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項目簡介： 針對設(shè)備如何正確理解人類的邏輯和時序知識，并將獲得的知識便捷的轉(zhuǎn)換為當前計算機體系的執(zhí)行代碼的問題，設(shè)計了用于智能應(yīng)用的SOC芯片。此芯片由當前通用微處理器和相應(yīng)的固件構(gòu)成，固件由操作系統(tǒng)、類似人腦樹突學習和推理的新型思維模型和通用通信模塊構(gòu)成，SOC系列芯片可以解決認知人類邏輯、時序思維的問題，具備了一定的認知智能。系列芯片可分無帶代碼編程的控制芯片，無代碼編程的總線與網(wǎng)絡(luò)通信芯片，低代碼編程的運動控制芯片，制造業(yè)核心控制設(shè)備本質(zhì)安全芯片等幾個系列的芯片。 技術(shù)的創(chuàng)造性與先進性、創(chuàng)新要點： 01）、提出了類人思維計算理論方法 02）、有別于馮諾曼和哈弗結(jié)構(gòu)的計算機運行架構(gòu)  a、傳統(tǒng)的計算機程序由程序員完成，新的框架和機制要求計算機 程序由使用者經(jīng)過簡單培訓便可完成，改變了目前程開發(fā)模 式。  b、應(yīng)用開發(fā)過程可直接認知和理解以人類思維描述的開發(fā)目標 幾乎無需編寫代碼，與現(xiàn)有單片機、PLC等開發(fā)模式完全不同， 具備了認知人類知識和經(jīng)驗的高等級人工智能功。 c、與現(xiàn)有的開發(fā)模式和開發(fā)工具相比，對開發(fā)人員專業(yè)技能要求大大降低，應(yīng)用開發(fā)效率極大提高。 03）、以人類思維的視角而非二進制運算的模式進行計算機數(shù)據(jù)的處理。 獲獎情況： 獲2016年山東省科技進步一等獎

目前，國產(chǎn)集成電路“缺芯少減”的現(xiàn)象非常嚴重，特別是在編程邏輯器件被美國幾家著名大公司所壟斷.國內(nèi)與固外差距巨大，可編程器件目前廣泛應(yīng)用于通信航天航空導航遙感遙測。大的應(yīng)用需R和發(fā)展前展。本項目針對嵌入了處理器的SoPC芯片(SystemonPogrammableChip)具有該現(xiàn)狀，與成都華微公司合作,研制了完全自主可控的SoPC芯片。

近年來，受到國際網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境的影響，網(wǎng)絡(luò)安全越來越受到關(guān)注。對于網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備和節(jié)點，需要采用高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)過濾設(shè)備來消除安全隱患。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)過濾設(shè)備為了提高性能采用了國外公司的芯片方案進行系統(tǒng)設(shè)計，在提高系統(tǒng)有效性的同時卻帶來了芯片層次的安全威脅。隨著相關(guān)國產(chǎn)芯片成熟度的提高和芯片層級的安全性威脅的加大，開發(fā)基于國產(chǎn)芯片方案的網(wǎng)絡(luò)處理、過濾設(shè)備的緊迫性變的越來越大。由于國產(chǎn)芯片跟國外同類芯片比較性能還有差距，為了提高基于國產(chǎn)芯片的網(wǎng)絡(luò)過濾設(shè)備的性能需要在系統(tǒng)架構(gòu)和并行處理方面進行更多研究，以滿足高速數(shù)據(jù)處理的需要。 本設(shè)備基于國產(chǎn)芯片方案，實現(xiàn)高性能網(wǎng)絡(luò)分流和過濾，具有和服務(wù)器平臺交互的PCIE接口，4個千兆以太網(wǎng)接口，具有向萬兆網(wǎng)絡(luò)平滑過渡的能力，設(shè)備核心芯片模塊均采用國產(chǎn)芯片，設(shè)備處理能力達到千兆以上。

