狂賀臺大電子所Access IC Lab研究團隊於IC設計領域再傳捷報，再創佳績！日前由吳安宇教授與博士生施信毓、林承鴻、詹承洲和碩士生陳俊諭所組成的研究團隊，其設計作品以「適用於任意校驗矩陣之可即時程式的半循環低密度奇偶校驗解碼器晶片設計」為題目，參加今年由旺宏基金會所舉辦的「旺宏金矽獎」，一舉勇奪設計組「評審團金獎」及「最佳創意獎」等兩項大獎。此兩項殊榮，實屬得來不易，不僅在IC設計研究上有所貢獻，更讓超大型積體電路(VLSI)設計技術又往前邁進一大步，也為Access IC Lab和臺大電子所爭取最高榮譽！

What is「旺宏金矽獎」?

「旺宏金矽獎」是由旺宏基金會所舉辦的全國IC設計領域之年度盛事比賽，分為應用組與設計組等兩個類別，今年為第九屆舉辦。比賽方式於每年12月底前報名(此次設計組報名隊伍多達130隊之多)，隔年4月繳交書面作品企劃書進行初賽，5月中公佈前八強之晉級隊伍名單，並於6月初於新竹旺宏電子公司總部進行口頭報告複賽。最後，在2009年7月24日下午於晶華酒店隆重舉辦頒獎典禮，其得獎名單事前都加以彌封保密，甚至連旺宏電子公司董事長吳敏求先生都不知情，直到頒獎當天，台上頒獎人拆封的那一刻，才正式揭曉各獎項的得獎隊伍。頒獎過程十分刺激、精彩，採現場一一唱名方式，從八隊之中依序選出最佳創意獎、評審團銅獎、評審團銀獎、評審團金獎和評審團鑽石大賞；但唯一缺憾的是今年設計組評審團鑽石大賞是有史以來首度從缺。而由吳安宇教授與實驗室施信毓、林承鴻、陳俊諭和詹承洲等學生所組成的研究團隊，其研發設計的低密度奇偶校驗解碼器晶片，能夠在眾多的參賽隊伍之中脫穎而出，得到評審團一致的青睞，獲得旺宏金矽獎設計組的「評審團金獎」及「最佳創意獎」，足見臺大電子所在IC設計領域佔有十分重要的地位，亦屬臺大之光。

「低密度奇偶校驗編碼」的誕生與歷史

低密度奇偶校驗編碼(Low-Density Parity- Check Codes, LDPC)是一種通道編碼技術(channel coding)，屬於線性區塊碼(linear block code)的一種。最早是由Robert Gallager博士在1962年於其博士論文中發表，並且被證實具有極為優越錯誤更正的性能。然而因當時製程技術無法實現這種編碼系統，低密度奇偶校驗編碼遂逐漸地被人們所遺忘。直到三十多年後，隨著科技的進步和超大型積體電路的製程不斷的演進，實現低密度奇偶校驗編碼系統已不再是不可能的任務；同時以往所使用的編碼系統已漸漸無法滿足人類對於資料傳輸率與日俱增的需求，低密度奇偶校驗編碼於是在1995年由MacKay與Neal兩位博士重新發現並加以研究，將資料傳輸錯誤率更趨近向農極限(Shannon limit)，而再度引起人們廣泛討論與研究。

作品的「廬山真面目」

對於低密度奇偶校驗解碼器的研究，在現今文獻上，許多硬體架構設計只能提供有限(limited)多模式(multi-mode)的解碼，而此晶片的目標是讓使用者可以自行定義校驗矩陣(parity check matrix)，並達到即時(real-time)下載解碼矩陣的功能，如此，面對未來具可適性通道(channel-adaptive)的通訊系統，提供即時動態調整編碼的空間，不僅可以調整不同的解碼長度(block size)和碼率(code rate)，更可以任意決定解碼矩陣內的0與1的位置。亦即提供可程式(programmable)的硬體架構設計，讓系統或使用者更有彈性去選擇解碼矩陣，達到解碼之最大效能。在硬體實作上，此晶片可以讓使用者即時(real-time)決定解碼器運作的校驗矩陣，並支援多達23種不同的碼率(code rate)，以及不同長度的資料位元(information bits)和編碼長度(codeword)，可提供最大編碼長度為1536 bits。利用TSMC 0.13um CMOS製程來實現硬體，並透過國家晶片系統設計中心(CIC)進行晶片下線。解碼器晶片面積只有4.94 mm2，而量測最高操作頻率為125MHz，所消耗的平均功率為58mW，堪稱世界上目前具有最小面積和最低功率的解碼器晶片。簡而言之，此設計作品具有下列各項特點：(1)即時可程式性、(2)增加晶片執行速度、(3)提升解碼效能、(4)減少解碼所需時間、(5)縮小整體晶片面積和(6)降低功率消耗。

用心的「農夫精神」~~ 心中有所感…

回想過去一年多漫長的研究日子，數不盡在實驗室挑燈夜戰的青春年少時光，從作品的創意構思、軟體模擬、架構設計、硬體實現、晶片下線、進行量測、書面撰寫、到上台報告、得獎時刻，就像農夫每天辛勤的耕作一樣，儘管過程十分艱辛，需要許多耐心、恆心與毅力去面對所有難以預測的困難與挑戰，也實際遇到許多瓶頸與挫折，甚至曾經數度想要就此放棄，但是在Access IC Lab研究團隊所有成員心中存在的24字箴言–「心存堅定信念，面對上天考驗，秉持用心不變，深信夢想實現」，才能享有在辛苦揮汗耕種後，斜躺在田邊樹蔭下，品嚐甜美果實的美好滋味。也許這就是感動生命熱情、擁抱迷人青春的地方，更是「總要為青春寫下新頁，總要替生命留下足跡」的最佳心情寫照！

成員現況

吳安宇教授，臺大電機系1987年畢業，現為臺大電機系教授兼工研院系統晶片科技中心副主任；施信毓和詹承洲現為臺大電子所博士班學生；林承鴻於2009年暑假取得臺大電子博士學位，目前服役中；陳俊諭於2009年寒假取得臺大電子碩士學位，目前於慧榮科技服科技替代役中。