《電子技術(shù)應(yīng)用》
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從ISSCC2021論文看未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2020-11-30
來(lái)源:EETOP

  ISSCC2021年(國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議)將在2021年2月13日到22日舉行。不過(guò)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。

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  ISSCC2021整體情況

  據(jù)ISSCC 2021遠(yuǎn)東區(qū)副主席許云翔博士介紹,ISSCC2021共收到580篇論文,比去年下滑了7.8%,可能和今年的新冠疫情有關(guān)。

  許云翔博士同時(shí)強(qiáng)調(diào),雖然投稿數(shù)量下降,但投稿論文的質(zhì)量有了提升。ISSCC2021共錄用202篇論文,錄用率達(dá)33.6%。許云翔博士進(jìn)一步指出,ISSCC 2021論文的12個(gè)技術(shù)分類中,論文數(shù)量比較多的是高速網(wǎng)絡(luò)、5G、WiFi、影響應(yīng)用和機(jī)器學(xué)習(xí)。從這幾個(gè)領(lǐng)域可以看到技術(shù)發(fā)展的方向,有線傳輸?shù)恼撐臄?shù)量占比從ISSCC2020的6%提高到9%,這主要是云端數(shù)據(jù)中心火熱帶來(lái)的結(jié)果;機(jī)器學(xué)習(xí)方面的論文數(shù)量占比也從ISSCC2020的3%提升到7%,可以看到行業(yè)對(duì)這個(gè)技術(shù)的關(guān)注。

  從論文來(lái)源看,全球共有15個(gè)國(guó)家和地區(qū)有論文錄用。其中遠(yuǎn)東有中國(guó)大陸、中國(guó)澳門、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、日本、新加坡;北美有美國(guó)、加拿大;歐洲有荷蘭、比利時(shí)、瑞士、德國(guó)、意大利、奧地利、法國(guó)。從國(guó)家和地區(qū)的投稿數(shù)量來(lái)看,ISSCC往年論文大戶美國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)的論文都在下滑,分別減少35篇、15篇、12篇、9篇;只有中國(guó)大陸和新加坡的投稿數(shù)量有所增加,其中中國(guó)大陸增加19篇,而新加坡實(shí)現(xiàn)翻倍,從13篇增加至27篇。

  從論文錄用率來(lái)看,日本投入21篇,入選12篇,錄用率達(dá)57%,高于整體錄用率23.4個(gè)百分點(diǎn);美國(guó)投稿174篇,錄用75篇,錄用率達(dá)43%,比整體錄用率調(diào)出9.4個(gè)百分點(diǎn)。而韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣新加坡的錄用率分別是30%、26%和26%,均低于整體錄用率。

  在投稿數(shù)量前五名中,中國(guó)大陸由于投稿數(shù)量有所上升,但錄用文章不多,導(dǎo)致錄用率成為前五名中最低的。中國(guó)大陸在ISSCC2021投入稿84篇,較上年65篇增加19篇;錄用數(shù)量為22篇,比上年23篇減少1篇;錄用率26%,較上年的35%下降了9 個(gè)百分點(diǎn)。

  許云翔博士表示,ISSCC2021論文來(lái)自工業(yè)界的數(shù)量有61篇,整體占比進(jìn)一步降低,從上年的34%下滑至31%;從地域來(lái)看,遠(yuǎn)東的工業(yè)界發(fā)揮出色,有29篇入選,北美工業(yè)界有26篇(其中華為加拿大貢獻(xiàn)2篇),而歐洲工業(yè)界僅僅有3篇入選。而來(lái)自高校的數(shù)量達(dá)128篇,占比則有所上升,從62%上升至66%;另有6篇來(lái)自科研院所。

  從投稿機(jī)構(gòu)來(lái)看,共區(qū)有41家機(jī)構(gòu)貢獻(xiàn)2篇以上論文,其中工業(yè)界有10家公司,分別是美國(guó)的英特爾、IBM、ADI、Inphi,韓國(guó)的三星、SK海力士,中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科、臺(tái)積電,日本的索尼,加拿大的華為。來(lái)自歐洲的IMEC是唯一一家貢獻(xiàn)2篇以上論文的科研院。而貢獻(xiàn)2篇以上論文的高校有30所,其中遠(yuǎn)東13所,北美13所,歐洲4所。中國(guó)占比1/6強(qiáng),包括清華大學(xué)、北京大學(xué)、電子科技大學(xué)、澳門大學(xué)以及浙江大學(xué)。