項目成果/簡介:項目簡介：針對設(shè)備如何正確理解人類的邏輯和時序知識，并將獲得的知識便捷的轉(zhuǎn)換為當前計算機體系的執(zhí)行代碼的問題，設(shè)計了用于智能應(yīng)用的SOC芯片。此芯片由當前通用微處理器和相應(yīng)的固件構(gòu)成，固件由操作系統(tǒng)、類似人腦樹突學習和推理的新型思維模型和通用通信模塊構(gòu)成，SOC系列芯片可以解決認知人類邏輯、時序思維的問題，具備了一定的認知智能。系列芯片可分無帶代碼編程的控制芯片，無代碼編程的總線與網(wǎng)絡(luò)通信芯片，低代碼編程的運動控制芯片，制造業(yè)核心控制設(shè)備本質(zhì)安全芯片等幾個系列的芯片。技術(shù)的創(chuàng)造性與先進性、創(chuàng)新要點：01）、提出了類人思維計算理論方法02）、有別于馮諾曼和哈弗結(jié)構(gòu)的計算機運行架構(gòu) a、傳統(tǒng)的計算機程序由程序員完成，新的框架和機制要求計算機程序由使用者經(jīng)過簡單培訓便可完成，改變了目前程開發(fā)模式。 b、應(yīng)用開發(fā)過程可直接認知和理解以人類思維描述的開發(fā)目標幾乎無需編寫代碼，與現(xiàn)有單片機、PLC等開發(fā)模式完全不同，具備了認知人類知識和經(jīng)驗的高等級人工智能功。c、與現(xiàn)有的開發(fā)模式和開發(fā)工具相比，對開發(fā)人員專業(yè)技能要求大大降低，應(yīng)用開發(fā)效率極大提高。03）、以人類思維的視角而非二進制運算的模式進行計算機數(shù)據(jù)的處理。獲獎情況：獲2016年山東省科技進步一等獎應(yīng)用范圍:2019年工信部的報告中提到，2019年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值達4800億，并拉動2萬億的增長，而我們的芯片可以直接應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)，我們的SOC芯片是支撐物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。此芯片不僅能夠為智能制造、高端裝備提供不同功能的智能SOC，又可以以此為核心生產(chǎn)智能設(shè)備，還可以提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的整體解決方案；方案已經(jīng)應(yīng)用于智能樓宇綜合管理系統(tǒng)，智慧建造智能管控系統(tǒng)，辦公樓宇智能節(jié)能管理系統(tǒng)，智慧氣象綜合管理系統(tǒng)等，不僅能解決客戶的智慧應(yīng)用問題，還能完全替代國外控制領(lǐng)域的核心產(chǎn)品，從而不被卡脖子。技術(shù)成熟度:可以量產(chǎn)

