问鼎创“芯”大赛第一等，记华中师范大学硅像素实验室“想你的芯”

集微网消息，3月18日，“华为杯”第四届中国研究生创“芯”大赛竞演及颁奖典礼在北京举行。华中师范大学“想你的芯”团队凭借《高能物理中嵌入式 FPGA（eFPGA）核及其SEU加固设计》项目的优异表现，问鼎一等奖。

华中师范大学“想你的芯”团队。右起：王东（指导老师）、王辉、杨远康、周世强

爱集微作为大赛官方合作伙伴，将走近这支汇聚“无线电物理、信息与通信工程、电子科学与技术”等专业优秀学子的团队，探寻规则与突破之下，蕴藏着的大赛“顶流”故事。

“赛马”之下，是谁脱颖而出？

自2021年4月启动以来，全国101所研究生培养单位的499支队伍试图登顶"华为杯"第四届中国研究生创"芯"大赛，1439名学生、427名指导教师，经历初赛评选、基础题笔试、答辩、上机设计环节的多轮角逐，最终15 支队伍站上领奖台。

“想你的芯”即在其中。这支团队来自华中师范大学物理科学与技术学院硅像素实验室，组员包括王辉、杨远康和周世强，指导老师为该实验室副教授王东。团队针对X射线偏振探测实验中光电子径迹像素探测器的像素芯片，创造性地设计出一种SEU辐射加固的嵌入式FPGA核及其位流生成软件。

王东教授介绍，华中师范大学历来重视教学质量，始终关注理论与实践结合对人才培育的重要作用。第二届创“芯”大赛举办的时候团队就有参加，而在日常教学中每隔一段时间，就会和同学们针对大赛进行沟通、学习，了解前沿技术风向，结合学校科研实力，为冲刺奖项奠定实力基础。同时，希望借助大赛，为学生提供跨高校交流机会，取长补短。

此次，担任队长的无线电物理专业博士王辉，在上届创“芯”大赛中“折戟”总决赛（获三等奖），是队伍中经验丰富的“老大哥”。“去年颁奖时见到一位博士，他参加了三届大赛最终站在奖台上，给我极大触动。”这种感触大抵来自共同经历的心路召唤，以及同台竞技的情感理解，王辉表示，创“芯”大赛是目前国内较高水平的竞赛之一，赛程设置科学合理，既考验项目也对个人能力提出更高要求，能与全国各地的“对手”“赛手”交流经验，难能可贵。

与来自全国各地团队激烈交锋的同时，华中师范大学硅像素实验室内也是一片扬鞭奋蹄“芯”景象：除“想你的芯”外，硅像素实验室内仍有约四五支队伍同时备赛，“赛马”激励之下，齐齐闯入总决赛。在紧张激烈的竞争中，“想你的芯”最终胜出。

问题频现，如何“拔得头筹”？

王东教授介绍，参赛项目早在两年前就有了构思。在实验室的科研工作中，为了将像素探测芯片采集到的信号读出，需要一套完善的电子学读出系统（一般由像素阵列控制模块、模数转换、环境监测、径迹数据处理、数据传输等部分组成）。未来的像素探测器芯片中将集成微控制器（MCU）、像素阵列控制模块、数据处理、数据接口等专用功能电路，组成SoC芯片。然而，这些专用的功能模块电路具有诸多局限性。

“我们是不是可以通过在像素芯片中植入嵌入式现场可编程门阵列（eFPGA）核，在改善上述问题的同时，在现场可编程性、数据处理的多样性、接口的可扩展性上取得进步？”备赛前期，组员们作大量的调研和准备工作，经过无数次的头脑风暴，最终确定以《高能物理中嵌入式 FPGA（eFPGA）核及其SEU加固设计》项目参加创“芯”大赛。

随之而来的是如何分工？仅由三人构成的团队显然不必进行过于复杂的拆解，但协同是首先要解决的。王辉透露，根据参赛需求，安排两人负责前端设计，另一人完成后端实现；下一个问题出现时，根据需要再次重组，从而达到如臂使指的效果。