  從ISSCC2021錄用論文的數(shù)量來(lái)看,美國(guó)依然是全球最大的論文貢獻(xiàn)大國(guó),共錄用75篇,較上年增加4篇;韓國(guó)位列第二,共錄用30篇,較上減少5篇;中國(guó)(大陸、香港、澳門)保持第三的位置,共錄用22篇論文,較ISSCC2020減少1篇。中國(guó)臺(tái)灣和日本各有12篇錄用,并列第四。

  遠(yuǎn)東地區(qū)論文情況

  根據(jù)ISSCC2021的數(shù)據(jù)顯示,遠(yuǎn)東地區(qū)入選ISSCC2021的論文數(shù)量達(dá)82篇,其中韓國(guó)入選30篇,排名遠(yuǎn)東地區(qū)第一;中國(guó)(大陸、香港、澳門)入選22篇,排名第二,其中大陸20篇,澳門2篇;中國(guó)臺(tái)灣和日本各有12篇入選,并列第三;新加坡入選7篇,排名第五。

  遠(yuǎn)東地區(qū)入選2篇論文以上的機(jī)構(gòu)有18家,包括5家公司,和13所高校;5家公司分別中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科、臺(tái)積電;韓國(guó)的三星、SK海力士;以及日本的索尼。13所高校分別是中國(guó)的清華大學(xué)、北京大學(xué)、電子科技大學(xué)、澳門大學(xué)以及浙江大學(xué);中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)灣清華、臺(tái)灣交大、臺(tái)灣大學(xué);韓國(guó)的韓國(guó)先進(jìn)科技學(xué)院、延世大學(xué);新加坡的南洋理工大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué);日本的東京工業(yè)大學(xué)。

  許云翔博士也介紹到,遠(yuǎn)東地區(qū)表現(xiàn)比較強(qiáng)的領(lǐng)域包括影像光學(xué)傳感器和內(nèi)存,其中影像光學(xué)傳感器(Session 7 Image and Range Sensors)領(lǐng)域全球共入選9篇,有7篇來(lái)自遠(yuǎn)東地區(qū);存儲(chǔ)器領(lǐng)域的入選論文共16篇,分布在4個(gè)Session,來(lái)自遠(yuǎn)東區(qū)的有12篇,分別是Session 16 Compute In-Memory、Session 24 Advanced Embedded Memories、Session 25 DRAM、Session 30 NVM,遠(yuǎn)東地區(qū)在4個(gè)Session各入選3篇。究其原因,是因?yàn)橛跋窆鈱W(xué)傳感器和內(nèi)存領(lǐng)域內(nèi)全球最強(qiáng)的企業(yè)三星、索尼、SK海力士和臺(tái)積電都位于遠(yuǎn)東地區(qū)。

  中國(guó)大陸論文情況

  ISSCC2021年,中國(guó)大陸(內(nèi)地、香港、澳門)共投入84篇,較上年65篇增長(zhǎng)19篇;錄取22篇論文,較上年23篇減少1篇,錄取率為26%,較上年的35%下降9個(gè)百分占。其中內(nèi)地錄取 20篇,澳門錄取 2篇,香港為0。

  22篇論文涵蓋了10個(gè)技術(shù)分類,包括模擬設(shè)計(jì)(ANA,5篇)、電源管理(PM,3篇)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(DC,3篇)、無(wú)線傳輸(WLS,3篇)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(ML,3篇)數(shù)字系統(tǒng)(DAS,2篇)、數(shù)字電路(DCT,1篇)、前瞻技術(shù)(TD,1篇)、射頻技術(shù)(RF,1篇)以及存儲(chǔ)(MEM,1篇)。需要說(shuō)明的是,在數(shù)字系統(tǒng)(DAS)分類中,有一篇來(lái)看中國(guó)百度公司的特邀論文。這一成績(jī)體現(xiàn)了當(dāng)前中國(guó)在集成電路技術(shù)領(lǐng)域的穩(wěn)固上升,產(chǎn)學(xué)研并進(jìn)、百花齊放的良好發(fā)展勢(shì)頭,同時(shí)也證明了我國(guó)在集成電路領(lǐng)域的國(guó)際認(rèn)可度及影響力正在不斷提升。

