從ISSCC 2021論文看未來技術發展趨勢

本文轉自：芯思想 ChipInsights14REETC-電子工程專輯

ISSCC2021年（國際固態電路會議）將在2021年2月13日到22日舉行。不過由於疫情的原因，ISSCC2021將在線上舉行，這也是ISSCC第一次在線上舉行。14REETC-電子工程專輯

ISSCC2021整體情況

據ISSCC 2021遠東區副主席許雲翔博士介紹，ISSCC2021共收到580篇論文，比去年下滑了7.8%，可能和今年的新冠疫情有關。14REETC-電子工程專輯

許雲翔博士同時強調，雖然投稿數量下降，但投稿論文的質量有了提升。ISSCC2021共錄用202篇論文，錄用率達33.6%。許雲翔博士進一步指出，ISSCC 2021論文的12個技術分類中，論文數量比較多的是高速網絡、5G、Wi-Fi、影像應用和機器學習。從這幾個領域可以看到技術發展的方向，有線傳輸的論文數量佔比從ISSCC2020的6%提高到9%，這主要是雲端數據中心火熱帶來的結果；機器學習方面的論文數量佔比也從ISSCC2020的3%提升到7%，可以看到行業對這個技術的關注。14REETC-電子工程專輯

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從論文來源看，全球共有15個國家和地區有論文錄用。其中遠東有中國大陸、中國澳門、中國臺灣、韓國、日本、新加坡；北美有美國、加拿大；歐洲有荷蘭、比利時、瑞士、德國、義大利、奧地利、法國。從國家和地區的投稿數量來看，ISSCC往年論文大戶美國、日本、中國臺灣、韓國的論文都在下滑，分別減少35篇、15篇、12篇、9篇；只有中國大陸和新加坡的投稿數量有所增加，其中中國大陸增加19篇，而新加坡實現翻倍，從13篇增加至27篇。14REETC-電子工程專輯

從論文錄用率來看，日本投入21篇，入選12篇，錄用率達57%，高於整體錄用率23.4個百分點；美國投稿174篇，錄用75篇，錄用率達43%，比整體錄用率調出9.4個百分點。而韓國、中國臺灣新加坡的錄用率分別是30%、26%和26%，均低於整體錄用率。14REETC-電子工程專輯

在投稿數量前五名中，中國大陸由於投稿數量有所上升，但錄用文章不多，導致錄用率成為前五名中最低的。中國大陸在ISSCC2021投入稿84篇，較上年65篇增加19篇；錄用數量為22篇，比上年23篇減少1篇；錄用率26%，較上年的35%下降了9 個百分點。14REETC-電子工程專輯

許雲翔博士表示，ISSCC2021論文來自工業界的數量有61篇，整體佔比進一步降低，從上年的34%下滑至31%；從地域來看，遠東的工業界發揮出色，有29篇入選，北美工業界有26篇（其中華為加拿大貢獻2篇），而歐洲工業界僅僅有3篇入選。而來自高校的數量達128篇，佔比則有所上升，從62%上升至66%；另有6篇來自科研院所。14REETC-電子工程專輯

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從投稿機構來看，共區有41家機構貢獻2篇以上論文，其中工業界有10家公司，分別是美國的英特爾、IBM、ADI、Inphi，韓國的三星、SK海力士，中國臺灣的聯發科、臺積電，日本的索尼，加拿大的華為。來自歐洲的IMEC是唯一一家貢獻2篇以上論文的科研院。而貢獻2篇以上論文的高校有30所，其中遠東13所，北美13所，歐洲4所。中國佔比1/6強，包括清華大學、北京大學、電子科技大學、澳門大學以及浙江大學。14REETC-電子工程專輯

從ISSCC2021錄用論文的數量來看，美國依然是全球最大的論文貢獻大國，共錄用75篇，較上年增加4篇；韓國位列第二，共錄用30篇，較上減少5篇；中國（大陸、香港、澳門）保持第三的位置，共錄用22篇論文，較ISSCC2020減少1篇。中國臺灣和日本各有12篇錄用，並列第四。 14REETC-電子工程專輯

