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項目成果/簡介:項目簡介：針對設備如何正確理解人類的邏輯和時序知識，并將獲得的知識便捷的轉換為當前計算機體系的執行代碼的問題，設計了用于智能應用的SOC芯片。此芯片由當前通用微處理器和相應的固件構成，固件由操作系統、類似人腦樹突學習和推理的新型思維模型和通用通信模塊構成，SOC系列芯片可以解決認知人類邏輯、時序思維的問題，具備了一定的認知智能。系列芯片可分無帶代碼編程的控制芯片，無代碼編程的總線與網絡通信芯片，低代碼編程的運動控制芯片，制造業核心控制設備本質安全芯片等幾個系列的芯片。技術的創造性與先進性、創新要點：01）、提出了類人思維計算理論方法02）、有別于馮諾曼和哈弗結構的計算機運行架構 a、傳統的計算機程序由程序員完成，新的框架和機制要求計算機程序由使用者經過簡單培訓便可完成，改變了目前程開發模式。 b、應用開發過程可直接認知和理解以人類思維描述的開發目標幾乎無需編寫代碼，與現有單片機、PLC等開發模式完全不同，具備了認知人類知識和經驗的高等級人工智能功。c、與現有的開發模式和開發工具相比，對開發人員專業技能要求大大降低，應用開發效率極大提高。03）、以人類思維的視角而非二進制運算的模式進行計算機數據的處理。獲獎情況：獲2016年山東省科技進步一等獎應用范圍:2019年工信部的報告中提到，2019年工業互聯網產值達4800億，并拉動2萬億的增長，而我們的芯片可以直接應用于工業互聯網物聯網，我們的SOC芯片是支撐物聯網的基礎。此芯片不僅能夠為智能制造、高端裝備提供不同功能的智能SOC，又可以以此為核心生產智能設備，還可以提供工業互聯網物聯網領域的整體解決方案；方案已經應用于智能樓宇綜合管理系統，智慧建造智能管控系統，辦公樓宇智能節能管理系統，智慧氣象綜合管理系統等，不僅能解決客戶的智慧應用問題，還能完全替代國外控制領域的核心產品，從而不被卡脖子。技術成熟度:可以量產

北京大學物理學院“極端光學創新研究團隊”王劍威研究員和龔旗煌院士領導的課題組，與英國、丹麥、奧地利和澳大利亞的學者合作，實現了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態功能，為芯片上光量子信息處理和計算模擬的應用，奠定了堅實的基礎。相關研究成果于近日發表在國際頂級物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術，結合了量子物理、量子信息和集成光子學等前沿學科，通過半導體微納加工制造高性能且大規模集成的光量子器件，實現對光量子信息的高效處理、計算和傳輸等功能。其中，利用硅基平面光波導集成技術的光量子芯片具有諸多獨特優勢，包括集成度高、穩定性好、編程操控性優越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認為是一種實現光量子信息應用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學研究團隊與布里斯托爾大學、丹麥科技大學、奧地利科學院、赫瑞-瓦特大學和西澳大利亞大學科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術和應用方面取得了突破性進展。研究團隊發展了一種基于微環諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導的強四波混頻非線性效應，實現了光子全同性優于90%、無需濾波后處理的50%觸發效率的單光子對源，達到了對4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達到了92%。團隊實現了關鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測量和量子比特焊接操作，通過量子態層析實驗確認了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團隊在單一硅芯片上實現了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測量的全功能集成，進而實現了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對兩對糾纏光子中各一個光子進行貝爾投影操作，實現了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態傳輸和量子糾纏分布技術，實現了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態，達到了近90%的隱形傳態保真度。 團隊研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統實現方法小了約5-6個數量級，不僅達到了器件的微型化，同時具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統性能優越等特點，其中量子隱形傳態保真度優于已報道的其它物理實現方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調控技術，為片上量子物理基礎研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計算模擬的應用提供了重要基礎。

硅芯片是當代信息技術的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發展。物聯網（IoT）應用是“超越摩爾”技術路線中相當重要的一環，需要數量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設計，將在整體上產生更大功耗并占據更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結合和組裝，構造了對不同環境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統。這一思路不僅具有優異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關研究結果以《面向智能數字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現了多種環境參數探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環境刺激中可以發生折射率、顏色、晶體結構等方面的光學性質變化，但一般需要光譜設備或比色卡才能進行比對。而翻轉的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區，智能材料內部物理性質變化引起了微小光學性能改變，從而表現在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結構，頂層的智能薄膜材料對環境刺激發生響應，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結合了傳統硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現對不同環境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數據處理功能的柔性系統合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統實現了對環境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環境變化做出響應的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環境發生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環境參數的值。研究團隊開發了將智能材料與光電傳感結合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環境參數檢測方面的能力，已經初步具備了未來的“智能數字灰塵”的雛形。該策略也可以應用于其他的數字傳感系統，在后摩爾時代中將具有巨大的應用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統國家重點實驗室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統構造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流 ）

