基本情况
研究所所长由国家级领军人才朱樟明教授担任，设立韩根全、丁瑞雪、胡辉勇、段宗明、游海龙等PI团队，已有专兼职科研人才队伍近100人，其中全职在杭科研人员超50人，国家级人才占比超30%，副高以上职称占比超50%。研究所现在读研究生320余人，年招收集成电路工程硕士研究生超100人，建有全省模拟集成电路重点实验室（浙江省），浙江省领军型创新创业团队，与华润微、士兰微等多家知名企业建立校企联合实验室。研究所依托研究院和西安校本部共建，协同推进集成电路科学与工程一级学科建设，支撑国家集成电路产业建设。
建设目标
坚持国家需求牵引，瞄准集成电路“卡脖子”难题，聚焦集成电路学科前沿，依托杭州研究院与西电电子信息、计算机、通信等优势学科，打通创新链与产业链，推进集成电路科学与工程一级学科建设，形成“产学研用一体化”新生态。在保持模拟与混合信号集成电路、功率管理集成电路、硅基集成微系统等优势方向基础上，开展微波毫米波集成电路、高性能光电集成器件与应用、高能效存算一体器件、智能芯片集成与开发、集成电路设计自动化等领域研究，形成标志性大成果。
PI团队负责人
丁瑞雪、韩根全、段宗明、胡辉勇、游海龙
研究方向
1、模拟集成电路与模拟计算、智能光电探测器与集成系统、射频集成电路与微系统、脑机接口与智能芯片、芯片化雷达与微系统集成、功率集成电路与模块等等。
2、新型低功耗高性能器件及芯片技术、高能效存算一体芯片和量子技术开发、先进高功率/RF器件及工艺研发、智能芯片集成与开发。
3、硅锗单光子探测芯片、毫米波集成电路与系统、集成电路设计自动化。
代表性科研成果
1、高密度功率管理与模组芯片
面向物联网、新能源汽车、数据通信等领域的迫切需求，创新提出器件-电路-封装全集成芯片架构，实现了百瓦级功率输出，待机功耗小于15mW，该技术已装备于杭州士兰微、成都启臣微、杭州杰华特等模拟集成电路设计厂商，实现宽电压高精度稳定可靠功率输出，相关论文发表于IEEE JSSC、IEEE TPE、IEEE TCAS-I等期刊，获国家科技进步二等奖。
2、远距离硅基单光子全集成激光雷达芯片与模组
面向无人机、智能车、机器人等智能系统对远距离高精度三维探测的迫切需求，创新提出硅基单光子器件-电路-算法-人工智能全集成芯片架构，突破微米级高灵敏度单光子器件阵列、ps级精度时间信息转换、亚厘米级测距精度等性能瓶颈，将远距离探测精度提升5倍以上。该技术已装备于万集科技、镭神智能等激光雷达厂商，实现高分辨率远距离高精度三维成像技术突破，相关论文发表于IEEE CICC/ASSCC/ESSCIRC、IEEE JSSC等会议和期刊，获省部级科技二等奖。
3、一种高能效14位1GS/s流水线模数转换器
针对传统流水线模数转换器面积与能效瓶颈，创新提出了余量转换放大并行技术，分配了足够的时间预算给余量转换和放大，在不降低速度前提下，放宽了余量放大器的设计要求。此外，一种动态死区环形放大器用于级间余量放大，在带宽不变的前提下有效降低了放大器的噪声。该工作基于28nm CMOS工艺，在1GS/s下，功耗仅为15.3mW，在奈奎斯特频率输入下，实现了业界GS/s流水线模数转换器中最高性能优质（173.3dB）, 相关成果发表于集成电路领域顶级会议IEEE ISSCC。
4、一种16通道交织 8bit 32GS/s 混合域模数转换器
针对生成式人工智能高吞吐量数据处理的需求，创新的提出了对电压-时间混合域模数转换器基于分级采样架构进行16通道时序交织。片内集成基于延时锁相环的时间量化步长校准环路，级间增益跟踪以及通道失调补偿环路，充分利用时间域模数转换器高速量化的优势，实现了单通道采样率2GS/s，整体采样率达到32GS/s并具有PVT鲁棒性。该工作基于28nm CM0S工艺，在32GS/s奈奎斯特输入条件下实现了36 dB信噪失真比。相关成果发表于集成电路领域旗舰会议IEEE CICC。
5、一种18位免校准功耗带宽可缩放Zoom ADC
