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新加坡南洋理工大学Tony Tae-Hyoung Kim教授做客光电信息学术讲座

作者: 时间:2019-08-22 点击数:

受我院集成電路工程系王超老师的邀请,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院Tony Tae-Hyoung Kim教授于2019年7月5日上午做客光电信息学术讲座,在南五楼610会议室作了题为《面向新兴应用的极低功耗静态随机存储器设计》(Ultra-low Power/Energy SRAM Design for Emerging Applications)的学术讲座。此次学术报告反响热烈,不少学院老师、研究生和本科生都积极参与了本次讲座。


首先,王超老师向大家介绍了本期光电信息学术报告的嘉宾金泰亨教授。金教授的报告从半导体集成电路技术和中央处理器(CPU)发展历程入题,由晶体管尺寸缩小所带来的如功耗密度与泄露电流的增加等诸多问题的讨论中,引出了在集成电路芯片设计中极其重要的低功耗设计与折衷设计思维。金教授提到,随着可穿戴设备、移动电话、生物芯片以及RFID标签等应用的迅速发展,在有限的电池寿命下提高能量效率(Energy efficiency)成为了至关重要的设计约束。因此,静态随机存储器(SRAM)电路在亚阈值电压下操作进入了科研人员的视野中,但是亚阈值操作在拥有极低功耗和最大化电池寿命等优点的同时,也面临着低开关电流比、较低性能以及对PVT(工艺、电压、温度)变化敏感的诸多设计挑战尚待解决。

隨後,金教授從6管和8管SRAM的基本結構、運作原理、以及各自的優缺點入手,結合幾例最前沿的科研進展爲我們介紹了極低電壓SRAM設計技術。首先,金教授對目前的SRAM設計技術做了一個全面的回顧,這包括低功耗技術、抗漲落技術、讀寫輔助技術等。然後,他結合具體的例子介紹了通過休眠模式減低功耗、通過複制單元抗漲落、通過靈敏放大器設計提高靈敏度、SRAM列線選擇、電源線和字線控制等先進設計技術。最後,他向大家彙報了他所領導的研究小組所設計的極低電壓SRAM在圖像或生物信號處理方面應用的兩個典型案例:這兩個例子是利用SRAM陣列的列數據幾乎是“1”或“0”的應用情景以取得整個存儲子系統的極高能效。其中,第一個例子的目標是通過使每列中的“1”和“0”的百分比接近50%來消除讀取位線的最壞情況,這是利用了基于列的數據隨機化;第二個例子的目標是對初始數據進行編碼使SRAM主要被寫入“0”,這裏主要利用了8管去耦合SRAM技術。

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最後,金教授跟大家探討了極功耗靜態存儲器研究的未來方向和趨勢,同時探討了各類新興的非易失性存儲器技術包括憶阻器(Memristor)、相變存儲器(PCRAM)、磁電存儲器(MRAM)、鐵電存儲器(FeRAM)等,最後對這次學術報告的主要內容進行了總結。

金教授的報告圖文並茂、由淺入深,從集成電路技術的發展史入手,例舉了過去産業界和學術界的集成電路技術發展的裏程碑,包括第一顆晶體管到14納米技術、CPU的發展史、以及多核CPU中的SRAM緩存技術等,並結合具體應用場景來深入地討論極低功耗SRAM電路設計技術對高能效電路系統的重要性。他不僅列舉了具體的電路結構來對實際應用設計進行分析,還分享了許多成功有效的電路設計技巧。

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在最後報告的交流互動環節,金教授對師生們關心的問題一一作了解答,並跟學生們交流了國外生活的點點滴滴,激發了同學們的交流和討論熱情。剛剛從西北工業大學考入華中科技大學集成電路專業的碩士研究生詹翊同學,在和金教授面對面交流之後總結到:“在聽金教授關于SRAM的報告過程中,我學習到了關于SRAM的經典結構以及研究現狀。除此之外,還向金教授咨詢了有關新加坡南洋理工的留學情況,收益頗豐。同時,這也是我第一次在聽學術講座的場合用英語同國外教授面對面交流,這是一個難得的學習機會,是非常值得紀念的。”光電信息學院2019級集成電路專業研究生許家瑞同學會後回顧到:“金教授在報告中所討論的新型混合非易失性存儲器電路給了我很大的啓發,讓我對如何將鐵電晶體管、憶阻器等新型非易失性器件與數字邏輯電路各自的優點結合在一起,以實現更加實用及低功耗的Logic-in-Memory新型電路産生了濃厚興趣。”


4815    Tony Tae-Hyoung Kim博士,分别于1999年和2001年在韩国汉城高丽大学获得了电子工程专业学士学位和硕士学位,并于2009年在美国明尼苏达州州立大学获得了电气与计算机工程专业的博士学位。自2001年到2005年,他在三星从事高速静态随机存储器、时钟发生器、和输入输出接口等集成电路设计的研究工作。在2007年到2009年的暑期,他分别在IBM T. J. Watson研究中心和博通公司从事电路可靠性和低电压静态存储器等电路研究。2009年11月,他加入了新加坡南洋理工大学,在电气与电子工程学院任教,目前任副教授。

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