遠東地區論文情況

根據ISSCC2021的數據顯示，遠東地區入選ISSCC2021的論文數量達82篇，其中韓國入選30篇，排名遠東地區第一；中國（大陸、香港、澳門）入選22篇，排名第二，其中大陸20篇，澳門2篇；中國臺灣和日本各有12篇入選，並列第三；新加坡入選7篇，排名第五。14REETC-電子工程專輯

遠東地區入選2篇論文以上的機構有18家，包括5家公司，和13所高校；5家公司分別中國臺灣的聯發科、臺積電；韓國的三星、SK海力士；以及日本的索尼。13所高校分別是中國的清華大學、北京大學、電子科技大學、澳門大學以及浙江大學；中國臺灣的臺灣清華、臺灣交大、臺灣大學；韓國的韓國先進科技學院、延世大學；新加坡的南洋理工大學、新加坡國立大學；日本的東京工業大學。14REETC-電子工程專輯

許雲翔博士也介紹到，遠東地區表現比較強的領域包括影像光學傳感器和內存，其中影像光學傳感器（Session 7 Image and Range Sensors）領域全球共入選9篇，有7篇來自遠東地區；存儲器領域的入選論文共16篇，分布在4個Session，來自遠東區的有12篇，分別是Session 16 Compute In-Memory、Session 24 Advanced Embedded Memories、Session 25 DRAM、Session 30 NVM，遠東地區在4個Session各入選3篇。究其原因，是因為影像光學傳感器和內存領域內全球最強的企業三星、索尼、SK海力士和臺積電都位於遠東地區。14REETC-電子工程專輯

中國大陸論文情況

ISSCC2021年，中國大陸（內地、香港、澳門）共投入84篇，較上年65篇增長19篇；錄取22篇論文，較上年23篇減少1篇，錄取率為26%，較上年的35%下降9個百分佔。其中內地錄取 20篇，澳門錄取 2篇，香港為0。14REETC-電子工程專輯

22篇論文涵蓋了10個技術分類，包括模擬設計（ANA，5篇）、電源管理（PM，3篇）、數據轉換器（DC，3篇）、無線傳輸（WLS，3篇）、機器學習和人工智慧（ML，3篇）數字系統（DAS，2篇）、數字電路（DCT，1篇）、前瞻技術（TD，1篇）、射頻技術（RF，1篇）以及存儲（MEM，1篇）。需要說明的是，在數字系統（DAS）分類中，有一篇來看中國百度公司的特邀論文。這一成績體現了當前中國在集成電路技術領域的穩固上升，產學研並進、百花齊放的良好發展勢頭，同時也證明了我國在集成電路領域的國際認可度及影響力正在不斷提升。14REETC-電子工程專輯

從最近5年的情況來看，中國論文趨勢有幾個大大變化：一是入選論文數量持續增加，從ISSCC2017的11篇增加到ISSCC2021的22篇；二是涵蓋的技術領域數量持續提升，由ISSCC2017的6個增加到ISSCC2021的10個；三是中國大陸論文數量大幅增長，從ISSCC2017的1篇增加到ISSCC2021的20篇；四是首次入選的第一機構數量持續增加，今年有3家，分別是浙江大學、南京低功耗晶片技術研究院有限公司、華東電子工程研究所（中電科38所）；五是連續2年有產業界的論文入選，ISSCC2020是重慶線易電子科技公司，ISSCC2021是南京低功耗晶片技術研究院有限公司。14REETC-電子工程專輯

更多詳情參閱《中國集成電路在ISSCC2021的芯進展》。14REETC-電子工程專輯

技術發展趨勢

 北京大學黃茹院士、清華大學劉勇攀教授、復旦大學的徐鴻濤教授、澳門大學羅文基教授、復旦大學徐佳偉教授、清華大學張沕琳教授、澳門大學路延教授、清華大學鄧偉教授分別就存儲器、機器學習、無線傳輸、數據轉換器、模擬技術、前瞻技術、電源管理、射頻等八大技術分類的論文和趨勢進行了介紹。14REETC-電子工程專輯

 1、存儲14REETC-電子工程專輯

ISSCC2021上，存儲共有16篇論文入選，分為四個Seesion，分別是存內計算（Seesion 16：Compute-In-Memory）、先進嵌入式存儲（Seesion 24：Advanced Embebded Memories）、動態隨機存取存儲器（Seesion 25：DRAM）和非易性存儲（Seesion 30：Non-Volatile Memory），每個Seesion的4篇論文中有3篇來自遠東地區。14REETC-電子工程專輯

