飞桨助力南京邮电大学智能芯片测试团队斩获“互联网+”大赛全国银奖

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第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛由教育部等十二部委与重庆市人民政府共同主办、重庆大学承办。自4月份报名启动以来，共有来自国内外111个国家和地区、4554所院校的340万个项目、1450万余人次报名参赛。全国仅有300支团队，能够入围产业赛道国赛，比例不超过万分之一。

2022年11月，官网正式公布大赛获奖情况，飞桨命题队伍成功摘取2个金奖、3个银奖和4个铜奖，总奖项数在“互联网+”产业赛道中位居全国命题单位前列。

近期，我们对来自飞桨命题赛道的全国总决赛银奖团队——南京邮电大学“青柚量子”团队进行了采访。

“请介绍你们的团队与项目”

青柚量子是由南京邮电大学的优秀学子组成的大学生科研先锋队。创新团队正在开发基于金刚石NV色心的温度、电场、磁场和电磁场的高分辨精密测量技术，研制面向第三代半导体芯片测试的，基于量子传感的微米级光纤量子多物理场设备。团队涵盖了本硕博三个层次学生，共有成员80余名。南京邮电大学是教育部、工业和信息化部、国家邮政局与江苏省共建高校，国家“双一流”建设高校，是以电子信息为特色，工学门类为主体，多学科相互交融，本硕博等多层次教育协调发展的重点大学。团队成员所在的通信与信息工程学院是南京邮电大学历史最久、规模最大、综合实力最强的学院，是国内最早开展信息与通信技术教学和研究的单位之一。学院在信息通信领域有较强的综合实力，相关专业在全国同类专业排名稳居前20名。

团队成员介绍由于精密零部件在质检环节，普遍存在产品批量大、品质要求高、操作流程要求规范严的特点，传统的人工方式成本高、稳定性低，特别是面对如芯片制造、精密仪器制造等领域，则更需要高精度的质检解决方案。参赛团队提出采用微米尺寸金刚石晶体作为传感核心单元，利用基于量子传感原理的多物理场测量方法，实现精密器件的质检和芯片的失效性分析。为了提高探测速率，本产品更是实现了集成一体化量子调控与测量电路与快速寻峰拟合算法，将软硬件协调集成优化，在减小探测装置体积的同时实现快速测量。值得一提的是，在微波宽场成像这一部分中，我们获取芯片扫描的原始数据后，基于飞桨PaddlePaddle，先后使用RNN神经网络以及GAN神经网络来辅助成像，在提升成像分辨率的同时，使成像速度进一步提升10倍，有利于未来对更先进制成的芯片进行大批量质检。同时也打破硬件提供分辨率的有限性，对测试技术带来了巨大的性能提升。

基于深度学习的微波宽场成像

“项目的核心创新点”

• 独创锥形光纤量子探头，对芯片逐点进行接触式无扰动扫描，使荧光收集效率提升15倍，空间分辨率提升至 0.9 微米； 
• 首次提出量子态脉冲副载波调制方法，在快速扫描的过程中尽可能减少噪声，将信噪比提升 12dB 以上；
• 提出基于深度学习的微波宽场成像。将芯片扫描原始数据通过飞桨PaddlePaddle进行分辨率提升，同时使成像速度进一步提升10倍，有利于未来对更先进制成的芯片进行大批量质检。同时也打破硬件提供分辨率的有限性，对测试技术带来了巨大的性能提升；
• 采用FPGA进行ADC信号处理和时序同步，使测量效率提升了近百倍。 

“飞桨在备赛过程中都提供了哪些支持？请谈一谈使用飞桨的体验”

飞桨特别适合初学者学习，有很多的中文教程和说明，尤其是AI Studio里面的项目实践，有全球开发者共同分享的许多优质项目，深入浅出，非常详细，能够帮助大家快速上手。比如，我们的项目是基于量子传感的芯片智能测试系统，较为关键的是最后的成像过程，业界也常常通过最后的成像来判断芯片失效点。为了使得芯片的测试反馈更加高效地指导芯片设计，芯片测试环节的成像速度和分辨率的提升，是重中之重。 我们正是在参考AI Studio项目板块里的《Paddle2.0尝鲜通过Sub-Pixel实现图像超分辨率》 ，基于项目提出的新CNN架构，进行相关模块的开发，最终结果能够有效地降低计算的复杂度，并且比其他基于CNN的方法快了一个数量级。我们相信，作为非常优秀的国产框架，飞桨在未来一定能赢得全世界开发者的青睐。

