據(jù)北大新聞網(wǎng)消息，2月18日，在美國舊金山舉行的國際固態(tài)電路峰會ISSCC(International Solid-State Circuits Conference)上，北京大學黃如院士-葉樂副教授課題組，與浙江省北大信息技術(shù)高等研究院、芯翼信息科技(上海)有限公司(簡稱“芯翼信息科技”)合作，在國際上首次提出了多級流水異步事件驅(qū)動型芯片架構(gòu)，將傳統(tǒng)的周期性工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒绞录?qū)動型工作模式，顯著降低了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點在“隨機稀疏事件”場景下的功耗。該成果以《面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基于異步流水線事件驅(qū)動型架構(gòu)和時域屏蔽LC-ADC技術(shù)的57nW軟件定義常開喚醒芯片》(A 57nW Software-Defined Always-On Wake-Up Chip for IoT Devices with Asynchronous Pipelined Event-Driven Architecture and Time-Shielding Level-Crossing ADC)為題入選了ISSCC2020，并由芯翼信息科技創(chuàng)始人、北京大學杰出校友肖建宏博士在現(xiàn)場宣講，受到了來自全世界的芯片領(lǐng)域知名高校、公司和研究機構(gòu)的關(guān)注。
【芯翼信息科技創(chuàng)始人肖建宏博士在ISSCC2020現(xiàn)場對論文進行宣講】
據(jù)了解，ISSCC會議每年2月中旬在美國舊金山召開，是國際公認的規(guī)模最大、領(lǐng)域內(nèi)最權(quán)威、水平最高的芯片設(shè)計領(lǐng)域?qū)W術(shù)會議，有著芯片設(shè)計領(lǐng)域國際奧林匹克大會的美譽。歷史上入選ISSCC的論文都代表著當前全球頂尖水平，展現(xiàn)出芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，多項“芯片領(lǐng)域里程碑式發(fā)明”均在ISSCC首次披露，如：世界上第一個集成模擬放大器芯片(1968年)、第一個8位微處理器芯片(1974年)和32位微處理器芯片(1981年)、第一個1Gb內(nèi)存DRAM芯片(1995年)、第一個多核處理器芯片(2005年)等等。在長達近七十年的會議歷史中，中國大陸被錄用論文僅有48篇。本篇報道的論文是其中之一，也是北京大學該年度的唯一入選論文。
作為新興信息產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的萬億級別市場正在逐步形成，超萬億級的設(shè)備和節(jié)點將通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)萬物互聯(lián)和萬物智聯(lián)。受限于體積、重量和成本等因素，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(如可穿戴設(shè)備、智能家居節(jié)點、無線傳感器節(jié)點、環(huán)境監(jiān)測節(jié)點等)需要在微型電池或能量收集技術(shù)進行供電的情況下，能夠持續(xù)工作數(shù)年乃至十年以上，這對芯片提出了苛刻的低功耗要求。
目前，降低物聯(lián)網(wǎng)芯片功耗的主要研究方向是基于周期性工作模式的專用型喚醒芯片(例如：專用語音識別喚醒芯片)，通過讓芯片處于周期性的“休眠-喚醒”的切換狀態(tài)，來實現(xiàn)降低功耗的目的;然而，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點通常工作在“隨機稀疏事件”場景下，為了避免丟失隨時可能發(fā)生的事件，通常需要“休眠-喚醒”的頻率遠高于事件的真實發(fā)生率，從而導致了嚴重的功耗浪費。
北京大學黃如院士-葉樂副教授課題組在國際上首次提出了多級流水異步事件驅(qū)動型芯片架構(gòu)，將傳統(tǒng)的周期性工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒绞录?qū)動型工作模式，顯著降低了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點在“隨機稀疏事件”場景下的功耗。課題組同時提出了時域屏蔽型閾值交叉模數(shù)轉(zhuǎn)換器Level-CrossingADC(LC-ADC)技術(shù)，解決了“噪聲誤觸發(fā)導致功能錯誤和功耗上升”這一傳統(tǒng)LC-ADC所固有的難題;并設(shè)計了基于時域脈沖信號處理技術(shù)的多功能信號特征判決器電路，通過離線或在線軟件定義的方式實現(xiàn)了對幅度、斜率、時間間隔、波峰、波谷等信號特征的組合判決，滿足了物聯(lián)網(wǎng)喚醒芯片對通用性的需求;此外，該芯片無時鐘信號和時鐘網(wǎng)絡(luò)，去除了芯片在待機狀態(tài)下的主要功耗來源。
基于上述創(chuàng)新技術(shù)，課題組研制了一顆極低功耗無時鐘的物聯(lián)網(wǎng)通用喚醒芯片，平均功耗僅為57納瓦，比當前國際同類工作的最好水平提升了30倍。該芯片演示了心率異常預警、心電T波異常預警、癲癇預警、語音關(guān)鍵詞包絡(luò)喚醒等典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，芯片與微控制器MCU芯片等高性能模塊配合，可以在保證極低功耗的前提下實現(xiàn)更多復雜的物聯(lián)網(wǎng)喚醒功能。該工作首次提出的異步流水線事件驅(qū)動型架構(gòu)，為極低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片領(lǐng)域的研究提供了一種突破現(xiàn)有功耗瓶頸的研究思路和解決路徑。
芯翼信息科技創(chuàng)始人肖建宏博士及其團隊，擁有在超低功耗AIoT芯片設(shè)計領(lǐng)域十余年的技術(shù)經(jīng)驗積累，為該項技術(shù)成果的未來商業(yè)化轉(zhuǎn)化，提供了豐富的市場化需求導入、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)思路以及未來的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用平臺，并最終聯(lián)合促成了成果在ISSCC 2020上的重磅推出。而作為創(chuàng)辦僅3年的半導體公司，芯翼信息科技也是今年中國唯一入選ISSCC 2020的初創(chuàng)企業(yè)，備受國際學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界矚目，技術(shù)和科研能力比肩國際最頂級水平。
對于本次合作論文入選ISSCC，芯翼信息科技創(chuàng)始人肖建宏表示，很榮幸能協(xié)助母校北京大學科研團隊實現(xiàn)全球最前沿的物聯(lián)網(wǎng)終端喚醒芯片核心技術(shù)突破性進展，后續(xù)會繼續(xù)加強與北京大學的合作，同時結(jié)合該技術(shù)以及公司規(guī)模商用的NB-IoT芯片，推動更多物聯(lián)網(wǎng)細分應(yīng)用的落地。(部分內(nèi)容轉(zhuǎn)載自北大新聞網(wǎng))
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