晶上系统:设计、集成及应用

摘要:晶上系统(SoW)是近年来兴起的一种晶圆级超大规模集成技术。SoW是在整个晶圆上集成多个同构同质或异构异质的芯粒,并且芯粒相互连接组成具有协同工作能力的晶圆级系统,是后摩尔时代进一步提升系统性能的有效技术方案。总结了SoW技术近年来的主要研究进展,对系统架构、网络拓扑、仿真建模、供电和散热等关键技术进行了介绍,并对SoW技术的发展和应用前景进行了展望。

碳基CMOS集成电路技术: 发展现状与未来挑战

摘要:碳纳米管凭借其优良的电学性质、准一维尺寸以及稳定的结构成为后摩尔时代最理想的半导体材料。目前碳基电子学已经取得很大进展, 例如可以在4寸晶圆上得到高半导体纯度(超过99.9999%)的密排(100~200CNTs/μm)阵列碳纳米管, 晶体管栅长可以缩至5 nm且具备超越硅基的性能, 世界首个碳基现代微处理器RV16XNANO已经问世。本文综述了近年来碳纳米管在材料、器件和集成电路方面的发展, 以及未来可能在光电、传感、显示和射频等领域的应用前景. 最后, 文章列举了碳基CMOS集成电路推向产业化的过程中面临的一系列挑战, 并对碳基技术发展路线做了进一步展望。

中国先进半导体材料及辅助材料发展战略研究

摘要:目前,以SiC、GaN 为代表的第三代半导体材料快速发展,我国亟需抓住战略机遇期,实现先进半导体材料、辅助材料的自主可控,保障相关工业体系安全。本文在分析全球半导体材料及辅助材料研发与产业发展现状的基础上,寻找差距,结合我国现实情况,提出了构建半导体材料及辅助材料体系化发展、上下游协同发展和可持续发展的发展思路,制定了面向2025 年和2035 年的发展目标。为推动我国先进半导体材料及辅助材料产业发展,提出了建设集成电路关键材料及装备自主可控工程,SiC 和GaN 半导体材料、辅助材料、工艺及装备验证平台,先进半导体材料在第五代移动通信技术、能源互联网及新能源汽车领域的应用示范工程,并对如何开展三项工程进行了需求分析,设置了具体的工程目标和工程任务。最后,为推动半导体产业的创新发展,从坚持政策推动,企业和机构主导,整合国内优势资源;把握“超越摩尔”的历史机遇,布局下一代集成电路技术;构建创新链,进行创新生态建设等方面提出了对策建议。

InP量子点发光材料:从合成到器件应用的研究进展

摘要:量子点(Quantum Dots, QDs) 作为一种新型纳米材料,具有优异的光学性质。随着研究的深入,量子点已在光电器件、生物成像、太阳能电池、显示技术等领域发挥重要作用。磷化铟(InP) 量子点因其低毒性、高光效,被视为镉基量子点的潜在替代品而受到广泛关注,其发光光谱覆盖整个可见光区域,光致发光量子产率(PLQY)、光电性能上与镉基量子点相当。然而,InP 量子点在前驱体材料、生长机制、核壳晶格匹配性等方面与镉基量子点相比存在显著差异,这些差异在一定程度上影响了其光学性能,从而制约了在显示器件中的应用。综述了InP 量子点材料及其量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes, QLED) 的发展现状。首先,系统地介绍了InP 量子点的基本特性,重点从色纯度提升和缺陷态消除等角度深入探讨了其光学性能的优化与改进。随后,详细分析了量子点结构设计(电荷传输层和界面工程) 对InP QLED 器件性能的影响,并综述了近年来InP QLED 的研究进展及其在相关领域的应用成果。最后,概述了InP 量子点体系的发展以及面临的主要挑战,并提出了对InP 量子点体系未来发展的期望,旨在为InP 量子点体系的进一步研究和应用提供启示与方向。

银纳米线柔性透明天线及其智能可穿戴应用

摘要:第五代移动通信技术的快速发展,使透明天线成为新型无线传输技术的研究热点。透明导电材料的选取对透明天线的设计至关重要。银纳米线材料具有导电性能优异、尺寸可调和稳定性好等特点,因而备受关注。文章综述了银纳米线透明天线及其在智能可穿戴领域的应用;介绍了银纳米线常用的化学合成方法,对各自的特点和所生长的银线的基材适配性进行了讨论;阐述了银纳米线透明天线的关键性能参数,指出在天线设计时应平衡透光性与导电性这对矛盾关系;提出了银纳米线透明印制天线的制作流程,涉及银纳米线材料的油墨化、图案化和后处理等;最后总结了银纳米线透明天线的应用,并进行了展望。

