“2022中國晶片科學十大進展”是由《Chip》期刊組織評選的獎項，於2023年5月26日，在江蘇無錫舉辦的“2023晶片大會·前沿科學論壇”上首次發布。
基本介紹
- 中文名：2022中國晶片科學十大進展
- 創辦機構：《Chip》期刊
- 頒獎時間：2023年5月26日
- 頒獎地點：江蘇無錫
評選規則,獲獎名單,
評選規則
評選由《Chip》期刊發起，經過數萬人線上投票和《Chip》編委專家共同參與，從30項提名成果中，最終評選出十大進展。
獲獎名單
1. 清華大學任天令教授團隊：亞1納米柵極長度電晶體的首次實現
清華大學任天令教授團隊利用石墨烯薄膜超薄的單原子層厚度和優異的導電性能作為柵極，通過石墨烯側向電場控制垂直的二硫化鉬溝道的開關，使等效的物理柵長度降為0.34納米，然後通過在石墨烯表面沉積金屬鋁並使其自然氧化，完成了對石墨烯垂直方向電場的禁止。此後，科研人員使用原子層沉積的二氧化鉿作為柵極介質、化學氣相沉積的單層二維二硫化鉬作為溝道，最終完成了具有亞1納米柵極長度的電晶體。這項工作推動了摩爾定律進一步發展到亞1納米級別，同時為二維薄膜在未來積體電路的套用提供了參考依據。該成果發表於2022年3月9日發表在《自然》（Nature）雜誌上。
2.中國科學院微電子研究所劉明院士、張鋒研究員團隊和北京理工大學王興華副教授團隊：基於三維阻變存儲器存內計算宏晶片
中科院微電子研究所劉明院士、張鋒研究員團隊和北理工王興華副教授團隊合作研發了基於三維阻變存儲器存內計算宏晶片。科研人員將多值自選通（Multi-level self-selective，MLSS）三維垂直阻變存儲器與抗漂移多位模擬輸入權值乘（ADINWM）方案相結合，實現了高密度計算；在抗漂移多位模擬輸入權值乘方案基礎上提出了電流幅值離散整形（CADS）電路用於增加讀出電流的感知容限（SM）用於後續精確的模擬乘法計算，解決了由於三維阻變存儲器陣列單元電導波動引起的在傳統並行字線輸入原位乘累加方案下不可恢復的讀出電流失真；採用nA級操作電流的三維垂直阻變存儲器陣列降低系統功耗，同時引入具有柵預充電開關跟隨器（GPSF）的模擬乘法器與直接小電流模數轉換器降低延時。當輸入、權重和輸出數據分別為8位、9位和22位時，位密度為58.2 bit/μm–2，能效為8.32 TOPS/W。與傳統方法相比，本工作提供了更準確的大腦MRI邊緣檢測和更高的CIFAR-10數據集推理精度。 該成果於2022年7月26日發表在《自然∙電子》（Nature Electronics）雜誌上。
3.上海交通大學金賢敏教授團隊：憶阻器玻色採樣的量子優越性
上海交通大學金賢敏團隊提出了一種受“憶阻器”機制所啟發的新型玻色採樣方案，稱之為“憶阻器玻色採樣” (membosonsampling)。通過循環結構，使得相同時間塊內以及不同時間塊間的量子干涉效應可以分別獨立的記錄和分析。每一個時間塊都包含了n個光子及m個模式，通過多次的時間復用，實驗的光子數和模式數隨重複次數N線性增長。該方案成功將隨機散射玻色採樣（scattershot bosonsampling）與時間自由度融合，增加了總體的計算複雜度。從原理上來說，問題的規模可以拓展到無限大。該成果於2022年4月4日發表在《晶片》（Chip）雜誌上。
4.清華大學尹首一教授團隊與北京清微智慧型科技有限公司：支持多粒度稀疏的AI訓練晶片
由清華大學可重構計算團隊尹首一教授組與北京清微智慧型科技有限公司在人工智慧（AI）訓練晶片方向取得突破。該團隊設計的AI訓練晶片Trainer，以實現場景自適應的高能效模型訓練為目標，突破傳統AI訓練晶片學習機制和電路實現的技術局限性，為高效AI模型訓練提供了堅實的硬體基礎。該成果於2022年5月20日發表在積體電路領域頂級期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits（JSSC）上。
