ISSCC2021中国芯突破!

2020-11-21 11:03:46 来源:芯思想

ISSCC2021年(国际固态电路会议)将在2021年2月13日到22日举行。不过由于疫情的原因,ISSCC2021将在线上举行,这也是ISSCC第一次在线上举行。

目前论文评审工作已经结束,中国(大陆、香港、澳门)共有22篇论文入选,较ISSCC2020减少1篇,在全球仅次于美国(75篇)、韩国(30篇),位列第三,随后是中国台湾和日本各有12篇。

全球集成电路行业每年有几次重要的国际会议。年初的ISSCC(国际固态电路会议)则是每年的风向标,始于1954年,66年的历史积累,使ISSCC(国际固态电路会议)成为国际上规模最大、最权威、水平最高的固态电路国际会议,有着集成电路行业奥林匹克大会的美誉,含金量是最高的。

ISSCC 在技术领域方面历经变更,ISSCC2020为“机器学习及人工智能”新成立了独立的技术小组分会,至此,ISSCC的技术分类达到12个分类,包括模拟设计(ANA)、电源管理(PM)、无线传输(WLS)、数据转换器(DC)、前瞻技术(TD)、射频技术(RF)、数字电路(DCT)、图像、 MEMS、医疗、显示(IMMD)、以及机器学习和人工智能(ML)、存储(MEM)、有线传输(WLN)和数字系统(DAS)。

 

大陆论文数量

国内论文首次入选时间,中国香港是1999年,中国澳门是2002年,中国大陆是2005,截止ISSCC2021,共入选153篇,其中大陆68篇,香港43篇,澳门42篇。

ISSCC(国际固态电路会议)入选的论文数量可以看做一个国家在集成电路方面的实力指标,近70年来美国在这方面一直是最强的,日本、韩国、中国台湾最近二三十年来也非常强势。不过国内(包括大陆、香港、澳门)的学术界、产业界在近几年也始发力了,论文入选数量增长速度很快,2018年达到了14篇,首次超过了日本(13篇),排在美国、韩国、中国台湾之后,位列第四;2019年达到了18篇,首次超越中国台湾,仅次于美国、韩国,位列第三;2020年和2021年都达到了23篇,稳定了第三的位置。

国内入选论文不仅是数量增加,国内入选的ISSCC论文设计的领域也在不断延伸,技术含量也在逐步提升。在韩美日垄断的存储领域,2019年东南大学的杨军教授团队取得突破,首篇存储论文入选;2021年中科院微电子所有一篇文章入选。在机器学习和人工智能领域,2020年和2021年国内各有3篇论文入选,充分展示了中国在AI芯片设计的学术领域已处于世界领先水平。而在数字低功耗领域,南京低功耗芯片技术研究院有限公司依托东南大学的杨军教授团队取得了突破。

2021年,国内入选的论文涵盖了10个技术分类,包括模拟设计(ANA,5篇)、电源管理(PM,3篇)、数据转换器(DC,3篇)、无线传输(WLS,3篇)、机器学习和人工智能(ML,3篇)数字系统(DAS,2篇)、数字电路(DCT,1篇)、前瞻技术(TD,1篇)、射频技术(RF,1篇)以及存储(MEM,1篇)。这一成绩体现了当前中国在集成电路技术领域的稳固上升,产学研并进、百花齐放的良好发展势头,同时也证明了我国在集成电路领域的国际认可度及影响力正在不断提升。

根据从2015到2021年的论文统计分析,国内在射频技术(RF电源管理(PM)、数据转换器(DC)有了不错的积累,论文入选数数量均超过10篇,分别为22、21、14篇。

不过与欧美日韩的论文主要来自产业界不同,国内入选的ISSCC论文还是以科研机构及高校为主,澳门就是来自澳门大学,香港来自香港科技大学;大陆主要来自清华大学和复旦大学。而来自工业界的论文数量屈指可数,只有9篇。当然,我们也不能单纯以学术论文的数量来衡量产业技术水平。事实上,近年来以海思为代表的一批中国本土半导体企业已自行研发并掌握了相当数量的国际先进技术。

