中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-015）——软件定义通信基带处理芯片

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工作简介

         ——软件定义通信基带处理芯片

随着无线通信技术的飞速发展，通信标准、算法等呈现出复杂化、多样化的特点，亟需兼具高能量效率、高功能灵活性以及高可扩展性的基带处理器芯片。清华大学魏少军、刘雷波团队提出了基于软件定义技术的动态可重构基带处理芯片设计方法，能有效满足5G及Beyond 5G核心基带算法的应用需求。

面向大规模 MIMO检测、译码、FFT等运算密集算法，魏少军、刘雷波团队提出了软件定义通信基带处理芯片架构与电路实现方法，突破了自适应矩阵-向量脉动阵列设计技术，能根据配置信息和运算规模选择多种类型的存储仲裁机制，解决了多个脉冲阵列访问同一存储区的冲突问题，最大化了数据重用，将访存减少了82%；提出了分布式多交互数据存储技术，根据基带处理算法的特点并充分利用可重构架构空间并行特性，优化了系统级、运算单元阵列级、运算单元级的分布式数据存储粒度、存储系统与运算单元阵列接口以及存储访问机制；提出了可持续自适应配置信息技术，支持不同MIMO系统的比特位宽，将配置信息总量减少了67%。

图1 芯片管芯与架构。

该架构采用 TSMC 28 nm 工艺流片，芯片面积为 4.8 mm²，能量效率和面积效率分别为 1.64—2.92 Gbps/W 和 0.25—0.43 Gbps/MG，是FPGA实现的28.54倍和14.43倍。

相关研究成果于2020年2月以“A 2.92-Gb/s/W and 0.43-Gb/s/MG Flexible and Scalable CGRA-Based Baseband Processor for Massive MIMO Detection”为题发表在IEEE Journal of Solid-State Circuits（JSSC）上。论文第一作者为博士研究生彭贵强，刘雷波教授为通讯作者。

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主要作者简介

通讯作者刘雷波，清华大学长聘教授、博士生导师。

1999年和2004年分别在清华大学电子工程系和微电子所获学士和博士学位，随即留校任教，2006年、2013年和2017年分别在欧洲微电子中心、麻省理工学院和牛津大学进修与访问。

长期从事动态可重构芯片、硬件安全与密码芯片、VLSI数字信号处理等的研究工作。先后主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目、863计划重点项目、重大专项课题等20余个项目。近5年，发表IEEE/ACM Transactions/Journal论文70余篇、ISCA/HOT CHIPS/MICRO等顶级会议论文20余篇，授权发明专利80余项，出版著作5部，参与制定国家标准1项。担任权威期刊《IEEE Circuits and Systems》副主编、中国工程院院刊《信息与电子工程前沿》执行副主编；电子设计自动化领域顶级会议DAC的TPC委员，固态电路一流会议IEEE A-SSCC的组委会/TPC主席/副主席/委员等；中国密码学会密码芯片专委会副主任委员兼秘书长。关键技术在一系列国家重大工程中取得批量应用。获国家技术发明二等奖、中国专利金奖、教育部技术发明一等奖、世界互联网大会15项领先科技成果奖等。

第一作者彭贵强，清华大学微电子与纳电子学系博士。

2013年7月毕业于电子科技大学微电子与固体电子学院，获得工学学士学位；2020年1月毕业于清华大学微电子与纳电子学系，获得工学博士学位，目前在华为工作。

在魏少军、刘雷波教授指导下从事应用于下一代无线通信的基带可重构处理器设计，致力于基带处理算法、电路和架构的协同优化，提升基带处理器能量效率、灵活性和可扩展性。在JSSC、TCAS-1、TSP、TWC、A-SSCC等顶级学术期刊和会议发表多篇论文，多次在国际会议和学术论坛上进行报告。授权美国发明专利2项，中国发明专利3项。获得北京市优秀毕业生。

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原文传递

详情请点击论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/8911207

《半导体学报》简介：

《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文月刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。

2016年，JOS被ESCI收录。

2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。

“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：

《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：[e-mail]，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。

JOSarXiv预发布平台简介：

半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。

JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！

半导体学报公众号

微信号 : JournalOfSemicond

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