北京大學物理學院“極端光學創(chuàng)新研究團隊”王劍威研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導的課題組，與英國、丹麥、奧地利和澳大利亞的學者合作，實現(xiàn)了硅基集成光量子芯片上的多體量子糾纏和芯片-芯片間的量子隱形傳態(tài)功能，為芯片上光量子信息處理和計算模擬的應(yīng)用，奠定了堅實的基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在國際頂級物理期刊Nature Physics(https://www.nature.com/articles/s41567-019-0727-x)。 集成光量子芯片技術(shù)，結(jié)合了量子物理、量子信息和集成光子學等前沿學科，通過半導體微納加工制造高性能且大規(guī)模集成的光量子器件，實現(xiàn)對光量子信息的高效處理、計算和傳輸?shù)裙δ堋Ｆ渲校霉杌矫婀獠▽Ъ杉夹g(shù)的光量子芯片具有諸多獨特優(yōu)勢，包括集成度高、穩(wěn)定性好、編程操控性優(yōu)越和可單片集成核心光量子器件等，因此被認為是一種實現(xiàn)光量子信息應(yīng)用的重要手段之一。 A. 硅基量子隱形傳態(tài)和多光子量子糾纏芯片的示意圖，左上角為集成量子光源的電子顯微鏡圖；B. 量子隱形傳態(tài)的量子線路圖；C. 量子糾纏互換的量子線路圖；D. GHZ糾纏制備的量子線路圖 北京大學研究團隊與布里斯托爾大學、丹麥科技大學、奧地利科學院、赫瑞-瓦特大學和西澳大利亞大學科研人員密切合作，在硅基光量子芯片技術(shù)和應(yīng)用方面取得了突破性進展。研究團隊發(fā)展了一種基于微環(huán)諧振腔的高性能集成量子光源，通過硅波導的強四波混頻非線性效應(yīng)，實現(xiàn)了光子全同性優(yōu)于90%、無需濾波后處理的50%觸發(fā)效率的單光子對源，達到了對4組微腔量子光源陣列的相干操控，片上雙光子量子糾纏源的保真度達到了92%。團隊實現(xiàn)了關(guān)鍵的可編程片上雙比特量子糾纏門，可以按照功能需要切換貝爾投影測量和量子比特焊接操作，通過量子態(tài)層析實驗確認了高保真的雙比特糾纏操作。 研究團隊在單一硅芯片上實現(xiàn)了高性能量子糾纏光源、可編程雙比特量子糾纏門，以及可編程單量子比特測量的全功能集成，進而實現(xiàn)了三種核心量子功能模塊——芯片上四光子真糾纏、量子糾纏互換、芯片-芯片間的高保真量子隱形傳態(tài)。通過對兩對糾纏光子對進行量子比特焊接操作，團隊實現(xiàn)并判定了四比特Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 真量子糾纏的存在；通過對兩對糾纏光子中各一個光子進行貝爾投影操作，實現(xiàn)了量子糾纏互換功能，使來自不同光子源的光子間產(chǎn)生了量子糾纏；利用兩個芯片間的量子態(tài)傳輸和量子糾纏分布技術(shù)，實現(xiàn)了兩個芯片間任意單量子比特的量子隱形傳態(tài)，達到了近90%的隱形傳態(tài)保真度。 團隊研制的硅基多光子量子芯片尺寸僅占幾平方毫米，比傳統(tǒng)實現(xiàn)方法小了約5-6個數(shù)量級，不僅達到了器件的微型化，同時具備了單片全功能集成、器件編程可控、系統(tǒng)性能優(yōu)越等特點，其中量子隱形傳態(tài)保真度優(yōu)于已報道的其它物理實現(xiàn)方法。多體量子糾纏體系的片上制備與量子調(diào)控技術(shù)，為片上量子物理基礎(chǔ)研究和片上光量子信息處理傳輸、量子計算模擬的應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)。

硅芯片是當代信息技術(shù)的核心，當前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用是“超越摩爾”技術(shù)路線中相當重要的一環(huán)，需要數(shù)量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數(shù)傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設(shè)計，將在整體上產(chǎn)生更大功耗并占據(jù)更大的空間。由此，復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結(jié)合和組裝，構(gòu)造了對不同環(huán)境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統(tǒng)。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關(guān)研究結(jié)果以《面向智能數(shù)字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環(huán)境刺激中可以發(fā)生折射率、顏色、晶體結(jié)構(gòu)等方面的光學性質(zhì)變化，但一般需要光譜設(shè)備或比色卡才能進行比對。而翻轉(zhuǎn)的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區(qū)域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區(qū)，智能材料內(nèi)部物理性質(zhì)變化引起了微小光學性能改變，從而表現(xiàn)在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現(xiàn)對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結(jié)構(gòu)，頂層的智能薄膜材料對環(huán)境刺激發(fā)生響應(yīng)，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結(jié)合了傳統(tǒng)硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優(yōu)良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現(xiàn)出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區(qū)域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現(xiàn)對不同環(huán)境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數(shù)據(jù)處理功能的柔性系統(tǒng)合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環(huán)境變化做出響應(yīng)的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當環(huán)境發(fā)生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩(wěn)，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環(huán)境參數(shù)的值。研究團隊開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續(xù)信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數(shù)檢測方面的能力，已經(jīng)初步具備了未來的“智能數(shù)字灰塵”的雛形。該策略也可以應(yīng)用于其他的數(shù)字傳感系統(tǒng)，在后摩爾時代中將具有巨大的應(yīng)用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學Taeyoon Lee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復旦大學和專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室等大力支持。