面向高保真音频和便携式仪器仪表需求，针对高精度模数转换器提出一种18位免校准功耗带宽可缩放Zoom ADC。通过带噪声整形功能的全无源粗量化器实现了级间泄漏噪声抑制并降低了系统复杂度；通过12抽头FIR滤波器消除了传统的失配误差整形和校准模块，实现了固有线性；此外，提出了增益线性度增强型浮动反相放大器，大幅提升了积分器输出摆幅。该工作在65nm CMOS工艺下，无需任何校准，实现了18位分辨率，101.1dB SNDR和-121.2dB THD，相关成果发表于集成电路领域顶级旗舰会议IEEE CICC。
6、频率可重构毫米波双向相控阵芯片技术
针对5G/6G毫米波融合场景应用中多频段大规模相控阵系统面临的芯片尺寸大、成本高等挑战，开展了频率可重构毫米波双向相控阵芯片的技术创新研究。创新性的提出了阻抗互易和性能配置双向放大器架构，通过引入可配置反馈技术，在PA/LNA模式下有效提升了双向放大器核心的线性度和噪声性能，突破了传统双向结构的PA/LNA性能折中瓶颈。同时，针对双向模式下匹配网络难以共用、带外隔离度差等问题，采用了匹配与滤波融合的设计方法，在实现匹配网络共用的基础上，将带外抑制性能提升了25dB以上。成功实现了26/33GHz频率可配置的双向相控阵芯片技术突破。相关成果发表于RFIC、ESSERC等射频电路与固态电路领域的顶级会议，以及集成电路领域的权威期刊TCASI&II。
7、2.4/5GHz 双频WiFi-6可重构功率放大器
针对当前WiFi-6射频收发器单个通道仅能支持单个频段的现状，研究高效率、高线性度的硅基2.4/5GHz双频WiFi-6可重构功率放大器，通过基于效率最优化算法，提出了完备的高效率双频可重构功率放大器的设计流程，实现双频高效率和高线性度的WiFi-6信号输出。该成果可用于当前WiFi-6射频收发器芯片，可明显减小芯片的面积，降低芯片的成本。该成果已发表于集成电路权威期刊IEEE TCAS1。
8、K/Ka波段卫通地面终端接收和发射8通道波束赋形芯片
面向低轨卫星互联网的建设和应用需求，结合硅基半导体工艺在成本上的优势，研制应用于地面终端的8通道波束赋形芯片，突破硅基工艺在噪声、效率和隔离度方面的瓶颈，实现了多通道集成芯片的高隔离度和接收芯片低于2dB的噪声系数。所研芯片成功实现了小规模量产，已应用于低轨卫星互联网地面终端设备，有效降低了地面终端成本。
9、极低抖动电荷泵锁相环技术
面向高速通信系统需求，提出一种极低抖动、低杂散的锁相环。通过提出的电阻放电型时间放大器，显著降低了PFD自身噪声，并提高对后级电路噪声的抑制。针对传统串联谐振压控振荡器的过压问题，提出的电容分压技术成功降低了有源器件的振荡幅度，大幅提升了电路的可靠性。该工作在13GHz输出频率下，实现了15.8fs的积分抖动和-98.5dBc的参考杂散。在目前国际上已报道的锁相环中，该工作实现了最优的积分抖动，相关成果发表于集成电路顶级会议IEEE ISSCC。
10、一种小面积高能效的频率倍乘亚采样型时钟与数据恢复电路
针对高速串行接口中时钟与数据恢复的面积与能效瓶颈，创新提出频率倍乘亚采样型架构，通过环形压控振荡器降频运行与反相器级联倍频技术，突破高速时钟恢复难题。基于主从亚采样鉴相器和200MHz宽带噪声抑制，在65nm工艺下仅需0.0006mm²超小面积，实现了同期国际最优的349fs抖动及0.13pJ/bit能效。在21Gb/s数据传输时，抖动容限可达0.44UIpp，较传统方案数据速率提升了90%，并且能效优化了13%。相关成果入选2024年集成电路领域旗舰会议IEEE A-SSCC，可用于数据中心与人工智能芯片互连。
11、一种快速非均匀扫描的可重构多模式眼图监测器
面向高速芯片内建自测试需求，研发出非均匀可重构多模式眼图监测器，首创基于相位插值器和数模转换器的优化算法，实现三重工作模态切换。该技术突破传统扫描与量化技术瓶颈，在28nm工艺下以0.005 mm²的芯片面积达成26 Gb/s超高速检测，眼高/眼宽测量速度提升20倍，实现0.98R²以上的精度。多采样模式眼图重构仅需933µs，快速扫描模式参数检测缩短至3µs。相关成果发表于集成电路领域顶级期刊IEEE TMTT，并入选2024年旗舰会议IEEE RFIC。
