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。

激光诱导冲击波的力学效应及其典型应用技术综述

摘要:激光诱导冲击波是由高功率、短脉冲激光与材料相互作用,引发等离子体产生并快速膨胀所形成的一种强瞬态力学效应。其典型特征是在材料内部产生GPa乃至TPa量级的极高峰值压力,并伴随107s-1的超高应变率。通过精确调控这一力学效应,将其发展为一系列具有工程价值的应用技术。系统综述了激光诱导冲击波的产生机理与传播规律,重点阐述了其在表面强化、精密成形、固态连接、可控分离及无损检测领域的关键技术原理与研究进展,展望了激光冲击波技术与人工智能、数字孪生及绿色制造等深度融合的未来发展方向,旨在为该技术的深入机理研究、工艺参数优化及其在航空航天、能源装备与电子信息等高端制造领域的推广提供系统性的理论支撑与技术参考。

玻璃光学元件精密模压发展现状

摘要:为适应现代光学系统对非球面光学元件大批量、低成本、高精度的制造要求,精密模压成型技术已成为实现该类光学元件快速制造的重要工艺路径。本文系统梳理了玻璃光学元件精密模压成型技术的发展现状,重点阐释了其基于黏弹性变形的成型机理与工艺流程,分析了适用于描述玻璃高温力学行为的黏弹性本构模型及其时温等效特性。同时,本文深入探讨了有限元仿真在模压工艺优化中的应用,包括加热时间、模压温度、模压速度等关键参数的模拟分析,以及冷却过程中残余应力、折射率分布与面形收缩的预测与控制方法。最后,对精密模压成型技术在模具材料、仿真建模与工艺控制等方面的未来发展趋势进行了展望。

玻璃着色机理及其在光学元件中的应用

摘要:玻璃着色是光与无序网络相互作用的结果,受成分、价态、局域结构、纳米相及缺陷态多尺度耦合控制。本文在梳理传统经验分类的基础上,系统归纳离子、分子、胶体、色心及结晶等主要着色机制,阐明玻璃基体酸碱性、氧化还原条件与微观结构对吸收峰位置和色度的调控规律;从光场、热场、电化学场及高能辐照四类外场出发,讨论曝光感光过程、电致变色、热诱导纳米晶与胶体、辐照色心演化等过程的时程特征与可逆性;结合透镜表层黑化、光纤传像吸收层制备、滤光与彩色光学玻璃选型等案例,分析色度均匀性、高温辐照稳定性等工程瓶颈。最后本文展望了着色玻璃的演进方向:结合机器学习与大数据进行配方与工艺的快速反演设计;加强与超表面制造、半导体量子点等技术的交叉融合,使着色玻璃从单一显色材料转变为光学调控、显示与感知一体化的多功能智能载体。

数据中心液体冷却技术研究综述

摘要: 随着数据中心算力的不断提升,对服务器冷却能力的要求也日渐提高。与传统的风冷空调系统相比,液体比热容和密度均远大于空气,因此,液冷系统成为数据中心改善冷却效果、降低能耗的必然选择。本文梳理了冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷三种数据中心液冷技术领域的研究进展,系统分析了冷板式液冷及微通道设计、浸没式液冷及射流冲击冷却效果、喷淋式液冷表面改性和喷嘴结构优化等方面的研究工作及存在的问题,展望了液冷系统未来的研究方向。

蓝相液晶反射色材料与器件

摘要:蓝相液晶(BPLC)作为一种自组装三维光子晶体,其独特的布拉格反射赋予了材料可调的结构色。然而,传统BPLC器件的反射效率和色彩饱和度难以满足前沿应用需求,催生了对“超反射”,即接近理论极限的高反射率与高色纯度的追求。本综述系统梳理并评述了蓝相液晶超反射领域的研究进展。我们剖析了BPLC的微观结构与光子带隙效应,并阐明了其选择性反射的物理机理。在此基础上,归纳了实现超反射的3大核心策略:基于分子工程的材料本征性能优化、基于晶格调控的结构完美化与缺陷抑制,以及基于光学谐振的多层/复合器件设计。我们进一步评述了超反射BPLC在下一代反射式显示、多模态光学防伪、高灵敏度传感、可调谐激光防护及新型光学成像等领域的关键应用突破。最后,本文剖析了该领域在材料稳定性、大面积制备和动态调控范围等方面面临的核心挑战,并对未来发展方向,特别是与智能材料、先进制造技术的交叉融合进行了展望,为推动BPLC光子器件的理论创新与产业化进程提供参考与启示。

单团簇器件的精准构筑及其光电应用

摘要:金属纳米团簇凭借其原子级精准的结构、独特的量子效应和可调控的光电特性,已成为连接离散分子与宏观物质的关键桥梁。作为下一代高性能光电器件的核心材料,深入理解金属纳米团簇构效关系是实现功能器件按需设计的关键。然而,传统的表征技术大多聚焦于团簇集体行为的宏观呈现,难以在原子水平上实现对单团簇构效关系的精准关联,严重制约着金属纳米团簇材料在原子级精度制造和功能集成方面的发展。近年来随着单分子电子学的发展,单团簇电子器件迅速崛起,避免了传统宏观器件中因结构不均一和平均效应导致的构效关系模糊等问题,为在单团簇尺度下研究金属纳米材料的本征电子结构及量子输运行为提供了理想的平台。本文聚焦于单金属纳米团簇器件研究,系统总结了功能化金属纳米团簇精准合成、单团簇器件的制备方法、单团簇器件电输运行为、单团簇器件功能化应用等方面的研究进展。最后,本文还探讨了单团簇器件进一步发展面临的关键挑战,为未来原子精准纳米器件的设计提供参考。

高效圆偏振发光材料的创制和多维应用

摘要:圆偏振发光能够直接揭示发光体系的手性特征,并为信息加密、防伪与三维显示等方向提供可靠的偏振读出而受到广泛研究。近年研究从追求信号放大转向强调可用性与稳定性,在分子发光体、无机杂化材料与手性光子环境三条路径上均取得进展。本文以手性材料的应用为主旨,首先从物理化学视角归纳实现较大不对称因子的关键环节,强调可预测的发射体设计、局域环境对辐射通道的调控。继而围绕多级信息加密与图案化防伪、立体显示与近眼成像、对映体识别与上转换成像等场景,综述近年来具有代表性的材料体系与证据,比较不同路径的优势与限制,并讨论在复杂背景下维持稳定信号的化学策略。最后结合最新测量规范与数据报告要求,提出与标准化对接的实践要点,期望为基于圆偏振发光的加密防伪、立体视觉与化学生物成像提供可复验且可推广的路径,并推动该领域的规范化发展。