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nba智慧这样助力中国芯

发布时间:2019-10-09来源:nba新闻办作者:吴雅兰 柯溢能 杨金 朱涵0

芯片是计算机和互联网信息世界的硬件“中枢神经”,是我国亟需解决的“卡脖子”技术。多年来nba投注网深耕芯片研发领域,凭借学科门类齐全、创新生态系统的综合优势,助力芯片研究作出了nba贡献,形成了一批重要成果,培养了一群科研团队,推进了产学研落地转化。

加强基础研究提供应用原动力

以集成电路为基础的信息产业已然是当今世界的第一大产业,这也为集成电路材料产业带来空前的巨大市场。从2018年,半导体产品全球销售突破4770亿美元大关,而硅片是集成电路的基础材料,从根本上支撑着集成电路产业的发展。目前95%以上的集成电路和分立器件都是用高纯优质的硅抛光片和外延片制作的。300mm硅片已成为目前国际硅片市场上的主流产品。2018年,全球300mm硅片的出货面积已占全球半导体硅片出货面积的约70%,预计到2020年,300mm硅片的出货面积将占全球半导体硅片出货面积的80%

多年来,国内硅片生产企业以供应小尺寸(6英寸及以下)硅片为主。2010年后,在国家科技重大专项(02)的支持下,nba投注网硅材料国家重点实验室的杨德仁团队与浙江金瑞泓公司进行产学研合作,在200mm硅片的产业化上取得了突破,形成了具有自身特色的掺氮和掺锗硅片产品系列。杨德仁团队系统研究了掺氮直拉硅中的氮关缺陷的行为,阐述了掺氮对空洞型缺陷、氧沉淀及金属内吸杂能力的影响规律及机制,通过单步退火工艺实现了掺氮直拉硅的高质量无缺陷洁净区形成和高内吸杂能力,提高了MOS栅极氧化层的完成性和芯片的成品率。通过掺锗调制了重掺硅片衬底中的晶格失配,实现了无位错外延片的制备,提高了集成电路的性能。并且,通过设计新型热场结构,生产出电阻率小于1.5mW.cm200mm重掺磷硅单晶,这对于降低功率半导体芯片的功耗有很大意义。

目前金瑞泓公司已经形成月产10万抛光硅片和15万外延片的生产能力,不仅开拓了高端功率器件用200mm硅片的国内外市场,而且还进入0.130.18mm集成电路用的200mm硅片的国内市场,在一定程度上扭转了200mm硅片完全依赖进口的局面。而且,nba投注网硅材料国家重点实验室与浙江金瑞泓在300mm普通、掺氮和掺锗直拉硅单晶的生长和缺陷工程上也已经有了相当的技术积累,为后续进入300mm硅片的研发和生产打下了较好的基础。2018年,金瑞泓科技(衢州)有限公司投建,项目投产后有望月产10万片300mm硅片。

类脑芯片“达尔文2”发布

脉冲神经网络类脑芯片“达尔文2”以及针对该芯片的工具链、微操作系统日前发布。该芯片主要面向智慧物联网应用,单芯片支持的神经元规模达15万个,在神经元数目上相当于果蝇的神经元数目,是目前已知单芯片神经元规模居全国前列的脉冲神经网络类脑芯片。

类脑芯片“达尔文2”由nba投注网牵头研发完成,杭州电子科技大学与华为中央研究院分别参与了芯片研制与算法和应用场景研究工作。“达尔文2”采用55纳米工艺,单芯片由576个内核组成,每个内核支持256个神经元,神经突触超过1000万,通过系统级扩展可构建千万级神经元类脑计算系统。

类脑芯片是用芯片去模拟大脑神经网络的结构与功能机制,工作原理类似于生物的神经元行为,在图像物体识别、视频音频理解、自然语言处理等应用上有独到优势。”研究团队骨干、nba投注网计算机科学与技术学院马德副教授说。

芯片团队成员nba投注网微电子学院朱晓雷博士介绍说,与传统芯片相比,类脑芯片对于模糊数据的处理更加擅长,功耗也更低。

达尔文2”是继该研究团队于2015年发布的首款脉冲神经网络芯片“达尔文1”之后,经过4年科研攻关完成。“达尔文2”的神经元规模方面比“达尔文1”(集成2048个神经元)提高了两个数量级,同时增强了芯片配置的灵活性和可扩展功能,大幅提升了应用潜力。

达尔文2”单芯片目前已经完成手势识别、图像识别、语音识别、脑电识别等多个应用开发,功耗比传统计算芯片低2个数量级以上。

微电子学院探索前沿、培育人才

nba投注网微电子学院于20155月成立,微电子学院依托电子科学与技术一级学科中的微电子学与固体电子学、电路与系统2个二级学科,建有嵌入式系统教育部工程研究中心、浙江省微纳电子器件智能系统及应用研究重点实验室与nba投注网微纳加工中心等科研平台,成为第一批“国家示范性微电子学院”建设单位,立足于nba投注网自身学科优势和特点,重点培养集成电路产业急需、创新能力强的工程型人才。

“90年代读博士的时候,我们脑子里面有很多想法,但没有实验条件去实践,现在的科研环境正在变得越来越好。”nba信息与电子工程学院院长、党委副书记杨建义说,“现在同学们的条件越来越好了,科创中心、微纳加工平台等等都为学生们提供了良好的科研环境。我认为,技术问题在这一轮革命中最终都可以被解决,我们需要去面对未来,思考和探索更深层次科学发现,以推动技术的进一步发展。”

(内容整理:吴雅兰 柯溢能 杨金 朱涵/图片由受访者提供。)