回顾ISSCC的历程,感受芯片技术的蓬勃发展

长期以来,ISSCC的榜首位置一直被美国占据,但近年来,中国内地的实力逐渐崭露头角。在2023年庆祝ISSCC举办70周年之际,中国内地入选论文数量高达43篇,成功超越美国,位列全球第一。这是中国内地首次在ISSCC中取得如此卓越的成绩,不仅彰显了中国在芯片设计领域的实力和影响力,也预示着中国在全球集成电路设计领域的崛起。

接下来,让我们一起回顾ISSCC的辉煌历程,感受芯片技术的蓬勃发展。从1954年IRE和AIEE组织的“晶体管电路会议”开始,ISSCC便成为了全球芯片设计领域的重要里程碑。如今,它依然在推动着集成电路技术的不断创新与发展。

组织者深知,聚焦新型晶体管电路的探讨有助于工程师们更深入地理解晶体管,并推动其广泛传播。鉴于首次会议的盛况与热烈反响,他们决定将这一活动固定为年度举办。到了1956年的会议,通用电气公司的乔治·哈勒(George L. Haller)担任会议主席,并在开幕词中展望,若要保持会议的引领地位,未来其涵盖范围将超越晶体管,拓展至其他新兴固态器件的应用。随后,在1957年,会议名称正式变更为“IRE-AIEE Transistor and Solid-state Circuits Conference”,即“晶体管和固态电路会议”。
1959年,贝尔实验室的杰克·莫顿(Jack Morton)担任会议主席,他观察到随着晶体管电路领域的成熟,论文内容逐渐转向特定设计问题,而新兴固态应用则被相对忽视。基于此,会议名称被简化为“Solid-state Circuits Conference”,即“固态电路会议”。尽管名称变化,但会议的参与者人数却持续攀升,1960年更是创下了超过2000人的历史纪录。

通用电气公司的亚瑟·斯特恩(Arthur P. Stern)在1960年接任会议主席后,提出了对会议功能的深入思考。他认为,在科技会议众多的今天,必须明确会议的价值和作用。会议不仅为参会者提供了一个了解行业最新动态的有组织平台,更重要的是,它通过强调最具潜力的领域,为行业勾勒出未来的发展方向。此外,会议还通过关注未经证实但充满希望的研究领域,以及引发参与者对主要调查人员思想和预感的关注,来增强其预期功能。当这些努力得到彻底和明智的引导时,会议将进一步发挥其催化或促成作用,激励参与者致力于有价值的目标。

此外,会议的举办城市也经历了变迁。尽管ISSCC起源于费城,但随着美国半导体开发中心向西转移,加州逐渐成为全球集成电路产业的中心。自1978年起,会议开始在东西部城市轮流举办,纽约和旧金山等地都曾是会议的举办地。最终,旧金山在1990年成为了会议的永久举办地。
由于疫情的影响,ISSCC2021和ISSCC2022两届会议均以虚拟网络会议的形式举行,为期长达10天。

C、会议时间

ISSCC会议每年固定在2月召开,这一传统自1954年延续至今。随着华人在集成电路领域的影响力逐渐增强,为了避开春节假期,会议时间通常被安排在春节假期前一周或后一周。例如,2024年的ISSCC会议将在2月18日至22日举行。

自1954年首次会议开始,会议时间经历了多次调整。最初,会议时间为2天,旨在减轻参会人员对平行会议的选择困难。1960年,会期延长至3天,以更充分地探讨和展示研究成果。自2001年起,会议会期固定为5天,成为一项传统。

D、参会人数

ISSCC会议的参会人数逐年攀升。1954年,会议主办方预计将有400人参会,然而实际参会人数高达601人,其中美国本土人数最多,达到599人,此外还有来自加拿大和日本的参会者。到了1955年,参会人数进一步突破700人,1956年更是接近1200人。到了1960年,参会人数已超过2000人,显示出会议的规模和影响力不断扩大。