存內計算有3篇來自中國臺灣（臺灣清華2篇、臺積電1篇），1篇來自德州奧斯汀大學。先進嵌入式存儲有1篇來自中國科學院微電子所，1篇來自德國IBM，1來自臺積電，1篇來自三星的關於3nm GAA SRAM；DRAM方面，2篇來自三星分別關於16Gb LPDDR5、HBM2的工作，另外2篇分別是SK海力士和鎂光關於8Gb GDDR6的工作；NVM方面，韓國三星、韓國SK海力士、日本鎧俠（原東芝存儲部門）都是關於TLC的工作，而英特爾則是關於QLC的工作（不知道這會不會成為英特爾關於存儲論文的絕唱）。14REETC-電子工程專輯

黃茹院士表示，總的來說，高密度、高帶寬和低功耗是存儲產業的共同追求。而在NVM 方面，行業趨勢是減少外圍電路。14REETC-電子工程專輯

中國雖然在存儲領域有2篇入選，但都是高校（東南大學，ISSCC2019）和研究院（中科院微電子所）貢獻。工業界似乎還沒有做好寫論文的準備。14REETC-電子工程專輯

2、機器學習14REETC-電子工程專輯

在ISSCC2021上，機器學習領域論文投稿數量從ISSCC2020的24篇提升到46篇，錄用文章也從ISSCC2020的7篇提升到13篇，劉勇攀教授介紹說，13篇入選論文所做的都是面向神經網絡的推理、訓練和應用方面的研究，面向的情景也是覆蓋語音和圖像應用的伺服器端和邊緣端。14REETC-電子工程專輯

機器學習領域的13篇論文分為2個Session，從雲到端的機器學習處理器（Session 9：ML Processors From Cloud to Edge）的9篇論文來自遠東5篇、北美3篇、歐洲1篇，有6 篇來自高校，3篇來自工業界；深度神經網絡的存內計算（Session 15：Compute-In-Memory Processors Deep Neural Networks）的4篇論文來自遠東2篇、北美2篇，均來自高校。14REETC-電子工程專輯

中國大陸有3篇入選，均來自清華大學，1篇在Session 9；2篇在Session 15。14REETC-電子工程專輯

除了2個Session外，還有3個機器學習相關的環節，分別是重點晶片發布（Session 3：Highlighted Chip Releases）、處理器（Session 4：Processors）、存內計算（Session 33：Compute-In-Memory）。比如英偉達的論文是介紹如何設計一個高效的神經網絡加速器。14REETC-電子工程專輯

在重點晶片發布（Session 3）有1篇來自百度的有關AI處理器論文；在處理器（Session 4）有1篇來自電子科技大學的關於AI處理器的文章。2個Session均歸屬數字系統分類。14REETC-電子工程專輯

劉勇攀教授表示，AI晶片的發展方向主要集中應用、存內計算和製造技術三個方面。14REETC-電子工程專輯

3、無線傳輸14REETC-電子工程專輯

無線傳輸領域，共收到68篇論文投稿，錄取論文24篇，錄取率為35.3%。其中遠東錄取8篇，北美錄取11篇，歐洲錄取5篇。24篇文章分屬四個Session，包括sub-6Ghz（Session 6，3篇）、毫米波（Session 14）、超寬帶（Session 21）和太赫茲技術（Session 22）。14REETC-電子工程專輯

中國大陸在毫米波（Session 14）領域共有3篇論文入選，分別來自清華大學、東南大學、華東電子工程研究所。 14REETC-電子工程專輯

4、數據轉換器14REETC-電子工程專輯

羅文基教授表示，數據轉換器領域總投稿數量為43篇，共錄用了14篇文章，收錄率為32.6%。14REETC-電子工程專輯

14篇文章文章分兩個session，分別是Continuous-Times ADCs and DACS（session 10）和Discrete -Times ADCs（session 27）。14REETC-電子工程專輯

數據轉換器領域遠東區共有6篇論文入選。中國大陸的清華大學、北京大學和澳門大學為session 27貢獻了3篇，中國臺灣的聯發科為session 27貢獻1篇；韓國的三星為session 10貢獻了2篇。14REETC-電子工程專輯

