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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:

受我院集成电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。

随后,金教授从6管和8管SRAM的基本结构、运作原理、以及各自的优缺点入手,结合几例最前沿的科研进展为我们介绍了极低电压SRAM设计技术。首先,金教授对目前的SRAM设计技术做了一个全面的回顾,这包括低功耗技术、抗涨落技术、读写辅助技术等。然后,他结合具体的例子介绍了通过休眠模式减低功耗、通过复制单元抗涨落、通过灵敏放大器设计提高灵敏度、SRAM列线选择、电源线和字线控制等先进设计技术。最后,他向大家汇报了他所领导的研究小组所设计的极低电压SRAM在图像或生物信号处理方面应用的两个典型案例:这两个例子是利用SRAM阵列的列数据几乎是“1”或“0”的应用情景以取得整个存储子系统的极高能效。其中,第一个例子的目标是通过使每列中的“1”和“0”的百分比接近50%来消除读取位线的最坏情况,这是利用了基于列的数据随机化;第二个例子的目标是对初始数据进行编码使SRAM主要被写入“0”,这里主要利用了8管去耦合SRAM技术。

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最后,金教授跟大家探讨了极功耗静态存储器研究的未来方向和趋势,同时探讨了各类新兴的非易失性存储器技术包括忆阻器(Memristor)、相变存储器(PCRAM)、磁电存储器(MRAM)、铁电存储器(FeRAM)等,最后对这次学术报告的主要内容进行了总结。

金教授的报告图文并茂、由浅入深,从集成电路技术的发展史入手,例举了过去产业界和学术界的集成电路技术发展的里程碑,包括第一颗晶体管到14纳米技术、CPU的发展史、以及多核CPU中的SRAM缓存技术等,并结合具体应用场景来深入地讨论极低功耗SRAM电路设计技术对高能效电路系统的重要性。他不仅列举了具体的电路结构来对实际应用设计进行分析,还分享了许多成功有效的电路设计技巧。

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在最后报告的交流互动环节,金教授对师生们关心的问题一一作了解答,并跟学生们交流了国外生活的点点滴滴,激发了同学们的交流和讨论热情。刚刚从西北工业大学考入华中科技大学集成电路专业的硕士研究生詹翊同学,在和金教授面对面交流之后总结到:“在听金教授关于SRAM的报告过程中,我学习到了关于SRAM的经典结构以及研究现状。除此之外,还向金教授咨询了有关新加坡南洋理工的留学情况,收益颇丰。同时,这也是我第一次在听学术讲座的场合用英语同国外教授面对面交流,这是一个难得的学习机会,是非常值得纪念的。”光电信息学院2019级集成电路专业研究生许家瑞同学会后回顾到:“金教授在报告中所讨论的新型混合非易失性存储器电路给了我很大的启发,让我对如何将铁电晶体管、忆阻器等新型非易失性器件与数字逻辑电路各自的优点结合在一起,以实现更加实用及低功耗的Logic-in-Memory新型电路产生了浓厚兴趣。”


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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