而在所有参会的年份中,2001年无疑是一个重要的里程碑。那一年,参会人数接近4000人,最终主办方提供的参会人数为3964人,创下了历史新高。

E、注册费

对于ISSCC2024的注册费用,非IEEE会员的常规注册费为1320美元,而提前一个月注册的早鸟费则为975美元。这些费用将用于支持会议的组织和运营,确保会议的高质量和顺利进行。
1954年,ISSCC首次会议的注册费为4美元,而提前6天注册的早鸟费则为3美元。值得注意的是,注册费并不包含餐费,参会者需要另行支付。当时,会议并未提供包括食宿在内的打包价格。
1958年,ISSCC的注册费为5美元,而提前注册则可享受4美元的优惠。到了1959年,注册费上涨至8美元,但提前注册的优惠也相应提高至6美元。自1960年起,会员开始享受注册费折扣,常规注册费为14美元,而会员仅需支付12美元。

在推动会议国际化的道路上,ISSCC组委会始终致力于将会议范围扩展至美国以外的国家。尽管会议评选标准严格,但组委会也欢迎来自全球各地的优秀论文。事实上,自1954年两名非美国人参与会议以来,ISSCC的国际化进程不断加速。到1960年,远东地区的论文已开始入选,同时,程序委员会也迎来了首位非美国委员。此后,随着非美国委员在程序委员会中的比例逐渐增加,会议的国际化程度也越来越高。

在委员会的变迁方面,为了应对论文主题的不断变化,早期程序委员会采用了轮换成员制度。然而,随着会议的发展和论文主题的逐渐稳定,委员会也逐渐形成了相对固定的分组。例如,1968年委员会相对固定为“数字电路”、“模拟(线性)电路”、“微波”和“其他”四个小组。随后,随着存储技术和信号处理技术在集成电路中的重要性日益凸显,这两个领域也逐渐从“数字电路”中单列出来。

进入新世纪后,随着集成电路技术的快速发展和新兴应用领域的出现,“数字电路”也逐渐拆分为“高性能数字电路”和“低功耗数字电路”两类。同时,“节能数字电路”的概念也逐渐形成并得到广泛认可。在最新的委员会分组中,“高性能数字电路”和“节能数字电路”已调整为“数字架构和系统”、“数字电路技术”和“机器学习”三个领域。然而,值得注意的是,“机器学习”领域在最近一次委员会调整中已被撤销。
2006年,“数据转换器”从“模拟电路”中独立出来,而“模拟电路”则更名为“模拟电路&RF”。到了2007年,“RF”又从“模拟电路&RF”中单独列出。到了2018年,“电源管理”也从“模拟电路”中独立了出来。

在委员会的演变方面,1992年新增了“技术方向”这一领域。如今,ISSCC的委员会已发展至12个小组,包括“模拟电路、数字架构与系统、数据转换器、存储器、无线、电源管理、数字电路、有线、射频、技术方向、IMMD以及安全电路”。值得注意的是,“安全电路”是近年来新增的领域。

接下来,我们来看看论文的录取情况。全球范围内,ISSCC2024共录用了8945篇论文,其中美洲区贡献了4497篇,远东区为2798篇,欧洲区则为1700篇。

1954年,ISSCC的第一次会议共收到了来自六个机构的18篇论文,它们分别来自贝尔电话实验室、通用电气、美国无线电公司、飞哥、麻省理工以及宾夕法尼亚大学。随后,在1956年,加拿大首次有论文入选,1958年英国加入,1960年日本、荷兰和瑞士也首次入选。到了1961年,德国和1962年的意大利也纷纷亮相。此外,1989年韩国也首次在ISSCC上留下了自己的印记。

再来看中国的论文入选情况。1996年,中国台湾首次在ISSCC上发表论文,随后在1997年,中国香港也加入了这个行列。到了2002年,中国澳门也首次在ISSCC上亮相。而中国内地的论文则在2005年首次入选,标志着中国在集成电路领域的持续崛起。

1 中国内地论文录用情况

在ISSCC的舞台上,中国内地的论文录用情况呈现出蓬勃发展的态势。2005年,工业界的艾迪悌新涛以其外商独资企业的背景,首次为内地论文赢得一席之地。2006年,科研机构中科院半导体所的加入,进一步丰富了ISSCC的学术氛围。2007年,鼎芯通讯发布的CMOS TD-SCDMA射频收发芯片,标志着中国芯在ISSCC上的崭新亮相。随后,清华大学、复旦大学等高校也在接下来的几年中陆续在ISSCC上留下印记。中科院计算所、北京大学、电子科技大学等机构更是多次实现首发,展现了中国在集成电路领域的深厚实力。此外,南方科技大学、同济大学等新兴科研力量也在ISSCC的舞台上崭露头角。
截止至ISSCC2024年,中国内地共有17所高校入选ISSCC,共计发表论文165篇。而在1997年,香港科技大学首次在ISSCC上宣读论文,至今,中国香港各机构在ISSCC上的入选论文已达到46篇。
香港科技大学在莫国泰、暨永雄、俞捷等教授的引领下,为中国内地和澳门大学培育了众多杰出人才。

