回看走过70年的ISSCC,拥抱芯时代

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ISSCC2024将于美国西部时间2024年2月18日-22日将在美国加州旧金山万豪酒店举行。

ISSCC(国际固态电路会议)是“IEEE International Solid-State Circuits Conference”的缩写,是国际学术界和企业界公认的集成电路设计领域最高级别会议,被认为是集成电路设计领域的“世界奥林匹克大会”。每年吸引了超过3000名来自世界各地工业界和学术界的参加者,是全球规模最大的固态电路学术会议。

ISSCC作为集成电路设计领域科研水平的重要衡量指标,长期以来都是被美国霸占榜首。

2023年,全球学术界和工业界的人士在加州旧金山万豪酒店庆祝ISSCC举办70周年。同时值得庆祝的是,中国内地入选论文达到43篇,位列全球第一,比第二名美国多3篇。这是中国内地首次在ISSCC入选论文中排名第一,从一定程度上也展示了中国内地在芯片设计领域日益增加的影响力。2024年中国内地入选论文数量蝉联全球第一。

下面我们一起来回顾ISSCC走过的70周年,让我们更加关注ISSCC。

一、有关ISSCCABC

A、会议源起

ISSCC始于1954年,无线电工程师协会(IRE)和美国电气工程师协会(AIEE)的几位热心人员组织,在费城举行了“晶体管电路会议IRE-AIEE Conference on Transistor Circuits”。

组织者认为,专门讨论新型晶体管电路的会议可以让工程师更好的理解晶体管并加速晶体管传播。组织者鉴于首次会议出席人数众多,反响热烈,决定将其发展为年度活动。在1956年的会议上,会议主席、通用电气公司的乔治·哈勒(George L. Haller)在开幕词中呼吁,如果会议要保持其开拓性,未来会议的范围将包括晶体管以外的其他新兴固态器件的应用。

1957年,会议更名“IRE-AIEE Transistor and Solid-state Circuits Conference晶体管和固态电路会议”。

1959年会议主席、贝尔实验室的杰克·莫顿(Jack Morton)提议:随着行业的成熟,晶体管电路论文越来越倾向于处理特定的设计问题,基于各种新的固态应用被放在次要位置。基于此,会议的名称被简称为“Solid-state Circuits Conference固态电路会议”。

令组织者惊讶的是,会议名称的改变变化并没有延缓参与者人数的逐年增长和超过2000人的创纪录出席人数。

1960年会议主席、通用电气公司的亚瑟·斯特恩(Arthur P. Stern)认为,在专业技术会议过多的今天,组织者和参与者可能应该考虑会议的功能并评估其价值。专门讨论日益增长的科学和技术领域的会议有什么作用?

首先,会议为参会人员提供了一个有组织的机会,了解最新的行业发展情况。这种行业信息之所以重要,是因为它揭示了最先进的技术,防止了对现有技术的过度重复和重新发明,“水平化”了地理和组织上分离的研究人员的知识,从而有助于行业的有效发展。但是,更新行业信息不应该是一个旨在在快速发展的领域发挥先锋作用的会议的唯一功能。一次有效的会议还将通过强调具有最大潜力的领域来表明总体趋势并勾画未来前景。

第二,通过在文档中包括未经证实的有希望的领域(有选择地,以避免将观众与通常耸人听闻但短暂的好奇心混淆),并通过引起参与者注意主要调查人员的想法和预感,增强了预期功能。如果这是彻底的和有判断的,会议将承担第三个功能-催化或促成功能,激励参与者将他们的努力用于有价值的目标。

因此,成功的会议可以为行业的发展做出积极贡献。

B、举办城市变迁

虽然ISSCC始于费城,在20世纪60年代中期,美国半导体开发中心向西移动。随着美国加州变成全球集成电路的重镇,1978年,会议首次在旧金山举行,东西部开始轮流举办,1981年纽约取代费城成为东部举办地;1990年,旧金山成为会议的永久之家。

