《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：Guest Editorial Introduction to the Special Section on the 2026 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)
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本专题导言面向2026年IEEE国际固态电路会议（ISSCC）以“以集成电路（IC）与系统级芯片（SoC）创新推进人工智能（AI）”为主题遴选的IEEE固态电路期刊（JSSC）特刊。研究人员收录来自医学（MED）、成像/传感器/显示（ISD）与技术方向（TD）
本专题导言面向2026年IEEE国际固态电路会议（ISSCC）以“以集成电路（IC）与系统级芯片（SoC）创新推进人工智能（AI）”为主题遴选的IEEE固态电路期刊（JSSC）特刊。研究人员收录来自医学（MED）、成像/传感器/显示（ISD）与技术方向（TD）分委会的十三篇扩展论文。在医学方向，研究人员报道韩国大学Kang等提出的混合光遗传刺激系统：利用细胞特异性光遗传调控结合亚阈值电刺激以降低光功率，通过直流转电容充电器实现高效储能与发光二极管（LED）驱动，并采用衰减指数辐照波形增强神经响应，外植体实验较传统光遗传节能70.6%，LED驱动效率达90.75%，单通道电容充电时间短于40 μs（2.5–3.8 V）。研究人员还总结KAIST的Choi等基于占空比电流源与多输入多输出电流平衡仪表放大器（CBIA）的高帧率低功耗电阻抗断层成像（EIT）系统，以及阳明交通大学Chang等的无线多模态应激生物传感SoC，集成皮电（GSR）、心电（ECG）、光电容积描记（PPG）与电化学（ECH）传感，提取皮质醇、心率变异性（HRV）与脉搏抵达时间（PAT）等标志物。在ISD方向，研究人员概述南方科技大学Yang等的全模拟视觉SoC，采用脉宽调制（PWM）图像传感器与4-bit多电平阻变存储器存算宏（RRAM CIM），消除层间模数转换，峰值系统效率345.54 TOPS/W；以及三星与KAIST两类超高分辨率硅基LED（LEDoS）背板，分别通过像素内存储与分层时分PWM将非均匀性压至亚LSB。在TD方向，研究人员解析IBM的16通道低温CMOS通量控制脉冲发生器（14 nm FinFET），驱动超导量子比特受控Z（CZ）门两比特误码低至0.084%；代尔夫特理工的色心电子/核自旋低温控制器；密歇根大学量子启发k-SAT求解器Medusa；普林斯顿端到端AI射频功放综合框架；复旦太赫兹穿硅互连（THz-TSI）与宾大单片波分复用（WDM）光发射机；以及鲁汶大学256通道固态纳米孔读取ASIC，以事件检测共享模数转换资源，实现单分子检测。上述工作系统呈现了固态电路在神经接口、近传感器智能、AR显示、可扩展量子计算与高带宽互连中的前沿进展。
研究背景与总体意义
2026年IEEE国际固态电路会议（ISSCC）以“以集成电路与系统级芯片创新推进人工智能”为核心命题，凸显出固态电路正从单一功能模块设计，转向贴近应用场景的跨模态系统级集成。当前神经调控、生物传感、近传感器智能、增强现实显示、可扩展量子计算与高带宽三维互连均面临共同矛盾：一方面应用端对选择性、实时性、分辨率与能效的要求持续抬升；另一方面受限于功耗预算、布线复杂度、工艺非理想性与低温物理约束，传统架构难以同时兼顾性能与规模。该特刊选取医学、成像/传感器/显示与技术方向三个分委会的十三篇扩展论文，旨在以集成电路为支点，展示从生物接口到量子接口、从存算一体到AI辅助设计的可扩展解决方案。研究人员通过系统梳理这些工作，证明先进IC设计已成为打通“感知—计算—控制—互连”链条的关键载体，对下一代植入式医疗、边缘智能、AR眼镜与容错量子系统具有直接推动作用。
主要关键技术方法
研究人员在特刊中综合运用了若干共性方法：混合模态刺激与高能效电容充放电管理；占空比与事件驱动架构以降低平均功耗；存算一体（CIM）与全模拟连续量数据流以避免模数转换瓶颈；像素内存储与自校准机制抑制工艺非均匀性；低温CMOS（Cryo-CMOS）片上与室温基础设施协同的量子脉冲合成；AI驱动的电-磁联合逆向设计与模板无关布局生成；近场太赫兹耦合与单片光波分复用实现高密度垂直/并行互连；以及基于稀疏事件检测的模拟域资源共享读取。样本层面涉及外植体神经组织验证、固态纳米孔单分子DNA检测，未展开试剂与培养操作细节。
各论文主体结果浓缩
混合光遗传刺激系统（Kang等，韩国大学）
研究人员提出细胞特异性光遗传调制辅以亚阈值电刺激的混合范式，采用直流转电容充电器驱动LED，并以衰减指数辐照波形增强神经响应。外植体实验表明，该系统在保持激活效果的同时显著降低光能耗，LED驱动效率达90.75%，单通道电容充电低于40 μs（2.5–3.8 V），较传统光遗传节省70.6%光能。
高能效电阻抗断层成像（Choi等，KAIST）
研究人员通过电流源与读出前端占空比工作、有限冲激响应（FIR）滤波与数字匹配滤波抑制谐波，结合多输入多输出电流平衡仪表放大器（MIMO-CBIA）与嵌入式开关矩阵压缩面积。系统实现878.9帧/秒仅耗662.0 μW，27.5帧/秒下低至43.8 μW，适用于人机交互与监护。
无线多模态应激生物传感SoC（Chang等，阳明交通大学）
