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重大国际合作研究项目“系统芯片设计方法及其电子设计自动化(EDA)关键技术研究”成果突出

作者:国际合作局 陈文涛 陈淮 韩建国 信息科学部 刘志勇    发表时间:2004-9-14    摘自:情况交流

 

  集成电路工艺的发展,使人们有能力在单个芯片上集成一个完整的系统,其中包括微处理器、嵌入式存储器、射频模块、现场可编程逻辑阵列,以及专用电路模块,并可嵌入能完成特定功能的软件。上述系统芯片(System-On-A-Chip,简称SOC)在性能、功耗、体积、重量和总成本上都具有更大的优势,对于国防现代化所需的通信、侦察和其他技术保障,以及在消费类电子产品领域都具有十分重要的意义。

  2000年,清华大学、威尼斯网址平台首页、浙江大学与美国加州大学洛杉矶分校、加州大学圣芭芭拉分校的有关研究团队共同成立了“国际系统芯片研究中心(International Center on System-On-a-Chip,简称IC-SOC)”,希望通过国际合作研究,全面系统地汲取国际SOC设计方面的诸多领先技术,发挥我国在此领域的研究特长。在3~4年内,完成一批在国际上有影响力的研究成果,使我国在SOC的电子设计自动化(EDA)关键技术方面有新的突破,争取在集成电路系统设计方法和工具方面步入世界先进行列,并争取与我国其他科技计划相衔接,进一步发展成实用的产品,从而带动我国SOC产业化的发展。

  国家自然科学基金委员会(NSFC)与美国国家科学基金会(NSF)在合作协议框架下对该项合作研究给予了资助,资助的重大国际合作研究项目名称为“系统芯片设计方法及其EDA关键技术研究”,中方主要负责人为清华大学洪先龙教授和威尼斯网址平台首页程旭教授。

  合作各方根据项目的需要和各自研究基础确定了任务分工,并从开始筹备到项目执行,进行了频繁的交流活动,包括筹备酝酿会、“国际系统芯片研究中心”项目进展汇报会、多次双边学者和学生的互访交流和共同研究。通过对关键科学问题和技术难点的深入讨论和交流,使我方清楚地了解了本领域国际上的发展趋势和学术水平。多方的广泛合作将各个单位的学术特长进行了配合以求得各自的最佳发挥,有助于项目的高效率开展。由于各个单位的研究方向侧重不同,使我方有机会接触各个方面的研究内容。每年定期举行的国际会议又为彼此的合作提供了紧密交流的机会。

  根据合作各方的书面协议,现有的知识产权归各方拥有;参与合作的各方在计划实施过程中独立完成的成果的知识产权归各方拥有;合作产生的知识产权和专利,未经特殊说明,原则上由参与研究的各方共享,所占比例将根据各方对具体成果的贡献而协商确定;向第三方转让共同的知识产权,需经合作各方协商确定;合作各方如需使用其他合作单位的成果,需签订保密协议,并在新成果的发表或发布信息中,明确说明对其他合作单位知识产权的使用情况。

  在合作的基础上,中方项目组成员在SOC设计方法学的理论层面上进行了深入的研究,为学科发展和产品开发奠定了坚实的基础;在芯片级布图规划和布局、互连线规划和特殊线网布线、三维互连寄生参数提取、软硬件划分和互连线驱动的综合等技术研究中取得多项国际先进水平的研究成果。主要成果有:

  1)在2000年11月国际计算机辅助设计年会(ICCAD2000)提出的具有原创性的角模块表的布图表示(Corner Block List, CBL)的基础上,提出了多个扩展的CBL布图表示:扩展角模块表(ECBL)、压缩角模块表(CCBL)和角模块表子串(SUB-CBL)等布图表示及其布图规划算法。相关论文发表在2001年度的国际物理设计年会上,这也是国内发表在该系列会议(布图设计自动化方面最高学术水平会议)上的第一篇大会宣读的论文。

  2)在互连线规划及优化算法和特殊线网布线的研究方面,提出了“关键网络”概念和“基于关键网络”的互连线时延分析与优化策略,使得时延、布线拥挤的优化效果理想。该项研究成果已发表在本研究领域最高学术水平的国际学术期刊IEEE Trans. on CAD上,这是大陆学者近十几年来在该刊物上发表的本领域第二篇学术论文。

  3)在时域考虑电阻、电容和电感的电源/地线网络瞬态分析与优化问题上也取得了重大进展,提出了串联支路等效电路约简算法和二维几何网格约简算法,对大型网络在同样精度下,其求解时间比常用的SPICE模拟程序快几十倍甚至几百倍,具备了分析和优化百万门的大型电源/地线网络的能力。威尼斯网址平台首页研究小组围绕以微处理器为核心的系统芯片的研究与开发,在SOC体系结构、软件支撑环境等方面取得了一系列的重要成果。开展了面向VDSM的SOC设计方法学和实现技术的研究,实现了完整的SOC设计开发平台、软硬件协同设计环境和面向0.25um/0.18um/0.13um的SOC设计流程。在此基础上研究、设计与实现了具有自主知识产权的集32位定点处理器和64位浮点协处理器于一体的系统芯片。

  该项目执行3年期间发表了多篇学术论文,其中在本领域重要的国际学术刊物上发表12篇,在本领域重要的国际学术会议上发表29篇,被SCI检索22篇,被EI检索91篇。获国家发明专利2项。

  此外,通过开展实质性的国际合作,增强了我国在国际上的影响,培养了人才,锻炼了队伍。先后有50余名博士生、80余名硕士生和近10位博士后参与了该项研究工作。项目中方负责人洪先龙教授在2003年被选为美国电机电子工程师协会会员(IEEE fellow),并被IEEE Transaction on Circuits and Systems, Part 1聘为副编辑。

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