从ISSCC/JSSC论文看,中国台湾地区的IC设计已经处于国际一流水平,而国内目前还处于重点突破和稳步成长的阶段,一些国际水平的研究团队开始出现,但不同方向发展水平还差异较大。例如在低功耗AI芯片方向,ISSCC2020上的所有3篇论文都出自大陆高校(包括清华大学刘勇攀教授团队2篇和东南大学单伟伟教授团队1篇),ISSCC2021清华大学再次贡献3篇,体现出明显的优势。射频方向在近7年的ISSCC上持续有文章发表。但集成电路领域最传统的方向之一ADC领域,也是我国现在的卡脖子难题,澳门大学多有贡献,但中国大陆直到2020年才发表有关ADC的第一篇ISSCC论文,由清华大学刘佳欣博士与德州奥斯汀大学孙楠教授团队完成。

香港缺乏足够的产业支撑,但得益于其特殊的开放地位、香港科技大学建校的巨额投入、以及当时招募的几位北美顶尖名校博士,从2000开始,连续在ISSCC发表论文,成就了其在ISSCC一段辉煌时期。

最值得一提的其实是澳门。在一个几乎完全没有产业土壤又没有人才基础的环境里,一个不懂中文的葡萄牙人经过20多年的持续努力,从无到有带出一支世界顶尖的集成电路设计团队。近几年,澳门大学发表的ISSCC论文数一直位居世界前列,模拟和射频论文数量相信是世界第一。路延教授团队更获得了2017年ISSCC远东最佳论文奖。这些成就不单是澳门和中国的骄傲,也是世界集成电路发展中的奇迹。从某种意义上说,澳门大学IC设计的成功和海思的成功一样意义重大。

针对国内有评论说目前产业界不一定要在ISSCC上发表论文来证明自己,有业界专家表示,近年来,产业界在ISSCC上发表的论文数量数量有所下降,但仍占有每年一半的数量。一半被录用的稿件来自产业界,很难下结论说这是或者不是一件好事。大多数企业对于技术研发和宣传的态度,是以商业驱动为主导,不排除部分企业借ISSCC这一平台来扩大自身的影响力。但ISSCC对于文章的录用是有严格的标准的,其12大委会员的委员可不是白吃饭的,如果企业投稿不能详细说明令人认同的技术细节,是不可能被录用的。对于在ISSCC上发表论文,产业界不可不看重,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问题。

 

产学研合作

在我国一个较迫切的问题是要坚定的走产学研相结合的道路。今天,由政府资金推动的大量科研项目,取得了丰富的科研成果,但总体上技术转化率可能并不高。只有企业在高校科研项目上投入巨额资金时,对于技术成果转化的要求才会更迫切,高校所受到压力和推动力也更大,也将更务实高效。

根据ISSCC 2020提供的论文归类来看,从数据上来看,国内有超过四分之一数量的论文由学术界同业界合作完成,这一比例超过韩国的22.9%,更远高于北美的12.3%。

ISSCC 2020包含产学合作的论文占比

 

通过对比可以看出,目前中国芯片设计领域有着一定的产学协同。但是由于IC工程师的稀缺和技术保密的顾虑,国内产业界发表论文和技术交流的风气还远未形成。可是借鉴学术界近年来所取得的成果和不断进步的经验,相信蓄势待发的产业界将会在未来几年内展现科研成果群体迸发式的景象,与学术界携手并进。

适应国情的产学互动与合作模式也有待探索。我们也惊喜的看到,清华大学刘勇攀副教授创办了湃方科技(Pi2Star)、东南大学杨军教授创办南京低功耗芯片技术研究院有限公司,都开始向产业化进军。

