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    科技日报：大系统变小芯片 小芯片有大天地 《半导体集成化芯片系统（SOC）基础研究》重大研究计划回眸

    日期 2006-04-03　  来源：科技日报　  作者：陈彬 孔德芳　 【大 中 小】　  【打印】　  【关闭】

    　　2006年2月5日至9日，“2006年IEEE国际固态电路会议（ISSCC2006）”在美国旧金山举行。这个会议是由美国IEEE固态电路协会主办的世界水平最高、规模最大的半导体集成电路技术国际会议。 　　来自中国科学院半导体所的一篇论文《快速锁定的锁相环频率合成器芯片》引起了与会代表的广泛关注和热烈讨论。 　　这是我国近年来才开始在该会议上出现的少数文章之一。论文报告的性能指标达到了该领域的世界先进水平，反映了我国在集成电路研究、设计水平上的长足进步，与我国重视集成电路技术的基础研究、产品开发与产业化密切相关。 　　计划上马：“大环境”需要小芯片 　　所谓的半导体集成化芯片系统（SOC：systemonachip），就是指把复杂系统集成到芯片上，即集成微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、存储器、逻辑电路、模拟或射频电路乃至各种机械/声/光/化学/生物等传感器/执行器元件在同一芯片上。 　　SOC具有性能好、功耗低、体积小和可靠性高等诸多优点，能满足高速计算、移动通信与网络、多媒体技术与信息家电的需要，大大推进人类社会信息化进程，使人类的生活更加方便，更加快捷，更加美好。 　　国家自然科学基金委员会早在上世纪90年代初就意识到了SOC的重要性，相继支持了“系统集成技术的基础研究”数个相关重大或重点项目，在理论和应用方面取得了一系列基础研究成果，为我国其他层次相关项目(863、攻关、产业化等)提供了若干解决问题的科学方法。 　　另外，由于微电子学科固有的渗透性，SOC还将大大牵动微电子学科和其他学科(如数学、物理、化学、生物、工程材料等)的交叉发展。因此，SOC成为了微电子领域当前最现实、最迫切的发展方向和各先进国家的研究热点。 　　顺应这种趋势，国家自然科学基金委员会第二批重大研究计划试点之一的《半导体集成化芯片系统基础研究》重大研究计划于2002年正式启动。 　　研究历程：大系统集成小芯片 　　把一个复杂系统集成到一个小芯片上有许多基本科学问题需要研究和解决。首先，复杂系统的集成遇到性能、功耗、效率和可靠性等大量问题，需要从系统、架构、逻辑、电路直至器件、工艺各个层次上的创新，甚至整个突破原有的理论，需要另辟蹊径。 　　此外，传统的集成电路（IC）设计方法无法满足SOC要求，电子设计自动化（E鄄DA）工具所能提供设计能力的年增长率仅为21％，而潜在的芯片设计复杂度的年增长率却为68％，只有建立新的SOC设计、验证与测试方法学，才能弥补这一差距。另外，还必须研究解决各种机械/声/光化学等功能单元的结构与IC工艺之间的兼容性问题等等。 　　在项目配置上，该计划主要分为重点项目和面上项目。面上项目侧重各相关领域内（如微电子、数学、物理、化学、生物、工程材料等）学术思想新颖、创新性强的项目；重点项目则侧重瞄准国家目标，把握相关领域科学前沿，针对我国已有较好基础、接近或达到国际先进水平的研究领域或新学科生长点开展系统、深入的研究工作。 　　取得成果：“小芯片”的大天地 　　“以芯片系统需要解决的重要科学问题为研究方向，开展广泛、深入的基础研究，为我国2005年至2010年及其后的微电子科技与集成电路(IC)产业发展中的关键科学问题提供解决方法，从而促进我国电子信息工业高速、持续地发展。”这是该计划设立之初就确定了的宗旨。 　　该计划启动至今，共受理项目申请198项，资助59项。受理重点项目申请32项，资助8项。有些项目已经取得喜人的进展，如：对如何降低SOC中若干单元电路的功耗进行了系统研究，其中在低功耗D触发器（DFF）方面的工作非常出色，不仅能显著降低功耗，而且在面积和速度方面没有损失…… 　　专家咨询组在全程参加了第二届“半导体集成化芯片系统基础研究”重大研究计划研讨会、召集了部分项目专家座谈会、听取了计划专家组侯朝焕院士的《半导体集成化芯片系统》重大研究计划自评估报告以后，进行了认真的讨论，一致认为研究计划拟订的整体构架和方向完全符合近三年来该领域国内外发展的现实情况，构筑了很大的创新空间。