米乐m6官方网站:【突破】清华“太极-Ⅱ”芯片突破智能光计算训练难题；我国科学家开发出面向新型芯片的在允许电压下不导电的材料；北理工提出性全电控自旋新机制

  3.唯一来自中国企业获奖者！易卜半导体联合发起人郭一凡获ICEPT终身成就奖

  6.盛美上海推出新型面板级电镀设备，进一步拓展扇出型面板级封装产品线.清华交叉团队突破智能光计算训练难题

  清华大学电子工程系方璐教授课题组自动化系戴琼海院士课题组另辟蹊径首创了全前向智能光计算训练架构研制了“太极-II”光训练芯片实现了光计算系统大规模神经网络的高效精准训练该研究成果以“光神经网络全前向训练”为题于北京时间8月7日晚在线发表于《自然》期刊。

  清华大学电子系为论文第一单位，方璐教授、戴琼海教授为论文的通讯作者，清华大学电子系博士生薛智威、博士后周天贶为共同一作，电子系博士生徐智昊、之江实验室虞绍良博士参与了本项工作。本课题受到国家科技部、国家自然科学基金委、北京信息科学与技术国家研究中心、清华大学-之江实验室联合研究中心的支持。

  近年间，具有高算力低功耗特性的智能光计算逐步登上了算力发展的舞台。通用智能光计算芯片“太极”的问世便是其中的一个缩影，它首次将光计算从原理验证推向了大规模实验应用，以160TOPS/W的系统级能效为大规模复杂任务的“推理”带来了曙光，但未能释放智能光计算的“训练之能”。

  相较于模型推理而言，模型训练更需要大规模算力。然而，现有的光神经网络训练严重依赖GPU进行离线建模并且要求物理系统精准对齐。正因如此，光学训练的规模受到了极大的限制，光高性能计算的优势仿佛被禁锢在无形的枷锁之中。在这样一个时间段，方璐、戴琼海课题组找到了“光子传播对称性”这把钥匙，将神经网络训练中的前向与反向传播都等效为光的前向传播。

  据论文第一作者、电子系博士生薛智威介绍，在太极-II架构下，梯度下降中的反向传播化为了光学系统的前向传播，光学神经网络的训练利用数据-误差两次前向传播就可以实现。两次前向传播具备天然的对齐特性，保障了物理梯度的精确计算。如此实现的训练精度高，便能够支撑大规模的网络训练。

  由于不有必要进行反向传播，太极-II架构不再依赖电计算进行离线的建模与训练，大规模神经网络的精准高效光训练终于得以实现。

  以光为计算媒介，以光的可控传播构建计算模型，光计算天然具有高速和低功耗的特性，利用光的全前向传播实现训练能够极大的提升光网络训练的速度与能效。

  论文研究表明，太极-II能够对多种不同光学系统来进行训练，并在各种任务下均表现出了卓越的性能。大规模学习领域：突破了计算精度与效率的矛盾，将数百万参数的光网络训练速度提升了1个数量级，代表性智能分类任务的准确率提升40%。

  复杂场景智能成像：弱光环境下（每像素光强度仅为亚光子）实现了能量效率为5.40×10^6 TOPS/W的全光处理，系统级能效提升6个数量级。在非视域场景下实现了千赫兹帧率的智能成像，效率提升2个数量级。

  拓扑光子学领域：在不依赖任何模型先验下可自动搜索非厄米奇异点，为高效精准解析复杂拓扑系统提供了新思路。

  如两仪分立，太极I和II分别实现了高能效AI推理与训练；又如两仪调和，太极I和II共同构成了大规模智能计算的完整生命周期。

  方璐表示：“‘定两仪太极之道，合正反乾坤之法’，我们这样形容太极系列这一组辩证协作架构，我们始终相信，它们将合力为未来AI大模型注入算力发展的新动力，构建光算力的新基座”。

  在原理样片的基础上，研究团队正积极地向智能光芯片产业化迈进，在多种端侧智能系统上进行了应用部署。

  可以预见，经过太极系列在内的光计算领域的不懈努力，智能光计算平台将有望以更低的资源消耗和更小的边际成本，为AI大模型、通用AI、复杂智能系统的高速高能效计算开辟新路径。（清华大学）

  作为组成芯片的基本元件，晶体管的尺寸随着芯片缩小不断接近物理极限，其中发挥着绝缘作用的栅介质材料十分关键。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员狄增峰团队开发出面向二维集成电路的单晶氧化铝栅介质材料——人造蓝宝石，这样一种材料具有卓越的绝缘性能，即使在厚度仅为1纳米时，也能有效阻止电流泄漏。相关成果8月7日发表于国际学术期刊《自然》。