成果介紹在微瓦級極低功耗的情況下，芯片可以應用至智能手機、可穿戴智能設備、小家電、大家電、玩具及車載等眾多場景中。技術創新點及參數神經網絡拓撲/計算精度動態自適應的系統架構，基于事件驅動的精度可控數模混合近似計算電路，實現面向各種背景噪聲的場景自適應低功耗智能計算。基于22nm工藝，實現微瓦級(< 10uW)極低功耗下的高精度關鍵詞語音識別樣片驗證，相比目前最新研究成果，硬件能效提高近3倍，且支持各種噪聲下的高精度識別(Noise-robust recognition)，相關研究成果已發表在電路與系統領域頂刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers。市場前景可集成和使用在對手機、可穿戴設備、智能家居等多種應用場景的智能終端產品。產品當前已經在實驗室完成樣品測試，各項功能都處于行業優秀水平；芯片目前技術參數可以達到支持離線語音喚醒功能，支持5個喚醒詞和10個命令詞，還支持聲紋識別。它支持3-5m的遠場語音喚醒和識別，工作頻率為50MHz，延遲不到10ms。

已有樣品/n5G針對熱點場景優化，通過密集部署的小型基站來卸載用戶流量，滿足用戶高 速接入的需求，提升用戶體驗。面向熱點高容量的基帶芯片為小型基站提供高靈活 性、集成一體化的芯片級解決方案，大大降低5G網絡的建設成本，是小型基站的核 心器件。研制小型基站基帶芯片對我國在5G時代實現引領、提升企業核心競爭力、 搶占市場應用先機具有重要的戰略意義。面向室內外局部熱點區域的高容量場景， 突破軟件可定義空口架構、高并行度基帶處理等關鍵技術，研制能夠提供高數據傳 輸速率的基帶芯片，開發相關模塊并與企業合作進行

本實用新型實現了一種高速實時運動控制電路/芯片，包括CPU讀寫控制模塊、FIFO(First In First Out)模塊、FIFO讀取控制模塊、初始化模塊、輔助控制模塊、插補控制模塊和輸出控制模塊；CPU讀寫控制模塊的數據輸入端接收外部控制數據，它的數據輸出端連接FIFO模塊的輸入端；FIFO模塊的輸出端連接FIFO讀取控制模塊，FIFO讀取控制模塊的輸出端連接初始化模塊輸入端，初始化模塊輸出端分別連接輔助控制模塊和插補控制模塊的輸入端；輔助控制模塊和插補控制模塊的輸出端分別連接輸出控制模塊的輸入端，輸出控制模塊的輸出端即為本電路/芯片的輸出端；FIFO模塊內還包括監測FIFO空/滿狀態的檢測模塊。

微電子芯片結構關鍵尺寸（CD）的測試，是保證以集成電路為代表的微電子芯片研制、加工等工藝實現能否滿足設計要求的關鍵測試/分析技術。該技術（OCD）的產業化在國內還是空白，目前我們的系統研究可PK國際先進水平，并已具備產業化轉移的能力。 

本發明提供了一種芯片拾放控制方法, 芯片以第一速度 V1 下降到速度切換位置,對其直接減速至第二速度 V2,再以第二速度 V2 下降至芯片待拾取或貼裝處，完成芯片拾取或貼裝，芯片在下將過程中從高速直接轉至低速,減小了減速過程的沖擊力，有效完成芯片拾取或貼裝。

哈爾濱工業大學（深圳）電子與信息工程學院的徐科副教授、姚勇教授與其合作者，針對光通信芯片集成度受限的問題，通過光波導模場的精細調控，在實現多模波導低損耗和低串擾的同時，將關鍵器件的尺寸縮小了1-2個數量級。芯片支持3×112 Gbit/s高速模分復用信號的任意緊湊布線，使多模光學系統的大規模片上集成成為可能。該成果將進一步助力集成光子芯片在光通信、人工智能、高性能計算、量子信息等眾多高新領域中加速發展和應用。