中国研究生创“芯”大赛自创赛以来,得到各方积极响应并涌现一大批优秀赛事作品。华东师范大学通信与电子工程学院周家辉、毛雨阳、李锦秀三位同学组成的「ECNU魔镜队」团队在第二届“华为杯”中国研究生创“芯”大赛中荣获一等奖。获奖项目为MEMS数字微镜阵列CMOS电路设计,由通信与电子工程学院李小进博士指导。
项目介绍:
1.数字微镜应用领域
2.国家战略
3.MEMS微镜驱动原理
设计的特点
1.悬浮式电路结构(新结构提升可靠性)
高电压波形分解为正电压和负电压波形的差。
低对地电压,提高电路的可靠性及抗击穿能力。
2.类DRAM结构(新结构简化设计)
芯片面积小、功耗低、结构简单。
写入时间间隔 < 漏电时间, 不需要额外的刷新。
3.架构与算法联合(新方法降低功耗)
显示算法设计——PWM数据交织算法。
降低数据传输速率要求。
降低输入系统时钟频率。
芯片测试结果
指导老师
【导师信息】李小进——博士、副教授、电子工程系党支部书记、副系主任
【导师简介】
聚焦国家重大战略需求领域中的VLSI核心技术,专注于FPGA应用系统、集成电路设计及核心器件模型研究。近年来一直与上海集成电路研发中心(ICRD)、华力微电子、上海飞聚微电子、美国ICMD等企业合作,开展产业技术进步急需的科学技术研究。
主持及参与多项国家重大科技专项、国家自然科学基金和上海市科委等各类科研项目。近几年来,关注以深度学习算法为驱动的人工智能技术、FPGA硬件加速技术发展。在数字集成电路设计领域积累了丰富的经验。设计芯片(已流片)近10款,发表论文共60余篇,其中SCI论文近20篇(第一作者及通讯)。申请发明专利28项,其中已授权14项。曾长期担任美国IRON CITY MICRO DISPLAY Inc., 公司R&D技术顾问,以及IEEE TED, IEEE TDMR, IEEE TCAD-II等期刊评阅人。
【近三年指导学生获奖】
2017年,第十二届华为杯中国研究生电子设计大赛集成电路专业赛全国一等奖。
2018年,首届华为杯中国研究生创“芯”大赛全国二等奖。
2019年,第三届全国大学生集成电路创新创业大赛华东赛区二等奖(优秀指导教师)。
2019年,第二届华为杯中国研究生创“芯”大赛全国一等奖(优秀指导教师)、全国二等奖。
Q:在您眼中的创“芯”大赛对行业产生了什么样的助力呢?
个人觉得创“芯”大赛提高了全国研究生的参与积极性,提升对集成电路行业的认可度,可吸引更多优秀人才加入到集成电路行业来,助力我国集成电路行业的发展。
Q:已得知您在「数字集成电路设计领域」经验颇丰,在带队参加大赛时,您是如何运用自己的经验来帮助或配合团队进行作品创作的?
谈不上经验丰富。就是平时自己的科研过程中注重和产业结合,将产业界学习到的经验反哺到日常的教学及研究生指导工作上来,避免闭门造车,紧密产学研合作。选题来自于企业合作,我们给企业设计芯片,这次的作品来自于项目合作的一部分。参赛选手本身就是芯片设计的主力军。
Q:您认为上届比赛指导学生设计的「MEMS数字微镜阵列CMOS电路设计」项目对行业产生了什么实际意义或价值呢?
这款芯片技术上还是先进的,底层CMOS驱动电路+MEMS微镜阵列,市场前景看好。
Q:在大赛中优秀人才不断涌现,这是否让您对于学生们的未来和行业的未来有了新的期望?您能给参赛选手们提供一些参赛建议吗?
当前中美科技竞争大背景对集成电路行业提出了更高的要求和期望,既是挑战又是希望,集成电路产业界渴望更多优秀工程师。期望接下去的参赛选手在认真扎实学习理论知识的同时,要高度重视产业动手实践,两手都要硬,共同为促进我国集成电路产业的发展贡献力量,也相信在我国集成电路行业各界人士共同努力下,必将迎来新的发展、迈上更高的台阶。
队长专访Q&A
Q:团队在项目的创新创作中,是如何针对「驱动电压高」、「显示分辨率高」、「设计功耗低」三个难点构想出对应解决方案的?中途是否有遇到什么难点,又是如何解决的呢?
首先,对于驱动电压高的问题,我们采用了“悬浮式”电路结构,将高压波形分解为正电压和负电压波形的差,降低了信号对地的电压,提高了电路可靠性与抗击穿能力。对于显示分辨率高的问题,我们设计了类DRAM结构的基本像素单元,使得芯片面积减小,功耗降低,结构简单。对于设计功耗低的难点,我们联合硬件架构与软件算法进行设计,采用高效显示算法,降低最高数据传输速率,从而降低系统时钟频率,架构上也采用了多时钟、多电压等低功耗设计。
Q:团队认为参赛时创作的「MEMS数字微镜阵列CMOS电路设计」就当前再看是否还存在不足或缺点呢?团队目前还在继续研究与优化吗?都有哪些新成果呢?
我们正在针对这个新型数字微镜器件设计一个专用驱动芯片,用于驱动这款新型数字微镜器件,目前处在FPGA原型设计阶段。
Q:团队的「MEMS数字微镜阵列CMOS电路设计」项目除PPT中提到的五大领域外(人脸识别、军事、医疗、投影、工业),目前的实际应用场景是否新突破呢?
目前数字微镜器件在汽车电子中也有些新的应用,例如去年年底奥迪发布了一款全新纯电动汽车E-Tron Sportback的车灯上装载了一款数字微镜芯片,有一些智能化的应用场景,例如夜晚的时候车的前照灯能自动规避对方来车,形成一个阴影,不会直射到对方来车;当晚上遇到行人的时候,灯光还会变换明暗来提醒前方的路人。
Q:您觉得相比于其他赛事,创“芯”大赛有什么优势呢?
创“芯”大赛和其他比赛相比最大的优势在于评价方式更加合理,结合客观性评价和主观性评价,有笔试和机考环节,也有评审答辩环节,更能展现出一个团队的综合实力。
Q:通过参加大赛,是否让您对自身能力或者未来在行业内的发展方向产生了新的看法?对您产生了哪些帮助呢?
在参赛的过程中锻炼了自己的临场应变与语言表达能力,同时也让我更加清晰地了解目前集成电路行业国内外的最新形势,也希望未来能够为国家集成电路产业发展能够贡献自己的力量。
Q:作为上届参赛选手,你认为团队创作一个项目获得成功的因素有哪些,队员们应该具备哪些素质或能力呢?
项目中需要项目中的每个成员具备专业实践能力、团队协作能力、意志毅力、时间管理能力和人际关系能力等,这些能力是整个团队成功完成一个项目所必不可少的,学院刘一清教授带领的本科阶段“通信工程精英班”和研究生阶段的“ICT优秀工程师培养计划”十分注重学生这些能力的锻炼,这也促成我们团队能够最终成功完成这个项目。