  “二维集成电路是一种新型芯片，用厚度仅为1个或几个原子层的二维半导体材料构建，有望突破传统芯片的物理极限。但由于缺少与之匹配的高质量栅介质材料，其实际性能与理论相比尚存较大差异。”中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员狄增峰说。狄增峰表示，传统的栅介质材料在厚度减小到纳米级别时，绝缘性能会下降，进而导致电流泄漏，增加芯片的能耗和发热量。为应对该难题，团队创新开发出原位插层氧化技术。

  “原位插层氧化技术的核心在于精准控制氧原子一层一层有序嵌入金属元素的晶格中。”中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员田子傲说，“传统氧化铝材料通常呈无序结构，这会导致其在极薄层面上的绝缘性能大幅下降。”

  具体来看，团队首先以锗基石墨烯晶圆作为预沉积衬底生长单晶金属铝，利用石墨烯与单晶金属铝之间较弱的范德华作用力，实现4英寸单晶金属铝晶圆无损剥离，剥离后单晶金属铝表面呈现无缺陷的原子级平整。随后，在极低的氧气氛围下，氧原子逐层嵌入单晶金属铝表面的晶格中，最终得到稳定、化学计量比准确、原子级厚度均匀的氧化铝薄膜晶圆。

  狄增峰介绍，团队成功以单晶氧化铝为栅介质材料制备出低功耗的晶体管阵列，晶体管阵列具有良好的性能一致性。晶体管的击穿场强、栅漏电流、界面态密度等指标均满足国际器件与系统路线图对未来低功耗芯片的要求，有望启发业界发展新一代栅介质材料。（新华网）

  8月8日，易卜半导体官宣联合创始人易卜半导体联合创始人郭一凡博士因其在半导体封装领域的突出贡献而荣获ICEPT终身成就奖。

  易卜半导体指出，郭一凡作为唯一一位来自中国企业的获奖者，与多位学术界重量级人物共同获此殊荣，包括中国科学院院士刘胜、美国工程院院士及中国工程院外籍院士汪正平、中国半导体行业协会副理事长毕克允等。郭一凡不仅在技术研发上取得了显著成就，还积极促进了半导体封装技术的产业化应用。在他的参与下易卜半导体建立了一条先进的封装生产线，为高性能计算和数据中心等行业提供了强大的技术支持。

  自巨磁阻效应发现以来，自旋电子学领域迅猛发展，对自旋的调控成为该领域重要研究方向。这其中最好的方法是通过栅极电场调控自旋。尽管众多方案竞相涌现，以期实现电场调控自旋的最终目标，但普遍存在两大棘手难题：(一) 高度依赖强自旋轨道耦合(SOC)作为先决条件，限制了材料选择的广泛性；(二) 诱导产生的自旋劈裂现象难以精准预测与控制，给实际应用带来不确定性的挑战。这些不足之处严重阻碍了全电控自旋技术向更深层次发展的步伐。在本研究工作中，团队提出了一种颠覆性的效应，通过电学手段实现自旋极化的可预测控制，从而解决这一挑战性任务。他们的想法基于一种新颖的物理机制——以谷为媒介的自旋-层耦合 (SLC)——这一机制存在于一种新发现的磁性材料，即交错磁体 (altermagnets)（图1）。SLC指的是自旋与层自由度之间的耦合，通过它可使电场能够像磁场一样精准可控的操控自旋。值得注意的是，SLC在有无SOC的情况下都能有效运行，从而一举克服上述两大缺陷。

  团队还通过系统性的对称性分析，提出了实现谷媒介SLC的对称性条件，并列出了所有具有谷媒介SLC的23个磁层群。此外团队还确定了9种高质量的材料候选者：单层Ca(CoN)2家族（图2）。基于这些具体材料，该工作展示了通过施加栅极场可以实现（近乎）均匀、连续和可切换的自旋极化控制。特别是，施加0.2 eV/Å的栅极场可以产生约100 meV的自旋劈裂，相当于一个高达1000 T的有效静态磁场（图3）。

  探索全电控自旋新机制是凝聚态和材料物理领域重要的研究课题，具有重要的科学意义和应用价值。该研究为通过纯电手段的可预测的自旋调控提供了崭新机遇，并为设计可以全电控制的自旋电子器件开辟了全新的方向，将成为自旋电子学和能谷电子学领域的里程碑式进展。

  中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员狄增峰团队在面向低功耗二维集成电路的单晶金属氧化物栅介质晶圆研制方面取得进展。8月7日，相关研究成果以《面向顶栅结构二维晶体管的单晶金属氧化物栅介质材料》（Single-crystalline metal-oxide dielectrics for top-gate 2D transistors）为题，发表在《自然》（Nature）上。

