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為期三天的“中國光谷·華為杯”第六屆中國研究生創(chuàng)“芯”大賽決賽落下帷幕。大賽激發(fā)了全國集成電路學(xué)子的創(chuàng)新熱情，參賽學(xué)子們拿出了精益求精的作品。群英薈萃中有這樣一組女生上得了“筆試舞臺”、打得了“答辯擂臺”，最終摘得本屆大賽最高獎項創(chuàng)“芯”之星。她們就是來自上海交通大學(xué)微納電子學(xué)系何衛(wèi)鋒教授課題組的SLS隊。
隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，邊緣計算技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。邊緣計算通過將計算資源部署到更接近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的位置，實現(xiàn)了低延時和隱私保護(hù)等目的。然而，邊緣設(shè)備通常由電池供電，其電池容量有限。例如，智能手表等可穿戴設(shè)備的待機(jī)時間通常小于一天，嚴(yán)重影響了用戶體驗。因此，電路能效是邊緣計算設(shè)備的核心指標(biāo)。
SLS隊伍的作品面向邊緣端設(shè)備的高能效計算需求，研究并提出了面向?qū)捁ぷ麟妷旱臅r序裕量片上推測與自適應(yīng)壓縮、電荷域兩相模擬計算兩項技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的高能效原型芯片。項目在技術(shù)和應(yīng)用上都有突破，摘得桂冠也變得水到渠成。
SLS團(tuán)隊究竟是如何從889支隊伍、3352名參賽師生中脫穎而出的呢？是怎樣的特質(zhì)讓SLS傲立群雄，摘得桂冠？
?01地基穩(wěn)，“建筑”高
SLS團(tuán)隊的名稱是三個女生姓氏的縮寫，S—研究生二年級的邵琳，L—碩博連讀四年級的李婕妤，S—大四剛畢業(yè)的蘇坤。
這個團(tuán)隊的核心，當(dāng)之無愧是正在就讀碩博連讀四年級的隊長李婕妤。路演中李婕妤用溫柔又有力量的聲音娓娓道來自己戰(zhàn)隊的成果，結(jié)束時面對評委老師格科微副總裁喬勁軒就功耗問題的提問時，也是有理有據(jù)，邏輯清晰。
團(tuán)隊的另一名隊員邵琳已經(jīng)是第二次參加大賽了。邵琳說之前看學(xué)長學(xué)姐參加大賽，就覺得這個大賽非常厲害。2022年邵琳所在的“麻辣香鍋隊”一舉拿下“創(chuàng)芯之星”，積累了珍貴的經(jīng)驗之后，今年邵琳所在團(tuán)隊再次奪魁。今年邵琳和蘇坤作為更低年級的學(xué)妹，擔(dān)任的角色更傾向于基礎(chǔ)答題。
在采訪中記者發(fā)現(xiàn)，大賽對基礎(chǔ)知識掌握的扎實度有較高的要求。來自西安電子科技大學(xué)研究生一年級的宋家俊和段易辰同學(xué)就提到：筆試還是有難度的，不是說題目難，而是基礎(chǔ)題有很多，涉及的面也比較廣。具備扎實的基礎(chǔ)知識，才能為未來深入研究奠基。蘇坤也說到：這樣的筆試和機(jī)試對我來說是一個非常好的鞏固基礎(chǔ)知識的機(jī)會。
對于邵琳和蘇坤來說，每一次的模擬機(jī)考練習(xí)都是難忘的。邵琳更是說“在去年的和今年的機(jī)考備賽過程中，第一次模擬機(jī)考練習(xí)時，題目都是做不完的。但是一次次練習(xí)機(jī)考的過程是我最難忘的事?！庇纱丝梢?，哪怕去年參加過比賽，今年大賽依然充滿著挑戰(zhàn)。
