我们课题组主要从事数字集成电路的研究，即利用数字电路设计、研制芯片，满足不同领域的要求。
两个研究方向
具体来说，我们现在有两个研究方向，一个是基于存算一体架构的芯片设计。所谓存算一体，指的是在存储器内部完成计算，这个是区别于传统的冯诺依曼架构的存算分离的架构的。之所以要采用这种架构，是因为随着数据量的增加，计算任务的复杂性和计算量也在同步增加，因此数据在存储单元和计算单元之间搬运的功耗和时间开销已经越来越不能忽视。为了降低这两种开销，需要将存储单元尽可能地靠近计算单元，而极限就是二者合为一体，即在存储单元内部完成计算。
第二个研究方向是基于脉冲神经网络的类脑计算芯片设计。所谓类脑计算，其实就是仿照人脑神经系统的组成进行芯片电路的设计，而脉冲神经网络是目前类脑计算最主流的网络类型，被称为深度学习之后的第三代神经网络。这两个研究方向分别从脑科学和计算机科学的角度出发去构建人工智能芯片，二者存在一些内在的联系。从神经科学的角度来说，在人脑中信息是以脉冲的形式进行传递的，实际上也是存算一体的。因此，课题组试图分别从这两个方向去构建人工智能芯片，如图1所示。这两个研究方向也被国家科技创新2030列为了重点研究的方向，已经上升到了国家的战略层面。
图1 从脑科学和计算机科学的角度出发构建人工智能芯片
具体研究方向汇总
除上述两个总体性的研究方向之外，课题组的研究有两个比较重要的支撑点，一个是RISC-V，另一个是MRAM。RISC-V即第五代精简指令集，2010年始于加州大学伯克利分校，现在已经在全世界范围内产生了重要的影响，属于最有代表性的开源指令集之一。指令集的概念来自于计算机系统，简单来说就是如果我们要通过操作系统去控制计算机的硬件去完成我们想要的操作，就必须发出一些指令，而指令的合集就是我们的指令集。MRAM，即磁性随机存储器，是北航集成电路学院的优势科研方向，也是我们起家的东西，里面有很丰富的器件资源可以供我们使用。RISC-V其实是一个系统和架构层面的概念，而MRAM是一个器件层面的概念，介于它们二者之间的就是我们要做的电路层面的工作。通过这四个不同的设计元素之间的两两组合，可以提出一系列不同的研究方向，如图2所示。
图2 课题组相关的研究方向汇总
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