【儀表網 儀表研發】作為新興信息產業的重要應用領域，物聯網的萬億級別市場正在逐步形成，超萬億級的設備和節點將通過物聯網技術實現萬物互聯和萬物智聯。受限于體積、重量和成本等因素，物聯網節點(如可穿戴設備、智能家居節點、無線傳感器節點、環境監測節點等)需要在微型電池或能量收集技術進行供電的情況下，能夠持續工作數年乃至十年以上，這對芯片提出了苛刻的低功耗要求。
較先進的集成電路是微處理器或多核處理器的"核心",可以控制電腦到手機到數字微波爐的一切。存儲器和ASIC是其他集成電路家族的例子，對于現代信息社會非常重要。雖然設計開發一個復雜集成電路的成本非常高，但是當分散到通常以百萬計的產品上，每個IC的成本小化。IC的性能很高，因為小尺寸帶來短路徑，使得低功率邏輯電路可以在快速開關速度應用。
目前，降低物聯網芯片功耗的主要研究方向是基于周期性工作模式的專用型喚醒芯片(例如：專用語音識別喚醒芯片)，通過讓芯片處于周期性的“休眠-喚醒”的切換狀態，來實現降低功耗的目的；然而，物聯網節點通常工作在“隨機稀疏事件”場景下，為了避免丟失隨時可能發生的事件，通常需要“休眠-喚醒”的頻率遠高于事件的真實發生率，從而導致了嚴重的功耗浪費。
北京大學信息科學技術學院微納電子學系的黃如院士-葉樂副教授課題組與浙江省北大信息技術高等研究院、上海芯翼信息科技有限公司合作，在上提出了多級流水異步事件驅動型芯片架構，將傳統的周期性工作模式轉變為異步事件驅動型工作模式，顯著降低了物聯網節點在“隨機稀疏事件”場景下的功耗。
此外，課題組同時提出了時域屏蔽型閾值交叉模數轉換器Level-CrossingADC(LC-ADC)技術，解決了“噪聲誤觸發導致功能錯誤和功耗上升”這一傳統LC-ADC所固有的難題；并設計了基于時域脈沖信號處理技術的多功能信號特征判決器電路，通過離線或在線軟件定義的方式實現了對幅度、斜率、時間間隔、波峰、波谷等信號特征的組合判決，滿足了物聯網喚醒芯片對通用性的需求；此外，該芯片無時鐘信號和時鐘網絡，去除了芯片在待機狀態下的主要功耗來源。
基于上述創新技術，課題組研制了一顆極低功耗物聯網通用喚醒芯片，平均功耗僅為57納瓦，比當前同類工作的好水平提升了30倍。該芯片演示了心率異常預警、心電T波異常預警、癲癇預警、語音關鍵詞包絡喚醒等典型物聯網應用場景，芯片與微控制器MCU芯片等高性能模塊配合，可以在保證極低功耗的前提下實現更多復雜的物聯網喚醒功能。該工作提出的異步流水線事件驅動型架構，為極低功耗物聯網芯片領域的研究提供了一種突破現有功耗瓶頸的研究思路和解決路徑。
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