面向大算力应用的芯粒集成技术

摘要:随着先进制程接近物理极限,摩尔定律已无法满足人工智能大算力需求。芯粒技术被公认为延续摩尔定律,提升芯片算力的最有效途径。针对芯粒技术研究热点,从集成芯片的应用与发展、典型芯粒封装技术、芯粒技术的挑战和机遇方面进行了系统性的梳理。详细列举了当前芯粒技术的应用成果,分析了2.5D、3D堆栈以及3D FO封装技术特点。

高端精密超薄均热板研究现状及发展趋势

摘要:超薄均热板广泛应用于移动电子产品,随着5G 产品的普及,电子产品功率器件的热流密度越来越大,超薄均热板成了移动电子产品导热的关键器件。综述了当前超薄均热板的发展现状,以及超薄均热板研究过程中遇到的问题。还论述了未来超薄均热板的发展方向是轻质材料和新的制造工艺应用,轻质材料超薄均热板在未来将取代铜质均热板,届时移动电子产品将迎来散热器的升级换代。

稀土掺杂单色上转换发光纳米晶材料研究进展

摘要:稀土掺杂单色上转换发光纳米晶材料具有色纯度高、不易受其他信号串扰的特点,在生物检测和荧光编码领域展现独特的优势。本文主要对实现稀土纳米晶单色发光的途径以及稀土红、绿、蓝单色上转换发光纳米晶研究现状进行了较系统总结,主要包括:引人其他离子改变能量传递方式、选择合适的基质、包覆惰性壳层、引人第三种材料作为配体吸收杂峰发光。最后,对稀土单色上转换发光材料未来可能的研究和发展方向做了展望。

纳米继电器

摘要:当前微机保护将传统物理继电器抽象为继电保护算法逻辑,以软件实现继电器功能,其顺序执行、串行处理的程序调用方式难以适应新型电力系统故障态下电力电子设备继电保护微秒级动态响应特性要求。为此,提出基于芯片内纳米级电路构建的快速继电保护基础元件——纳米继电器,发明了专用纳米继电器IP(intellectualproperty)核硬件电路,代替现有微机保护串行算法,通过并行处理提高继电保护的处理能力和动作速度。设计特殊指令加速和多路指令集并发的架构,突破软件中断响应处理限制,以IP 核的方式实现算法的固化封装,实现算法和逻辑的分离。给出纳米继电器的结构、功能分类以及处理模式与应用场景,分析纳米继电器的关键技术,并与传统继电器进行比较,阐述将其集成于保护装置的工程应用,最后展望纳米继电器未来的研究方向。

集成电路用高纯金属溅射靶材发展研究

摘要:高纯金属溅射靶材是集成电路用关键基础材料,对实现集成电路用靶材的全面自主可控,推动集成电路产业高质量发展具有基础性价值。本文分析了集成电路用高纯金属溅射靶材的应用需求,梳理了相应高纯金属溅射靶材的研制现状,涵盖高纯铝及铝合金、高纯铜及铜合金、高纯钛、高纯钽、高纯钴和镍铂、高纯钨及钨合金等细分类别。在凝练我国高端靶材制备关键技术及工程化方面存在问题的基础上,着眼领域2030 年发展目标,提出了集成电路用高纯金属溅射靶材产业的重点发展方向:提升材料制备技术水平,攻克高性能靶材制备关键技术,把握前沿需求开发高端新材料,提升材料分析检测和应用评价能力。研究建议,开展“产学研用”体系建设,解决关键设备国产化问题,加强人才队伍建设力度,掌握自主知识产权体系,拓展国际合作交流,以此提升高纯金属溅射靶材的发展质量和水平。

半导体聚合物纳米点生物荧光成像探针进展

摘要:荧光成像技术因其非侵入性、高时空分辨率和高灵敏度,在生命科学研究领域中备受关注 .作为荧光成像技术的基础工具,发展高性能的荧光探针成为提高成像质量的关键途径之一 .随着纳米材料科学领域的迅速发展,荧光纳米颗粒探针因其克服了传统有机染料和荧光蛋白在荧光效率和光稳定性方面的不足,逐渐成为荧光成像领域的有力竞争者 .近年来,半导体聚合物纳米点 (Pdots)因其粒径小、亮度高、稳定性强等特性在荧光纳米探针领域中备受瞩目 .本文首先回顾了 Pdots的发展历程和制备策略,并总结了 Pdots作为荧光纳米探针在光物理特性上所具备的优势 .此外重点介绍了 Pdots作为一类性能优异的荧光纳米探针在荧光标记成像、超分辨荧光成像和活体生物成像中的最新应用进展 .最后,分析了当前 Pdots作为荧光探针存在的一些优点和局限性,并探讨了该类纳米探针在未来存在的主要发展方向和应用前景,为 Pdots在生命科学成像领域中的更广泛应用开辟新的可能性 .