12、一种逐级逼近寄存器型快速锁定的时钟与数据恢复电路
面向高速通信系统的时钟同步需求，提出逐级逼近寄存器频带切换和正向净电流电荷泵技术，突破传统时钟与数据恢复电路锁定速度受限的瓶颈。该技术首次将锁定时间压缩至150ns以内，较传统方案缩短4倍以上。在频率捕获阶段实现47.27-63.64Gb/s/μs的超高速锁定，领先国际同类技术5倍。该设计在28nm CMOS工艺下实现仅有0.05mm²的芯片面积，能效比达1.9pJ/bit。其突出优势在于具备无限检测范围的锁定能力，相关成果发表于集成电路领域顶级会议IEEE ISSCC。
13、一种具有数字预失真校准的高线性度发射机电路
面向高速有线通讯对高线性度发射机的需求，提出基于数字预失真的电压模式驱动器校准技术。通过引入自适应参考时钟机制，突破传统电流模式驱动器的线性度瓶颈，实现99%电平分离不匹配率（较传统提升5%），同时缩减驱动器尺寸40%。该技术首次实现4:1多路复用器与驱动器单片集成，基于28nm CMOS工艺在100 Gb/s速率下达到同类最佳的能效比，且其自适应重定时方案将收敛时间缩短至16 UI以内。相关成果发表于集成电路领域旗舰会议IEEE CICC。
14、一种小面积高能效的片上频率基准源电路
面向物联网设备对微型化时钟源的需求，提出了一种基于环形振荡器的无稳压片上频率基准源。创新性地采用栅源电压比例温度补偿方案，突破传统方案对互补温度系数电阻的依赖，在65nm CMOS工艺下实现0.012 mm²的超小面积（仅为传统方案的7.5%）。该电路在1.3-3.7V宽电压范围内保持0.08%/V的电源灵敏度，-30℃至150℃温域内频率稳定性达32.3ppm/℃，能量效率为2.74pJ/Cycle。独特的电流复用技术有效减小电阻器面积。相关成果发表于集成电路领域顶级期刊IEEE JSSC，并入选2023年旗舰会议IEEE CICC。
15、多源环境能量协同收集芯片
传统的物联网终端节点电池储能一旦耗尽，节点将会永久瘫痪，针对物联网节点的长久供电需求，研发基于多源环境能量协同收集技术，通过多源串联堆栈谐振结构，集成多源同步提取和时分复用两种采集方式，实现了同时高效采集多种能源，相关成果已经发表于集成电路顶级期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits，相关技术获得中国电子学会科技进步二等奖。
16、多通道电池堆栈状态监控系统芯片技术
面向新能源汽车、电网储能、空天设备电池管理等能源电子应用场景，通过多元数据高精度采集的BMS模拟前端架构的技术创新研究，突破可测单元数、功能集成度与精度受限等问题，提出电池管理集成架构、多通道轮询监测、电池组充放电流检测、高阶补偿带隙基准、均衡及保护等技术，实现多通道高精度电池管理芯片技术突破，解决电池管理系统核心芯片自主可控的卡脖子问题，相关成果发表集成电路权威期刊TCASI&II。
17、一种基于高压脉冲激励读出技术的小尺寸高能效加速度计
面向小尺寸MEMS加速度计对噪声和能效的需求，提出了一种“高压脉冲激励读出电路”。相比于传统的静态高压激励读出电路，所提出技术显著降低静电力并克服无法测量DC加速度的问题。所提出技术采用0.18um BCD工艺进行流片并与标准MEMS加速度计表头进行联合测试。结果显示，所提出MEMS加速度计以0.64mm2/轴的尺寸，实现了32.5μg/√Hz的噪声、2kHz带宽、4.5g量程以及80μW的功耗，刷新了国际上的尺寸-噪声指标，实现了最高能效水平。相关成果已正式发表于IEEE CICC。
18、一种基于动态放大器专用过采样逐次逼近读出技术的低噪声加速度计
