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北京大学9篇论文在IEDM 2018大会发表,数量为世界

来源:http://www.smlvn.com 作者:夺金60秒计划 时间:2019-09-15 09:41

日前,以北京大学为第一作者单位的9篇论文在美国旧金山举行的电气电子工程师学会电子器件大会上发表。北大是IEDM 2018接收来自全世界论文最多的高校,这也是IEDM历史上首次由中国高校在论文数量上领衔。参会的北京大学师生与世界各地的研究人员进行了充分的交流,向国际电子器件领域的同行展示了北京大学最新的研究成果。这9篇论文均来自信息科学技术学院微纳电子学研究院,内容涉及新材料新机制晶体管、神经形态计算、CMOS器件与电路可靠性等多项学术前沿领域,具体成果如下。

2014年我国发表SCI论文数量列世界第二

一、新材料新机制晶体管研究

科技日报北京10月21日电 中国科技信息研究所21日公布了最新的中国科技论文统计结果。2014年我国发表的《科学引文索引》论文数量排世界第2位,10年来发表论文的被引用次数排世界第4位。尽管与上一年相比,这两项统计在世界的位次均未发生变化,但通过具体数据的分析可以看出,中国科技论文质量在不断提升。

功耗是制约未来集成电路发展的瓶颈问题。在栅极中引入铁电新材料的“负电容晶体管”可以突破传统场效应晶体管的亚阈值摆幅开关极限,有望在极低电源电压下工作,从而降低功耗并保持高性能。但是,NCFET中负电容效应的物理原理以及回滞现象的产生机制尚不完全清楚,其是否能够实现无回滞且稳定的超陡亚阈特性以面向实际高速逻辑电路应用成为了近几年国际上争议的焦点。黄芊芊助理教授和黄如院士团队从器件和材料的基本物理机制入手,通过实验首次直接观测到铁电材料的负微分电容现象,提出并证实了基于动态极化翻转的负电容原理的全新理论解释,阐明了NCFET的超陡亚阈值摆幅和回滞现象产生的物理本质,建立了可预测的物理模型,并发现NCFET亚阈值摆幅和回滞现象之间的优化存在本征的冲突,从而指明了面向不同电路应用的器件设计。该工作以《负电容晶体管中负电容和回滞现象的物理根源新理解》为题发表。

近些年,中信所一直在弱化对SCI论文数量的统计评估,而加大了对体现质量的论文被引用次数的评估。10年来,我国SCI论文共被引用1287.60万次,与去年统计时比较,数量增加了24.2%,连续两年排在世界第4位。中国SCI论文被引用次数的增长速度显著超过其他国家。但与排在前3位的美国、德国和英国还有明显差距。我国平均每篇SCI论文被引用8.14次,比上年度统计时提高了7.5%。世界平均值为11.29次/篇,我国距世界均值还有一定差距,但提升速度相对较快。

铁电材料还可以应用在存储器领域。基于氧化铪的铁电新材料有着传统铁电材料无法比拟的优势,然而其铁电特性来源在国际上仍有争论,其多样的循环特性也限制了其进一步的发展。黄鹏助理研究员和康晋锋教授团队从材料计算入手,发现了一种可能的氧化铪中铁电特性来源,并基于计算结果对循环特性的进行了蒙特卡洛模拟。实验结果表明,该器件模拟方法可以很好的拟合并再现各种循环特性,这在一定程度上验证了所提出的铁电特性来源机制。该工作以《氧空位在基于氧化铪的铁电存储材料的循环特性中的作用》为题发表,并入围大会最佳学生论文的候选。

体现中国SCI论文质量提高的还有“高被引论文”的快速增长。所谓高被引论文就是被引用次数处于世界前1%的论文。以最近10年为一段,中国各学科进入高被引论文行列的共有15011篇,虽然只占世界份额的11.9%,但数量却比去年统计时增加了22.2%,连续3年排在世界第4位。

如前所述,如何突破晶体管开关效率的极限对于降低集成电路的功耗至关重要。刘飞助理教授与合作者一起提出并从理论上研究了利用“冷源”过滤高能热电子进而打破晶体管开关效率的极限,基于石墨烯和硅分别设计了两类“冷源”结构,并通过第一性原理输运计算对器件性能进行评估同时讨论了器件优化设计方法。该工作以《基于源端态密度工程的超低功耗器件第一性原理模拟》发表。

统计结果显示,中国有19个学科SCI论文的被引用次数进入世界前10位,比上年统计时增加了3个学科领域。其中农业科学、化学、计算机科学、工程技术、材料科学、数学、药学与毒物学7个领域论文的被引用次数排名世界第2位,环境与生态学和物理学排在世界第3位。

上述工作均得到了广泛关注。特别是,对于负电容晶体管的研究,针对最具争议的关键机制问题提出了符合物理本质的新理论,得到了包括美国工程院院士在内的学术界专家和包括台积电在内的产业界知名公司的高度评价。

“表现不俗论文”占比的增加,在一定程度上也反映出中国SCI论文质量的提升。若在每个学科领域,按论文被引用次数的世界均值画一条线,高于均线的就是表现不俗论文。2014年,我国机构作者为第一作者的SCI论文共有23.51万篇,其中表现不俗论文为91389篇,占论文总数的38.9%,较上一年度提高了5个百分点。

二、基于新型器件的神经形态计算研究

在中信所公布的表现不俗论文的统计中,记者通过对比发现了高校和研究机构的差距。如果按发表表现不俗论文的数量排队,排在前30名的我国科研机构中,有21家机构的表现不俗论文已占所发论文总数的一半以上,就是一多半的论文被引次数达到世界均值;而同样按发表表现不俗论文的数量排队,排在前30名的我国高校中,竟没有一所高校发表的表现不俗论文能达到其论文总数的一半。这样看,中国高校SCI论文的整体质量要比中国科研机构的整体质量低一些。

利用新型非易失性存储器实现计算存储的融合可以加速神经形态计算,制备高能效的人工智能芯片。黄鹏助理研究员和康晋锋教授团队提出了利用NVM累积权重符号位,结合二值神经网络算法解决了NVM神经网络的精准权重在线更新问题,实现了在线训练。该工作以《利用非线性2T2R突触单元现实BNN在线训练的硬件解决方案》为题发表。

针对基于阻变器件的神经形态计算中权重随着时间变化导致系统性能衰退的问题,黄鹏助理研究员和康晋锋教授团队从物理机制出发,建立了描述阻变器件权重衰变的简约模型,提出了新的突触单元结构和刷新方式以改进神经网络系统的可靠性。该工作以《面向导电通道模拟型阻变阵列的“态”不稳定性和保持行为的解析模型以及其在神经网络设计上的应用》为题发表。

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