Chip中国芯片科学十大进展公布

近日，Chip期刊正式发布了「Chip 2023中国芯片科学十大进展」。

据悉，Chip期刊由上海交通大学与Elsevier集团合作出版，是全球唯一聚焦芯片类研究的综合性国际期刊，已入选由中国科协、教育部、科技部、中科院等单位联合实施的「中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目」，为科技部鼓励发表「三类高质量论文」期刊之一。

“2023年度中国芯片科学十大进展”评选旨在致敬和激励我国芯片工作者的科学热情和奉献精神，提升我国芯片前沿科研的大众关注度，助推芯片国产化进程。主要从50个成果中遴选出32项，并由15万人在线投票，最终产生“CHIP 中国芯片科学十大进展”提名和“CHIP 中国芯片科学十大进展”。

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Chip 2023中国芯片科学十大进展

面向机器视觉校正的存内计算设计：基于40 nm RRAM多核芯片的混合域多项式加速器 

北京大学黄如院士、蔡一茂教授团队首次提出基于阻变存算阵列的混合域三元乘法加速计算策略，高效匹配了霍纳多项式加速算法。团队基于标准40 nm CMOS平台研制了基于阻变存储器的多核高阶多项式矩阵-向量计算芯片系统，实现了镜头畸变校准，校准效果达到专业软件相同校准水平，展现出基于阻变存储器的存内计算在光学畸变矫正系统的应用潜力。

仿昆虫光电芯片实现动态视觉信息快速感知

香港理工大学柴扬教授研究团队成功研发出仿生昆虫的光电芯片，该芯片采用感知与计算融合的方式处理动态视觉信息，仅需较少资源便能实现高效的动态视觉信息感知和处理。该研究利用具有浅缺陷能级的二硫化钼光电晶体管，成功模拟了昆虫视觉系统中梯级神经元的响应特性，能有效地融合编码时间和空间信息。该成果将为自动驾驶、无人机系统、增强现实等场景带来重要价值。

千万亿级算力的全模拟光电智能计算芯片 

清华大学戴琼海院士团队提出了一种纯模拟的光电融合计算芯片，国际上首次实测光电计算在系统层面，达到顶尖GPU算力的三千七百余倍，能效的四百九十余万倍，证明了光子计算在诸多AI任务中的优越性，在后摩尔定律时代开启了一系列广泛的应用前景。

基于RRAM的28nm存内计算宏单元 

中国科学院微电子所刘明院士、窦春萌研究员团队提出了混合带权重二晶体管——忆阻单元存内计算宏电路设计，并采用研究团队具有自主知识产权的国产28nm嵌入式RRAM工艺平台行了流片，有效抑制了RRAM单元与阵列的非理想因素，实现了高能效、高并行与高准确度的多比特模拟存内计算，为实现存算一体化边缘AI加速芯片提供了新思路。

首例外延高κ栅介质集成型二维鳍式晶体管 

北京大学彭海琳教授研究团队实现了世界首例二维半导体鳍片/高κ栅氧化物异质结阵列的外延生长及其三维架构的异质集成，并研制了高性能二维鳍式场效应晶体管。该工作解决了二维半导体/高κ栅介质精准合成与三维异质集成难题，突破了二维半导体应用于高性能低功耗芯片的关键瓶颈，为开发未来芯片带来新机遇。

超低损耗量子芯片互联 

南方科技大学俞大鹏院士研究团队在分布式量子计算研究方面取得突破性进展。团队通过一系列技术创新，将量子芯片互联的损耗大幅降低到单芯片上的水平，使分布式量子计算的大规模扩展方案成为可能。利用该技术，研究团队实现了5个量子芯片的互联，构成一个20比特的分布式超导量子处理器。通过更多的跨芯片量子态传输和单芯片上的逻辑门操作，最终实现了跨三个芯片的12比特的最大纠缠态。

面向边缘学习的全集成类脑忆阻器芯片

清华大学集成电路学院吴华强、高滨教授研究团队基于存算一体计算范式，创造性提出适配忆阻器存算一体实现高效片上学习的新型通用算法和架构，有效实现大规模模拟型忆阻器阵列与CMOS的单片三维集成，通过算法、架构、集成方式的全流程协同创新，研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片。

晶圆级二维范德华超导异质结的可控制备 

南京大学高力波教授团队与南方科技大学林君浩副教授团队在二维范德华超导异质结的晶圆级生长及其机理研究方面取得突破性进展，该成果提出了一种新的「由高到低」的生长策略，实现逐层堆叠生长二维范德华异质结，极大地展现了范德华异质结的灵活性，并首次在实现晶圆级样品中二维超导约瑟夫森结的构建，为多功能器件的实现及量子器件的发展奠定基础。

超越硅基极限的弹道二维晶体管 

北京大学彭练矛院士、邱晨光研究员团队构筑了10 nm超短沟道弹道二维硒化铟晶体管，开创性的提出了「稀土元素钇诱导二维相变理论」，发明了「原子级可控精准掺杂技术」打破了传统离子注入的工程限制，从而成功克服了二维领域金半接触的国际难题，实现了国际上迄今速度最快能耗最低的二维半导体晶体管。