ISSCC2021和ISSCC2022由于疫情的原因,举行为期10天的虚拟网络会议。

C、会议时间

每年ISSCC固定2月召开。随着华人在集成电路领域的重要性逐渐提高,ISSCC会议避开春节假期,一般在春节假期前一周或者后一周。2024年,ISSCC的召开日期为2月18日至22日。

1954年开始的第一次会议时间是2天;为了减轻参会人员对平行会议的困难选择,1960天会期延长至3天;从2001年开始会期固定为5天。

D、参会人数

1954年会议主办方预估400人参会,结果首次会议参会人数多达601人,其中美国本土599人,加拿大1人,日本1人。

1955年参会人数超过700人,1956年参会人数接近1200人,1960年的参会人数超过2000人。

目前已知参会人数最多的是2001年,接近4000人,主办方提供的最终参会人数为3964人。

E、注册费

ISSCC2024的注册费有多种,非IEEE会员常规注册费1320美元,早鸟费(提前1个月注册)975美元。

1954年首次会议注册费为4美元,早鸟费(提前6天注册)3美元。注册费就是注册费,餐费需要另外收费。不提供包括食宿费的打包价。

1958年注册费为5美元,提前注册费为4美元;1959年注册费为8美元,提前注册费为6美元。

1960年开始,会员开始享有一定折扣价,常规注册费14美元,会员只需12美元。

F、国际化之路

在会议之初,组委会就考虑将其范围扩大到美国之外的其他国家,希望会议将吸引越来越多的国家参与。然而,本着会议要选用最好的论文,而不以参与国家数量来评判。因为美国是晶体管的发源地,最好的论文都来自美国。来自美国的论文从最初的100%,到2003年才落至50%以下。

事实上,1954年就有两名非美国人参会,到1958年欧洲(英国)有论文入选,再到1960年远东(日本)有论文入选,1960年程序委员会有了第一个非美国委员(来自英国Plessey的P. M. Thompson),会议的国际化之路开启。

到1970年代,程序委员会中非美国的委员越来越多,1971年分别在Jan van Vessem(飞利浦)和Takuo Sugano(菅野卓雄,东京大学教授)的领导下在欧洲和远东举行会议。

G委员会的变迁

早期,为了应对不断变化的论文主题,程序委员会采用了轮换成员的做法,每年有30%的成员“退休”,由“新”成员取代。

1968年相对固定为“数字电路”、“模拟(线性) 电路”、“微波”和“其他”四个小组;1985年“微波”委员会退出舞台。

1985年随着存储的重要性和市场的情况,将“存储”从“数字电路”中单列;1987年将“信号处理”从“数字电路”中单列;2008年“数字电路”拆分为“高性能数字电路”和“低功耗数字电路”两类;2011年“低功耗数字电路”更名“节能数字电路”;2016年“高性能数字电路”和“节能数字电路”调整为“数字架构和系统”、“数字电路技术”和“机器学习”;2024年“机器学习”撤销。

2006年“数据转换器”从“模拟电路”中单列,2006年“模拟电路”更名为“模拟电路&RF”,2007年“RF”从“模拟电路&RF”中单列,2018年“电源管理”从“模拟电路”中单列。

1992年增加“技术方向Technology Directions”,2024年的12个小组是“模拟电路、数字架构与系统、数据转换器、存储器、无线、电源管理、数字电路、有线、射频、技术方向、IMMD、安全电路”。其中,“安全电路”是2024年新增。

二、论文录取情况

1、全球录用情况

包括ISSCC2024,全球总共录用论文8945篇,其中:美洲区4497篇,远东区2798篇,欧洲区1700篇。

1954年,第一次会议收到的18篇论文来自六个机构:贝尔电话实验室(Bell Telephone Laboratories, BTL), 通用电气(General Electric, GE), 美国无线电公司(RCA), 飞哥(Philco), 麻省理工(Massachusetts Institute of Technology, MIT), 宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)。