正如中國研究生創(chuàng)芯大賽組委會執(zhí)行主任委員、清華大學(xué)王志華教授所說：“大賽有一個很明確的基礎(chǔ)知識的考試，這樣的一個考試就避免了某些其他的賽事里一個團(tuán)隊拿著師兄甚至已經(jīng)畢業(yè)了很多年的師兄，甚至全團(tuán)隊的成果，在這做一個PPT，演示的好就可以獲得不錯分?jǐn)?shù)的情況。”大賽每一次選拔出來的，都是基礎(chǔ)扎實的真才實學(xué)。
?02知識“硬”，實踐強(qiáng)
李婕妤在大四時進(jìn)入了何老師的高能效集成電路課題組，并在研究生階段的第一年就開始探索她的第一個研究課題，也就是本次大賽作品中的第一項關(guān)鍵技術(shù)：寬電壓下的電路時序裕量推測與壓縮技術(shù)，并完成了原型芯片的設(shè)計與流片；在2022年3月份，李婕妤完成了自己的第二款芯片的流片；這都為此次大賽的奪冠打下了堅實的基礎(chǔ)。
“當(dāng)我第一次有一顆自己設(shè)計的芯片，第一次測試發(fā)現(xiàn)芯片功能是正確的，這一刻是非常難忘的，因為從設(shè)計、流片到芯片回來以后測試的整個過程，真的很不容易?！痹诨貞洔?zhǔn)備比賽過程的時候，李婕妤同學(xué)有點(diǎn)激動的講述了這個故事。而她現(xiàn)在，已經(jīng)有了2顆流片成功的芯片。在最后的路演答辯中，評委浙江大學(xué)韓雁教授連連稱贊：你的研究成果非常優(yōu)秀。
SLS隊伍的作品面向邊緣端設(shè)備的高能效計算需求，研究并提出了面向?qū)捁ぷ麟妷旱臅r序裕量片上推測與自適應(yīng)壓縮、電荷域兩相模擬計算兩項技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的高能效原型芯片。在第一項技術(shù)中，通過動態(tài)感知、推測電路運(yùn)行時的時序裕量，進(jìn)而進(jìn)行自適應(yīng)的時鐘頻率調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對芯片悲觀時序裕量的自適應(yīng)壓縮。加速引擎原型芯片的測試結(jié)果表明該技術(shù)可將電路性能提升4.2倍、能效提升19.3%。在第二項技術(shù)中，通過采用基于電荷域的兩相模擬計算策略，有效降低了數(shù)模轉(zhuǎn)換開銷。原型芯片測試結(jié)果表明電路能效提升高達(dá)10.7倍。
項目所提出的技術(shù)有望應(yīng)用于邊緣移動設(shè)備、邊緣服務(wù)器等多種邊緣計算應(yīng)用場景，有效提升邊緣設(shè)備的能效，這對節(jié)省能源、加快萬物互聯(lián)的發(fā)展有重要意義。其中，第一項技術(shù)，即面向?qū)捁ぷ麟妷旱臅r序裕量片上推測與自適應(yīng)壓縮，可應(yīng)用邊緣端服務(wù)器以及移動邊緣設(shè)備中的多種專用加速引擎，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器、圖像處理加速器、加解密加速器等，有效提升此類設(shè)備的能效。第二項技術(shù)，即電荷域兩相模擬計算，可應(yīng)用于移動邊緣設(shè)備的全球衛(wèi)星導(dǎo)航加速器中，有效提升可穿戴設(shè)備、車載設(shè)備等設(shè)備的能效和定位性能。
目前，基于SLS戰(zhàn)隊的相關(guān)成果包括已發(fā)表（含錄用）學(xué)術(shù)論文6篇。其中，一作論文5篇，包括集成電路領(lǐng)域頂會ISSCC 2023和頂刊JSSC 2023，并申請國家發(fā)明專利兩項。所提的兩項技術(shù)，已經(jīng)受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，所在課題組先后與歸芯科技、華為2012實驗室網(wǎng)絡(luò)芯片部門、華為武漢研究所進(jìn)行了技術(shù)交流與合作。