研究人员集成皮电、心电、光电容积描记与电化学传感及片上无线与电源管理，共享ECG/ECH模拟前端达成0.32-μVrms输入参考噪声与130 dB共模抑制比（CMRR），PPG采用预充方案获113.9 dB动态范围（DR），皮电前端达99 dB DR与3.1 pArms噪声，接口总功耗125.8 μW，可提取皮肤电导、HRV、血氧（SpO2）、脉搏抵达时间与汗液皮质醇。
全模拟智能视觉SoC（Yang等，南方科大）
研究人员用PWM图像传感器直连2-Mbit 4-bit多电平阻变存储器存算宏（MLC RRAM CIM），以线性恢复模拟记忆（LR-AMEM）补偿电荷域累积非线性，自参考阈值变异消除（TVC）抑制工艺电压温度漂移。芯片感算效率11.07 pJ/(像素·帧)，峰值系统效率345.54 TOPS/W，单芯片完成多层特征提取、分类与检测。
超高分辨率LEDoS背板（Kim等，三星）
研究人员在28 nm CMOS实现6652 PPI硅基LED（LED-on-silicon, LEDoS）背板，像素内8-bit锁存存储与内置自测试（pBIST）电流感知，自刷新与局部更新使120 Hz功耗降至24.3 mW（降50%），2-bit偏置校准与最高位乱序将亮度差分非线性压至±0.5 LSB，闪烁信噪比?72 dB，均匀性提升47.7%。
共享存储像素数字PWM背板（Kim等，KAIST）
研究人员以统一D触发器链合并寄存器与计数器，分层时分PWM（HTD-PWM）与滚动快门共享最低位逻辑，电流控制振荡器BIST做键合前筛片与补偿。4042 PPI、10-bit、28 nm实现88%有效面积比，像素差异降至亚LSB（约29倍改善）。
低温通量控制脉冲发生器（Tien等，IBM）
研究人员在14 nm FinFET集成16通道可编程微处理与三子10-bit复合电流舵DAC，达1 Gs/s与14-bit有效幅度分辨率，片上调补偿校正失真；低温基准与2 Gb/s下行SERDES协同室温系统。集成噪声25 ppm，在IBM Heron量子处理单元（QPU）上实现CZ门两比特误码0.084%，主动控制约7 mW/通道。
色心量子处理器控制器（Enthoven等，代尔夫特理工与QuTech）
研究人员以40 nm CMOS在6 K驱动氮空位（NV）色心电子与13C核自旋：电子端用数字极坐标架构、class-DE射频DAC与单边带上变频；核自旋端用class-D与脉冲密度调制。拉比频率2.31 MHz与1.95 kHz，门集层析单比特保真度99.3%（电子）与99.5%（核），首现低温CMOS双自旋高保真控制。
量子启发k-SAT求解器Medusa（Wormald等，密歇根大学）
研究人员将变量映射为门控弛豫振荡自旋，分布式子句逻辑提供全连接，双Make-and-Break反馈将50变量3-SAT平均求解时间降30倍。28 nm下uf50基准4.92 μs、19.1 nJ/解，200变量问题30.9 ms，能量延迟积较前作优一个数量级。
AI使能射频放大器设计（Zhou等，普林斯顿）
研究人员以强化学习探索电路-电磁联合空间，生成式逆电磁引擎直接合成可布线无源结构。90 nm SiGe BiCMOS验证24–150 GHz四类放大器/低噪放，如34–70 GHz功放21.2 dBm、26%峰值附加效率（PAE）；单次训练后分钟级出GDS布局。
太赫兹穿硅互连（Jiang等，复旦）
研究人员去硅通孔（TSV-free）近场耦合可重构收发，直接耦合150 GHz压控振荡器同步本振，支持NRZ与PAM4。28 nm下两层与四层堆叠达264 Gb/s聚合、0.33 pJ/bit，双向130 Gb/s/通道，创三维集成无线垂直互连纪录。
单片八通道光WDM发射机（Shoobi等，宾大）
研究人员用无电感电平提升驱动配微环调制器（MRM），电容细调与热粗调加自主数字锁波长。45 nm SOI上每波38 Gb/s无误码，聚合304 Gb/s，带宽密度2.1 Tb/s/mm2，驱动-调制对106 fJ/bit，整片330 fJ/bit。
256通道固态纳米孔读取ASIC（Crols等，鲁汶与imec）
研究人员以离散时间跨阻放大器（Integrate-and-Reset TIA）去反馈元件，事件检测动态共享8组采样保持与模数转换，数据率降32倍且事件丢失<0.1%。65 nm下60 MΩ增益、1 MHz带宽、193 pARMS噪声、1 mW/通道，核心面积0.019 mm2/通道，成功分辨三标记DNA单分子。
讨论与结论翻译
讨论部分指出，上述工作共同表明：当电路设计从“模块最优”走向“场景闭环”，存算一体、事件驱动、低温集成与AI协同综合可同步破解功耗、带宽与规模三角矛盾。在医学接口中，混合刺激与多模态传感把临床可用性建立在可量化能效之上；在显示与视觉计算中，像素内智能与模拟连续量通路重新定义了边缘感知的能效边界；在量子与互连方向，低温CMOS与近场/光互连把“控制近比特、通信近平面”变为可制造现实。
结论部分可归纳为：研究人员通过ISSCC 2026特刊证明，先进固态电路已不仅是AI的承载层，而是直接定义AI系统能力上限的使能层；高选择性神经调控、亚LSB显示均一性、fault-tolerant导向的低温量子控制、以及Tb/s级三维互连，共同构成下一代智能系统的基础技术栈，并为后续跨生物、光电与量子领域的系统级芯片研究提供可复用方法论。
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