1956年加拿大首次有论文入选,1958年英国首次有论文入选,1960年日本、荷兰、瑞士首次有论文入选,1961年德国首次有论文入选,1962年意大利首次有论文入选,1989年韩国首次有论文入选,还有更多。

2、中国论文入选情况

1996年中国台湾首次有论文入选,1997年中国香港首次有论文入选,2002年中国澳门首次有论文入选,2005年中国内地首次有论文入选。

2.1中国内地论文录用情况

2005年ISSCC首次录用中国内地的论文的作者来自工业界的艾迪悌新涛(外商独资企业);2006年入选论文来自科研机构中科院半导体所;2007年,鼎芯通讯发布了CMOS TD-SCDMA射频收发芯片,这是首颗在ISSCC发布的中国芯;2008年清华大学代表中国内地高校首次亮相;2009年复旦大学在ISSCC实现首发;2011年中科院计算所在ISSCC上实现首发;2018年北京大学、电子科技大学在ISSCC实现首发;2019年东南大学、上海交通大学在ISSCC实现首发;2020年天津大学、西安交通大学、线易电子在ISSCC实现首发;;2021年浙江大学、中国科技大学、中电科38所、中科院微电子所、南京低功耗研究院在ISSCC实现首发;2022年纽瑞芯科技在ISSCC实现首发;2023年华南理工大学、南京邮电大学豪威科技在ISSCC实现首发;2024年北京理工大学、华东师范大学、南方科技大学、同济大学、香港中文大学(深圳)、万高科技在ISSCC实现首发。

截止ISSCC2024,入选ISSCC论文的中国内地高校有17所,共计165篇论文。

2.2中国香港论文录用情况

1997年香港科技大学首次在ISSCC宣读论文,截止ISSCC2024,中国香港各机构总共有46篇入选。

香港科技大学在莫国泰、暨永雄、俞捷等教授的带领下为中国内地和澳门大学培养了一大批年轻才俊。。

2.3中国澳门论文录用情况

2002年,澳门大学首次在ISSCC宣读论文,之后有8年的空窗期,直到2011年才连续稳定的在ISSCC上发表论文。包括ISSCC2024,澳门大学共有75篇论文入选。

澳门大学的集成电路发展得益于马许愿(Rui Paulo da Silva MARTINS)院士。1992年,澳门大学推出了电机及电子工程课程,其课程提供了专业及前沿的微电子硕士和博士学位。

1993年,澳门大学首批10位硕士学生在马许愿院士带领设计出首颗“澳大芯UMCHIP”;2003年创建了澳门大学模拟和混合信号超大规模集成电路研究实验室(Analog and Mixed-Signal VLSI Research Laboratory),并于2011年1月升格为中国国家重点实验室(State Key Laboratory,SKLAB),这是澳门第一个国家重点实验室。

在ISSCC 70周年庆典上,马许愿获得1954年至2023年间ISSCC论文最高贡献者的荣誉。微电子研究院博士后研究员邵海军获IEEE固态电路学会颁予“博士生成就奖”,嘉许其于微电子领域上的杰出研究。

2.4中国台湾论文录用情况

1996年台湾交通大学第一次在ISSCC宣读论文,连续三年有文章入选,出现四年空窗期,直到2003年才连续稳定的在ISSCC上发表论文。包括ISSCC2024,台湾共有328篇论文入选。

1987年台积电的成立,开创世界半导体产业的代工(Foundry)先河,中国台湾省籍此利用“Fabless+Foundry”大力发展半导体产业,以Foundry带动Fabless往前发展。

1993年在台湾各大学教授的齐声建议下,成立芯片设计实现中心(Chip Implementation Center, CIC),给学术界提供免费制造芯片的通道。

1996年,台积电张忠谋建议政府要注重半导体人才的培育,因而教育部推动了VLSI教改计划。

经过多年的培育,台积电、联发科、台湾大学、台湾清华大学、台湾交通大学是台湾入选ISSCC论文的五大王牌。其中台湾大学从2005至2009年连续5年成为全球入选最多的高校。