產(chǎn)教融合，就是要讓真知和實踐再次融合。王志華教授說大賽有一個實際的設(shè)計過程，進(jìn)行基本技能的考察和基本技能的使用，使得學(xué)生能夠利用到工業(yè)界所使用的工具，求出工業(yè)界期望解決的物理問題的解。這樣篩選出來的參賽作品，就能像SLS戰(zhàn)隊一樣探索解決產(chǎn)業(yè)關(guān)心的問題。
?03團(tuán)戰(zhàn)精彩，與賽共贏
決賽中，三個女生在舞臺上進(jìn)行最后答辯展示時自信堅定、語言凝練、邏輯清晰。創(chuàng)芯大賽的常務(wù)副主任委員北京大學(xué)蓋偉新教授就忍不住連連感嘆：“這三個女生，巾幗不讓須眉啊！”確實，在男生占大多數(shù)的微電子相關(guān)專業(yè)里，女生可謂“鳳毛麟角”。
然而在本屆創(chuàng)“芯”大賽中，很多優(yōu)秀的女生們科研領(lǐng)先、思維敏捷、口才出眾。賽后我們對SLS三位女生進(jìn)行了采訪，盡管全是女生引起了大家的注意，但是三個女生還是十分淡定，“總的來說，我在學(xué)習(xí)過程中遇到了很多優(yōu)秀的男生，也有很多優(yōu)秀的女生，所以我覺得性別不是一個決定性的因素。也沒有什么特別的感覺。” 當(dāng)記者用“巾幗”形容她們的時候，隊長李婕妤羞澀的笑道：“哈哈是的，我們好像也是我們課題組里面唯三的三個女生?！?/p>
李婕妤告訴我們，這個戰(zhàn)隊中分工明確，各司其職的同時，合作也十分默契，跟大家是來自從同一個課題組有很大關(guān)系。李婕妤作為大學(xué)姐，負(fù)責(zé)電路設(shè)計和創(chuàng)新點(diǎn)的構(gòu)思，邵琳和小學(xué)妹蘇坤則是協(xié)助前期的仿真和流片后的測試工作。同時，邵琳和蘇坤也正在探索自己的研究課題。但是，三個人的課題大方向都聚焦在高能效集成電路設(shè)計上，大家時時溝通研究成果，互通有無。年級跨度大不僅沒有成為問題，反而成為了優(yōu)勢。
大賽也不僅僅是把校園內(nèi)的力量發(fā)揮到了極致，同時提供了各個高?；ネㄓ袩o的平臺，甚至直接對接企業(yè)，深度熟悉產(chǎn)業(yè)界的需求和痛點(diǎn)。說到參加兩次比賽的感受，邵琳覺得自己在每一年的大賽中都能認(rèn)識到來自全國各地的優(yōu)秀學(xué)子們，在最后的公開路演環(huán)節(jié)看到別人的研究工作，受益匪淺。創(chuàng)“芯”大賽給了一個自己認(rèn)識青年才俊的機(jī)會，并且了解到全國各地高校正在致力于哪些前沿工作。
再次恭喜SLS戰(zhàn)隊取得了優(yōu)秀的成果。競賽的意義并不僅僅是“獎杯”，而在于它對研究生培養(yǎng)的實踐性牽引，引導(dǎo)更多研究生同學(xué)強(qiáng)化實踐，真刀真槍解決實際問題，同時引導(dǎo)更多的研究生同學(xué)站在前沿，勇于創(chuàng)新。產(chǎn)學(xué)研更深入地合作，師生更密切地互動交流，多學(xué)科的融合交叉，讓更多的人才“冒”出來。未來的“IC”路還很漫長，我們也期待著這些賽事篩選出來的優(yōu)秀集成電路人才們在如今被高度關(guān)注、甚至被“卡脖子”的半導(dǎo)體領(lǐng)域，熠熠發(fā)光！
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