界面增强铁电聚合物中的巨大电热效应 

上海交通大学钱小石教授团队开发了一种高分子拓扑界面外延技术，通过小分子晶体牺牲层诱导高分子极化界面的广泛形成，使得铁电聚合物在外界电场作用下展现出巨大熵变，在传统的偏氟乙烯基弛豫铁电高分子中实现了庞电卡效应，并揭示了拓扑外延的极化界面在外加电场调控下的熵变机理。该工作可进一步减小电源的尺寸和重量，为潜在的便携式电卡冷却装置提供动力。

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Chip 2023中国芯片科学十大进展提名奖

接近量子极限的二维半导体接触

南京大学王欣然、施毅教授团队与东南大学王金兰教授团队提出了一种轨道杂化增强的新策略，在单层MoS₂晶体管中实现了目前最低的接触电阻42  Ω·μm，首次低于硅基器件并接近理论量子极限。该工作突破了二维半导体欧姆接触难题，解决了二维半导体应用于高性能集成电路的关键瓶颈之一。

零碳、高性能热开关功能器件

南京师范大学刘晨晗教授团队、哈尔滨工业大学（深圳）陈祖煌教授团队、东南大学陈云飞教授团队提出了一个全新机制主动调控热输运，将反铁电-铁电可逆相变与热调控结合，成功开发出高热开关比、响应速度快、调控电压低和长工作寿命的新型高效反铁电热开关原型器件，填补了国内铁电热开关研究领域的空白，增强了热调控领域的国际话语权和国家竞争力。

新型极化激元「光晶体管」

国家纳米科学中心戴庆研究团队提出利用极化激元作为光电互联媒介的新思路，充分发挥其对光高压缩和易调控的优势，设计并构筑了微纳尺度的石墨烯/氧化钼范德华异质结，实现了用一种极化激元调控另一种极化激元开关的「光晶体管」功能。本工作为构筑高集成度光电融合芯片提供了新路径。

相位同步可重构莫尔纳米激光器 

北京大学马仁敏教授研究团队在国际上首次实现了可重构相干纳米激光阵列，突破了纳米激光仅能实现单个或固定阵列相干激射的限制，首次实现了纳米激光阵列的可重构相干控制，是纳米激光物理与器件的关键一步，不仅对在其它有源系统中实现可重构功能具有重要的指导意义，同时也为纳米激光走向实际应用奠定了重要基础。

可重构数字存算一体AI芯片 

清华大学尹首一教授、魏少军教授及香港科技大学涂锋斌教授研究团队提出了可重构数字存算一体架构，设计出国际首款面向通用云端高算力场景的存算一体AI芯片ReDCIM。该芯片首次在存算一体架构上同时支持高精度浮点与整数计算，可满足数据中心级的云端AI推理和训练等各种应用智能场景需求。该架构范式为突破人工智能芯片的「存储墙」瓶颈奠定了技术基础。

自主开发41比特“庄子”一维超导量子芯片 

中国科学院物理研究所范桁、许凯、郑东宁研究团队自主开发出41比特一维超导量子芯片，设计了多达41个量子比特的对角Aubry-André-Harper （AAH）模型的各种实例，并应用动态光谱技术实验成功模拟了著名的「霍夫施塔特蝴蝶」能谱以及各种新奇拓扑零模式。通过使用由高度可控的Floquet工程辅助的超导量子处理器，建立了一种通用的混合量子模拟方法来探索NISQ时代的量子拓扑系统。

基于忆阻器时空变化的硬件物理熵源在密码学研究中的应用

北京工业大学刘博研究团队报道了一种基于忆阻器时空涨落作为物理熵源的随机数生成器。研究者验证了忆阻器时空涨落作为熵源的随机性与独立性，开辟了利用主成分分析法分析器件间涨落/长短期记忆-循环神经网络分析器件周期间涨落的新方法，展示了基于忆阻器时空变化性生成的随机数的高度随机性。

新型感存算一体光电芯片

中国科学院上海技术物理研究所胡伟达、苗金水研究团队在国际上首次提出基于离子-电子耦效应的感存算一体神经形态光电探测芯片，模拟人类视觉感知功能，解决了传统智能感知系统分立式架构带来的高延迟和高功耗难题，为更大规模硬件集成神经形态视觉感知芯片奠定了理论与器件基础。

基于光量子芯片实现多光子纠缠态的制备及相干调控 

南京大学马小松、陆延青、祝世宁研究团队基于集成光学技术，首次在硅基光量子芯片上实现了对四光子Dicke态的高质量制备、操控和测量，通过片上量子调控单元实现了对多光子纠缠态的高精度全局相干调控，为可重构的、多体纠缠的量子态片上制备与量子调控技术的应用提供了重要基础。

低尺寸铁电薄膜

北京科技大学张林兴教授、田建军教授研究团队成功解决了如何克服铁电的尺寸效应的难题，通过设计一种新型层状极性结构材料——类四方结构铋氧化物，引入低成本化学外延法，实现了1 nm超薄铁电薄膜的宏观性能呈现，获得同尺度下的最优铁电极化。这项工作为小型化和高质量的电子器件制造带来了巨大的潜力。

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