信息学院微纳电子学系150uf 35v在高端芯片规模取得重要希望

被誉为集成电路规模“国际奥林匹克盛会”的国际固态电路集会会议（International Solid-State Circuits Conference, ISSCC）受新冠病毒疫情影响于2021年2月13日至22日以线上集会会议形式进行，本次集会会议是该系列集会会议的第68届。信息科学技能学院微纳电子学系在“超低功耗智能物联网芯片(AIoT)”“高机能雷达频率源”等高端芯片规模取得重要希望，相关成就在ISSCC上报道。

异步事件驱动型AIoT叫醒芯片

面向智能物联网（AIoT）对低功耗叫醒芯片的急切需求，北京大学黄如院士-叶乐副传讲课题组与浙江省北大信息技能高档研究院、浙江大学、上海芯翼信息科技有限公司相助，提出了国际创始的异步事件驱动型AIoT芯片架构，办理了在随机稀疏应用场景下长时平均功耗高的问题，显著低落了AIoT节点设备的功耗；课题组同时提出了异步脉冲的信号特征提取要领，仅以几十nW的极低功耗价钱便实现了信号特征提取；不只如此，基于“时域帧生成器”和“卷积神经网络”智能揣度引擎的技能，团结重练习机制，在具备低功耗的同时，使物联网应用场景因噪声而导致揣度精度低的问题得以办理。

图1. (a)异步事件驱动型AIoT芯片架构,(b)卷积神经网络电路架构,(c)芯片显微照片,(d)语音要害词叫醒测试波形

基于上述创新技能，课题组研制了一颗国际上功耗最低的通用型AIoT叫醒芯片，长时待命（on-call waiting for events）功耗仅148nW，可供5mm纽扣电池（2mAh）利用5年，芯片演示应用功效显示，语音要害词识别率达94%、异常心电图识别率达99%，为国际迄今为止首次且独一的“异步事件驱动型AIoT芯片”。该事情为将来实现基于全异步脉冲神经网络（A-SNN）的AIoT芯片奠基了基本。

该事情以“A 148nW General-Purpose Event-Driven Intelligent Wake-Up Chip for AIoT Devices Using Asynchronous Spike-Based Feature Extractor and Convolutional Neural Network（基于异步脉冲特征提取和卷积神经网络的148nW通用事件驱动AIoT智能叫醒芯片）”为题，在2021年2月17日于国际固态电路峰会ISSCC线上颁发，为前瞻技能规模Session 12（Innovationsin Low-power and Secure IoT）的第一篇文章，被遴选为Highlight亮点论文， 高压，也是ISSCC前瞻技能规模（TD，TechnologyDirection）海内首次且独一的Highlight亮点论文，也是本年前瞻技能规模海内独一颁发论文。

相关研究事情获得了国度优秀青年科学基金、国度重点研发打算等项目标扶助，以及浙江省北大信息技能高档研究院、浙江大学、上海芯翼信息科技有限公司等平台的支持。

动态电荷域CMOS湿度/电容传感芯片

面向高能效、高精度的物联网传感器应用需求，北京大学黄如-叶乐课题组与浙江大学、浙江省北大信息技能高档研究院相助，提出了国际领先的动态电荷域电容传感技能，具有国际领先的传感精度，在实现高精度的同时显著低落了物联网传感节点的功耗；课题组同时提出了基于动态范畴自适应滑动技能（Adaptive Range-Shift, ARS）的缩放型（Zoom）电容数字转换器（Capacitance-to-Digital Converter，CDC），办理了Zoom架构中冗余过大造成的精度损失和抗片外寄生/滋扰本领差的问题；还提出了基于功耗自感知技能（Power-Aware）的悬浮反相器型放大器阵列，办理了兼容差异传感终端所带来的能效损失问题，显著耽误了多应用兼容传感芯片的电池利用寿命。

图2. (a)动态电荷域电容传感芯片架构图, (b)电路道理图及事情时序图, (c)芯片显微照片,(d)晶圆差异位置处的芯片、湿度及其误差测试曲线

基于上述创新技能，课题组研制了一颗国际上功耗最低的CMOS湿度传感芯片，平均功耗仅1.5μW，可供8mm纽扣电池（42mAh）利用4年，湿度检测判别率高达0.0094%RH，电容检测精度高达17.9aF，综合机能指标FoM高达0.135pJ·%RH2，与当前世界最好程度对比，功耗低落了2倍，综合机能指标FoM晋升了6倍。

该事情以“A 1.5μW 0.135pJ·%RH2 CMOS Humidity Sensor Using Adaptive Range-Shift Zoom CDC and Power-Aware Floating Inverter Amplifier Array（基于自适应范畴滑动的缩放型电容数字转换器和功耗自感知悬浮反相器型放大器阵列的1.5μW和0.135pJ·%RH2的CMOS全集成湿度传感器芯片）”为题，在2021年2月16日于国际固态电路峰会ISSCC线上颁发，为前瞻技能规模Session 5（AnalogInterface）的第一篇文章，被遴选为Highlight亮点论文，并参加了Demo Session的演示系统展示。该论文为ISSCC模仿电路规模（ANA,Analog）海内首次且独一的Highlight亮点论文， ST电容，也是本年模仿电路规模海内独一颁发论文。

相关研究事情获得了国度优秀青年科学基金、国度重点研发打算等项目标扶助，以及浙江大学、浙江省北大信息技能高档研究院等平台的支持。

高机能雷达频率源芯片