高性能存储芯片产业发展研究

摘要:高性能存储芯片堪称全球人工智能蓬勃发展的核心驱动力,不仅有力推动了信息技术产业不断迈进、显著提升电子设备性能、为服务器和数据中心的发展注入强劲动力,还极大促进了人工智能与机器学习、物联网、虚拟现实以及增强现实等新兴技术的崛起。本文全面系统地梳理了我国高性能存储芯片的发展需求,分析了高性能存储芯片的国际发展态势,总结了我国高性能存储芯片的发展现状,深入剖析了发展进程中所面临的问题与挑战,精准指出其带来的变革机遇,并提出以下针对性的对策建议:一是分层施策夯基础,变革策略求突破;二是传统新型两手抓,多条路线齐头并进;三是加速形成新技术布局,逐渐打破市场层垄断,期望能够加速我国高性能存储芯片的发展进程。

面向超高频植入式RFID芯片的温度传感器研制

摘要:基于0.18μm工艺设计并实现了一款用于超高频植入式RFID芯片的温度传感器。该温度传感器将MOS管作为感温元件,采用基于亚阈值MOS管的低功耗感温核心。传感器利用PTAT和CTAT两种电压延时器构成脉宽产生电路,从而生成脉宽信号,并与时间数字转换器(TDC)一起构成温度量化电路。核心电路的版图面积为298μm×261μm,测温范围为35~45℃。流片测试结果表明,三颗芯片在两点校准后的测温最大误差为±0.4℃,关键温区的最大误差为±0.2℃,实测功耗为623nW。基于流片实测结果,发现了当前芯片的局限性,并提出了未来芯片结构的改进方向。

碳化硅器件挑战现有封装技术

摘要:碳化硅(SiC)器件的新特性和移动应用的功率密度要求给功率器件的封装技术提出了新的挑战。现有功率器件的封装技术主要是在硅基的绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)等基础上发展起来的,并一直都在演进,但这些渐进改良尚不足以充分发挥SiC器件的性能,因而封装技术需要革命性的进步。在简述现有封装技术及其演进的基础上,主要从功率模块的角度讨论了封装技术的发展方向。同时讨论了功率模块的新型叠层结构以及封装技术的离散化、高温化趋势,并对SiC器件封装技术的发展方向做出了综合评估。

交叉纳米图形转移压印制备晶圆级金属超表面

摘要:目的开发一种金属超表面高通量制备方法。方法电子束曝光法制备硅基原始模具并通过热压印复制多个IPS子模具,制备PET-IPS 复合工作模具并利用多次交叉式纳米压印高效率制备出晶圆级硅基超表面模具。在此基础上,基于相对黏附力控制,通过复制模具、热蒸发、压印等步骤将高精度金属超表面结构转移至目标基底。通过模具形貌表征与金属超表面结构转移率测试等实验,分析制备技术的模具结构深度均一性以及金属纳米结构转移完整性。结果经过多次剂量对照,在0.7μC/cm2 剂量下曝光出3mm×30mm的硅原始模具,其最小微纳结构尺寸为100nm,尺寸误差在4%以下,具有良好的一致性。通过交叉纳米图形转移压印技术实现4英寸晶圆级金属超表面制备,与传统步进重复式纳米压印相比,该技术将超表面纳米图案制备效率提升了7.6倍,4英寸硅基超表面模具深度差异在7%以下,金属超表面结构转移率接近100%。结论交叉纳米图形转移压印技术可有效提高晶圆级金属超表面制备效率并降低制备成本,在光学成像、光通信、传感等领域具有广阔的应用前景。

基于纤维素纳米纤维的电磁屏蔽材料研究进展

摘要:纤维素纳米纤维 (CNFs)作为一种新型的一维纳米材料,具有来源广泛、长径比高、力学性能优异等特点。以CNFs为载体或增强相通过不同的方法可以制备出多种多样的电磁屏蔽功能复合材料,如气凝胶、薄膜和海绵等。本文基于电磁屏蔽的原理,综述了CNFs基电磁屏蔽材料的制备方法及研究进展,并比较了不同的CNFs 基电磁屏蔽材料在结构和性能上的差异,最后对CNFs基电磁屏蔽功能复合材料未来的发展方向进行了展望。

