基于ICSICT 2024精选论文的固态器件与VLSI系统前沿进展专刊

《Integrated Circuits and Systems》：Editorial: Special Issue on Selected Papers from ICSICT 2024

本特刊收录了ICSICT 2024会议的八篇精选扩展论文，聚焦固态器件、集成电路制造、VLSI电路系统等前沿主题。研究人员针对高性能计算、存内处理(PIM)、神经形态计算等关键问题展开深入探索，在器件工艺、架构设计及系统集成方面取得了创新成果，为后摩尔时代集成电路技术的发展提供了重要参考。所有论文均经过严格评审，具有高度的学术价值和行业指导意义。

　　

随着摩尔定律逐渐逼近物理极限，全球集成电路产业面临着前所未有的挑战。如何在纳米尺度下进一步提升芯片性能、降低功耗并保持可靠性，成为学术界和工业界共同关注的焦点。传统的冯·诺依曼架构中存储墙问题日益突出，数据在处理器与存储器之间的频繁搬运造成了巨大的能量消耗和性能瓶颈。与此同时，人工智能、大数据等新兴应用对算力提出了更高要求，亟需开发新型计算架构和芯片技术。正是在这样的背景下，2024年IEEE国际固态器件与集成电路技术会议（ICSICT）在中国珠海成功举办，为领域内的专家学者提供了重要的国际交流平台。

ICSICT作为IEEE在中国举办的旗舰级会议，汇集了来自全球的顶尖研究人员，共同探讨固态器件、集成电路制造、VLSI电路与系统等领域的最新进展。会议共收到370篇投稿，其中133篇被选为口头报告，132篇为海报展示，同时还组织了8场主题报告、5场教程和66场邀请报告，覆盖了集成电路设计、封装、器件、验证与可靠性等多个关键方向。

为深入展示会议成果，《Integrated Circuits and Systems》期刊特别推出了本专刊，从ICSICT 2024中精选出八篇高质量论文，要求作者对原始会议论文进行实质性扩展后重新投稿。所有论文均经过与正刊相同的严格评审流程，由同一编辑评审委员会进行同行评议，最终八篇论文脱颖而出，被收录于本专刊中。

中山大学微电子科学与技术学院的喻智毅（ZHIYI YU）教授和王明宇（MINGYU WANG）副教授作为本期的客座编辑，负责组织了专刊的评审和编辑工作。喻智毅教授在数字VLSI设计和计算机架构领域具有丰富的研究经验，特别专注于存内处理（PIM）、神经形态计算和多核处理器等方向。王明宇副教授的研究方向则包括数字VLSI设计、并行计算、异质计算、小芯片（Chiplet）和片上网络（NoC）等。两位专家的学术背景确保了专刊的学术质量和专业水准。

在技术方法方面，研究人员主要采用了先进的数字VLSI设计方法学，结合计算机架构创新，重点探索了存内处理（PIM）架构、神经形态计算系统、多核处理器设计等关键技术路径。针对芯片级封装（Chiplet）和片上网络（NoC）等新兴技术，研究团队开展了系统的设计与验证工作，涵盖了从器件级到系统级的完整设计流程。所有研究均基于严格的仿真验证和实验测试，确保技术方案的有效性和可靠性。

存内处理架构的创新设计

通过优化存储器与处理单元的集成方式，研究人员提出了新型的存内计算架构，有效缓解了传统冯·诺依曼架构中的存储墙问题。研究表明，通过将计算功能嵌入存储器阵列，可以显著减少数据搬运距离，实现能效的大幅提升。

神经形态计算系统的实现

借鉴生物神经系统的信息处理机制，研究团队开发了高效的神经形态计算芯片。这些芯片采用事件驱动的异步电路设计，能够实现极低功耗的脉冲神经网络计算，为边缘智能设备提供了可行的硬件解决方案。

多核处理器与异质集成技术

面对多样化的工作负载需求，研究人员探索了多核处理器与异质计算架构的协同设计方法。通过芯片级封装（Chiplet）技术，将不同工艺节点、不同功能的芯片模块进行高密度集成，实现了性能、功耗和成本的最佳平衡。

可靠性设计与验证方法

随着集成电路特征尺寸的不断缩小，可靠性问题日益突出。研究团队开发了新的电路设计和验证方法，针对软错误、老化效应等可靠性挑战提出了有效的解决方案，确保了芯片在复杂应用场景下的长期稳定运行。

综合本期专刊的研究成果，可以清晰地看到集成电路技术发展的新趋势。存内处理（PIM）和神经形态计算等非传统计算架构正在成为突破性能瓶颈的重要途径，而异质集成和先进封装技术则为系统级性能提升提供了新的可能性。这些研究成果不仅具有重要的理论价值，也为实际芯片设计提供了可行的技术路线。

值得注意的是，本期专刊中的研究工作大多来自中国的研究机构，体现了中国在集成电路领域日益增强的研究实力。随着中国半导体产业的快速发展，基础研究和应用研究的紧密结合将推动技术创新和产业进步的良性循环。

尽管取得了显著进展，研究界仍然面临诸多挑战。工艺技术的进一步微缩将带来更大的物理限制，新型材料的引入和三维集成技术的成熟需要更多的基础研究支撑。同时，设计复杂度的急剧增加要求开发更高效的电子设计自动化（EDA）工具和设计方法学。

展望未来，集成电路技术将继续沿着多维度发展路径前进。一方面，传统CMOS工艺的优化仍有余地；另一方面，新兴器件如二维材料晶体管、自旋电子器件等可能带来革命性的突破。系统架构的创新将与工艺技术进步相辅相成，共同推动信息技术产业的持续发展。

正如客座编辑在专刊结尾所期待的，ASICON 2025和ICSICT 2026将继续为领域内的研究者提供宝贵的交流平台，促进学术思想的碰撞和技术成果的分享。集成电路作为信息社会的基石，其技术创新将直接影响数字经济和社会发展的未来走向。