AI Studio项目

“请谈一谈参加飞桨产业赛道的感受”

“互联网+”大赛是一个挑战与机遇并存、困难与希望同在的舞台，也是一个和百度这样的龙头企业以及众多创业者一起交流的平台。它让大家更好地团结在一起，开拓视野，不断提升自我，并以创业的视角看待自身的工作。在创业的视角下，光拥有想法、创意和技术，是远远不够的；需要深入产业调查，对整个行业有自己的理解。只有抓住行业痛点，对症下药改进自己的产品，才有机会作为一个“新人”脱颖而出。

“项目的未来产学研应用前景如何呢？”

目前，我们已经通过基于量子传感的微米级光纤量子多物理场设备，构建了完整的精密仪器高分辨精密测量服务，并能为测后芯片提供一套完整的设计修改方案。在产学研方面，百度与南京邮电大学在2022年已有产业学院的合作，在产业学院平台建设过程中，双方将通过百度的强大产业生态链和南京邮电大学行业优势与人才培养特色，探索建立人才培养、产业交流、招生就业、技术研发的区域性高地，创建区域人工智能新技术研发与推广应用大平台。

“导师访谈”

指导老师简介

杜关祥，南京邮电大学通信与信息工程学院教授，博士生导师。毕业于兰州大学，在中科院物理研究所获得凝聚态物理专业博士学位。他是日本学术振兴会特别研究员奖学金获得者，先后在日本东北大学、瑞士巴塞尔大学和德国马普生物物理化学研究所从事科研工作。

团队从事原子无线通信、芯片和新能源材料器件测试的开发和系统集成。结合工程学、精密光电子学、量子物理、半导体微纳加工技术和大数据人工智能算法，多学科交叉融合，发展创新的实用化量子精密测量技术，探索其在原子无线通信、芯片测试和新能源电池材料测试上的应用。

指导老师体会

非常荣幸团队能够参加本届“互联网+”百度命题并获得全国银奖、江苏赛区一等奖的好成绩，这离不开同学们的辛勤付出，也离不开百度的通力支持与合作。本次参赛，我们针对百度提出的命题——高精度、多种类、快速率的高端芯片瑕疵识别，利用金刚石中的NV色心这一固态量子体系，结合基于飞桨PaddlePaddle在CV方面的检测及生成能力，开发了一套高空间分辨率、高灵敏度、高测量效率的多物理场量子传感设备，来对芯片表面电磁场和温度进行快速扫描成像，实现芯片智能测试。本次参赛深切感受到了人工智能在多领域的应用，与多学科交叉融合，能够发挥出极大的效益，未来希望继续与飞桨PaddlePaddle合作，进一步改进完善设备，进行商业化尝试，逐步融入芯片产业链，服务产业、服务社会。

指导老师寄语

经过为期一年“互联网+”的备赛，从校赛到省赛再到国赛，一次次的修改、调整、完善，过五关斩六将，相信同学们在这过程中都学习了很多、成长了很多。不光是大家，我自己也学到了不少。我认为，作为一个工科学生，学好书本上的理论知识是远远不够的，勇于动手、动脑，将理论应用于实际，才能够更好地锻炼工科素养。

在比赛中，同学们埋头于实验室不断尝试，在讨论和答辩中不断磨砺自我，关心产业和科技融合，大胆迈出创新创业的步子，我眼看着你们的综合能力提高了很多，已经从懵懂的大学生成长为国家所需要的创新一代，我觉得这就是“互联网+”大赛的意义所在。希望大家可以在这次比赛积累的经验基础上继续努力，不忘初心，在创新创业的道路上更进一步。

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