【北京大学科技成果转化基金】微纳核芯参与的3项AIoT芯片成果入选“集成电路奥林匹克”ISSCC 2023

近日，被业界誉为“集成电路设计国际奥林匹克会议”的国际固态电路大会（ISSCC 2023）在美国旧金山举行。今年恰逢ISSCC 70周年大庆，也是自2020年疫情以来首次全线下模式召开的芯片设计领域的国际盛会。在本届ISSCC上，微纳核芯参与的3项AIoT芯片成果成功入选，覆盖存算一体AI芯片、高能效电容型感知芯片和极低功耗振荡器芯片，至此微纳核芯参与成果已连续4年入选ISSCC，累计数量已达9项，全球排名前列。

面向边缘AI场景，针对传统存内计算芯片冗余数据处理产生功耗浪费的问题，团队提出基于差值求和计算方式的模拟存内计算拓扑，利用边缘AI场景中输入特征值逐渐且偶然变化的特点，自适应消除冗余数据处理产生的功耗，显著提升神经网络计算能效。

基于上述创新技术，团队研制差值求和模拟存内计算芯片，在8-bit输入/8-bit权重/全精度输出的情况下，实现21.38 TOPS/W峰值能效和1.44 TOPS/mm²峰值单位面积算力；在综合评估指标（=能量效率×面积效率）下，达到26.72 TOPS/W × TOPS/mm²，是世界最好的存内计算芯片的1.25倍。

该工作面向物联网传感器应用，针对不断上升的高速高精度电容数字转换器需求，实现一款高性能电容传感器，解决传统高精度电容传感器的架构不利于高速转换的问题，突破传统电容采样过程中采样热噪声造成的性能瓶颈。

团队研制一款基于22nm CMOS工艺的紧凑型高能效电容传感器芯片，该电路在22nm工艺下实现对0-5.16pF电容值测量，精度达到37.12aF，在所有高精度（1fFrms噪声水平）电容传感器中具有最高的能效（7.9fJ/conv.-step），且达到71.3dB的信噪比，相较前人的工作将能效提升一倍。

该工作面向智能物联网AIoT芯片应用，针对需要周期唤醒的AIoT芯片，设计并实现一款超低功耗晶体振荡器电路，并实现综合条件下国际领先的低功耗与计时精度。

团队研制一款基于22nm CMOS工艺的超低功耗32kHz晶体振荡器芯片。该电路在使用ECS-2X6X音叉型32kHz晶体下，在25˚C室温下的平均功耗仅为0.954nW，取得已发表过的基于32kHz电流注入晶体振荡器中功耗最低的世界纪录。其在80˚C下的功耗仅为1.90nW，为低功耗晶体振荡器中的世界纪录。该晶体振荡器在长时工作下表现出低至6ppb的Allan误差（Allan Deviation），取得单电源晶体振荡器电路的长时稳定性世界纪录。

以上3项国际领先的AIoT芯片技术对于提升公司AIoT芯片在高能效AI、高精度感知和低功耗等方面的竞争力具有重要意义：

（1）“存算一体AI芯片”具有高能效、高算力、高通用性三大特性，可应用于边缘端AI计算场景，如：图像识别、语音识别、安防监控等。该创新有望与图像传感器相结合，实现针对边缘端AI的感存算一体高效智能处理。

（2）“高能效电容型感知芯片”具有高能效、高精度、小面积、高转换速度等特点，可广泛应用于面向电容传感的各类物联网传感器和前端应用中，并且为电容传感芯片的小型化提供全新的解决方案。

（3）“极低功耗振荡器芯片”可广泛应用于面向环境应用的IoT芯片中，作为其中低功耗高精度实时时钟模块的核心。

公司依托世界领先的芯片科研团队和业界一流的芯片工程化队伍，通过丰富的市场资源加速上述3项国际领先AIoT新技术在实际产品中的应用落地，扩大公司在物联网、新能源、智能终端、无人智慧系统等领域的竞争优势。

微纳核芯专注于AIoT SoC芯片领域，总部位于杭州，拥有无锡、北京子公司和上海、深圳分公司，已获得红杉中国、方正和生(北京大学科技成果转化基金)、小米产投、立讯精密产投、中航联创、毅达资本和联想创投等知名投资机构和产业资本的投资。公司依托世界领先的芯片科研团队和业界一流的芯片工程化队伍，打造AloT芯片技术“科研成果”到“产业落地”的持续性“产学研循环”，参与承担国家重点研发计划等项目。创始团队在“集成电路设计国际奥林匹克会议”ISSCC上近四年连续发表9篇突破当前世界纪录的AIoT芯片实测成果，其成果入选“2021年度ISSCC最佳芯片展示奖”（为国内首次斩获，与美国Intel公司芯片等一起获奖）和“2021年度中国半导体十大研究进展”。公司拥有国际领先的四大技术体系，可显著提升AIoT SoC芯片的低功耗、高精度感知和AI的性能，面向物联网、新能源、智能终端、无人智慧系统等未来重要的战略性应用领域。

ISSCC会议每年2月中旬在美国旧金山召开，是国际公认的规模最大、领域内最权威、水平最高的芯片设计领域学术会议，被业界誉为“芯片设计国际奥林匹克会议”，每年约有200项芯片实测成果入选，约四成的芯片成果来自于国际芯片巨头公司，例如：英特尔、三星、台积电、AMD、英伟达、高通、博通、ADI、TI、联发科等，其余六成左右的芯片成果来自于高校和科研院所；历史上入选ISSCC的成果代表着当年度全球领先水平，展现出芯片技术和产业的发展趋势，多项“芯片领域里程碑式发明”在ISSCC首次披露，如：世界上第一个集成模拟放大器芯片（1968年）、第一个8位微处理器芯片（1974年）和32位微处理器芯片（1981年）、第一个1Gb内存DRAM芯片（1995年）、第一个多核处理器芯片（2005年）等。