人工智能韧性研究现状及展望

摘要:人工智能(AI)技术正深度融入关键基础设施,其韧性对保障系统安全稳定运行至关重要。本文将AI韧性定义为稳健性、防御力、复原力和进化力4个核心维度,系统梳理AI韧性研究的现状,围绕上述4个核心维度综述国内外关键技术进展,并特别关注大语言模型等新技术带来的新挑战与新方案。在此基础上,研究提出了当前AI韧性发展面临的能力建设缺乏顶层规划、评测体系缺少真实场景、大模型韧性重视不足等突出问题。研究建议:加强战略引领,构建系统化韧性框架;建设高保真、多维度、可复现的韧性评测体系;重点挖掘大模型潜力,推动其在“训练-部署-运行-更新”全生命周期的多层级韧性能力提升,以构建更可靠、可信且持续的智能系统。

面向虚实融合的算力架构发展与应用探讨

摘要:随着数字孪生、工业物联网、边缘智能与元宇宙等虚实技术的快速演进,虚实融合已成为推动智能社会构建与产业体系重塑的核心驱动力。算力作为虚实融合的底层支撑要素,正在从单一集中式计算资源向多层协同、智能调度与安全可信的复杂系统加速演化。本文系统梳理了新型算力体系的发展现状与关键特征,指出当前算力体系正呈现“云-边-端”一体化演进的趋势,智能算力正成为算力结构升级的核心引擎,区域算力布局逐步形成了差异化与协同并重的格局,虚实融合驱动下的算力应用模式亦呈现出多样化、泛在化与自主化的特征;在虚实融合应用背景下,进一步分析了支撑新型算力体系构建的关键技术,包括虚实融合驱动的算力体系架构设计、面向虚实融合场景的关键技术要素,从体系架构与算力编排两方面揭示了算力供需匹配的逻辑基础;通过对混合计算架构的研究,重点探讨了虚实融合的算力体系在异构协同、低延迟高带宽保障、多源数据安全与隐私保护等方面面临的挑战;针对上述挑战,提出了构建泛在智能算网、发展可信算力体系、突破异构协同壁垒、完善安全治理机制与培育虚实算力生态等新型算力体系发展重点方向,为未来虚实算力体系的建设、产业生态优化以及算力资源配置策略提供理论参考与战略支撑。

我国高端磁控溅射靶材应用现状及发展方向

摘要:高端磁控溅射靶材(简称溅射靶材)是制备集成电路、平板显示用关键功能薄膜的核心基础材料,我国在此领域对外依存度较高,长期面临基础研究薄弱、高纯材料制备技术滞后、核心装备依赖进口等结构性挑战。本文系统梳理了半导体芯片、平板显示两类主要领域中高端磁控溅射靶材的应用现状,辨识了原材料及溅射靶材的微观成分与组织均一性、溅射靶材制备与检测装备、智能制造转型等方面的共性问题,提出了开展超高纯溅射靶材成分与组织的微观均质化研究、产业链合力攻关溅射靶材加工和检测关键设备、以数智融合驱动溅射靶材研发范式变革、聚焦前沿布局关键领域溅射靶材等产业重点发展方向。着力在攻关高纯度材料提纯与加工技术、深化“产学研用”协同创新机制、完善产业链与标准体系、兼顾人才自主培养与精准引进、重塑溅射靶材产业创新生态等方面采取务实行动,推动我国溅射靶材产业从“设备引进-工艺模仿”的跟随发展模式向“数据驱动-标准引领”的创新范式跃迁,保障集成电路、平板显示等战略性新兴产业的发展需求。

钙钛矿晶圆光电探测器件研究进展

摘要:钙钛矿材料因高原子序数、可调带隙、高载流子迁移率等优势, 成为光电探测领域的研究热点。晶圆作为区别于单晶、薄膜的新型材料形态, 以无溶剂制备、低成本、大面积、毫米级厚度为核心优势, 适配X 射线等高能光电探测场景。基于钙钛矿晶圆研究进展, 系统阐述钙钛矿晶圆的定义与独特价值、主流制备技术、性能特征, 分析核心瓶颈(空隙缺陷、稳定性不足), 并展望其未来发展方向, 为钙钛矿晶圆光电探测器件的产业化提供参考。

热障涂层厚度太赫兹时域光谱测量影响因素分析

摘要:为了研究将热障涂层太赫兹时域光谱测厚方法用于自动仿形检测的可行性,掌握入射角、提离距离、涂层折射率和涂层基体曲率等因素对测厚结果的影响规律,开展理论分析和基于多种试块的实验研究。结果表明:测量入射角在−3°~+3°范围内变化时与入射角为0°的测厚结果之间相对偏差在0.5% 以内。提离距离在−1.5~+1.5 mm 范围内变化时与焦距位置测厚结果之间的相对偏差在2.6% 以内。涂层折射率在不同批次试块间差异较明显,10 块试块中最大相对偏差超过6%,但是在同一试块上较为一致,最大相对偏差绝大多数在2% 以内。通过在ϕ5 mm 和ϕ6 mm 曲面试块上的检测结果发现,涂层所在基体曲率削弱了反射波最大幅值,但是并不影响对飞行时间的辨识。总之,将太赫兹时域光谱测厚方法用于叶片上热障涂层自动仿形检测,具有可行性和工程应用价值。

