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機器視覺廣泛應用于工業制造，復旦自動駕駛、大學隊成醫學成像及民用安防等場景。周鵬中團制新增強現有的包文機器視覺技術通常基于硅基CMOS技術，需要在圖像傳感和信號處理電路之間進行復雜和高帶寬的功研互連。隨著機器視覺應用的原理快速發展和圖像信息復雜度提升，傳統的機器“傳感-信息處理”分離的架構越來越難以滿足高算力、低功耗及小體積的視覺圖像信號處理需求，更希望能夠在單個芯片中同時進行視覺感知和信息處理，芯片來避免冗余數據傳輸。復旦

復旦大學周鵬/包文中團隊成功研制新原理機器視覺增強芯片

新型二維原子晶體具有原子層厚度、大學隊成表面無懸掛鍵、周鵬中團制新增強易于集成等特性。包文目前國內外前沿研究成果表明二維材料在集成感知、功研存儲、原理計算等能力方面有著極大的優勢，有望彌補現有硅基光電傳感與圖像處理技術的不足。然而絕大部分的國際研究仍然停留在簡單的單元器件，推向落地應用的大面積集成電路工作鮮有報道。

近日，復旦大學周鵬/包文中團隊利用晶圓級二維原子晶體硫化鉬成功制備了大規模機器視覺增強芯片。8月3日，工作進展以《基于二維半導體的619像素機器視覺增強芯片》（“A 619-Pixel Machine Vision Enhancement Chip Based on Two Dimensional Semiconductors”）為題發表于國際期刊《科學前沿》（Science Advances）。

在這項工作中，研究團隊首先成功生長了高質量均勻的兩英寸二維材料（MoS2）晶圓，并開發了適用于二維集成電路的集成電路制造工藝。這種單原子層的MoS2具有優異的半導體特性，兼具信號處理和光電傳感的作用。此工作中部分MoS2場效應晶體管采用了高透明度的頂柵，所以具有良好的光感應能力；而不透明的頂柵晶體管，則構成了信號處理電路。在此基礎上利用level-62 SPICE模型構建了MoS2晶體管仿真模型，對視覺增強電路中的模擬電路進行仿真和優化，最終實現了10 mm×10 mm的機器視覺增強芯片。

本工作是迄今為止國際上最大集成規模的新型晶圓級二維半導體機器視覺增強芯片。在單片上集成了619個光電“感算一體”像素單元。其中，數模轉換器模塊可以對任一像素進行動態控制，從而準確調整每個成像單元的光電流，降低外圍電路設計復雜度與數據處理的難度，并同時實現成像增強和降噪功能。實際測試結果證明該芯片可以實現光傳感、存儲、處理和圖像增強功能一體化，并且具有低噪聲和高靈敏度的特點，可獲得了90 dB以上的高動態光感應范圍，接近人眼的識別效果。而且芯片具有植入柔性、透明和生物相容性特點，開拓了二維芯片的工業的應用領域和產業化進程，在機器視覺、視覺增強和虛擬現實領域具有巨大應用潛力。

微電子學院馬順利副教授，信息科學與工程學院博士后吳天祥、微電子學院博士生陳新宇為本文的共同第一作者；微電子學院包文中研究員、周鵬教授、香港理工大學柴楊教授為該工作的共同通訊作者。研究得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金杰出青年基金、上海市教委創新計劃的支持。