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刘明 院士

上海期智研究院PI(2020年7月-2023年6月)
中国科学院院士

个人简介

上海期智研究院PI,中国科学院院士。

微电子科学与技术专家。1985年本科毕业于合肥工业大学,1988年获该校硕士学位,1998年于北京航空航天大学获博士学位。2000年被聘为中国科学院微电子研究所研究员和纳米加工与新器件集成技术研究室主任。2008年获得国家杰出青年基金资助。2015年当选为中国科学院院士。 

代表性成果包括:建立了阻变存储器(RRAM)物理模型,提出并实现高性能RRAM和集成的基础理论和关键技术方法。拓展了新型闪存材料和结构体系,提出新的可靠性表征技术、失效模型和物理机理,开发了国内首款自主IP的8M纳米晶和1G NOR 型存储芯片。发展了集成电路加工技术,广泛应用到掩模制造、国家重大工程急需的特殊器件和信息等领域。取得的创新成果对新型存储器和集成电路加工技术的发展和提高我国在该领域的国际地位有重要意义。她发表SCI收录论文300多篇,SCI他引(引用文献中有作者刘明或合作者均视为自引)超过6000次,6篇论文入选ESI高被引论文榜,两项工作列入2013年ITRS(国际半导体发展路线图)、多项工作作为典型进展被写入15本著作和40篇综述中。在本领域重要国际会议做邀请报告60多次。授权发明专利246件(含美国授权专利18件),主要专利转让/许可到多家重要集成电路企业。 


个人荣誉

国家技术发明二等奖3项(2013年(排名第1)、2007年(排名第2)、2005年(排名第4))

国家科技进步二等奖1项(2009年(排名第4))、中国电子学会科学技术奖自然科学类一等奖(2015年(排名第1))

北京市科学技术一等奖2项(2010年(排名第1)、2003年(排名第10))

北京市科学技术二等奖2项(2014年(排名第1)、2002年(排名第3))

中国真空科技成就奖(2012年)和中科院杰出成就奖(2014年(排名第8))等奖项。 


研究方向

微电子科学技术领域的研究,在存储器模型机理、材料结构、核心共性技术和集成电路的微纳加工等。

亮点成果

成果1:异质集成多模态感知神经元阵列

       生物感知系统具有并行分布式感官信息处理、低能耗、高容错性等特点,显示出克服传统硬件困境的巨大潜力。受此启发,刘明院士团队报道了一种异质集成压力传感器和NbOx忆阻器的多模态融合感知脉冲神经元(MFSN)阵列,可以同时感知压力和温度。当两种激励同时作用于MFSN时,多模态信息可以融合为一个脉冲序列,展现出优异的数据压缩和脉冲转换能力。此外,通过解耦输出脉冲的频率和振幅,还可以从融合信号中获得独立的压力和温度信息,支持了神经元对于单模态信息的保真度和多模态感知能力。团队进一步将MFSN阵列与脉冲神经网络结合成功模拟了人体躯体感觉系统的多模态信息(温度和压力)感知和多模态物体(不同温度、重量和形状的物体)的分类能力。该工作使构建高效的多模态脉冲感知系统成为可能,为发展高智能机器人技术提供了新思路。该成果于2022年在《Advanced Materials》杂志发表题为“A Heterogeneously Integrated Spiking Neuron Array for Multimode-Fused Perception and Object Classification”的论文。

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图1.生物躯体感觉系统与人工躯体感觉系统。(a)人手感知杯子的温度、重量和水杯形状的示意图。(b)由MFSN阵列和脉冲神经网络分类器组成的多模态人工躯体感觉系统示意图。



论文发表

1.  Senfeng Zeng, Chunsen Liu, Xiaohe Huang, Zhaowu Tang, Liwei Liu, Peng Zhou,An application-specific image processing array based on WSe2 transistors with electrically switchable logic functions,Nature communications,2022


2. Yanting Ding, Yajun Zhang, Xumeng Zhang*, Pei Chen, Zefeng Zhang, Yue Yang, Lingli Cheng, Chen Mu, Ming Wang, Du Xiang, Guangjian Wu, Keji Zhou, Zhe Yuan and Qi Liu,Engineering spiking neurons using threshold switching devices for high-efficient neuromorphic computing,Frontiers in Neuroscience,2022


3. Xiaohe Huang, Chunsen Liu, Peng Zhou,2D semiconductors for specific electronic applications: from device to system,npj 2D Materials and Applications,2022


4.  Pei Chen, Xumeng Zhang, Zuheng Wu, Wang Yongzhou,Jiaxue Zhu,Yunxia Hao, Guan Feng, Yize Sun, Tuo Shi, Ming Wang, Qi Liu,High-Yield and Uniform NbOₓ-Based Threshold Switching Devices for Neuron Applications,IEEE Transactions on Electron Devices,2022


5.  Jiaxue Zhu, Xumeng Zhang, Rui Wang, Ming Wang, Pei Chen, Lingli Cheng, Zuheng Wu, Yongzhou Wang, Qi Liu, Ming Liu,A Heterogeneously Integrated Spiking Neuron Array for Multimode‐Fused Perception and Object Classification,Advanced Materials,2022


6. Ke-JiZhou,ChenMu,BoWen,Xu-MengZhang,Guang-JianWu,CanLi,HaoJiang,Xiao YongXue,ShangTang,Chi-XiaoChen,QiLiu,The Trend of Emerging Non-Volatile TCAM for Parallel Search and AI Applications,Chip,2022


7. Pei Chen, Xumeng Zhang, Qi Liu & Ming Liu,NbO2‑based locally active memristors: from physical mechanisms to performance optimization,Applied Physics A,2022


8.  Jiaxue Zhu, Xumeng Zhang, Ming Wang, Rui Wang, Pei Chen, Lingli Cheng, Qi Liu,An Artificial Spiking Nociceptor Integrating Pressure Sensors and Memristors,IEEE Electron Device Letters,2022


9.  Lingli Cheng,Lili Gao , Xumeng Zhang, Zuheng Wu, Jiaxue Zhu, Zhaoan Yu, Yue Yang, Yanting Ding, Chao Li, Fangduo Zhu, Guangjian Wu, Keji Zhou, Ming Wang, Tuo Shi and Qi Li,A bioinspired configurable cochlea based on memristors,Frontiers in Neuroscience,2022


10. TianyaoWei, ZichaoHan, XinyiZhong, QingyuXiao, TaoLiu, DuXiang,Two dimensional semiconducting materials for ultimately scaled transistors,Iscience,2022


11.  Zichao Han, Tianyao Wei, Qingyu Xiao, Xinyi Zhong,  Du Xiang, and  Tao Liu,Fabrication of patternable Janus transition-metal dichalcogenides assisted by electron beam irradiation,Applied Physics Letters,2022


12. KunBa, JianluWang,Advances in solution-processed quantum dots based hybrid structures for infrared photodetector,Materials Today,2022


13.  Xusheng Liu, Jie Cao, Jie Qiu, Xumeng Zhang, Ming Wang , and Qi Liu,Flexible and Stretchable Memristive Arrays for in-Memory Computing,Frontiers in Neuroscience,2022


14. Jie Cao, Xumeng Zhang, Hongfei Cheng, Jie Qiu, Xusheng Liu, Ming Wang*, and Qi Liu,Emerging dynamic memristors for neuromorphic reservoir computing,Nanoscale,2021