1. 北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心4篇论文入选VLSI 2026

2. 国防科大在Nature正刊发布激光陀螺突破性成果

3. 北京大学电子学院彭超团队在光学微腔多稳态研究中取得重要进展

1. 北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心4篇论文入选VLSI 2026

6月14日至6月18日，超大规模集成电路研讨会（Symposium on VLSI Technology and Circuits，简称VLSI）在美国夏威夷成功举办。本次大会，学院部分师生参会展示成果，并在会上与各国顶尖学者进行了充分的交流。此外， 在VLSI2026全体大会上，举行了VLSI2025最佳学生论文颁奖仪式，北京大学的 “First Demonstration of 1T FDSOI-based >1000fps Image Sensor with In-pixel Computing”是唯一获奖论文。这是VLSI大会自1981年创办45年以来，中国大陆的首个最佳论文奖。集成电路学院博士研究生唐楠与于贵海为该论文的共同第一作者，周正助理研究员与黄鹏研究员为共同通讯作者。

在本届VLSI大会上，北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心有4篇高水平论文入选，向国际同行展示了相关方向的最新研究成果。上述4篇论文内容涉及先进存储器件技术、先进功率器件技术、AI加速芯片技术、神经探针芯片技术等。论文的详细内容如下：

一、高速度高耐久性的三维铁电晶体管存储阵列

生成式人工智能中，大模型KV cache等高频访问“温数据”对存储器提出了更高要求。三维垂直铁电场效应晶体管（3D FeFET）有望利用1T结构、三维堆叠集成和铁电材料的非易失特性，为下一代高密度存储提供低成本、高速、高能效方案。然而，3D FeFET仍面临耐久性不足、写入速度受限以及阵列扰动等关键挑战。

针对上述问题，北京大学唐克超研究员-黄如教授团队联合长江存储，提出并展示了一种综合性能全面优化的三维垂直AND型FeFET阵列，实现了>1012次超高写入耐久、±2 V/20 ns高速写入、无延迟写后读取、0.001 μm²沟道面积，以及4 Kb规模阵列无错误读出验证。该器件采用超晶格铁电层与氧空位调控的IGO沟道协同优化，同步提升写入速度和耐久性；同时，通过铁电晶粒尺寸调控和新型写入操作方案，有效抑制阵列单元扰动，在40 nm垂直间距下实现阵列级扰动免疫。团队结合电学测试和纳米尺度材料表征，深入揭示了器件性能关联的物理机制。该工作在阵列层面展示了兼具速度和密度优势的新型三维存储技术，并实现了记录级的关键可靠性指标，综合性能达到国际领先水平。

该工作以“3D Vertical FeFET Array with Record Endurance (>1012), Fast Writing (±2V, 20 ns), Disturb Immunity, and Kb-scale Verification for High Density 1T RAM” 为题发表，北京大学集成电路学院博士生周粤佳为论文第一作者，唐克超研究员为通讯作者。

图1.1：3D FeFET的结构示意图和实验制备的Kb规模阵列

图1.2：3D FeFET的高速度、高耐久性能和阵列级读写展示

二、高压氮化镓单片双向开关器件技术

横向结构氮化镓功率器件可通过共享漂移区实现双向耐压，具有低导通电阻与低寄生效应等优势，推动了单片集成双向开关的快速发展。然而，高压氮化镓双向晶体管存在电场集聚问题，不仅会导致器件提前击穿，还会诱发高场陷阱效应，加剧动态导通电阻退化。

针对上述难题，魏进研究员团队提出了一种集成栅极终端扩展（GTE）结构的氮化镓双向开关器件。关态耐压条件下，GTE层的辅助耗尽作用可有效削弱电场尖峰，显著提升器件耐压能力；与传统双向晶体管相比，该新型器件的击穿电压提升40%。当漂移区间距为62 μm 时，器件双向击穿电压可达±7874 V，功率品质因数高达2.39 GW/cm²，为目前已报道集成型双向器件中的最高纪录。此外，该新型器件可有效抑制动态导通电阻退化效应：在150 ℃环境下经2 kV高压应力测试后，器件归一化动态导通电阻低至1.43，这是国际上首次在氮化镓双向器件中报道高达2 kV电压应力下的动态导通电阻特性。

相关研究成果以“6.5 kV Enhancement-Mode GaN Monolithic Bidirectional Switch (MBDS) Achieving Record Power Figure of Merit”为题发表，北京大学集成电路学院博士生杨俊杰、余晶晶为论文共同第一作者，魏进研究员为通讯作者。

