东南大学2021年“挑战杯”课外学术作品项目申报
“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛是由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和承办高校所在省（市）人民政府主办大学生科技创新赛事。于1989年在清华大学首次举办，至今已举办十五届。在广大高校乃至社会上产生了广泛而良好的影响，被称为中国大学生科技创新的“奥林匹克”盛会，是目前国内大学生最关注最热门的全国性竞赛，也是全国最具代表性、权威性、示范性、导向性的大学生竞赛。我校戴戈同学曾连续三届参加“挑战杯”竞赛，两次获得特等奖、一次获得一等奖，是“挑战杯”竞赛历史上的传奇人物。在2017年举办的第十六届“挑战杯”竞赛中，我校在全国主体赛中获得2项特等奖，3项一等奖，1项二等奖，以总成绩550分刷新了江苏高校参加“挑战杯”竞赛的历史最高分，连续两届稳居前五，领跑江苏。东南大学2021年“挑战杯”课外学术作品项目申报现已正式启动，鼓励17、18、19级本科生积极参与报名，现有项目介绍如下：
黄风义教授课题组主要以射频/微波/毫米波/太赫兹集成电路芯片、器件模型为研究对象，包括宽带、低噪声、高线性、超高速射频/数模混合集成电路设计，以及纳米工艺超高频半导体器件模型的建模理论与高精度参数提取算法。相关研究主要面向移动通信、物联网等5G/6G融合场景，以及无线通信/雷达/电子对抗等技术领域。
更多功能、更小体积、更低功耗和价格是通信技术的发展趋势，射频芯片将需要工作在更宽的频率范围、更大的信道带宽，更高的收发机性能并兼容多种模式。近年来随着半导体工艺技术的发展，晶体管、无源器件等射频芯片核心器件在毫米波甚至太赫兹频段均具有良好的性能，国际上逐步推出了应用于软件无线电、超高速WiFi、自动驾驶等复杂无线通信/雷达系统的射频收发芯片产品，大大提高了系统的性能，促进相关产业的爆发式增长。
我国在通信基带的算法及芯片方面已取得很大进展，但高端射频芯片技术仍存在短板，部分高端产品主要依赖进口。除了产业链存在受制于人的风险，自主知识产权射频芯片技术的不足对通信标准的制定会产生滞后作用，在国际竞争中将处于劣势地位。因此，射频芯片技术以及为芯片性能提升提供支撑的高精度器件模型技术，成为我国通信技术发展的关键一环和突破口。
黄风义，“长江学者”特聘教授，国务院特殊津贴专家。
北京大学物理系学士，复旦大学物理系硕士，美国伊利诺斯大学香槟分校（UIUC）博士，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）电子工程系博士后，曾就职于美国IBM（纽约）高等半导体技术研发中心，作为核心工程师参与研发超高速电路工艺。
长期从事集成电路芯片工艺、模型及电路设计研究。在国际一流期刊上发表论文并被SCI收录50多篇，获美国发明专利9项，中国发明专利9项。
在宽带可重构、超高数据率射频芯片领域，负责或参与完成了多项移动通信以及核高基国家科技重大专项。目前正在牵头负责射频芯片领域国家重点研发计划1项、装备发展部预研基金1项，与清华大学、航天科工、中电科、中船重工等高校与国家科研院所联合承担数项科技部、装备发展部重大项目与基金项目。
2018年课题组发表了高宽带射频收发芯片及宽带可重构射频收发芯片，拥有完全自主知识产权，核心技术已申请国际发明专利，成果发表在TMTT等集成电路领域核心期刊。
在CMOS元件射频模型方面取得了国际领先的成果。无源器件射频模型（电感）领域取得的成果发表在国际集成电路领域最著名的IEEE J. Solid State Circuits, 2006，以及IEEEEDL（2007），被《科技导报》遴选为“2006年中国重大科学进展”之一。在晶体管射频器件模型领域，发现了场效应晶体管沟道寄生效应，突破了国际上采用三十多年的本征部分沟道拓扑结构，发表在2016 IEEE EDL。
唐旭升，博士，助理研究员，主要从事集成电路器件模型及太赫兹集成电路设计研究，包括140/220/340GHz无线通信/雷达收发机以及500GHz以上传感器芯片，以及MEMS/半导体工艺新型器件设计与工艺研究。第一作者发表SCI/EI论文7篇，作为项目核心骨干，参与国家级课题11项，授权中国发明专利10项，其中1项获“2018年度江苏省百件优质发明专利”。指导国家级大学生创新创业训练计划3项，以及校级优秀本科毕业设计论文4篇。