3 中国澳门论文入选情况

自2002年澳门大学首次在ISSCC上宣读论文以来,经历了8年的沉寂,直至2011年才重新在ISSCC上稳定发表。至今,澳门大学已在ISSCC上发表了75篇论文,包括最新一届的ISSCC2024。
澳门大学的集成电路发展,离不开马许愿(Rui Paulo da Silva MARTINS)院士的引领。自1992年澳门大学开设电机及电子工程课程以来,该课程便为学生提供了专业且前沿的微电子硕士和博士学位教育。在马许愿院士的指导下,1993年,澳门大学首批10位硕士学生共同设计出了首颗“澳大芯UMCHIP”。此后的2003年,澳门大学更是成立了模拟和混合信号超大规模集成电路研究实验室,并在2011年1月晋升为中国国家重点实验室,成为澳门首个获此殊荣的实验室。

在ISSCC 70周年庆典上,马许愿院士荣获了1954年至2023年间ISSCC论文最高贡献者的殊荣。同时,微电子研究院的博士后研究员邵海军也因在微电子领域的杰出研究而荣获IEEE固态电路学会颁发的“博士生成就奖”。

回顾中国台湾的论文录用情况

1996年是台湾交通大学首次在ISSCC宣读论文的起点。经过三年的连续入选后,由于出现四年空窗期,直到2003年才重新在ISSCC上稳定发表。至今,包括ISSCC2024在内,台湾共有328篇论文入选。

此外,中国台湾省还充分利用“Fabless+Foundry”模式,大力发展半导体产业。在台湾各大学教授的建议下,1993年成立了芯片设计实现中心,为学术界提供了免费制造芯片的机会。同年,台积电张忠谋提出注重半导体人才培育的建议,推动了教育部VLSI教改计划的实施。
经过多年的深耕与积累,台湾在集成电路领域涌现出众多杰出人才。台积电、联发科、台湾大学、台湾清华大学以及台湾交通大学,这五大单位在台湾入选ISSCC论文方面表现出色,成为行业内的佼佼者。值得一提的是,台湾大学在2005至2009年连续五年内,以全球最多入选论文的高校身份,展现了其强大的学术实力。此外,张晓强先生担任ISSCC大会主席和技术委员会主席,更是为台湾在集成电路领域的进一步发展注入了新的活力。
张晓强(Kevin Zhang),这位杰出的华人学者,不仅荣获了ISSCC大会主席和技术委员会主席的殊荣,更成为美国境外机构担任此职位的第一人。他分别在1987年和1994年获得清华大学和杜克大学的电子工程学士和博士学位,之后在英特尔公司深耕多年,专注于移动处理器低能耗技术的研发。张晓强曾担任技术与制造副总经理及电路技术部门经理,为英特尔产品的关键制程、设计辅助数据文件等方面做出了杰出贡献,并成功引领嵌入式内存技术开发从90纳米迈向10纳米。在2005年,他当选为英特尔Fellow,并带领团队赢得了5项英特尔成就奖,彰显了他在集成电路领域的卓越成就。

2009年,张晓强发表了专书《Embedded Memory for Nano-Scale VLSIs》,进一步巩固了他在学术界的地位。他在集成电路领域拥有55项美国专利,并当选为2011年度IEEE Fellow。之后,他于2016年11月加入全球代工霸主台积电(TSMC),担任设计暨技术平台副总经理,负责先进硅知识产权的开发。在他的领导下,台积电在业务策略、技术蓝图以及客户沟通与互动方面取得了显著进展。
2024年2月19日,张晓强将在ISSCC大会上发表他的首个全体报告,主题为《半导体产业:现在与未来》。这份报告将全面概述半导体行业的重要性,以及它如何推动创新并塑造人类历史的轨迹。报告将深入探讨半导体行业的最新进展,并详细介绍设计技术协同优化(DTCO)的关键作用,以及系统级集成如何进一步提升系统性能。此外,报告还将展望半导体的未来,探讨其如何助力人工智能、高性能计算、无线连接和自动驾驶等领域的创新。同时,报告还将概述从低功耗边缘人工智能设备到云计算的技术趋势,以及这些新技术如何提升生产力、效率和安全性。