有专家表示,总体来说,由学术界先行探路,产业界迅速做出跟进,发挥雄厚的资本及人才优势,勇于试错、积极探索、有效反馈,实现产学相互迭代式发展,借助ISSCC这一平台的国际影响力,努力不断推进中国芯片技术的进步及全球认可度将会是未来的大趋势。

关于ICAC

令人惊喜的是,从2019年开始推出的华人芯片设计技术研讨会(IC Advances in China,ICAC),目前已经举办两届。第一届(ICAC2019)在成都举办,第二届(ICAC2020)原计划在上海举办,但由于疫情原因,在2020年6月在线上举行。

华人芯片设计技术研讨会使用中文演讲,让演讲者和听众之间没有语言造成的障碍,更加自如和深入地交流互动。这是一个开放的平台,每位从业者,无论是工程师还是学者,无论是学生还是爱好者,都能无门槛的参与。作为一个技术交流的平台,为了保证会议质量,会议报告是最近一年发表在ISSCC或JSSC上的工作内容,同时演讲者是论文的资深作者而不是学生作者,以提供更高的研讨视角,也便于更高效地形成合作。主旨报告的演讲者应该是发表过多篇ISSCC/JSSC的杰出学者或工程师。

ISSCC论文评审

从ISSCC2017开始,论文评审首次采用双盲审,评审结果出来前,审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“关系户”影响评审结果。积极的一面是,确实对作者相对公平了。以前,你如果是挂着某个大牛的名字,自然就会提高录取概率,现在这种现象就减少了。

然而,不好的一面是对于工业界和学术界对比就不是很公平了。以前来自学术界和工业界的论文基本各占一半,而目前来自工业界的文章减少了。原因大概是,屏蔽作者信息后,很难知道论文来自学术界还是工业界。

工业界为了产品在各种工艺、电压、温度下稳定,留了很大的设计余量。而学术界一般只要常温下能挑出几个芯片能工作,就可以写文章了。所以工业界的设计,会耗费更多的功耗、面积等,计算优值(FOM)的时候,肯定是吃亏的。工业界只在一些方向上优势明显,如高速ADC、工艺、存储等领域成本高、难度大,学校很难有足够的资金支持。

学术界包括美国斯坦福大学、麻省理工、密西根大学、加州大学洛杉矶分校、加州大学伯克利分校、代尔夫特大学、台湾清华、台湾交大、韩国先进科技学院、韩国浦项大学等等。 有稳定ISSCC论文产出,是一个学校在此行业先进学术水平的体现。

工业界包括英特尔Intel、IBM、台积电TSMC、联发科MediaTek、三星Samsung、德州仪器TI、ADI、博通Broadcom等。ISSCC的光环对于每个从事集成电路设计的人来说都极有吸引力。然而,对于公司来说,并不是每个公司都热衷乐于发文章。有些公司更是禁止发表论文,但是却积极参与会议,主要是学习最新的技术。

ISSCC论文演讲

ISSCC对于论文演讲质量要求极高,演讲质量高的文章,需要演讲者不快不慢,正好在规定时间讲完。论文演讲时间分30分钟长论文和15分钟短论文。演讲者(Speaker)必须严格掌握时间。

30分钟长论文,讲23分钟,7分钟问答和切换下一个演讲者。15分钟短论文,讲12分钟,3分钟问答和切换下一位演讲者。

所以,所有演讲者必须在会前一天和会议主持人一起进行预讲练习,流程跟正式会议一样,根据预演情况再进行调整。即使如此,面对台下几百上千的听众,其中包括很多业界大牛、书籍作者,临场还是容易紧张的。

会场前方放着两个直立话筒,演讲结束,提问者直接走到话筒前排队提问,限制每个人只能问一个问题。每天晚上,对于当天的演讲者还要参加作者访谈(author interview)或演示(demo),听众可以继续对感兴趣的问题进行交流。

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