图2.1：新型氮化镓集成双向开关器件结构示意图

图2.2：制备器件的SEM和TEM图像

三、面向端侧Reasoning推理大模型的NPU加速架构与芯片

近年来，大语言模型（LLM）的能力提升越来越依赖以监督微调（SFT）和强化学习微调（RLFT）为代表的"后训练"。RLFT 让模型依据自身输出的反馈持续优化，是 DeepSeek-R1、Qwen3 等推理大模型获得强大数学、代码推理能力的关键，其完整闭环包含模型推理生成、奖励模型（RM）打分、梯度更新三步。然而已有的 LLM 加速芯片大多只面向单一的推理或 SFT 环节，难以在端侧闭合"生成-打分-更新"全流程：推理产生的 KV 缓存急剧膨胀、奖励模型打分计算量大、模型更新引入大量片外访存，成为三重瓶颈。

针对以上问题，贾天宇研究员团队研制了一款支持推理大模型与强化学习微调的高能效加速芯片。该芯片通过两级 KV 缓存压缩器（TLCC）在 token 与比特两级压缩缓存，实现 2.03× 的 KV 缓存压缩；通过基于最小哈希的打分单元（MHSU）以哈希碰撞高效近似余弦相似度，使奖励模型打分时延降低 2.27×；通过脉冲驱动的预测式更新引擎（PGFE）跳过数值微小的梯度并规避昂贵的片外转置访存，使权重更新运算量降低 3.79×、而精度仅损失 0.22%。芯片采用 22nm 工艺，面向 Qwen3-4B、DeepSeek-Math-7B 等推理模型实现了 68.95 TFLOPS/W 的片上能效与 122.2 μJ/Token 的系统能效，单次 RLFT 迭代时延 747.2 ms，是首款同时支持推理大模型与强化学习微调的加速芯片；相比已有的 SFT 加速器能效提升 1.26–2.59×，并使端侧 RLFT 后的模型准确率较预训练模型提升 6.46–24.11%，展示了"边推理、边自我提升"的端侧持续学习潜力。

该工作以"A 122.2μJ/Token Reasoning LLM Accelerator with Reinforcement Fine-Tune Featuring Two-Level KV-Cache Compression and Spike-Driven Predictive Update"为题发表于今年 VLSI 会议上，北京大学集成电路学院博士生李明轩、任文捷为论文共同第一作者，贾天宇研究员为通讯作者。

图3.1：Reasoning NPU芯片架构总览

图3.2：芯片显微照片与规格

四、面向闭环DBS的多通道记录-刺激一体化神经探针芯片

脑深部刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）是治疗神经系统疾病的重要技术之一。面向闭环 DBS 的植入式神经接口需要同时实现神经信号记录和自适应电刺激，对芯片的通道密度、功耗、面积、噪声和系统稳定性提出了很高要求。

针对上述挑战，鲁文高研究员团队提出了一款面向闭环 DBS 的 256 通道神经探针芯片，在单根探针上集成 252 个记录通道和 4 个刺激通道，并在每个记录通道内嵌入低功耗ADC。芯片同时支持神经记录、基线漂移抑制以及刺激过程中的同步监测。在电路实现方面，该工作提出了一种基于双环振荡器（Dual-Loop Oscillator, DLO）的时域ADC架构，实现高密度、低功耗的逐通道集成。在模拟神经溶液测试中，该芯片完成了神经波形记录和刺激验证。测试结果显示，该芯片平均每通道功耗为 4.32 μW，在 10-kHz 带宽下实现 3.68 μVrms 输入参考噪声，达到了国际领先水平。

该工作以 “A 4.32uW/Ch 256-Channel Neural Probe Integrating in-situ ADC and Stimulation for Closed-Loop DBS” 为题发表，并被选为Demo paper在Reception session进行现场演示。北京大学集成电路学院硕士生孙诗卉为论文第一作者，卓毅博士为通讯作者。

图4.1：基于双环振荡器的 in-situ ADC 电路实现

图4.2：256 通道神经探针芯片显微照片与通道布局

图4.3：Demo paper现场展示照片

VLSI是超大规模集成电路和半导体器件领域里最顶尖的国际会议之一，是展现IC技术最新成果的重要窗口。该会议在国际集成电路/半导体器件的学术界以及工业界均享有很高的学术地位和广泛影响，会议文章不仅需要学术上的创新，更需要体现成果的产业价值和技术前沿性。每年英特尔（Intel）、美光（Micron）、三星（Samsung）、IMEC和台积电（TSMC）等国际知名半导体公司都在该会议上发布各自最新研究进展。2026年VLSI会议的主题为“用集成电路的创新推动人工智能前沿”，以下是入选文章的现场报告照片，以及北京大学部分参会师生与校友的合影。