ITPC远东区主席一职也备受瞩目

该职位已有多位华人担任,包括台湾大学的李泰成教授、联发科的许云翔,以及澳门大学的罗文基教授。这些学者都在半导体领域有着深厚的学术背景和丰富的经验,他们的贡献对于推动行业的发展具有重要意义。
罗文基(Man-Kay Law)于2006年和2011年分别在香港科技大学获得学士和博士学位。自2011年加入澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室以来,他一直致力于模拟电路、传感器/传感器接口以及能量采集电路的研究。
此外,在2021年2月16日,北京大学李和倚博士生的论文“A 5μW 135pJ·%RH2 CMOS Humidity Sensor Using Adaptive Range-Shift Zoom CDC and Power-Aware Floating Inverter Amplifier Array”在ISSCC上发表,并成为前瞻技术领域Session 5(Analog Interface)的首篇文章。该论文不仅被选为Highlight亮点论文,更是中国内地首次在ISSCC模拟电路领域获得此殊荣。同时,该论文还参与了Demo Session的演示系统展示,并荣获2021 ISSCC Demo Award最佳演示奖,这也是该奖项的国内首次获奖。
该论文由北京大学黄如-叶乐课题组与浙江大学、浙江省北大信息技术高等研究院共同完成,展现了他们在模拟电路领域的卓越成就。论文中提出的动态电荷域电容传感技术,不仅具有国际领先的传感精度,更在降低物联网传感节点功耗方面取得了显著进展。此外,课题组还创新性地提出了基于动态范围自适应滑动技术的缩放型电容数字转换器,有效解决了Zoom架构中的冗余问题,并提升了抗片外寄生/干扰能力。同时,他们提出的功耗自感知悬浮反相器型放大器阵列,为解决兼容不同传感终端的能效损失问题提供了新的思路,从而显著延长了多应用兼容传感芯片的电池寿命。

基于这些创新技术,课题组成功研制出一颗国际上功耗最低的CMOS湿度传感芯片,其平均功耗仅为5μW,足以供8mm纽扣电池(42mAh)使用长达4年。同时,该芯片的湿度检测分辨率高达0094%RH,电容检测精度也达到了9aF,综合性能指标FoM更是高达135pJ·%RH2。这一成就不仅使得该芯片在功耗方面降低了2倍,更在综合性能指标上提升了6倍,充分展现了课题组在模拟电路领域的领先地位。
2018年,电子科技大学博士生张净植在康凯老师的指导下,开始了射频与毫米波集成电路设计的研究之旅。2019年,她前往斯坦福大学进行学术交流,并在2023年5月回到电子科技大学,继续深耕其研究领域。

同样在2020年,西安交通大学的博士生王玉伟在张鸿老师的指导下,专注于模拟IC设计。他于2022年毕业后,现就职于西安某公司,将所学知识应用于实际工作中。

而在浙江大学,杨旭同学在屈万园老师的指导下,从硕士研究生一路走来,成为微纳电子学院的博士研究生。他的研究方向与模拟电路紧密相关,为该领域贡献了自己的力量。

2022年,复旦大学的潘钦竞博士生在徐佳伟和洪志良老师的联合指导下,开始了微电子领域的研究。他的出现,无疑为该领域注入了新的活力。

到了2023年,中科院半导体所的刘敏博士生在刘力源老师的指导下,继续探索半导体领域的奥秘。她的研究工作,不仅是对自己学术生涯的挑战,也是对国家半导体事业的重要贡献。

然而,尽管中国内地在论文数量上已经超越了美国、日本等传统强国,但在论文质量上仍需努力。尽管近20年来有近200篇论文问世,但遗憾的是,还未曾获得过远东最佳论文奖的殊荣。这也激励着我们在未来继续努力,提升论文质量,争取更多的国际认可。