电子封装用铜及银键合丝研究进展

摘要:随着电子封装高密度化、高速度化和小型化发展,金键合丝由于成本和性能等问题已不能满足要求。成本更加低廉的铜及银键合丝逐渐成为金丝替代品,但铜键合丝存在硬度高、易氧化、工艺复杂等问题,银键合丝存在抗拉强度低、Ag+迁移和高温抗氧化抗性差等缺点。针对上述问题,广大学者进行了分析和研究,根据相关的文献、专利和产品,综述了铜及银键合丝的性能特点、成分设计、制备工艺、可靠性研究和性能改善方法,并对其发展前景进行了展望。

三维异构集成的发展与挑战

摘要:三维异构集成技术带动着半导体技术的变革,用封装技术上的创新来突破制程工艺逼近极限带来的限制,是未来半导体行业内的关键技术。三维异构集成技术中的关键技术包括实现信号传输和互连的硅通孔/玻璃通孔技术、再布线层技术以及微凸点技术,不同关键技术相互融合、共同助力三维异构集成技术的发展。芯片间高效且可靠的通信互联推动着三维异构集成技术的发展,现阶段并行互联接口应用更为广泛。异构集成互联接口本质上并无优劣之分,应以是否满足应用需求作为判断的唯一标准。详述了三维异构集成技术在光电集成芯片及封装天线方面的最新进展。总结了目前三维异构集成发展所面临的协同设计挑战,从芯片封装设计和协同建模仿真等方面进行了概述。建议未来将机器学习、数字孪生等技术与三维异构集成封装相结合,注重系统级优化以及协同设计的发展,实现更加高效的平台预测。

飞秒激光全划切超薄碳化硅基片

摘要:目的为实现超薄碳化硅基片全划切,需在加工出窄线宽(小于25 μm)的切割槽的同时保证基片的强度。方法使用波长为1 030 nm 的红外飞秒激光对碳化硅基片进行全划切加工,通过扫描电子显微镜和光学显微镜分析脉冲重复频率、脉冲能量、切割速度和扫描次数对切口宽度、深度以及断面形貌的影响,采用能谱仪对不同脉冲能量下的划切断面进行微区元素分析,采用激光共聚焦显微镜测量划切断面粗糙度,以及采用电子万能实验机测试划切样品的抗弯强度。结果划切断面的元素主要有Si、C、O 3 种,O 元素富集在断面的上下边缘位置。SiO2 颗粒喷溅重沉积影响断面微纳结构。断面的粗糙度随脉冲能量的增强而上升,基片强度反而下降。在激光脉冲能量为3.08 μJ、脉冲重复频率为610 kHz、切割速度为4 mm/s、切割12 次的条件下,可以加工出宽度为15 μm、深度高于100 μm 的良好切割槽,断面粗糙度为296 nm,基片抗弯强度为364 MPa。结论切割槽宽度和深度与脉冲重复频率、脉冲能量、切割速度和扫描次数有关。O 元素的分布说明存在SiO2 堆积在断面上下边缘部分的现象。使用小脉冲能量激光进行划切,可以减少SiO2 颗粒喷溅重沉积,从而使断面出现大量熔块状结构,得到粗糙度较低的断面形貌。断面粗糙度降低,意味着划切断面存在的微裂纹等缺陷减少,从而使强度上升。本试验最终采用较优激光划切工艺参数,实现了飞秒激光全划切超薄SiC 基片,槽宽仅为15 μm。由于短脉宽小脉冲能量高重复频率激光的作用以及激光辐射下SiC 材料的相分离机制,基片划切断面烧蚀形貌良好,且抗弯强度较好。

光学元件超精密磨抛加工技术研究与装备开发

摘要:在深入实施“中国制造2025”的契机下,我国的超精密加工领域突破了许多关键瓶颈技术,并取得了众多显著的科研成果,建设了一批高水平超精密加工技术创新平台、人才成长平台和应用示范基地,开创了一条我国超精密产业的自主创新发展之路,解决了该领域一些相对应的技术难关。本文主要介绍了厦门大学精密工程实验室在光学超精密加工技术与装备方面的研究进展,围绕大口径光学非球面元件的磨削与抛光加工,阐述课题组研发的加工工艺、磨削与抛光装备、装备监控与控制软件以及相关单元技术。这些研究成果可为实现高端光学元件的超精密加工提供制造加工技术支持与装备解决方案。