VLSI 是超大规模集成电路国际研讨会(Symposium on VLSI Technology and Circuits)的简称,每年六月中旬在日本京都、美国夏威夷轮流召开。会议汇集了世界各地行业和学术界的工程师和科学家,讨论超大规模集成电路制造和设计中的挑战。
 
今天,我就来和大家聊聊 VLSI。
 
 
一、VLSI 的起源
VLSI 与 ISSCC(国际固态电路会议)、IEDM(国际电子器件会议)并称微电子技术领域的“奥林匹克盛会”,是超大规模集成电路和半导体器件领域里最顶尖的国际会议之一,也是展现 IC 技术最新成果的橱窗。
 
VLSI 其实包含两个会议,一是 VLSI 技术研讨会(Symposium on VLSI Technology),二是 VLSI 电路研讨会(Symposium on VLSI Circuits),VLSI 大会为业界同仁提供了一个交互和协同关注共同兴趣主题的机会,跨越从工艺技术到片上系统。
 
VLSI 技术研讨会始于 1981 年,创始人 Shoji Tanaka 教授和 Walter Kosonocky 教授希望为世界顶级技术人员提供一个就世界工业迅速成为革命的问题进行公开交流的平台。前 6 届 VLSI 技术研讨会都在日本京都举行。
 
1987 年变成为 VLSI 技术和电路研讨会(Symposium on VLSI Technology and Circuits),在会议名称中增加了“电路(Circuits)”。开始在日本(京都)和美国(夏威夷)之间轮流举办。
 
奇怪的是,虽然在一个城市,同一个酒店,但是两个会议是错开时间举办的。直到 2012 年度,VLSI 技术研讨会与 VLSI 电路研讨会才真正首度同期举办,共同探讨微电子技术与电路的未来发展趋势。
 
除了技术报告外,VLSI 还包括短期课程、小组会议,以及来自工业和学术界的专家的邀请报告。
 
VLSI 由 IEEE 电子器件学会(IEEE EDS,IEEE Electron Devices Society)、IEEE 固态电路学会(IEEE SSCS,IEEE Solid State Circuits Society)、电子、信息和通信工程师协会(Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)和日本应用物理学会(Japan Society of Applied Physics)联合举办,长期扮演集成电路相关技术龙头的角色。
 
该会议在国际集成电路 / 半导体器件的学术界以及工业界均享有很高的学术地位和广泛影响,会议文章不仅需要学术上的创新,更需要体现成果的产业价值和技术前沿性。每年英特尔(Intel)、IBM、三星(Samsung)、IMEC 和台积电(TSMC)等国际知名半导体公司都在该会议上发布各自最新研究进展。
 
2016 年出现多篇关于 10nm 工艺技术的论文;2017 年 IBM 在 VLSI 宣布 5nm 芯片全新制造工艺,“被判死刑”的摩尔定律再获新生。
 
二、VLSI2019 议程
VLSI2019 将于 2019 年 6 月 9-14 日在日本京都召开。今年的研讨会主题是“为团结的和互联的世界,推动半导体的极限 Pushing the Limits of Semiconductors for United and Connected World”。
 
2019 年 VLSI 技术研讨会与 VLSI 电路研讨会将同期举办,以突出最近半导体产业的进展,共同探讨微电子技术与电路的未来发展趋势。
 
6 月 9 日,星期天,19:00--22:00
 
研讨会(Workshop):有三个研讨会(Workshop)可供选择:
 
研讨会一:原子层处理和选区域图案化对器件制造和性能的影响(Impact of Atomic Layer Processing and Selective Area Patterning on Device Fabrication and Performance)
 
研讨会二:二维材料和应用(Two Dimensional Materials and Applications)
 
研讨会三:用于 3D 集成的低热预算掺杂剂活化(Low thermal budget dopant activation for sequential-3D integration)
 