张有明，博士，师资博士后，主要从事射频/微波/毫米波收发机芯片设计研究，设计实现了多款4G、5G移动通信、毫米波SoC芯片，累计设计、流片并测试数十款芯片。第一作者发表SCI期刊论文4篇（包括SCI一区1篇），Emerging-SCI期刊1篇，EI会议3篇；以第一作者在本专业领域权威期刊 IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques（TMTT）上发表论文1篇。申请中国发明专利 12项，其中授权5项；申请PCT国际专利1项。
李芹，博士，副教授，主要从事射频微波毫米波单片集成电路的研究与实现，在微波毫米波/太赫兹领域发表SCI/EI 检索论文十余篇，授权专利四项。作为核心骨干参加国家 973 项目硅基毫米波亚毫米波集成电路与系统的基础研究子课题“30 ~110GHz 硅基集成电路设计与实验研究”，国家 863 重大专项“60GHz 射频 CMOS 芯片与模块研制”。主持完成国家青年自然基金项目“微波硅基传输线建模及行波放大器设计”，承担中电科集团下属研究所多个横向课题。目前正在主持国家自然科学基金面上项目“太赫兹 CMOS 信号源关键技术研究”。
唐路，博士，副教授。主要从事频率综合器芯片研究，包括毫米波宽带频率综合器以及全数字频率综合器芯片设计。在频率综合器芯片领域主持国家自然基金青年项目及面上项目各1项。
黎飞，博士，讲师。主要从事ADC芯片的研究工作，包括宽带低功耗CT（连续时间）型ADC，超高速采样率Flash ADC及流水线型（Pipeline）ADC以及逐次逼近型（SAR）ADC。发表SCI/EI收录论文8篇；翻译专著1部；获授权国家发明专利2项。
宽带、超高速射频收发芯片设计技术
指导教师 | 姓名 | 所在单位 | 职称 |
1 | 黄风义 | 信息科学与工程学院 | 教授 |
2 | 张有明 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
3 | 唐旭升 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
4 | 唐路 | 信息科学与工程学院 | 副教授 |
5 | 黎飞 | 信息科学与工程学院 | 讲师 |
项目简介： 软件无线电以及超高速WiFi等系统小型化的需求，对射频芯片提出了工作频率范围以及信道带宽的宽范围可调谐的要求，同时具有高线性、低噪声以及在复杂电磁环境下的抗干扰性能。本课题针对宽带可重构、超高速射频收发机关键技术进行研究，包括新型的系统架构、收发前端芯片的低噪声高线性、频率综合器的宽范围调谐与低相位噪声、宽带可调谐滤波器等，并将电路设计理论和方法应用于射频收发系统集成芯片RF SoC中，实现芯片样片并完成样机及原型验证。 本项目受科技部国家重点研发计划项目支撑。 成果形式：高质量论文，高水平专利，芯片样片及演示系统。 作品的实际应用价值和现实指导意义： 软件无线电以及超高速WiFi是无线通信发展的两个重要方向，软件无线电系统的基带已经实现了多模式通用化，但是射频芯片由于功率大，频率高，直接影响系统通信质量，因此宽带可重构射频芯片的实现，对促进设备小型化、平台一体化有重要的工程价值；超高速WiFi是虚拟现实的关键技术之一，可应用于高阶调制模式的宽带MIMO射频芯片，是在目前日益拥挤的频谱资源下，提高传输速率的重要技术途径，也对推动增强显示（AR）等高端物联网应用的发展，具有核心的促进作用。 | |||
二、纳米集成电路工艺超高频器件模型技术
指导教师 | 姓名 | 所在单位 | 职称 |
1 | 黄风义 | 信息科学与工程学院 | 教授 |
2 | 唐旭升 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
3 | 张有明 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