电子封装铜键合丝的研究进展

摘要:无论是先进封装还是功率封装,高电流密度和更高服役温度将是电子封装的主要趋势。本文综述了当前主流的纯铜、铜合金及镀钯铜键合丝的研究进展,提出利用金、银固有的键合优势开发金包铜、银包铜新型双金属或多金属键合丝材料;通过键合丝进给系统辅热,可以在软化键合丝的同时降低键合的下压力;开发飞秒激光−热声键合新装备,以实现键合丝快速、微区加热,从而降低铜键合丝氧化和硬度。键合丝是集成电路等半导体封装的关键性材料,低成本、高导热的铜键合丝具有明显的优势,势必继续抢占键合丝的市场份额,需加强对大电流、高温及多物理场等极端条件下铜键合丝电迁移、热迁移的可靠性研究,多方协同推动国产化铜键合丝的研究与应用。

纳米导电填料在导电胶中的应用研究进展

摘要:导电胶是一种由树脂基体和导电填料复合而成的先进微电子连接材料,因其环保、低固化温度和简便的应用工艺,在液晶面板、芯片组件、印刷电路和薄膜晶体管等微电子领域得到广泛应用。然而,传统导电胶存在电阻率较高的问题,限制了其性能的进一步提升。纳米导电填料利用它独特的尺寸效应和表面效应,有效降低了导电胶的电阻率,同时增强了其力学性能,成为提升导电胶性能的关键技术。本文深入探讨了碳系、银基、导电聚合物和复合型纳米填料在导电胶中的应用进展,分析了填料种类、形态和表面性质对导电胶性能的影响,并阐释了其导电机理。同时,还展望了导电胶及其填料的未来发展方向,旨在为导电胶的技术创新和工业应用提供理论指导和实践参考。

面向自主计算的存算传融合架构及技术挑战

摘要:传统云或边缘计算模式下, 数据的存储、计算和传输分离: 终端负责指定具体的计算和关联存储节点, 网络仅在这些节点间提供传输路径而并不感知所承载的计算任务. 这种模式不仅导致海量异构存算平台难以感知识别彼此的可用资源并形成协同合力、数据存储与计算孤岛化现象严重, 还面临拓扑时变、计算节点失效等不确定性导致的任务执行时间长甚至中断等挑战. 为此, 本文提出一种面向自主计算的存算传融合网络架构, 通过构建耦合但差异化管理存算传多维资源的控制面, 以及支持形式化计算任务路由和调度的数据面, 赋能自主计算的全流程实现. 基于所提架构, 提出了多维资源状态探测、任务联合调度与服务协同部署方法, 实现任务需求拟合与环境适变的高效自主计算. 此外,本文还探讨了该架构下的挑战以及可能的未来研究方向.

数据流芯片的发展现状、趋势与挑战

摘要:本文聚焦于新型数据流架构在多领域融合计算中的应用潜力与发展趋势. 随着人工智能、图计算和大数据等新兴技术的发展, 传统冯· 诺依曼(von Neumann) 架构和领域专用架构的性能瓶颈愈加显著, 难以满足未来计算系统对高性能和高灵活性的需求. 本文首先梳理了现有数据流芯片的设计方法, 基于专用性与通用性、执行粒度等维度探讨了数据流架构的不同实现方式及其应用现状. 在此基础上, 提出了一种基于并发代码块的数据流抽象机模型, 并设计了完整的指令集和微体系结构, 进一步实现了跨领域的统一中间表示和多种算子融合策略, 优化了数据流在图神经网络、大模型计算和实时信号处理等任务中的执行效率. 实验结果表明, 基于该抽象机模型的处理器在性能与功耗方面优于现有的通用处理器架构. 最终, 本文展望了数据流架构在未来计算系统中的广泛应用前景及其对高效能计算的深远影响.

AI驱动的6G空口: 技术应用场景与均衡设计方法

摘要:为应对6G 系统在容量、频谱效率、能量效率等关键性能指标上面临的严峻挑战, 将人工智能(articial intelligence, AI) 技术引入空口传输已成为重要的技术突破方向. 然而, 当前6G 空口AI 研究主要聚焦于设计高精度AI 模型以提升通信能力, 普遍忽视了工程实践中所需的算力、复杂度和空口资源等AI 代价, 对模型泛化能力和推理时延等关键AI 质量指标也缺乏系统性考量. 这种过度依赖算力资源追求通信能力提升的研究范式, 难以支撑智能化网络的可持续发展. 本文系统分析了AI 在6G空口传输中的典型应用场景与关键技术挑战, 涵盖单功能模块性能增强、多功能模块联合优化以及复杂数学问题低复杂度求解等重要领域; 创新性地提出了综合考虑空口AI 能力、质量和代价的三维联合优化设计准则, 通过最大化多场景通信能力与综合代价的比值实现三角均衡, 有效弥补了现有设计准则中质量和代价维度缺失的不足. 此外, 通过多个设计示例验证了所提方法的有效性, 并深入探讨了空口AI 标准化面临的技术路径与挑战. 本文为6G 空口AI 技术的理论研究、标准化与工程实践提供了参考.