

國內入選論文不僅是數量增加,國內入選的ISSCC論文設計的領域也在不斷延伸,技術含量也在逐步提升。在韓美日壟斷的存儲領域,2019年東南大學的楊軍教授團隊取得突破,首篇存儲論文入選;2021年中科院微電子所有一篇文章入選。在機器學習和人工智能領域,2020年和2021年國內各有3篇論文入選,充分展示了中國在AI芯片設計的學術領域已處于世界領先水平。而在數字低功耗領域,南京低功耗芯片技術研究院有限公司依托東南大學的楊軍教授團隊取得了突破。

2021年,國內入選的論文涵蓋了10個技術分類,包括模擬設計(ANA,5篇)、電源管理(PM,3篇)、數據轉換器(DC,3篇)、無線傳輸(WLS,3篇)、機器學習和人工智能(ML,3篇)數字系統(DAS,2篇)、數字電路(DCT,1篇)、前瞻技術(TD,1篇)、射頻技術(RF,1篇)以及存儲(MEM,1篇)。這一成績體現了當前中國在集成電路技術領域的穩固上升,產學研并進、百花齊放的良好發展勢頭,同時也證明了我國在集成電路領域的國際認可度及影響力正在不斷提升。

根據從2015到2021年的論文統計分析,國內在射頻技術(RF電源管理(PM)、數據轉換器(DC)有了不錯的積累,論文入選數數量均超過10篇,分別為22、21、14篇。

不過與歐美日韓的論文主要來自產業界不同,國內入選的ISSCC論文還是以科研機構及高校為主,澳門就是來自澳門大學,香港來自香港科技大學;大陸主要來自清華大學和復旦大學。而來自工業界的論文數量屈指可數,只有9篇。當然,我們也不能單純以學術論文的數量來衡量產業技術水平。事實上,近年來以海思為代表的一批中國本土半導體企業已自行研發并掌握了相當數量的國際先進技術。

從ISSCC/JSSC論文看,中國臺灣地區的IC設計已經處于國際一流水平,而國內目前還處于重點突破和穩步成長的階段,一些國際水平的研究團隊開始出現,但不同方向發展水平還差異較大。例如在低功耗AI芯片方向,ISSCC2020上的所有3篇論文都出自大陸高校(包括清華大學劉勇攀教授團隊2篇和東南大學單偉偉教授團隊1篇),ISSCC2021清華大學再次貢獻3篇,體現出明顯的優勢。射頻方向在近7年的ISSCC上持續有文章發表。但集成電路領域最傳統的方向之一ADC領域,也是我國現在的卡脖子難題,澳門大學多有貢獻,但中國大陸直到2020年才發表有關ADC的第一篇ISSCC論文,由清華大學劉佳欣博士與德州奧斯汀大學孫楠教授團隊完成。

香港缺乏足夠的產業支撐,但得益于其特殊的開放地位、香港科技大學建校的巨額投入、以及當時招募的幾位北美頂尖名校博士,從2000開始,連續在ISSCC發表論文,成就了其在ISSCC一段輝煌時期。

最值得一提的其實是澳門。在一個幾乎完全沒有產業土壤又沒有人才基礎的環境里,一個不懂中文的葡萄牙人經過20多年的持續努力,從無到有帶出一支世界頂尖的集成電路設計團隊。近幾年,澳門大學發表的ISSCC論文數一直位居世界前列,模擬和射頻論文數量相信是世界第一。路延教授團隊更獲得了2017年ISSCC遠東最佳論文獎。這些成就不單是澳門和中國的驕傲,也是世界集成電路發展中的奇跡。從某種意義上說,澳門大學IC設計的成功和海思的成功一樣意義重大。

針對國內有評論說目前產業界不一定要在ISSCC上發表論文來證明自己,有業界專家表示,近年來,產業界在ISSCC上發表的論文數量數量有所下降,但仍占有每年一半的數量。一半被錄用的稿件來自產業界,很難下結論說這是或者不是一件好事。大多數企業對于技術研發和宣傳的態度,是以商業驅動為主導,不排除部分企業借ISSCC這一平臺來擴大自身的影響力。但ISSCC對于文章的錄用是有嚴格的標準的,其12大委會員的委員可不是白吃飯的,如果企業投稿不能詳細說明令人認同的技術細節,是不可能被錄用的。對于在ISSCC上發表論文,產業界不可不看重,但也不可太看重。目前主要的矛盾是吃不到葡萄,而不是葡萄酸不酸的問題。

 

產學研合作

在我國一個較迫切的問題是要堅定的走產學研相結合的道路。今天,由政府資金推動的大量科研項目,取得了豐富的科研成果,但總體上技術轉化率可能并不高。只有企業在高??蒲许椖可贤度刖揞~資金時,對于技術成果轉化的要求才會更迫切,高校所受到壓力和推動力也更大,也將更務實高效。