  從最近5年的情況來(lái)看,中國(guó)論文趨勢(shì)有幾個(gè)大大變化:一是入選論文數(shù)量持續(xù)增加,從ISSCC2017的11篇增加到ISSCC2021的22篇;二是涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域數(shù)量持續(xù)提升,由ISSCC2017的6個(gè)增加到ISSCC2021的10個(gè);三是中國(guó)大陸論文數(shù)量大幅增長(zhǎng),從ISSCC2017的1篇增加到ISSCC2021的20篇;四是首次入選的第一機(jī)構(gòu)數(shù)量持續(xù)增加,今年有3家,分別是浙江大學(xué)、南京低功耗芯片技術(shù)研究院有限公司、華東電子工程研究所(中電科38所);五是連續(xù)2年有產(chǎn)業(yè)界的論文入選,ISSCC2020是重慶線易電子科技公司,ISSCC2021是南京低功耗芯片技術(shù)研究院有限公司。

  更多詳情參閱《ISSCC2021中國(guó)芯突破!》。

  技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

  北京大學(xué)黃茹院士、清華大學(xué)劉勇攀教授、復(fù)旦大學(xué)的徐鴻濤教授、澳門大學(xué)羅文基教授、復(fù)旦大學(xué)徐佳偉教授、清華大學(xué)張沕琳教授、澳門大學(xué)路延教授、清華大學(xué)鄧偉教授分別就存儲(chǔ)器、機(jī)器學(xué)習(xí)、無(wú)線傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、模擬技術(shù)、前瞻技術(shù)、電源管理、射頻等八大技術(shù)分類的論文和趨勢(shì)進(jìn)行了介紹。

  1、存儲(chǔ)

  ISSCC2021上,存儲(chǔ)共有16篇論文入選,分為四個(gè)Seesion,分別是存內(nèi)計(jì)算(Seesion 16:Compute-In-Memory)、先進(jìn)嵌入式存儲(chǔ)(Seesion 24:Advanced Embebded Memories)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Seesion 25:DRAM)和非易性存儲(chǔ)(Seesion 30:Non-Volatile Memory),每個(gè)Seesion的4篇論文中有3篇來(lái)自遠(yuǎn)東地區(qū)。

  存內(nèi)計(jì)算有3篇來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣(臺(tái)灣清華2篇、臺(tái)積電1篇),1篇來(lái)自德州奧斯汀大學(xué)。先進(jìn)嵌入式存儲(chǔ)有1篇來(lái)自中國(guó)科學(xué)院微電子所,1篇來(lái)自德國(guó)IBM,1來(lái)自臺(tái)積電,1篇來(lái)自三星的關(guān)于3nm GAA SRAM;DRAM方面,2篇來(lái)自三星分別關(guān)于16Gb LPDDR5、HBM2的工作,另外2篇分別是SK海力士和鎂光關(guān)于8Gb GDDR6的工作;NVM方面,韓國(guó)三星、韓國(guó)SK海力士、日本鎧俠(原東芝存儲(chǔ)部門)都是關(guān)于TLC的工作,而英特爾則是關(guān)于QLC的工作(不知道這會(huì)不會(huì)成為英特爾關(guān)于存儲(chǔ)論文的絕唱)。

  黃茹院士表示,總的來(lái)說(shuō),高密度、高帶寬和低功耗是存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的共同追求。而在NVM 方面,行業(yè)趨勢(shì)是減少外圍電路。