  硅基集成电路是现代技术进步的基石，但在尺寸缩小方面面临着严峻挑战。当硅基晶体管沟道厚度接近纳米尺度时特别是小于几纳米，晶体管的性能会显著下降，而进一步发展将面临物理极限。二维半导体材料具备高载流子迁移率和抑制短沟道效应等优势，是下一代集成电路芯片的理想沟道材料。然而，二维半导体沟道材料缺少与之匹配的高质量栅介质材料，导致二维晶体管实际性能与理论存在较大的差别。传统硅基非晶栅介质材料表面悬挂键较多，与二维半导体材料形成的界面存在大量电子陷阱，影响二维晶体管性能。单晶栅介质材料能够与二维半导体沟道材料形成完美界面，但单晶栅介质材料生长通常需要较高工艺温度和后退火处理，易对二维半导体材料造成损伤或无意掺杂，形成非理想栅介质/二维半导体界面，且界面态密度通常高达1011 cm-2 eV-1左右，无法满足未来先进低功耗芯片发展要求。

  狄增峰团队开发出单晶金属插层氧化技术，室温下实现单晶氧化铝（c-Al2O3）栅介质材料晶圆制备，并应用于先进二维低功耗芯片的开发。研究以锗基石墨烯晶圆作为预沉积衬底生长单晶金属Al（111），利用石墨烯与单晶金属Al（111）之间较弱的范德华作用力，实现4英寸单晶金属Al（111）晶圆无损剥离，且剥离后单晶金属Al（111）表面呈现无缺陷的原子级平整。在极低的氧气氛围下，氧原子可控的、逐层插入到单晶金属Al（111）表面的晶格中，并维持其晶格结构，从而在单晶金属Al（111）表面形成稳定、化学计量比准确、原子级厚度均匀的c-Al2O3（0001）薄膜晶圆。进一步，研究利用自对准工艺，制备出低功耗c-Al2O3/MoS2晶体管阵列，且晶体管阵列拥有非常良好的性能一致性。晶体管的击穿场强、栅漏电流、界面态密度等指标均满足国际器件与系统路线图对未来低功耗芯片的要求。

  上海微系统所研究员田子傲介绍：“与非晶材料相比，单晶氧化铝栅介质材料在结构和电子性能上具有明显优势，是基于二维半导体材料晶体管的理想介质材料。它的态密度降低了两个数量级，相较于传统界面有了显著改善。”

  狄增峰介绍：“硅基集成电路芯片长期使用非晶二氧化硅作为栅介质材料。2005年，非晶高介电常数栅介质材料开始使用，进一步提升了栅控能力。因此，栅介质材料一般认为是非晶材料。此次研制出单晶氧化物作为二维晶体管的栅介质材料并实现二维低功耗芯片，有望启发集成电路产业界发展新一代栅介质材料。”（中国科学院）

  盛美半导体设备（上海）股份有限公司（以下简称“盛美上海”）（科创板股票代码：688082），作为一家为半导体前道和先进晶圆级封装应用提供晶圆工艺解决方案的卓越供应商，于今日推出了用于扇出型面板级封装（FOPLP）的Ultra ECP ap-p面板级电镀设备。该设备采用盛美上海自主研发的水平式电镀确保面板拥有非常良好的均匀性和精度。

  “先进封装对于满足低延迟、高带宽和高性价比半导体芯片的需求越来越重要。扇出型面板级封装能够提供高带宽和高密度的芯片互连，因此具有更大的发展潜力。由于可在更大的矩形面板上重新分配芯片，扇出型面板级封装为封装大型图形处理器（GPU）和高密度高带宽内存（HBM）节约了大量成本。我们的Ultra ECP ap-p面板级的水平式电镀设备充分利用我们在传统先进封装的晶圆电镀和铜工艺方面的丰富技术专长，满足市场对扇出型面板级封装不断增长的需求。凭借这项技术，我们能够在面板中实现亚微米级先进封装。”

  盛美上海的Ultra ECP ap-p面板级电镀设备可加工尺寸高达515x510毫米的面板，同时具有600x600毫米版本可供选择。该设备兼容有机基板和玻璃基板，可用于硅通孔（TSV）填充、铜柱、镍和锡银（SnAg）电镀、焊料凸块以及采用铜、镍、锡银和金电镀层的高密度扇出型（HDFO）产品。

  此外， Ultra ECP ap-p面板级电镀设备是采用水平（平面）电镀方式，能够实现面板传输过程中引起的槽体间污染控制，有效减少了不同电镀液之间的交叉污染，可作为具有亚微米RDL和微柱的大型面板的理想选择。

  该设备还采用了卓越的自动化和机械臂技术，以确保整个电镀工艺过程中面板被高效和高质量的传输。自动化程序与传统晶圆处理过程类似，但为了处理更大更重的面板，额外添加面板翻转机构以正确定位以及转移面板便于进行面朝下电镀等步骤，确保处理的精确性和高效性。（盛美上海）