边缘感知芯片：王一鸣、蒋俊杰博士

王一鸣博士（左）与蒋俊杰博士

这个芯片可以说是贯穿了我们从研究生到博士的一颗芯片，所以我们多少也对他抱有一些个人的情感。仍然记得21年刚进组时，当时第一个接手的实验就是边缘提取原理验证芯片的回片测试，可能起初不会意识到后面会遇到哪些问题，但这个芯片测了我整整1年时间。遭遇到了包括：阵列只有16行工作、数字模拟电路复位信号接反等等对于IC人异常棘手的问题；现在翻看之前的文件夹，长长短短几十次的PPT汇报，印象最深的场景还是暑假在超净间测试，被一圈设备围在中间，应接不暇的窘迫。好在最终通过不断的猜想论证实验，在能工作的16行中观测到了胶带贴上的边缘的斜边，尽管观测窗口很小，但是原理得到了论证，这颗芯片也算是完成了它应有的使命。

故事并没有到此结束，而是顺着这条斜边展开。原理已经得到验证，下面就是挑战极限的拓展与探索能力的边界；由于项目紧急以及流片节点的ddl，当时设计到2点是常态，确实很辛苦但是也值得。芯片是在23年7月投片的，流片耗时约1年，在这1年的时间窗口，我们也在做着准备与各类中期的考核仿真；

基于边缘提取正样芯片的需求，我们设计了4层测试验证板，包括可编程驱动电源板，FPGA驱动板，芯片驱动板，这样做的原因是提升系统的可扩展性，亦也用于其他芯片的驱动开发。（光驱动板我们就设计了4套采样方案）

同时芯片还需要选定封装方案，确定LGA封装方案，有400+个引脚。

考虑到芯片承载板的价格昂贵，为了节约后续的测试开支，所以我们采用Socket设计方案，Socket作为承载板和镜头的中间载体，可以灵活拆卸，也可以灵活替换芯片，方便后续的测试与大批量筛片。

完成了从芯片裸Die到封装，到板级的硬件实现后；再往上游走，便是软硬件的桥梁，硬件驱动设计。需要依托片内的系统，基于宏观层面的工作模式，实现芯片的时序与驱动配置设计，并烧录存入FPGA中；包括如何唤醒芯片，如何在各个模式间切换实现更加宏观的功能需求。后续还需要开发芯片的驱动软件，包括友好的GUI界面，更宏观的模式交互，可测试性设计，数据的编解码，图像的还原等功能。

时间很快到了24年的7月，第一块封装完成的芯片已经回片，当时的心情其实是既激动又紧张的，芯片设计不像软件设计，代码错了可以改，芯片不可以。后续的测试也持续了一年，一部分是因为这块芯片的功能非常复杂，需要实现的模式功能非常多，另一部分是我们调试解bug花了小半年的时间。

在此期间我们经历了各种各样的磨砺，原本这个芯片上电就烧，引脚直接烧红冒烟，拿着测温枪看着温度从30℃飙升至100℃，烧穿了不知多少芯片顶着bug排查。到后来成功点亮第一颗芯片，吐出第一张ATPG图，心里才安稳了一些。我们依然记得这个芯片的第一张灰度图，是在24年的9月2日，凌晨实验室拍到的表面灰尘。

灰度只是我们的一个工作模式，我们从器件，到模拟电路，到完整数字架构进行了全流程测试debug，边缘提取功能图依旧测不出来。还记得，当时测试不出来我们夜爬紫金山，说实话当时其实是很迷茫的，我们也会问，到头来这个芯片真的会是一块石头吗？只感觉不甘心。

当时可以说是真正的低谷，科研上的挫折把我们压得喘不过气，但也真正磨练出了我们的韧劲。我们又提出了海量的猜想，闭环实验验证，不行就推倒重来，直到提出了一个关于电流镜失配的猜想，（多亏了片内的冗余设计，我们可以配置片内的灵活时序，不需要更改电路结构）我们才拍出第一张边缘提取图。

这一刻，悬着的心终于落地，时间太短，百感交集；终于对这几年的自己也算有一个交代了。原理论证完，后续就是海量的实验和数据采集，我们在通过平行光管采集数据，也在成像实验室对着学校的操场和大活拍摄，也会在大活的楼顶对着地面拍摄靶标。

学校的场景和实验平台有限，所以后面的半年我们需要频繁出差，大部分时间在无锡、北京、芜湖四处奔波。25年3月的北京，我们去了八达岭做了高点实验，90m的高空塔台，顶上只有一层薄薄的铁皮，需要穿戴高空安全吊带，并伴随着轻微的晃动，我们一行人带着集成的完整系统，背着电脑在高空做实验，上面的风大到说话听不清，人只能匍匐着操作，也算是忘不掉的回忆了。

4月我们的系统成功适配镜头集成进了航空吊舱。5-6月我们去安徽的芜湖进行空基实验，测试地点是一个露天工棚，椅子坐一会就有虫子爬上身。基本都是连续几周的测试。最终，这个芯片通过了全部实验科目，感觉有点恍惚，3年多的时间，一环接一环，就像连续剧一样，从原理验证，到正样设计，到封装驱动，功能测试，载荷集成，能力验证。

看着我们的成果，从idea一点一点，慢慢丰满，到最终实际落地应用的闭环，这应该才是科研人的快乐吧。