此外，受新冠肺炎疫情多点散发影响，本届创“芯”大赛改由线上进行，对各参赛团队之间配合提出了考验。由于各自还担负着实验室任务，组员们无法集中在一处，文件传输都一度遇挫，而组员周世强更是在隔离点完成了比赛，“我们一直在坚持，坚持到最后的胜利。相比较线下举办，氛围感可能弱了点，有一些遗憾”，组员们讲述备赛时的情景。

凭借过硬的专业能力，大赛过程中“想你的芯”团队一路领先，绝对优势保持到最后，在答辩过程中，拿出了令人眼前一亮的成果：

其设计的eFPGA核不仅具有传统FPGA的功能，还能独立于具体的半导体制造工艺，具有可移植性；在eFPGA 核架构与商用的FPGA架构不兼容，在不能采用商用EDA软件进行应用设计的情况下，团队针对自主设计的eFPGA核FLEXY 设计了一个位流生成软件工具VTB，能够根据输入的FPGA结构文件，将Verilog描述的应用文件通过逻辑综合、工艺映射、布局布线后再生成位流文件，满足本设计的eFPGA核的应用需求；设计的SEU辐射加固方法，可用于存在大量高能粒子的环境中；设计的eFPGA 核可在SoC芯片中植入，以增强系统的可编程性和执行效率。

3月18日，《高能物理中嵌入式 FPGA（eFPGA）核及其SEU加固设计》项目获评一等奖，这支“百战”团队终于站在了领奖台上。

展望2025，“轻装”再出发？

喜看稻菽千重浪。8个月前，芯片成功在GSMC130nm工艺下流片，“想你的芯”团队视野也随之投向更远方。这个初具雏形的项目在拥有诸多可能的同时，也面临着种种阻碍，成为其走出实验室，走向市场的“拦路虎”。

“项目商业落地言之尚早。我们将继续设计测试方案，对芯片进行抗辐射测试，评估抗辐射效果。同时，根据实际表现，进一步优化面积（足够小）和速度性能（足够高）。”谈及具体进度，王东教授补充道，预计在2025年前后实现。

优异的成绩离不开众人的智慧与努力。据了解，华中师范大学硅像素实验室(PLAC )是夸克与轻子物理教育部重点实验室的重要组成部分，具备独立研发，设计和测试像素探测器芯片的能力。实验室主要研究像素探测器技术、前端电子学技术、阵列信号读出技术、模数数模转换技术、时间数字转换技术，以及高速信号传输技术。实验室开发与像素探测器相关的读出电子学系统，以及单芯片到大面积阵列芯片。

见证大赛一路走来的王东教授看来，汇聚各地高校的“明星”团队实力不俗，均拿出了强有力的作品。此次，华中师范大学团队取得一等奖来之不易，更应当戒骄戒躁，轻装上阵再创“芯”高。

此次，“华为杯”第四届中国研究生创“芯”大赛由教育部学位管理与研究生教育司指导，中国学位与研究生教育学会、中国科协青少年科技中心主办，旨在服务国家集成电路产业发展战略，促进集成电路领域高层次创新人才培养，为广大高校学子提供展现自我、创新突破的重要桥梁。

长期以来，大学生竞赛是高等院校科研育人的重要组成部分，与大学生创新意识和创新能力的培养息息相关，是展示大学生创意创新创造成果的重要舞台。得益于高校的重视与配合，国内大赛逐步形成了“竞赛有人带、比赛有平台、成果有转化”的良好循环，也为高校学子就业提供了有力“佐证”。据爱集微《2022集成电路行业热点城市薪酬报告》显示，薪酬水平与高校学科等情况紧密相关，而IC设计类岗位薪酬又显著高于生产制造及封装测试类岗位。

交流的最后，信息与通信工程专业的杨远康表示，王辉学长、周世强学弟将继续深造学业，而自己已接到心仪的offer，将在5月完成答辩后走入职场，开启新的人生篇章。

后记

这个初夏，华中师范大学硅像素实验室“三人组”在经历了项目攻关、疫情困扰后，终于摘得大赛桂冠，各自踏上逐梦之旅。荣誉与青春、汗水与努力，伴随着创“芯”大赛的圆满落幕，一个个朝气蓬勃、锐意探索的青年向未来走去。