炭黑强化的柔性电子大量程发热薄膜

摘要:在半导体行业中,温度控制至关重要,但该领域仍面临诸多研究挑战,如温控材料的选择与散热管理方案的设计等。其中,柔性电子薄膜的研发亦是重要难题。然而,目前基于石墨烯和碳纳米管的柔性电子薄膜因成本高昂,限制了其广泛的应用。因此,开发一种具有优异发热性能、广泛调控范围且适用于大规模应用的炭黑柔性电子薄膜具有重要意义。为确定炭黑的最优填充量,本工作研究制备了不同炭黑填充量的复合薄膜,并对其进行了一系列测试,包括渗透阈值、最高温度、温度快速响应、循环加热热稳定性及拉伸性能测试。实验结果显示,炭黑在聚合物基体中的渗透阈值约为20%。炭黑发热膜的调控温度范围为25~60℃。在32 V电压下,填充量分别为50% 和55% 的炭黑薄膜最高温度达到53.9℃和60℃。两种薄膜不仅展现出较大的调控范围,还在循环加热后保持良好的热稳定性,并具有优异的力学性能。

单硅烯和锗烯的热电输运特性研究

摘要:基于密度泛函理论和声子Boltzmann输运理论,对比研究了单层硅烯和单层锗烯的热电输运特性,深入探讨了二者的声子与电子输运机理。研究结果表明:单层硅烯和单层锗烯热输运特性的各向异性不明显,室温下单层硅烯和单层锗烯X方向的晶格热导率分别为9.8wW(m·K)和2.1W/(m·K);电输运各向异性明显,二者均为直接带隙半导体,且电子能带隙十分狭窄(分别为0.019eV和0.002eV),展现出Dirac特性。室温下单层硅烯最大热电优值ZTX和ZTY分别为0.58和0.67,单层锗烯最大热电优值ZTX和ZTY分别为0.41和0.67。研究结果可为基于硅烯和锗烯的热电设计提供理论依据和参考,未来可以通过施加应变等方法进一步对二者热电性能进行调控。

含氟温室气体的捕集及转化研究进展

摘要:含氟温室气体(F-gases)在电子半导体工业和制冷与绝缘领域中具有重要的应用,然而这些气体通常具有较高的全球变暖潜能值(GWP),即使排放少量F-gases也会对气候产生长期且严重的影响。因此,F-gases的捕集对于实现半导体产业的可持续发展具有重要意义。传统的捕集方法,如低温冷凝和膜分离,存在效率低和能耗高等问题。近年来,多孔材料(如金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)、氢键有机框架(HOFs)、多孔有机笼(POCs)等)和离子液体(ILs)等新型材料在F-gases捕集方面展现出巨大潜力。此外,催化转化法也为F-gases的后续处理提供了新的思路。本文综合阐述了F-gases的分离捕集与催化转化技术的研究进展,从基于孔隙工程、复合材料设计等方面出发,总结了功能化MOFs的优势;剖析了氟化离子液体吸收F-gases的机理及面临的挑战;同时探讨了催化转化法在处理F-gases中的潜力以及存在的问题。

生物质基导电油墨研究进展

摘要:在电子技术日新月异的当下,导电油墨作为智能印刷的核心材料,具有广阔的发展前景。传统导电油墨常以合成材料为主,其制备工艺相较于生物质材料更复杂,且其中间产物多样,对环境也存在潜在的影响。因此,以绿色著称的生物质材料合成导电油墨有其独特优势。本文着重概述近年来以生物质材料合成导电油墨的研究进展,对其进行详细介绍并对其未来发展趋势进行展望,旨在为印刷电子产业绿色转型提供一定的参考和指导。

负持续光电导效应及其神经形态计算应用

摘要:随着人工智能的快速发展,传统冯·诺依曼架构在算力提升上面临瓶颈,难以满足深度学习等算法对高效、高速计算的需求。神经形态计算应运而生,其受人脑启发,采用数据处理与存储一体架构,具备高度并行性和超低功耗优势。负持续光电导(Negative persistent photoconductance,NPPC)效应是指半导体材料或器件电导在光照下降低,且停止光照后仍可较长时间保持的现象。基于NPPC效应的神经形态器件能够在光信号变化时灵活调节电导,从而实现更精准的信息感知和处理,在复杂交互环境中展现出显著优势,并有助于降低系统能耗,简化硬件架构,这些特性使其在神经形态计算领域具有重要的应用价值和发展潜力。本文从光电导效应的基本原理出发,梳理了NPPC效应的物理机制,包括电荷转移、缺陷捕获、电荷隧穿和极化切换。进一步从模拟突触和模拟神经元的角度系统分析了NPPC效应在神经形态计算中的应用,并展望了NPPC神经形态器件未来面临的机遇和挑战。