三、张晓强:ISSCC大会主席和技术委员会主席

张晓强(Kevin Zhang)是第一位担任过ISSCC大会主席(2021年和2022年)和技术委员会主席(2016年)的华人,同时也成为以美国境外机构身份担任大会主席的第一人。

张晓强于1987年毕业于清华大学,获得电子工程学士学位;1994年毕业于杜克大学(Duke University),获得电子工程博士学位。

1997年加入英特尔公司,致力于移动处理器上低能耗技术的研发;任技术与制造副总经理兼电路技术部门经理,负责英特尔产品的关键制程、设计辅助数据文件、共同定义、以及优化,成功地引领英特尔嵌入式内存技术开发从90纳米迈向10纳米;2005年当选为英特尔Fellow,并带领他的团队赢得了5项英特尔成就奖,这也是英特尔公司最高的技术成就奖项;2009年发表了专书Embedded Memory for Nano-Scale VLSIs,于施普林格学术出版公司(Springer) 出版;在集成电路领域拥有的 55 项美国专利;当选2011年度IEEE Fellow。

张晓强2016年11月份加入全球代工霸主台积电(TSMC),担任设计暨技术平台副总经理,负责先进硅知识产权的开发;2017年担任业务开发副总经理;2020年8月晋升资深副总经理,负责公司的业务策略,包括技术蓝图、客户沟通与互动,同时共同领导海外营运办公室,负责海外营运的组织效能。

2024年2月19日,张晓强还将在ISSCC发表第一个大会全体报告《Semiconductor Industry: Present & Future半导体产业:现在和未来》。报告大体内容包括:半导体是当今数字经济的基础,正在推动塑造人类历史轨迹的创新。本报告重点介绍了半导体行业的最新进展,以支持永远改变我们生活的广泛应用。深入介绍持续先进技术扩展的路径、设计技术协同优化(DTCO)的重要作用,以及系统级集成将如何将系统性能提升到新的高度。半导体的进步将使人工智能(AI)、高性能计算(HPC)、无线连接和自动驾驶领域的许多新创新成为可能。本报告还提供了从低功耗和边缘人工智能设备到基于云计算的技术趋势。通过利用半导体的新功能,这些创新将大大提高生产力、效率、安全性和可持续性。

四、ITPC远东区主席

ITPC远东区主席先后有三位华人担任,分别是2019年台湾大学李泰成(Tai-Cheng Lee)教授、2022年联发科许云翔(Yun-Shiang Shu)、2024年澳门大学罗文基(Man-Kay Law)教授。

李泰成(Tai-Cheng Lee)于1992年在台湾大学获得学士学位,1994年在斯坦福大学获得硕士学位,2001年在加州大学洛杉矶分校(UCLA)获得博士学位;1994-1997年在LSI logic做电路设计工程师;2001年博士毕业后加入台湾大学,主要研究方向是高速混合信号和模拟电路设计、数据转换器、PLL系统和RF电路。

许云翔(Yun-Shiang Shu)于1997年、1999年分获台湾大学学士和硕士学位,2008年获得加利福尼亚大学圣迭戈分校(UCSD)博士学位;2000-2002年就职于扬智电子;2009-2010年就职雷凌科技,联发科并购雷凌后,一直就职于联发科;他的工作经验包括移动通信、无线连接、数据转换器,以及物联网应用的模拟前端。

罗文基(Man-Kay Law)于2006年和、2011年分获香港科技大学学士和博士学位;2011年加入澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室。主要研究方向有:模拟电路、传感器/传感器接口及能量采集电路。