基于TSV倒装焊与芯片叠层的高密度组装及封装技术

摘要:系统级封装(SiP)及微系统技术能够在有限空间内实现更高密度、更多功能集成,是满足宇航、武器装备等高端领域电子器件小型化、高性能、高可靠需求的关键技术。重点阐述了基于硅通孔(TSV)转接板的倒装焊立体组装及其过程质量控制、基于键合工艺的芯片叠层、基于倒装焊的双通道散热封装等高密度模块涉及的组装及封装技术,同时对利用TSV 转接板实现多芯片倒装焊的模组化、一体化集成方案进行了研究。基于以上技术实现了信息处理SiP模块的高密度、气密性封装,以及满足多倒装芯片散热与CMOS图像传感器(CIS)采光需求的双面三腔体微系统模块封装。

典型光学硬脆材料的原子级抛光技术发展现状

摘要:随着精密制造技术的发展,光学系统对器件表面质量提出原子级精度要求。典型光学硬脆材料具有硬度高、塑性低及脆性断裂特征,在获得粗糙度低于0.2 nm 的原子级光滑表面过程中面临诸多挑战。基于此,系统综述晶体材料(如单晶硅、蓝宝石)与非晶材料(如熔融石英)在加工响应及去除机制方面的差异,梳理化学机械抛光(CMP)、离子束抛光(IBP)、磁流变加工(MRF)、等离子体辅助原子迁移(PAMM)等代表性技术路径。针对单晶硅和蓝宝石,探讨了CMP 浆料优化、晶面差异响应、超声辅助等精度提升方法。针对非晶材料熔融石英,归纳了绿色浆料、核壳磨料、多能场辅助及技术联用路径,并对比了多项原子级抛光技术的特点。除粗糙度指标外,还总结了亚表面损伤控制的形成机制和抑制策略,分析了原子级抛光技术在微裂纹抑制和缺陷最小化方面的潜力。最后展望了构建统一去除模型、开发绿色抛光体系、强化能场机制研究及集成多技术联用等未来发展方向,以支撑原子级制造向高效、绿色、智能演进。

光电催化与人工光合作用还原CO2研究进展

摘要:随着工业化的不断发展,化石燃料的过度使用产生的CO2导致了温室效应等问题,已经引起国际社会的高度关注,并制定了一系列应对措施。因此,对大气中CO2的还原回收技术研发具有迫切性和重要意义。光电催化是目前可用于还原CO2的具有良好应用前景的技术之一,为了对该技术进行更深入的研究,推动其实际应用,本文首先阐述了光催化、电催化、光电催化还原CO2的基本原理和优缺点,并举例介绍了各类催化剂还原CO2的效率。由于光催化是光合作用中的重要步骤之一,接着重点分析了光合作用在还原CO2研究现状和前景,提出人工光合作用还原CO2可行性与潜力。本文旨在为人工光合作用还原CO2提供新思路和参考,为减少大气中CO2的积累和应对当前的环境挑战提供新的见解和视角。

基于光热转换的光驱动柔性致动器

摘要:柔性致动器作为一种新型能量转化器件,能够将外部环境的光、热、电、湿度等能量转化为机械能。它具有轻量化、小型化和智能化等特点,在人造肌肉、微型机械臂和柔性机器人等领域中逐渐得到广泛应用。其中,光驱动柔性致动器由于具有非接触式操作、快速响应、可编程和多功能性等优势,受到了众多研究学者的关注。本文旨在系统总结光热转换材料在柔性致动器中的最新研究进展。首先介绍柔性基底的选择,其次讨论不同类型光热转换机制的光热转换材料,探讨这些材料的基本特性及其在柔性致动器中的具体应用,如柔性机器人、柔性抓取器和振荡器等。最后分析当前柔性致动器设计所面临的挑战并对未来研究可能存在的问题及其潜在解决方案给予讨论,以期为光热转换材料在柔性致动器中的应用提供参考。

高温SOI技术的发展现状和前景

摘要:高温绝缘层上硅(SOI)技术突破了体硅半导体器件的高温困境,已被广泛应用于石油天然气钻探、航空航天和国防装备等尖端领域。近年来,第三代宽禁带半导体功率器件已日趋成熟和普及,其中SiC 器件以其先天的耐高压、耐高温等特性,与高温SOI 器件是非常理想的搭配,适用于原本体硅半导体功率器件难以实现或根本不能想象的应用场景,为系统应用设计者提供了全新的拓展空间。在简述体硅半导体器件高温困境的基础上,综述了高温SOI技术的发展现况,并探讨了其未来的发展方向和应用前景。