  中國(guó)雖然在存儲(chǔ)領(lǐng)域有2篇入選,但都是高校(東南大學(xué),ISSCC2019)和研究院(中科院微電子所)貢獻(xiàn)。工業(yè)界似乎還沒(méi)有做好寫(xiě)論文的準(zhǔn)備。

  2、機(jī)器學(xué)習(xí)

  在ISSCC2021上,機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域論文投稿數(shù)量從ISSCC2020的24篇提升到46篇,錄用文章也從ISSCC2020的7篇提升到13篇,劉勇攀教授介紹說(shuō),13篇入選論文所做的都是面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理、訓(xùn)練和應(yīng)用方面的研究,面向的情景也是覆蓋語(yǔ)音和圖像應(yīng)用的服務(wù)器端和邊緣端。

  機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的13篇論文分為2個(gè)Session,從云到端的機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(Session 9:ML Processors From Cloud to Edge)的9篇論文來(lái)自遠(yuǎn)東5篇、北美3篇、歐洲1篇,有6 篇來(lái)自高校,3篇來(lái)自工業(yè)界;深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的存內(nèi)計(jì)算(Session 15:Compute-In-Memory Processors Deep Neural Networks)的4篇論文來(lái)自遠(yuǎn)東2篇、北美2篇,均來(lái)自高校。

  中國(guó)大陸有3篇入選,均來(lái)自清華大學(xué),1篇在Session 9;2篇在Session 15。

  除了2個(gè)Session外,還有3個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的環(huán)節(jié),分別是重點(diǎn)芯片發(fā)布(Session 3:Highlighted Chip Releases)、處理器(Session 4:Processors)、存內(nèi)計(jì)算(Session 33:Compute-In-Memory)。比如英偉達(dá)的論文是介紹如何設(shè)計(jì)一個(gè)高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器。

  在重點(diǎn)芯片發(fā)布(Session 3)有1篇來(lái)自百度的有關(guān)AI處理器論文;在處理器(Session 4)有1篇來(lái)自電子科技大學(xué)的關(guān)于AI處理器的文章。2個(gè)Session均歸屬數(shù)字系統(tǒng)分類。

  劉勇攀教授表示,AI芯片的發(fā)展方向主要集中應(yīng)用、存內(nèi)計(jì)算和制造技術(shù)三個(gè)方面。

  3、無(wú)線傳輸

  無(wú)線傳輸領(lǐng)域,共收到68篇論文投稿,錄取論文24篇,錄取率為35.3%。其中遠(yuǎn)東錄取8篇,北美錄取11篇,歐洲錄取5篇。24篇文章分屬四個(gè)Session,包括sub-6Ghz(Session 6,3篇)、毫米波(Session 14)、超寬帶(Session 21)和太赫茲技術(shù)(Session 22)。

  中國(guó)大陸在毫米波(Session 14)領(lǐng)域共有3篇論文入選,分別來(lái)自清華大學(xué)、東南大學(xué)、華東電子工程研究所。

  4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

  羅文基教授表示,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域總投稿數(shù)量為43篇,共錄用了14篇文章,收錄率為32.6%。

  14篇文章文章分兩個(gè)session,分別是Continuous-Times ADCs and DACS(session 10)和Discrete -Times ADCs(session 27)。

  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域遠(yuǎn)東區(qū)共有6篇論文入選。中國(guó)大陸的清華大學(xué)、北京大學(xué)和澳門大學(xué)為session 27貢獻(xiàn)了3篇,中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科為session 27貢獻(xiàn)1篇;韓國(guó)的三星為session 10貢獻(xiàn)了2篇。

  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展趨勢(shì)是:一是增加多個(gè)高性能連續(xù)時(shí)間A/D轉(zhuǎn)換器;二是下一代無(wú)線通信高性能D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)趨勢(shì);三是結(jié)合先進(jìn)技術(shù),持續(xù)追求轉(zhuǎn)換效率的極限,從1997年至2020年的15年間轉(zhuǎn)換效率提升了1000倍。

  5、模擬電路

  ISSCC2021模擬領(lǐng)域共收到投稿39篇,投稿數(shù)量有所下降,共錄用12篇論文,其中有一篇是來(lái)自中國(guó)大陸的北京大學(xué),位于session 5。