成果介紹在微瓦級極低功耗的情況下，芯片可以應(yīng)用至智能手機、可穿戴智能設(shè)備、小家電、大家電、玩具及車載等眾多場景中。技術(shù)創(chuàng)新點及參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲/計算精度動態(tài)自適應(yīng)的系統(tǒng)架構(gòu)，基于事件驅(qū)動的精度可控數(shù)模混合近似計算電路，實現(xiàn)面向各種背景噪聲的場景自適應(yīng)低功耗智能計算。基于22nm工藝，實現(xiàn)微瓦級(< 10uW)極低功耗下的高精度關(guān)鍵詞語音識別樣片驗證，相比目前最新研究成果，硬件能效提高近3倍，且支持各種噪聲下的高精度識別(Noise-robust recognition)，相關(guān)研究成果已發(fā)表在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers。市場前景可集成和使用在對手機、可穿戴設(shè)備、智能家居等多種應(yīng)用場景的智能終端產(chǎn)品。產(chǎn)品當前已經(jīng)在實驗室完成樣品測試，各項功能都處于行業(yè)優(yōu)秀水平；芯片目前技術(shù)參數(shù)可以達到支持離線語音喚醒功能，支持5個喚醒詞和10個命令詞，還支持聲紋識別。它支持3-5m的遠場語音喚醒和識別，工作頻率為50MHz，延遲不到10ms。

已有樣品/n5G針對熱點場景優(yōu)化，通過密集部署的小型基站來卸載用戶流量，滿足用戶高 速接入的需求，提升用戶體驗。面向熱點高容量的基帶芯片為小型基站提供高靈活 性、集成一體化的芯片級解決方案，大大降低5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本，是小型基站的核 心器件。研制小型基站基帶芯片對我國在5G時代實現(xiàn)引領(lǐng)、提升企業(yè)核心競爭力、 搶占市場應(yīng)用先機具有重要的戰(zhàn)略意義。面向室內(nèi)外局部熱點區(qū)域的高容量場景， 突破軟件可定義空口架構(gòu)、高并行度基帶處理等關(guān)鍵技術(shù)，研制能夠提供高數(shù)據(jù)傳 輸速率的基帶芯片，開發(fā)相關(guān)模塊并與企業(yè)合作進行

本實用新型實現(xiàn)了一種高速實時運動控制電路/芯片，包括CPU讀寫控制模塊、FIFO(First In First Out)模塊、FIFO讀取控制模塊、初始化模塊、輔助控制模塊、插補控制模塊和輸出控制模塊；CPU讀寫控制模塊的數(shù)據(jù)輸入端接收外部控制數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)輸出端連接FIFO模塊的輸入端；FIFO模塊的輸出端連接FIFO讀取控制模塊，F(xiàn)IFO讀取控制模塊的輸出端連接初始化模塊輸入端，初始化模塊輸出端分別連接輔助控制模塊和插補控制模塊的輸入端；輔助控制模塊和插補控制模塊的輸出端分別連接輸出控制模塊的輸入端，輸出控制模塊的輸出端即為本電路/芯片的輸出端；FIFO模塊內(nèi)還包括監(jiān)測FIFO空/滿狀態(tài)的檢測模塊。

本發(fā)明所述毛細管等速微通道電泳芯片，包括芯片本體，包括位于芯片本體上的進樣毛細管和檢測毛細管，所述進樣毛細管中部和檢測毛細管一端呈T形垂直連接。采用本發(fā)明所述的毛細管等速微通道電泳芯片，采取蝕刻芯片代替普通毛細管，使得電泳路徑明顯縮短并更加規(guī)則；采取T字形毛細管，使得前導、尾隨緩沖液和樣品分別進樣更加方便，且能有效縮短電泳路徑減少流體沿程阻力損失，更大限度的保證衡量污染物監(jiān)測的精確度。