數據轉換器的發展趨勢是：一是增加多個高性能連續時間A/D轉換器；二是下一代無線通信高性能D/A轉換器的技術趨勢；三是結合先進技術，持續追求轉換效率的極限，從1997年至2020年的15年間轉換效率提升了1000倍。14REETC-電子工程專輯

5、模擬電路14REETC-電子工程專輯

ISSCC2021模擬領域共收到投稿39篇，投稿數量有所下降，共錄用12篇論文，其中有一篇是來自中國大陸的北京大學，位於session 5。14REETC-電子工程專輯

12篇論文共分2個session，分別是模擬接口（session 5：Analog Interfaces）有8篇；模擬技術（session 23：Analog Techniques）有4篇。14REETC-電子工程專輯

徐佳偉教授表示，從趨勢上看，模擬設計主要圍繞精度、溫度和參數這三個方向發展。14REETC-電子工程專輯

6、前瞻技術14REETC-電子工程專輯

前瞻技術領域（Technology Directions）共錄用了14篇論文，分為低功耗和安全物聯網的創新（session 12：Innovation in Low-power & Secure IoT）、用於量子計算的Cryo-CMOS（session 13：Cryo-CMOS for Quantum Computing）、生物醫學器件，電路和系統（session 18：CBiomedical Devices, Circuits, and Systems）、新興應用的光學系統（session 19：Optical systems for Emerging Applications）4個session。14REETC-電子工程專輯

前瞻技術入選的論文有9篇來自北美，中國大陸的北京大學有一篇入選session 12。14REETC-電子工程專輯

7、電源管理14REETC-電子工程專輯

電源管理領域共有59篇投稿，錄取了18篇，共分為兩個session，分別是DC-DC轉換器和高壓、GaN和無線充電。14REETC-電子工程專輯

18篇論文共分為兩個session，分別是DC-DC轉換器（session 17）、和高壓、GaN和無線充電（session 33）。中國大陸的浙江大學、東南大學和中國科技大學為session 33有貢獻了3篇文章。14REETC-電子工程專輯

session 17的主席是來自西安交通大學的耿莉教授。14REETC-電子工程專輯

8、射頻14REETC-電子工程專輯

射頻領域有69篇投稿，錄用了22篇，分為四個session，分別是高性能壓控振蕩器（session 20：High Perfoormance VCOs）、太赫茲電路和前端（session 23：THz Cicrcuits and Frontends）、射頻功放和前端技術（session 26：RF PA and Frontends Techniques）、頻率合成器（session 32：Frequency Synthesizers）。14REETC-電子工程專輯

射頻領域是中國大陸的入選大戶，今年同樣有5篇入選，電子科技大學雀屏2篇，澳門大學、清華大學和北京大學各1篇。14REETC-電子工程專輯

session 26的主席是來自復旦大學的徐洪濤教授；session 32的主席是來自清華大學的鄧偉教授。 14REETC-電子工程專輯

9、數字電路/數字系統14REETC-電子工程專輯

雖然沒有對數字電路/數字系統進行點評和分析。但我們可以看到，數字電路（DCT）、數字系統（DAS）各有1篇入選，數字系統（DAS）還有一篇來自百度的特邀論文。14REETC-電子工程專輯

在數字電路（DCT）領域，可喜的是，中國大陸在低功耗領域取得突破，南京低功耗晶片技術研究院有限公司十年磨一芯，依託東南大學國家專用集成電路系統工程技術研究中心在2010年啟動的低功耗晶片的研究成果，進行二次開發，最終在ISSCC喜結碩果。14REETC-電子工程專輯

在數字系統（DAS）領域，電子科技大學貢獻了1篇關於可重構的AI處理器。特邀報告也是關於AI處理器的。14REETC-電子工程專輯

射頻技術（RF）、數據轉換（DC）、電源管理（PM）三大領域是中國在ISSCC中的傳統論文貢獻大戶，在ISSCC2021繼續高歌猛進，分別入選5篇、3篇、3篇。中國大陸在機器學習（ML）和無線傳輸（WLS）兩大領域的研究，未來將成為中國大陸後繼論文大戶。14REETC-電子工程專輯

責編：Luffy Liu14REETC-電子工程專輯

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