6 月 10 日,星期一,8:30--16:50
 
短课程(Short Course):有三个短课程(Short Course)可供选择
 
短课程一:CMOS 技术限极的推动者:从材料到封装
 
该课程主讲嘉宾来自英特尔、斯坦福大学、东电电子、ARM、台积电、三星、伯克利大学、东芝,届时将从材料、设备、设计、封装等方面介绍半导体性能的推动关键技术
 
短课程二:5G 芯片、系统 和应用
 
该课程主讲嘉宾来自 NTT、三星、英特尔、蔚山科技大学(UNIST)、思佳讯、村田、佐治亚理工学院、北卡罗莱纳州立大学,届时将介绍 5G 技术的最新进展,包括收发器、PLL,滤波器、MIMO 以及系统架构和应用。
 
短课程三:安全和 AI 交叉领域的机遇与挑战
 
该课程主讲嘉宾来自 ARM、韩国科学技术院(KAIST)、IBM、台湾清华大学、密歇根州立大学、日本东北大学、英特尔、日本奈良科技研究所,届时将介绍 AI 技术、架构、性能和安全性。
 
6 月 10 日,星期一,17:30--19:30
 
演示会(Demo Session):在 Demo 现场,将有机会了解更多有影响力的新器件和新电路的最新信息。
 
6 月 10 日,星期一,20:00--21:30
 
联合小组讨论(Joint Evening Panel Discussion)
 
由于摩尔定律失效,每个门的价格正在上升。领先的技术节点由于费用高昂,已经成为少数几家公司的专属领地。同时,半导体创业公司的数量已经缩减了几个数量级。请听听专家的见解。
 
联合小组讨论的话题是“半导体产业处于临界点:下一步是什么?The Semiconductor Industry at a Tipping Point: What’s Next? ”。
 
6 月 11 日,星期二,8:00--10:00
 
开幕和全体会议(Joint Opening and Plenary Session):
 
开幕致辞嘉宾有 M. Masahara(AIST)、M. Ikeda(东京大学)、C.-P. Chang(应用材料公司)K. Chang(赛灵思)。
 
全体会议上,来自日本东京大学的教授 M. Inami 和美国 DARPA 的研究员 W. Chappell 将做精彩演讲。
 
M. Inami 教授的演讲主题是《Virtual Cyborg: Beyond Human Limits 虚拟机器人:超越人类的极限》。
 
本演讲将讨论如何理解基于 VR、AR 和机器人技术构建 JIZAI 机构(虚拟机器人)的车身编辑基础知识。超人体育:人体增强在体育锻炼中的应用。还将展示超人体育,这是一种“人机集成”形式,通过将技术与身体融合来克服人类的躯体和空间限制。
 
DARPAW. Chappell 研究员的《Managing Moore's Inflection: DARPA's Electronics Resurgence Initiative 掌控摩尔定律的拐点:DARPA 的电子复兴计划》。
 
2017 年 6 月,DARPA 微系统技术办公室(MTO)宣布了超过 15 亿美元的电子复兴计划(ERI),以确保电子产品性能的深远改进远远超出传统规模的限制。根据摩尔定律,电子技术向前推进所带来的收益并不能得到保证,而是通过商业、学术界和政府之间的聪明才智和密切合作来实现。现在,超越摩尔定律,电子复兴计划正在建立成功合作伙伴关系的悠久传统,以培育下一波美国和联盟半导体创新所需的环境。
 
6 月 12 日,星期二,8:00--10:00
 
致辞、颁奖和全体会议(Remarks, Awards and Plenary Session):
 
致辞、颁奖嘉宾有 M. Masahara(AIST)、M. Ikeda(东京大学)、C.-P. Chang(应用材料公司)K. Chang(赛灵思)。
 
全体会议上,来自脸书(Facebook Inc.)的 S. Rabii 和日本东京大学的 S. Tarucha 将做精彩演讲。
 
M.S. Rabii 的演讲主题是《Computational and Technology Directions for Augmented Reality Systems 增强现实(AR)系统的计算和技术方向》
 