面向针对MEMS电容型传感器模拟前端接口电路中极小尺寸传感单元因为寄生电容导致的GBW性能恶化与噪声性能恶化问题，提出了一种“动态放大器专用过采样逐次逼近读出（DA-OSA）读出技术”。该技术创新性地利用闭环动态放大器在可变宽带宽范围内提升传感器接口电路的GBW能效、过采样率以及降低混叠噪声，并采用DA-OSA技术来提升动态放大器等效开环增益并降低增益误差漂移问题。业界内首次实现4阶等效开环增益提升。所提出技术采用0.18um 标准 BCD工艺进行流片验证，并与标准MEMS加速度计表头进行联合测试。结果显示，相比于已有接口电路，所提出的读出电路增益误差从21%降低到1.2%，并在100到10kHz带宽范围内实现810ug/√Hz到81ug/√Hz的噪声以及5.4uW到216uW的功耗。相关成果已正式发表于IEEE JSSC。
19、 自研新型铁电存储芯片
国内首个1kb铁电阵列芯片，解决了铁电阵列稳定读写操作的科学问题，实现了低延时 (<10 ns)、超低写入功耗(< 10 fJ)和长耐久(>109) 的存算阵列，可支持深度学习、类脑计算等边缘智能计算，经中科院院士等微电子领域权威专家组成的评审委员会鉴定认为总体技术国内领先，其中读写电压，多位存储属于国际领先水平。并在乌镇世界互联网大会、数贸会进行展示，获中央电视台、浙江卫视等报道关注。
20、高能效人工智能计算芯片系统
针对人工智能应用的高能效算力需求，面向不同应用场景研发多款计算芯片与系统。设计首个高并行铁电容性存算一体计算芯片，首创电荷复制抵消电路和动态校正策略，实现256路高通量并行计算，为高密度非易失内存计算系统开辟新路径；开发基于NAS进行层间精度与位级稀疏协同设计，并结合自举计算单元和稀疏感知ADC，为边缘AI提供了精度与能效兼备的通用加速架构；研发基于ARM CPU的LLM高效推理多核SOC系统，创新提出混合精度量化与SIMD指令协同加速策略，实现模型内存压缩和推理速度大幅提升，为移动端大语言模型实时部署提供关键技术支撑。团队上述成果发表在IEEE TCAS-I和 TCAS-II等业内顶尖期刊，并与华为、平头哥和大疆等企业开展紧密合作。
21、特高压大功率半导体器件与芯片技术
针对氧化镓功率器件展开其关键性技术研究，实现了异质集成MOSFETs技术及超结（SJ）电场调控技术，研制的新型宽禁带半导体器件高电压、大带宽的特性，用于电力传输可以有效降低传输过程中的能量消耗，有效地提升能量利用率，助力碳达峰、碳中和目标的实现。
22、 自主研发高性能深紫外探测阵列
电弧的产生往往伴随着极大的安全隐患，因此，实时精准的电弧监测显得尤为关键。我们课题组创新性地研发了面向电弧监测的氧化镓紫外探测系统。这一系统凭借其卓越的高灵敏度、超快响应时间、强抗干扰能力和出色的稳定性，成为电弧监测领域的技术突破，填补了国内相关技术的空白。经过在国家电网和地铁电网的实际应用验证，该系统已经证明了其在电弧监测中的高效性与可靠性，为电力安全监测提供了更为精准、可信赖的技术保障。
23、硅基毫米波人体安检阵列芯片
针对毫米波安检仪依赖进口芯片、成本高且自主可控性低的行业痛点，研发70-81GHz硅基多通道阵列芯片，突破高分辨率毫米波点云轻量化感知算法和片上高效率低功耗电源管理技术，成功研制四通道发射芯片和四通道接收芯片（含片上ADC），发射功率≥11dBm，接收噪声系数≤11dB。该成果已在国内多家毫米波安检仪终端厂商推广应用，计划用于新一代智能安检设备国产化替代，单套设备芯片需求达3000颗，预计五年内拉动整机产值超3亿元。相关技术获授权发明专利3项，支撑企业技术升级。
24、硅基毫米波卫星通信相控阵前端芯片
面向低轨卫星通信对低成本、多波束相控阵芯片的迫切需求，解决高精度幅相调控和芯片小型化需求等问题，实现接收频段17-21.2GHz、发射频段27-31.5GHz、接收噪声系数1.7dB、单通道发射效率16%的八通道波束赋形收发芯片。该芯片应用于低空经济低轨卫星通信系统，支撑国产相控阵终端设备研发，预计五年内带动上下游产值超10亿元。
25、硅锗短波红外单光子探测成像芯片
针对现有低成本硅基短波红外雪崩探测芯片技术空白，突破硅锗材料外延、器件噪声抑制技术，创新提出多层复合参数外延、物理/电学界面分离架构，实现硅锗室温短波红外单光子雪崩技术。该成果已应用于中国兵器工业、中电科公司工程项目中，相关技术获第十三届中国创新创业大赛（省赛区）一等奖，建立了完整的专用标准工艺库，具有完全自主知识产权。
