國際半導(dǎo)體與集成電路領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議“2017 Symposia on VLSI Technology and Circuits國際研討會(huì)(簡稱“2017 VLSI國際研討會(huì)”)”在日本京都成功舉行。在本次研討會(huì)上，ROHM與清華大學(xué)共同發(fā)布了采用鐵電技術(shù)，面向無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的超低功耗片上系統(tǒng)(SoC)的相關(guān)技術(shù)及性能，并向眾多與會(huì)者演示了系統(tǒng)的工作情況。

研討會(huì)現(xiàn)場技術(shù)發(fā)布

演示道具

無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(WSN)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵部件。采用從環(huán)境中采集的能量(如太陽能)對(duì)WSN供電，可免去頻繁更換電池或需使用電源線帶來的極大不便。因此，基于利用能量采集來實(shí)現(xiàn)無電池WSN的技術(shù)被業(yè)界寄予厚望。但是，基于目前環(huán)境能量采集技術(shù)所能獲得的能量，通常無法滿足傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)長時(shí)間連續(xù)不斷的運(yùn)行(包括數(shù)據(jù)采集、處理及傳輸)，而且環(huán)境能量采集也容易受到環(huán)境變動(dòng)影響。對(duì)該問題通常的解決方法是通過控制WSN節(jié)點(diǎn)使物聯(lián)網(wǎng)間歇性工作，從而減少運(yùn)行時(shí)間以達(dá)到降低其整體運(yùn)行能耗的目的。實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)間歇性工作需要不斷地開啟和關(guān)斷WSN節(jié)點(diǎn)，因此，如何提高每次開啟和關(guān)斷的速度和降低這期間需要的能耗，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也就變得至關(guān)重要。

在使用鐵電的非易失性存儲(chǔ)器(Fe-RAM)技術(shù)方面，多年來ROHM為了實(shí)現(xiàn)斷電后仍能保留數(shù)據(jù)，進(jìn)行了多種嘗試，希望達(dá)到一接通電源，就能以極少的能耗快速恢復(fù)數(shù)據(jù)的效果。一方面，ROHM不僅將這類非易失性存儲(chǔ)器的優(yōu)勢應(yīng)用于外部存儲(chǔ)器Fe-RAM上，同時(shí)也應(yīng)用在處理器內(nèi)的邏輯電路，以推進(jìn)開發(fā)可大大減少電源開關(guān)前后數(shù)據(jù)保護(hù)相關(guān)處理過程的“非易失處理器(Nonvolatile processor)。另一方面，多年來清華大學(xué)針對(duì)在未來基礎(chǔ)設(shè)施的管理、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域上重要性日益凸顯的WSN做了大量研究。在2012年清華大學(xué)和ROHM共同舉辦的"清華-ROHM國際產(chǎn)學(xué)連攜論壇(TRIFIA)"上，雙方對(duì)各自的技術(shù)前景和重要性進(jìn)行了評(píng)估，并開始合作進(jìn)行針對(duì)利用非易失處理器技術(shù)、基于環(huán)境能量采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究。該研究已取得一定成果，曾在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有代表性的國際會(huì)議-- High Performance Computer Architecture 2015上榮獲最佳論文獎(jiǎng)。

在本次研討會(huì)上發(fā)表的論文中提出的“非易失片上系統(tǒng)(NVSoC)”，是由清華大學(xué)劉勇攀副教授團(tuán)隊(duì)與ROHM共同合作完成，迄今為止集成度最高的非易失計(jì)算芯片。該芯片通過集成快速喚醒、自適應(yīng)電源模式切換、非易失外設(shè)控制器等電路技術(shù)，大幅度提升了非易失計(jì)算芯片在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的運(yùn)行速度和能量效率。與上一代非易失計(jì)算芯片相比，NVSoC將系統(tǒng)級(jí)啟動(dòng)速度提升了3.9倍，同時(shí)取得了11倍的能量效率提升。該成果將加快非易失計(jì)算芯片在物聯(lián)網(wǎng)、健康監(jiān)測、智能安防等領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用。

ROHM和清華大學(xué)在非易失處理器方面多年合作研究所取得的成果豐碩，憑借在非易失處理器領(lǐng)域的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，今年6月19日劉勇攀副教授在美國舉行的“第54屆設(shè)計(jì)自動(dòng)化大會(huì)(DAC)”上榮獲“40歲以下杰出創(chuàng)新人才”獎(jiǎng)。該會(huì)議是在集成電路和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化研究領(lǐng)域最具影響力的國際學(xué)術(shù)會(huì)議，今年約有五千余人出席大會(huì)。2017年首屆“40歲以下杰出人才”獎(jiǎng)項(xiàng)旨在表彰在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域中具有杰出貢獻(xiàn)的青年創(chuàng)新人才，全球每年僅有5名極具創(chuàng)新精神的科技工作者獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。劉勇攀副教授首次在DAC上獲得突破，獲得本項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，也是目前獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的唯一華人。一同獲此殊榮的包括IBM Truenorth芯片的項(xiàng)目經(jīng)理，美國Cadence公司研發(fā)部副總裁等。

劉勇攀副教授(左三)在DAC上獲獎(jiǎng)