本演讲回顾了最小化跨组件数据传输功能的先进概念,利用高效加速器同时保持可编程性,以及新兴非易失性存储器用于低功耗计算的潜力。
 
S. Tarucha 的演讲主题是《Si Platform for Developing Spin-Based Quantum Computing 用于开发基于自旋量子计算的硅基平台》
 
本演讲将首先讨论测量硅基量子点的自旋相移,以及如何抑制它以提高栅极保真度,远远超过容错计算的阈值;然后,将回顾当前的研究和开发,以扩大量子比特系统,包括量子处理器和低温电子的集成技术,以提高大规模量子电路的性能。
 
共同关注会场(Joint Focus Session)
 
2012 年起,设立共同关注会场,今年设立了 4 个共同关注会场,分别是:
 
6 月 12 日下午的“新型计算(New Computing)、物联网和传感器(IoT & Sensor)”。
 
6 月 13 日上午的“适用 AI 的技术和系统(Technology and System for AI)、未来的存储(The Future of Memory)”。
 
6 月 14 日,星期五
 
专题论坛:实现自动驾驶技术 Enabling Technologies for Autonomous Driving
来自丰田、恩智浦、电装、索尼、恩伟达的嘉宾将分享他们见解。
 
分会场:6 月 11 日 -13 日是分会场时间,有超过 40 个分会场。更多分会场信息访问会议网站。
 
三、中国内地在 VLSI 论文入选情况
笔者查阅了 VLSI 相关文档,根据对第一作者所在单位的统计,截止 2019 年的 VLSI,中国内地在 VLSI 总共入选论文 39 篇,其中 VLSI 技术研讨会 18 篇,VLSI 电路研讨会 21 篇。
 
39 篇论文按第一作者所在单位来看,北京大学以 10 篇居首,清华大学以 9 篇排第二,电子科技大学和复旦大学以 5 篇并列第三,中科院微电子所和浙江大学各有 2 篇,中科院半导体所、中国科技大学、南京理工大学、东南大学、ADI 上海、Marvell 上海各有 1 篇。
 
 
VLSI 技术研讨会 18 篇论文中,北京大学 10 篇,复旦大学 3 篇,清华大学 2 篇,中科院微电子所 2 篇,浙江大学 1 篇。
 
 
VLSI 电路研讨会 21 篇论文中,清华大学 7 篇,电子科技大学 5 篇,复旦大学 2 篇,中科院半导体所、中国科技大学、浙江大学、东南大学、南京理工大学、ADI 上海、Marvell 上海各 1 篇。从时间来看,2016 年到 2019 年的四年间就入选 18 篇,入选时间非常集中。仅 2018 年就入选 7 篇占总数的 1/3。

 

 
清华大学 9 篇都是发表在最近 3 年,其中 2017 年 3 篇,2018 年 5 篇,2019 年 1 篇。
 
从指导老师来看,北京大学黄如院士以 5 篇居首,北京大学康晋锋教授和清华大学尹首一副教授各 4 篇并列第二,电子科技大学李强教授、复旦大学林殷茵教授、清华大学刘勇攀副教授各 3 篇并列第三。
 
2005 年,中科院半导体所的石寅研究员团队在 VLSI 电路研讨会发表了中国内地在此顶级学术会议上的第一篇论文《A direct digital frequency synthesizer with single-stage delta-sigma interpolator and current-steering DAC》;第一作者倪卫宁,该论文于 2006 年 4 月发表在顶级杂志 IEEE JSSC 期刊上。在论文中,该团队融入Σ/Δ技术,采用 0.35μm 常规 CMOS 工艺研制出合成时钟频率达 2 GHz 的新一代 ROM- LESS 直接数字频率合成(DDS)高速芯片,并流片验证。
 