五、北京大学收获ISSCC Demo Award最佳演示奖

2021年2月16日,北京大学李和倚博士生题为“A 1.5μW 0.135pJ·%RH2 CMOS Humidity Sensor Using Adaptive Range-Shift Zoom CDC and Power-Aware Floating Inverter Amplifier Array(基于自适应范围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)”的论文在ISSCC发表,为前瞻技术领域Session 5(Analog Interface)的第一篇文章,被遴选为Highlight亮点论文,该论文为ISSCC模拟电路领域(Analog)中国内地首次获得Highlight亮点论文,也是2021年模拟电路领域国内唯一发表论文。该论文参与Demo Session的演示系统展示,获得2021 ISSCC Demo Award最佳演示奖,为该奖项的国内首次获奖(2022年颁发)。

该论文由于北京大学黄如-叶乐课题组与浙江大学、浙江省北大信息技术高等研究院合作,提出了国际领先的动态电荷域电容传感技术,具有国际领先的传感精度,在实现高精度的同时显著降低了物联网传感节点的功耗;课题组同时提出了基于动态范围自适应滑动技术(Adaptive Range-Shift, ARS)的缩放型(Zoom)电容数字转换器(Capacitance-to-Digital Converter,CDC),解决了Zoom架构中冗余过大造成的精度损失和抗片外寄生/干扰能力差的问题;还提出了基于功耗自感知技术(Power-Aware)的悬浮反相器型放大器阵列,解决了兼容不同传感终端所带来的能效损失问题,显著延长了多应用兼容传感芯片的电池使用寿命。

基于上述创新技术,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)使用4年,湿度检测分辨率高达0.0094%RH,电容检测精度高达17.9aF,综合性能指标FoM高达0.135pJ·%RH2,与当前世界最好水平相比,功耗降低了2倍,综合性能指标FoM提升了6倍。

六、中国内地丝绸之路奖获奖名单

ISSCC Silkroad award是为亚太地区的优秀学生论文设立的奖项。

2008年:清华大学博士生喻学艺(指导老师:王志华、李宇根);2009年加入美满电子,2014年加入仙童半导体,2015月2月加入旋智电子成为创始成员;

2009年:复旦大学博士生卢磊(指导老师:闵昊、唐长文),2007年9月在上海Ratio微电子实习;

2012年:复旦大学硕士生肖瑞瑾(指导老师:虞志益、曾晓洋);2012年硕士毕业后加入博时基金;

2018年:电子科技大学博士生张净植(指导老师:康凯);2019年赴斯坦福大学访问,2023年5月加入电子科技大学,主要研究方向为射频与毫米波集成电路设计、超大规模四维成像雷达硬件系统架构设计、毫米波通信技术;

2020年:西安交通大学博士生王玉伟(指导老师:张鸿),2022年毕业,现在西安某公司从事模拟IC设计;

2021年:浙江大学博士生杨旭(指导老师:屈万园),浙江大学信息与电子工程学院2018级硕士研究生,微纳电子学院2021级博士研究生;

2022年:复旦大学博士生潘钦竞(指导老师:徐佳伟、洪志良),微电子学院2020级直博生;

2023年:中科院半导体所博士生刘敏(指导老师:刘力源)。

七、写在最后

从论文数量上,中国内地已经超越了美国、日本等传统强国,但是在论文质量还是有一定差距!遗憾的是,20年,近200篇论文,还未获得过远东最佳论文奖。

期待远东最佳论文奖传来喜讯!

东南大学集成电路学院将在ISSCC期间(2.18至2.22)开展学院、EDA技术创新中心招聘宣讲、简餐交流活动。

我们诚挚地邀请ISSCC参会者以及在加州湾区的朋友们参与,展望行业发展,共创未来。

活动时间与信息如下:

日期时间: Feb 18, 2024, 17:00-19:00 pm PST

集合地点: 旧金山万豪 Marriott Marquis 酒店,780 Mission Street,Pacific H Room

请长按以下二维码注册本次活动。