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        研制自主可控芯片,他們憑實力在國賽中斬金!

        來源:國防科大 作者:葛林楠 楊柳 發布:2020-10-28 10:03:25

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        “我們終于成功了!”近日,在上海舉辦的“華為杯”第三屆中國研究生創“芯”大賽上,來自國防科大電子科學學院的研究生張宇飛、黃力行、張詩清三人小組憑借作品“基于憶阻器的低功耗神經形態視覺處理器”獲得全國一等獎。

        該作品是本次大賽唯一的“憶阻器”類腦芯片,一個芯片就可以代替傳統電腦的CPU、內存和硬盤,用僅僅1k的容量實現了識別九個漢字的功能,和傳統硅基芯片相比具有容量更小、計算更快、抗輻射能力更強等優點。大賽評委一致認為,該作品標志著憶阻器芯片在類腦計算方向的研究取得了重大突破,對解決我國芯片產業卡脖子問題提供了“換道超車”的解決思路。

        靈感來自課堂

        2019年10月,從張春元教授講授的計算機體系結構這門課中,電子科學學院研究生張宇飛了解到RISC-V處理器具有指令集簡潔、功耗較低等優勢,特別是其完全開源的優勢有利于打破芯片領域國外壟斷。

        “有沒有可能將我們實驗室的憶阻器材料與RISC-V處理器結合,設計一款視覺處理芯片?”隊員張宇飛向課題組的李楠老師提出了這樣的問題。

        “研制自主可控的芯片,值得探索和嘗試!”李楠肯定地說道。

        在老師的鼓勵下,張宇飛找到同一教研室的研究生同學黃力行、張詩清,三個小伙伴組成了一個芯片設計團隊,對基于RISC-V的智能視覺處理芯片展開了研究。

        在指導老師李楠、陳長林的鼓勵和指導下,三名隊員開始嘗試用憶阻器這種新型器件做出一款具有實際功能的芯片,并把目標瞄準了10月份舉辦的“華為杯”第三屆中國研究生創“芯”大賽。

        指導老師李楠(右)獲得優秀指導教師獎

        備戰創“芯”大賽

        把芯片從設計變為實物的必經步驟是集成電路的“流片”環節,一次流片的費用非常昂貴,一般只在科研項目中才會有經費支持。

        指導老師陳長林看出了學生的憂慮,他堅定地說:“必須流片才有說服力!不要擔心,我來幫你們找支持!”最終,在學院的大力支持下,順利解決了“流片”生產問題。

        按照芯片產業內的制作流程,每一款芯片都要有自己的名字。隊員們設計的芯片是用來做視覺處理的,相當于人的大腦和眼睛??粗⌒〉男酒軌蛱幚韽碗s計算,如同精靈一般地神奇,所以大家決定叫它“靈眸”。

        捧著剛剛流片回來的“靈眸”,隊員們激動的手都在微微顫抖,他們的第一顆芯片終于從“紙上”落到“手上”!

        “靈眸”芯片實物

        當隊員黃力行高興地拿著決賽入圍通知來報喜的時候,隊長張宇飛卻縮緊了眉頭。

        原來,根據大賽安排,決賽首先要進行基礎知識筆試、上機設計測試兩個環節,這兩個環節將從150組入圍選手中直接淘汰掉100組,淘汰率高達三分之二。通過這兩關的選手才有資格參加后面的展示和答辯環節。

        “我來輔導基礎知識,陳老師輔導上機測試,還有一個月的時間,來得及!”李楠老師安慰道。

        短短一個月,老師們針對往年競賽覆蓋的知識點,重新設計題目和案例,把平時需要一兩個學期才能傳授的集成電路設計知識凝聚成了一塊“壓縮餅干”,喂給了這群即將展翅的雛鷹。

        “靈眸”閃耀賽場

        10月9日,在飛往上海參賽的飛機上,三人抓緊一切時間復習所學知識,相互提問、加深記憶。天道酬勤,在比賽首日的基礎知識筆試環節,三人順利通過了考試。

        完成筆試環節之后,便是最具淘汰性的上機設計環節了,考題發布以后,三人很快確定了設計方向和分工,開始進行理論分析和指標計算,然后是緊張的電路設計與仿真過程。

        原以為電路仿真很容易,然而理想的理論分析與實際的電路仿真結果存在很大的差別,眼看時間所剩不多,三人都開始緊張起來。

        黃力行突然回想到備賽過程中陳長林老師曾提到,LDO電源抑制能力不足可能存在幾種可能的原因,認真分析后果然很快解決了問題。在長達六小時的奮戰后,最終設計電路的各項指標性能終于滿足了要求。

        隊員們在答辯現場回答問題

        第二天凌晨五點,隊長張宇飛在睡夢中收到了來自組委會的晉級通知。由于準備充分,答辯環節沒有再出現波折,“靈眸”芯片的功能特點被清晰地介紹出來,吸引了評委的目光。

        憑借著認真的準備和出色的發揮,“靈眸”終于從全國480余組參賽作品中突出重圍,奪得了“華為杯”第三屆中國研究生創“芯”大賽全國一等獎。握著手中的獎杯,三位選手樂開了花。

        責任編輯:張思遠
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