2006 年和 2007 年,连续两年没有论文入选。
 
2008 年,北京大学康晋锋教授团队在 VLSI 技术研讨会发表了中国内地在此顶级学术会议上的第一篇论文《A Unified Physical Model of Switching Behavior in OxideBased RRAM》。
 
2009 年,共有 2 篇文章入选,都来自北京大学。
 
北京大学黄如教授团队和康晋锋教授团队各有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
2010 年,共有 2 篇文章入选,都来自复旦大学。
 
林殷茵教授团队论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
曾晓洋教授团队论文入选 VLSI 电路研讨会。
 
2011 年,没有论文入选。
 
2012 年,共有 2 篇文章入选。
 
北京大学黄如教授团队论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
复旦大学林殷茵教授团队论文入选 VLSI 电路研讨会。
 
2013 年,共有 2 篇文章入选。
 
北京大学黄如教授团队和复旦大学林殷茵教授团队各有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
2014 年,共有 3 篇文章入选。
 
北京大学黄如教授团队、康晋锋教授团队和复旦大学林殷茵教授团队各有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
2015 年,没有论文入选。
 
2016 年,共有 4 篇文章入选。
 
中科院微电子所刘明院士团队和北京大学康晋锋教授团队各有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
电子科技大学李强教授团队和南京理工大学各有 1 篇论文入选 VLSI 电路研讨会。
 
2017 年,共有 5 篇文章入选;其中来自学术界 4 篇,来自产业界 1 篇。
 
北京大学张兴教授团队论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
清华大学魏少军教授 / 尹首一副教授团队有 1 篇、刘勇攀副教授团队有 2 篇论文入选 VLSI 电路研讨会。
 
入选 VLSI 电路研讨会的产业界 1 篇论文来自美满电子(Marvell)上海团队。
 
2018 年,共有 10 篇文章入选其中来自学术界 9 篇,来自产业界 1 篇。
 
清华大学钱鹤教授团队有 2 篇、浙江大学赵毅教授团队有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
清华大学有 3 篇论文入选 VLSI 电路研讨会,都是关于人工智能(AI)芯片;其中魏少军教授 / 尹首一副教授团队 2 篇,刘勇攀副教授团队 1 篇。
 
电子科技大学有 3 篇论文入选 VLSI 电路研讨会,其中李强教授团队 2 篇,文光俊教授团队 1 篇。
 
入选 VLSI 电路研讨会的产业界 1 篇论文来自 ADI 上海团队。
 
2019 年,共有 7 篇文章入选。
 
北京大学黄如院士团队、中科院微电子所刘明院士团队各有 1 篇论文入选 VLSI 技术研讨会。
 
中国科技大学刘明院士团队、清华大学魏少军教授 / 尹首一副教授团队、电子科技大学、东南大学和浙江大学各有 1 篇论文入选 VLSI 电路研讨会。
 
四、思考
中国内地从 2005 年在 VLSI 上发表第一篇论文,至 2019 年共发表 39 篇论文,平均每年入选 2.6 篇,其中 37 篇来自大学和研究所等学术机构,来自产业界只有 2 篇入选(全为外资企业投稿)。中国内地产业界至今没有在 VLSI 会上发表一篇发表,这说明我国产业界在原始创新方面,还有很长的路要走。
 
实际上不管是从投稿数还是入选数量上,我们都处于在很低的数量级上,表明在集成电路设计方面的水平和世界最顶尖水平还是存在明显的差距。
 
另外在我国一个较迫切的问题是要坚定的走产学研相结合的道路。今天,由政府资金推动的大量科研项目,取得了丰富的科研成果,但总体上技术转化率并不高。只有企业在高校科研项目上投入巨额资金时,对于技术成果转化的要求才会更迫切,高校所受到压力和推动力也更大,也将更务实高效。
 
我们也惊喜的看到,清华大学两大人工智能团队都创办了公司,刘勇攀副教授创办了湃方科技(Pi2Star)、尹首一副教授创办清微智能(TsingMicro),都开始向产业化进军。