  12篇論文共分2個(gè)session,分別是模擬接口(session 5:Analog Interfaces)有8篇;模擬技術(shù)(session 23:Analog Techniques)有4篇。

  徐佳偉教授表示,從趨勢(shì)上看,模擬設(shè)計(jì)主要圍繞精度、溫度和參數(shù)這三個(gè)方向發(fā)展。

  6、前瞻技術(shù)

  前瞻技術(shù)領(lǐng)域(Technology Directions)共錄用了14篇論文,分為低功耗和安全物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新(session 12:Innovation in Low-power & Secure IoT)、用于量子計(jì)算的Cryo-CMOS(session 13:Cryo-CMOS for Quantum Computing)、生物醫(yī)學(xué)器件,電路和系統(tǒng)(session 18:CBiomedical Devices, Circuits, and Systems)、新興應(yīng)用的光學(xué)系統(tǒng)(session 19:Optical systems for Emerging Applications)4個(gè)session。

  前瞻技術(shù)入選的論文有9篇來(lái)自北美,中國(guó)大陸的北京大學(xué)有一篇入選session 12。

  7、電源管理

  電源管理領(lǐng)域共有59篇投稿,錄取了18篇,共分為兩個(gè)session,分別是DC-DC轉(zhuǎn)換器和高壓、GaN和無(wú)線充電。

  18篇論文共分為兩個(gè)session,分別是DC-DC轉(zhuǎn)換器(session 17)、和高壓、GaN和無(wú)線充電(session 33)。中國(guó)大陸的浙江大學(xué)、東南大學(xué)和中國(guó)科技大學(xué)為session 33有貢獻(xiàn)了3篇文章。

  session 17的主席是來(lái)自西安交通大學(xué)的耿莉教授。

  8、射頻

  射頻領(lǐng)域有69篇投稿,錄用了22篇,分為四個(gè)session,分別是高性能壓控振蕩器(session 20:High Perfoormance VCOs)、太赫茲電路和前端(session 23:THz Cicrcuits and Frontends)、射頻功放和前端技術(shù)(session 26:RF PA and Frontends Techniques)、頻率合成器(session 32:Frequency Synthesizers)。

  射頻領(lǐng)域是中國(guó)大陸的入選大戶,今年同樣有5篇入選,電子科技大學(xué)雀屏2篇,澳門大學(xué)、清華大學(xué)和北京大學(xué)各1篇。

  session 26的主席是來(lái)自復(fù)旦大學(xué)的徐洪濤教授;session 32的主席是來(lái)自清華大學(xué)的鄧偉教授。

  9、數(shù)字電路/數(shù)字系統(tǒng)

  雖然沒(méi)有對(duì)數(shù)字電路/數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和分析。但我們可以看到,數(shù)字電路(DCT)、數(shù)字系統(tǒng)(DAS)各有1篇入選,數(shù)字系統(tǒng)(DAS)還有一篇來(lái)自百度的特邀論文。

  在數(shù)字電路(DCT)領(lǐng)域,可喜的是,中國(guó)大陸在低功耗領(lǐng)域取得突破,南京低功耗芯片技術(shù)研究院有限公司十年磨一芯,依托東南大學(xué)國(guó)家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心在2010年啟動(dòng)的低功耗芯片的研究成果,進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),最終在ISSCC喜結(jié)碩果。

  在數(shù)字系統(tǒng)(DAS)領(lǐng)域,電子科技大學(xué)貢獻(xiàn)了1篇關(guān)于可重構(gòu)的AI處理器。特邀報(bào)告也是關(guān)于AI處理器的。

  射頻技術(shù)(RF)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(DC)、電源管理(PM)三大領(lǐng)域是中國(guó)在ISSCC中的傳統(tǒng)論文貢獻(xiàn)大戶,在ISSCC2021繼續(xù)高歌猛進(jìn),分別入選5篇、3篇、3篇。中國(guó)大陸在機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和無(wú)線傳輸(WLS)兩大領(lǐng)域的研究,未來(lái)將成為中國(guó)大陸后繼論文大戶。

  


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