2. 国防科大在Nature正刊发布激光陀螺突破性成果

近日，国防科技大学前沿交叉学科学院激光陀螺团队和纳米光子团队联合国防科技大学理学院、陆军工程大学、湖南师范大学课题组，在激光陀螺的基础理论方面取得重要进展，以“Chiral laser gyroscopes breaking the lock-in limit”为题在《自然》（Nature）发表论文。国防科技大学前沿交叉学科学院博士毕业生毛元昊（现为陆军工程大学讲师，导师龙兴武教授）、徐纪鹏（现为纳米团队讲师，导师朱志宏教授）、硕士毕业生纪鈜腾（导师谭中奇教授）为论文共同第一作者，毛元昊、徐纪鹏和理学院教授景辉担任共同通讯作者，其他作者还包括谭中奇、全豫川、黄然等。该成果受到国家科技重大专项、国家自然科学基金、学校自主科研基金项目等计划支持。

环形激光陀螺（RLG）作为主导高端惯性传感器市场数十年的主流产品，在超高精度惯性导航系统、飞控平台乃至基础科学设施中发挥着关键作用。研究团队从自然界中汲取“手性”灵感，在氦氖环形激光陀螺中引入“自发手性对称破缺”机制，首次在完全兼容传统二频激光陀螺工艺的基础上，实现了无需任何偏置元件的自偏置激光陀螺效应。该方法通过非线性频率牵引效应，通过非对称手性光场，使陀螺产生稳定的频率偏置，在近零转速范围内均保持良好的线性响应，实现了激光陀螺的无偏置出锁。

从自然界中汲取的“手性”灵感，帮助环形激光陀螺打破“闭锁”

国防科技大学一直是我国激光陀螺研究的先锋队，“背心院士”高伯龙和“钱学森密码”的故事在一代代科大人的记忆中烙下深刻印记。高院士带领团队潜心攻关40余年，使得中国成为继美、俄、法之后，世界上第四个能独立研制激光陀螺的国家。而如今，团队成员继往开来，另辟蹊径，重解“钱学森密码”，自主发现新原理，实现了自我超越。

从非手性到手性激光陀螺的发展历程

3. 北京大学电子学院彭超团队在光学微腔多稳态研究中取得重要进展

多稳态（multistability）是指系统在同一外部条件下存在多个稳定状态，它是复杂非线性系统的核心特征之一，也是实现多值光存储所亟需的关键要素。然而，由于光学非线性效应较弱，在微纳尺度下实现光学多稳态一直是该领域的一大挑战。近日，北京大学电子学院彭超团队联合哈尔滨工程大学、俄罗斯ITMO大学团队，在《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）上发表了题为“Optical multistability in a compact microcavity enabled by near-exceptional coupling”的研究论文。他们通过在光子晶体微腔中设计一对近简并的超高品质因子（Q）谐振模式，实现了非厄米体系的近奇异点耦合（near-exceptional coupling，NEC）机制，并成功在紧凑的硅基芯片上实现了低阈值的光学三稳态。

图1 紧凑光子晶体微腔中的光学多稳态

研究团队从光子晶体微腔的对称性出发，巧妙利用布里渊区折叠构造简并模式，并通过结构扰动引入了一种共享辐射通道的非厄米耦合。当系统接近奇异点时，两个特征模式发生耦合杂化，产生波长和线宽几乎相等的混合模式。在这种被称为“近奇异点耦合（NEC）”的状态下，微腔能够与辐射通道高效交换能量，并维持稳定的模式间相互作用，从而为光学多稳态的产生奠定基础。

图2 近奇异点耦合（NEC）原理与微腔设计

实验中，团队在直径仅为20微米的硅基光子晶体微腔内，实现了品质因子高达10^6的谐振模式。这得益于极高的Q值和NEC机制所带来的双模式腔内场增强，系统展现出显著的基于热光非线性的三稳态特征。实验观测到的迟滞回线显示，在仅为240μW的极低输入功率下，系统即可在三个稳定状态之间切换。

图3 热光非线性触发的三稳态现象

基于这一发现，研究团队进一步展示了多值光学存储器的原型器件。通过对输入光功率或波长的调制，系统可以在三个稳定的强度状态之间进行快速、可靠的切换。这一成果不仅验证了利用非厄米物理调控光学非线性的可行性，也为开发可扩展、可重构的光学神经网络和神经形态计算处理器提供了新型基本构建单元。

该研究揭示了一种在紧凑光子系统中通过控制模式辐射耦合来实现稳健多稳态的通用策略。北京大学电子学院博士生刘臻为第一作者，北京大学电子学院、光子传输与通信全国重点实验室王非凡博士和彭超为论文共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。