根據ISSCC 2020提供的論文歸類來看,從數據上來看,國內有超過四分之一數量的論文由學術界同業界合作完成,這一比例超過韓國的22.9%,更遠高于北美的12.3%。

ISSCC 2020包含產學合作的論文占比

 

通過對比可以看出,目前中國芯片設計領域有著一定的產學協同。但是由于IC工程師的稀缺和技術保密的顧慮,國內產業界發表論文和技術交流的風氣還遠未形成??墒墙梃b學術界近年來所取得的成果和不斷進步的經驗,相信蓄勢待發的產業界將會在未來幾年內展現科研成果群體迸發式的景象,與學術界攜手并進。

適應國情的產學互動與合作模式也有待探索。我們也驚喜的看到,清華大學劉勇攀副教授創辦了湃方科技(Pi2Star)、東南大學楊軍教授創辦南京低功耗芯片技術研究院有限公司,都開始向產業化進軍。

有專家表示,總體來說,由學術界先行探路,產業界迅速做出跟進,發揮雄厚的資本及人才優勢,勇于試錯、積極探索、有效反饋,實現產學相互迭代式發展,借助ISSCC這一平臺的國際影響力,努力不斷推進中國芯片技術的進步及全球認可度將會是未來的大趨勢。

關于ICAC

令人驚喜的是,從2019年開始推出的華人芯片設計技術研討會(IC Advances in China,ICAC),目前已經舉辦兩屆。第一屆(ICAC2019)在成都舉辦,第二屆(ICAC2020)原計劃在上海舉辦,但由于疫情原因,在2020年6月在線上舉行。

華人芯片設計技術研討會使用中文演講,讓演講者和聽眾之間沒有語言造成的障礙,更加自如和深入地交流互動。這是一個開放的平臺,每位從業者,無論是工程師還是學者,無論是學生還是愛好者,都能無門檻的參與。作為一個技術交流的平臺,為了保證會議質量,會議報告是最近一年發表在ISSCC或JSSC上的工作內容,同時演講者是論文的資深作者而不是學生作者,以提供更高的研討視角,也便于更高效地形成合作。主旨報告的演講者應該是發表過多篇ISSCC/JSSC的杰出學者或工程師。

ISSCC論文評審

從ISSCC2017開始,論文評審首次采用雙盲審,評審結果出來前,審稿人看不到作者信息,以提高公平公正性,防止一些固有印象或“關系戶”影響評審結果。積極的一面是,確實對作者相對公平了。以前,你如果是掛著某個大牛的名字,自然就會提高錄取概率,現在這種現象就減少了。

然而,不好的一面是對于工業界和學術界對比就不是很公平了。以前來自學術界和工業界的論文基本各占一半,而目前來自工業界的文章減少了。原因大概是,屏蔽作者信息后,很難知道論文來自學術界還是工業界。

工業界為了產品在各種工藝、電壓、溫度下穩定,留了很大的設計余量。而學術界一般只要常溫下能挑出幾個芯片能工作,就可以寫文章了。所以工業界的設計,會耗費更多的功耗、面積等,計算優值(FOM)的時候,肯定是吃虧的。工業界只在一些方向上優勢明顯,如高速ADC、工藝、存儲等領域成本高、難度大,學校很難有足夠的資金支持。

學術界包括美國斯坦福大學、麻省理工、密西根大學、加州大學洛杉磯分校、加州大學伯克利分校、代爾夫特大學、臺灣清華、臺灣交大、韓國先進科技學院、韓國浦項大學等等。 有穩定ISSCC論文產出,是一個學校在此行業先進學術水平的體現。

工業界包括英特爾Intel、IBM、臺積電TSMC、聯發科MediaTek、三星Samsung、德州儀器TI、ADI、博通Broadcom等。ISSCC的光環對于每個從事集成電路設計的人來說都極有吸引力。然而,對于公司來說,并不是每個公司都熱衷樂于發文章。有些公司更是禁止發表論文,但是卻積極參與會議,主要是學習最新的技術。

ISSCC論文演講

ISSCC對于論文演講質量要求極高,演講質量高的文章,需要演講者不快不慢,正好在規定時間講完。論文演講時間分30分鐘長論文和15分鐘短論文。演講者(Speaker)必須嚴格掌握時間。

30分鐘長論文,講23分鐘,7分鐘問答和切換下一個演講者。15分鐘短論文,講12分鐘,3分鐘問答和切換下一位演講者。

所以,所有演講者必須在會前一天和會議主持人一起進行預講練習,流程跟正式會議一樣,根據預演情況再進行調整。即使如此,面對臺下幾百上千的聽眾,其中包括很多業界大牛、書籍作者,臨場還是容易緊張的。

會場前方放著兩個直立話筒,演講結束,提問者直接走到話筒前排隊提問,限制每個人只能問一個問題。每天晚上,對于當天的演講者還要參加作者訪談(author interview)或演示(demo),聽眾可以繼續對感興趣的問題進行交流。

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