忆阻器芯片（Memristor-based IC Chip ）

大数据、人工智能、物联网对于高性能存储和计算的需求日益突出，但现在的计算架构存在存算分离导致的存储墙、功耗墙等关键问题，忆阻器(Memristor)作为一款新型非易失存储器，具有器件单元小、读写速度快、功耗低且与传统CMOS工艺兼容的特点，被认为是下一代非易失存储器的有力候选者；同时，忆阻器阵列可以一步实现向量-矩阵乘累加运算，可以实现模拟神经形态计算，也可用作存内逻辑计算，具备高算力和低功耗等存算一体化（computing-in-memory, CIM）功能特征，在很多方面表现出颠覆性优势。

研究小组持续致力于研制CMOS工艺兼容的高性能忆阻器，突破大规模忆阻阵列CMOS混合集成工艺方法，开展器件电路协同优化设计，完成新型存储与存算一体化计算等新架构的设计和相关芯片流片。已经开展多批次全晶圆流片验证，在器件、阵列电路、计算方法、芯片架构等几方面取得阶段性突出成果。

新型铪基铁电器件（HfO₂-based Ferroelectric Devices）

基于掺杂HfO2等新型铁电材料的铁电存储器结构（1T1C FeRAM、1T FeFET、FTJ）具有速度快、面积较小、低功耗等优点，在新型非易失存储、神经形态计算等领域获得广泛关注，具有较大的应用潜力。同时，基于铁电负电容效应的负电容场效应晶体管（NCFET），通过内部栅压放大，突破亚阈值摆幅玻尔兹曼极限，提振晶体管驱动性能。研究小组对新铁电器件在材料、器件制备、性能机理与应用等方面已经开展持续的研究。

新器件建模与协同优化设计EDA （Emerging Device Modelling and DTCO EDA）

新型微纳电子器件及芯片设计研究需要深入的器件机理分析、建模和模型运用。TCAD不仅可以分析器件物理，也可以检验新器件设计；新器件紧凑建模，能够帮助建立和完善工艺库，从而辅助电路设计。研究小组在建模领域具有长期积累的优势，针对随机涨落问题较早提出设计工艺协同优化（Design Technology Co-Optimization, DTCO）方法，前期成果已经完整转化成新思科技（Synopsys）DTCO工具链TCAD-SPICE，包括物理建模仿真、紧凑建模、随机涨落建模和统计设计仿真，2019年获得新思科技一笔价值3000万的软件捐赠（Link）。近年来针对7纳米以下FinFET、GAAFET、NCFET等后摩尔逻辑器件，以及Memristor、Ferroelectric、PCM等新型存储器件，在器件机理、随机涨落的物理建模仿真与紧凑建模方面开展了研究，探索器件到芯片的多层次和跨层次建模方法、设计工艺协同优化DTCO方法，同时结合智能算法研发EDA2.0新方法和新工具，全面支撑以上包括新型非易失存储器和存算一体化芯片在内的创新工作。研究小组致力于在建模仿真、DTCO、物理设计验证领域做出贡献。

ORCID: 0000-0001-8335-2033

‪Xingsheng Wang‬ - ‪Google Scholar‬