4 | 李芹 | 信息科学与工程学院 | 副教授 |
项目简介： 集成电路器件模型，特别是基于等效电路的器件模型，是利用电路拓扑，模拟集成电路器件的测试性能，该电路拓扑称为等效电路，基于等效电路的器件模型，将用于集成电路设计EDA工具如ADS等，完成集成电路的设计于仿真。 器件模型的精度，直接影响了电路仿真的精度。而随着半导体工艺向纳米尺度以及集成电路向太赫兹超高频应用的发展，在纳米超高频尺度下器件的物理与电学特性更加复杂，需要在高精度去外嵌、等效电路拓扑优化、高精度等效电路参数提取算法等模型关键技术进行研究，并综合利用上述技术，形成高精度器件模型建模理论和方法，达到国际领先水平。 本项目受国家自然基金项目支撑。 成果形式：高质量论文，高水平专利，器件模型算法。
作品的实际应用价值和现实指导意义： 为晶体管等器件的太赫兹模型提供一种具有创新性的参数提取算法特别是晶体管等效电路模型是微电子、集成电路技术的重要基础，对集成电路设计、优化具有重要意义。晶体管太赫兹模型技术，不但处于国际微电子领域的前沿，模型技术的完善将直接促进太赫兹集成电路技术的发展。 国际太赫兹工艺已基本成熟。国内工艺方面和国外还有一定的差距，但器件性能已能支持500GHz以上太赫兹电路的研究。 传统上，太赫兹器件模型领域一大重要科学问题和技术难点是缺少完备的算法与理论，可以筛选非物理的多值解，从而避免叠代拟合数值算法存在的严重多值解问题，并以此为基础改进和完善晶体管射频模型等效电路结构。 本项目将把课题组创立的在毫米波频段得到有效验证的特征函数法，推广到太赫兹频段，针对超高频的特点，研究其等效电路模型结构的高级寄生效应特别是本征单元的寄生效应，并探索高复杂度、多参数耦合情况下的特征函数，以及参数提取算法，实现更高精度及更好的收敛性。 高精度太赫兹器件模型将为我国太赫兹固态集成电路的发展奠定模型基础，提升我国在太赫兹电路芯片技术领域的整体水平，抢占国际微电子学新的制高点，在晶体管的太赫兹建模领域取得具有国际创新性的突破。基于本项目的高精度模型，在对模型提供校准的同时，将可以提高电路设计和优化的效率，提高电路芯片性能。 本项目的相关算法和技术思想在毫米波频段得到了初步验证，应用到太赫兹频段以后将可以在短时间内产生国际一流甚至领先的科研成果。 | |||
三、太赫兹集成电路器件、芯片与封装技术
指导教师 | 姓名 | 所在单位 | 职称 |
1 | 黄风义 | 信息科学与工程学院 | 教授 |
2 | 李芹 | 信息科学与工程学院 | 副教授 |
3 | 唐旭升 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
4 | 张有明 | 网络空间安全学院 | 助理研究员 |
项目简介： 随着半导体工艺技术发展，基于固态电子的太赫兹集成电路成为研究热点，特别是140/220GHz频段已经开放给太赫兹通信应用，340GHz在成像安检领域已经有系统产品推出，500GHz以上频段在遥感成像领域因具有分辨率高等优势，国内在工艺以及器件技术上也实现了突破。 高性能太赫兹收发芯片的设计实现，需要在高性能太赫兹器件设计、太赫兹频率源、太赫兹收发前端芯片、太赫兹芯片天线一体化、太赫兹微系统封装等各关键技术进行突破及系统集成创新。 本项目受国家自然基金以及装备发展部基金支撑。 成果形式：高质量论文，高水平专利，芯片样片。 作品的实际应用价值和现实指导意义： 太赫兹通信是未来移动通信发展的重要技术，同时，在雷达成像也具有分辨率高等优势，成为高端无线应用的研究热点。 由于工作频率高，同时半导体工艺进入纳米尺度，电路的工作频率接近工艺极限，芯片内部串扰问题更是提高了芯片设计难度。因此，需要在传统无线收发机技术的基础上，进行工艺、器件、电路、封装等多个理论环节的创新，同时在设计方法、工艺集成等多个工程环节进行创新。 本项目将我国自主高端太赫兹通信/雷达设备提供核心芯片支持，特别是在国防、安全相关的领域提供自主可供技术保障。 | |||
请17、18、19级有意向报名2021年东南大学“挑战杯”大学生课外学术作品项目的同学于2019年1月3日晚10点前将报名表（见下方链接）填写好后发送至东南大学学生科学技术协会seutech@163.com 。
