构建自主可控的集成电路产业体系—“十五五”期间对中国集成电路产业发展的思考与建议

摘要:本文立足世界经济50年长波周期演进规律,聚焦第5 个长波周期核心引擎——集成电路产业,系统梳理了中国集成电路产业从“六五”至“十四五”的发展历程、产业体系现状及全球竞争格局。通过分析电子设计自动化(electronic design automation,EDA)、设计、制造、封测、设备、材料、存储器等关键环节的发展成果,明确中国在国家安全领域芯片自主化等方面的突破,以及多家企业跻身全球相关领域前10 位的阶段性成就。同时,深入剖析了产业存在的“小散弱”同质化内卷、上下游容错试错机制缺失、数据统计与产业标准不健全、“举国之力”转化不足等问题,并结合后摩尔时代集成电路向延续摩尔、拓展摩尔、超越摩尔、丰富摩尔的发展趋势,提出“十五五”期间要打造头部企业、完善协同机制、加大精准投资、强化基础研究、深化国际合作、优化人才培养。

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。

碳点比率荧光探针在荧光传感检测领域中的研究进展

摘要:CDs作为新型碳基纳米材料凭借其低毒性、优异的光稳定性及发光可调谐性等特性, 已成为荧光传感领域的核心材料. 传统单发射体系CDs探针依赖荧光强度增强/猝灭现象实现对目标物的检测, 此类方法易受探针浓度、微环境波动及仪器参数偏移等因素干扰. 为突破这一瓶颈, 研究人员引入了具有内部自校准机制的双发射比率荧光探针, 以两个或多个荧光信号的强度比值为信号参量, 提升了复杂体系中的检测精度与抗干扰能力.本文系统综述了CDs比率荧光探针的最新研究进展, 重点剖析了探针类型、设计策略与应用效能. 最后, 针对当前研究中存在的材料发光原理不明、临床应用转化困难等问题, 提出了绿色合成、人工智能辅助设计等未来发展方向.

自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发

摘要:有机半导体不仅具有优异的光电性能,还兼具轻薄、柔性、可设计、易加工和低成本等优势。近年来,通过引入“自旋”自由度,有机半导体的光电子效应和材料研究又在新的维度上得到了拓展,为新材料开发、新功能调控和新器件应用提供了新思路。本文对有机半导体自旋光电效应相关的研究进展进行了系统综述,深入探讨了自旋极化电子的注入、输运及弛豫机制,介绍了各类有机自旋电子器件及其运行机理,系统总结并探讨了各类有机自旋半导体材料,包括小分子、聚合物、激基复合物及有机/无机杂化材料,及其在自旋阀、自旋发光二极管、自旋光伏器件和自旋场效应晶体管等器件中的应用进展,最后对有机自旋电子学的未来发展方向进行了展望,期望能为该领域的后续深入研究提供有益参考。

新型显示用聚乙烯醇光学膜的结构与性能研究进展

摘要:偏光片是薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD) 和有机发光二极管显示面板(OLED) 中核心组件之一,包含偏光膜、支撑膜、相位差膜以及膜间的胶黏剂如水性黏合剂、压敏胶。其核心功能层为聚乙烯醇偏光膜。偏光膜的加工涉及光学级聚乙烯醇树脂原料合成与PVA- 碘系偏光膜的加工过程,后者包含流延成膜、碘染、硼酸交联和拉伸等多个加工步骤。揭示真实加工工况下多尺度凝聚态结构和动力学演变规律是构建聚乙烯醇光学膜分子- 加工- 性能关系的关键。本文系统介绍近年来围绕聚乙烯醇光学膜加工开展的系统研究工作,主要包含(1)聚乙烯醇溶液流延成膜,(2)塑化聚乙烯醇薄膜凝聚态结构与动力学,(3)聚乙烯醇碘染机理,(4)聚乙烯醇硼酸交联机理等。发挥固体核磁共振和同步辐射X射线散射技术的先进表征优势,获取真实加工工况下凝聚态结构和动力学演化规律,为先进偏光膜制造提供基础原理指导。

聚乙炔导电材料的研究进展

摘要:聚乙炔(polyacetylene,PA) 是首个被发现的导电聚合物,其衍生物在有机电子领域一直占据重要地位。为了弥补PA 在应用中存在的稳定性差与导电性低的缺陷,近年来研究人员创造了许多共聚、催化的新方法和改性手段,有效降低了其在空气中的降解速率,使其热稳定性得到了显著提高(其分解温度由80℃ 提高到了150℃)。同时,掺杂体系从传统的无机掺杂体系拓展到新型有机-无机掺杂体系,将掺杂聚乙炔的电导率由1.7×10−9 S/cm提高到了1.8×103 S/cm,使其后续在新能源电池材料、智能穿戴、机器人传感等领域的应用具有广阔的市场前景。

2025年电催化合成科技热点回眸

摘要:在全球绿色低碳转型的背景下,电催化合成技术利用可再生电能驱动化学反应,为温和条件下直接合成化学品提供了极具前景的路径。该技术通过精准调控电极电位来实现高选择性合成,兼具原子经济性与低碳排放优势,正成为连接可再生能源与未来智能制造的关键枢纽。基于“双碳”目标,综述了电催化合成领域的重要进展,在无机分子转化方面,聚焦CO2 还原的界面微环境工程与电解槽设计、氮还原新型催化剂与机制探索,以及高效稳定电解水制氢催化剂的开发;在有机电合成方面,涵盖了通过电位调控实现芳基卤化物精准合成、氨基酸绿色电合成,以及塑料废弃物与生物质分子升级回收等机制创新与工艺强化。电催化合成技术的协同发展为实现“双碳”目标提供了坚实支撑,并为后续电催化合成的研究方向提供相应参考。

2025年摩擦纳米发电机热点回眸

摘要:摩擦纳米发电机是一项新兴的实现机电能量转换的平台技术,在人工智能、物联网和高熵能源等多个领域都有巨大的应用潜力。综述了2025 年以来提高摩擦纳米发电机输出性能的最新策略和方法,包括复合摩擦起电介质材料、解锁界面累积电荷和构建双相对称降压转换器等,并回顾了摩擦纳米发电机在微纳能源、自驱动传感、蓝色能源、可穿戴电子、接触电致催化和工程应用等领域的最新进展,以便更多的科技工作者能了解摩擦纳米发电机的最新发展动态,促进相关领域更快发展。