5.北京大學王興軍教授團隊：新型矽基光電子片上集成系統的問世
北京大學王興軍教授團隊和美國加州大學科研人員合作，首次報導了由集成微腔光梳驅動的新型矽基光電子片上集成系統。研究團隊通過直接由半導體雷射器泵浦集成微腔光頻梳，給矽基光電子集成晶片提供了所需的光源大腦，結合矽基光電子集成技術工業上成熟可靠的集成解決方案，完成大規模集成系統的高效並行化。該成果於2022年5月18日發表在《自然》（Nature）雜誌上。
6.中國科學院物理研究所金奎娟研究員、葛琛研究員和楊國楨院士團隊：光致VO2非易失相變的神經形態光電感測器
中國科學院物理研究所金奎娟研究員、葛琛研究員和楊國楨院士團隊，提出了一種基於紫外光輻照/電解質調控VO2非易失相變的新型神經形態光電感測器，器件展現出良好的線性度、保持特性、矽基兼容性。研究團隊進一步構建了人工神經網路並演示了圖像識別等功能。本研究將傳統紅外光學材料VO2的套用拓展到紫外智慧型光電感測領域，為近感測器計算/感測器內計算設計提供了新選擇。該成果於2022年4月1日發表在《自然∙通訊》（Nature Communications）雜誌上。
7.武漢理工大學麥立強教授、晏夢雨研究員團隊：性能倍增的場效應儲能晶片
武漢理工大學麥立強教授、晏夢雨研究員團隊，提出了調製材料費米能級結構實現儲能晶片性能倍增的新思路，通過設計構築場效應儲能晶片，實現了電化學工況下材料費米面梯度的原位調控和性能提升。研究表明，通過在儲能材料中原位構築梯度費米面結構，拓寬了材料的嵌入能級。施加場效應後，離子遷移速率提高10倍，材料容量提高3倍以上。此項研究解決了費米面梯度對電化學反應影響機制不明確的科學難題，實現了納米線容量與反應電勢的協同提升，填補了場效應儲能晶片領域的空白，為儲能晶片在物聯網等領域的套用奠定了科學基礎。該成果於2022年6月2日發表在Chem雜誌上。
8.中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所孟國文研究員和韓方明研究員團隊：高性能濾波電容器
由中科院合肥研究院固體物理所孟國文教授和韓方明研究員團隊，成功研發了一種新型三維碳管格線膜，將其作為雙電荷層電容器（EDLC）電極，大幅提升了電容器的頻率回響性能以及在相應頻率下的面積比電容和體積比電容，有望作為電子器件中的高性能交流濾波電容器，為電子產品的小型化提供了新的技術路線與核心關鍵材料。該成果於2022年8月25日發表在《科學》（Science）雜誌上。
9.復旦大學陳琳教授團隊：可穿戴超低功耗可重構神經形態計算電子設備
復旦大學陳琳教授團隊及其合作者，提出了一種同時具有人工突觸和神經元功能的可重構神經形態網路憶阻柔性器件，可以在同一單元實現神經突觸可塑性和神經元發放功能，在降低神經元電路的複雜性方面表現出明顯的優勢。人工突觸、神經元和功能電阻被集成到一個加熱紡織系統中，用於智慧型溫度調節。超低功耗的紡織神經形態網路可以為智慧型物聯網中大腦啟發的可重構和可穿戴的神經形態計算電子設備的發展提供新方向。該成果於2022年12月2日發表在《自然∙通訊》（Nature Communications）雜誌上。
10.清華大學施路平教授團隊：類腦計算晶片 天機X
清華大學施路平團隊，設計了面向智慧型機器人的類腦計算晶片天機X，是全球首款面向智慧型機器人的類腦計算晶片，並發展了完善的軟體工具鏈。在執行模型、晶片架構和軟體工具鏈和機器人系統等多個層次進行了系統性創新。研製的天機X具有高算力、低功耗、低延時和跨範式多網路異步並行等優勢，為邊緣智慧型和腦科學計算提供了一個高效硬體平台和嶄新路徑。該成果於2022年6月15日發表在《科學機器人》（Science Robotics）雜誌上。
