智慧动物与电子科技交互:现状与展望

摘要:人类与动物的交互合作自古以来就有着悠久的历史,伴随着智能芯片、可穿戴设备和机器算法的快速发展,智慧动物与电子科技的交互成为了现实。如今,人类可以借助电子系统与动物进行沟通、感知和控制。这类电子设备的目标在于实现以动物为中心的工作模式,从而提升人类对动物的理解,最终促进动物智能和创造力的发展。本文将中型、大型动物作为研究对象,以发展其能力增强为目标,提出了“智慧动物增强系统”的构想。该构想用以描述这类装置的特性,并对现有的动物与计算机接口解决方案进行了全面综述。总的来说,智慧动物增强系统主要分为植入式和非植入式两类,均由接口平台、感知与解读、控制与指示三部分构成,并通过不同层次的增强系统和架构模式,从而实现人与动物的智慧交互。尽管已有的智慧动物增强系统仍然缺乏完整独立的交互系统架构,但在未来的发展中,智慧动物增强系统具备良好的前景和发展空间,不仅可以用于替代尖端设备和运输设备,还有望通过智慧共联实现跨物种的信息交互。同时,智慧动物增强系统可以促进人与动物的双向交互,对动物伦理和生态保护的发展也将产生重要的推动作用。更为重要的是,基于动物主体的交互模型开发能够为设计人机交互系统提供可借鉴的研究经验,从而有助于更高效地推进人机结合宏伟目标的早日实现。

LED散热片合金材料的研究进展

摘要:综述了影响LED散热片合金材料散热性的主要因素,以及稀土元素改善合金散热性的作用和散热片挤压工艺中应注意的问题,并展望了轻质合金散热片的研究方向。

基于纳米铜烧结互连键合技术的研究进展

摘要:第三代半导体与功率器件的快速发展对封装互连技术提出了新的需求,纳米铜、银烧结互连技术因其优异的导电、导热、高温服役特性,成为近年来第三代半导体封装进一步突破的关键技术。其中,纳米铜相较于纳米银烧结具有明显的成本优势和更优异的抗电迁移性能,然而小尺寸铜纳米颗粒的制备、收集与抗氧化性都难以保证,影响了其低温烧结性能与存储、使用的可靠性。该文回顾了近年来面向第三代半导体与功率器件封装的纳米铜烧结技术的最新研究成果,分析了尺度效应、铜氧化物对烧结温度及扩散的影响,总结了键合表面纳米化修饰、铜纳米焊料的制备与烧结键合、铜纳米焊料氧化物自还原等多项技术的优势与特点,展望了烧结铜技术进一步面向产业化应用的研究方向。

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。

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。

微纳电子静电打印:原理、工艺及应用

摘要:随着电子器件向小型化、集成化、多功能化方向发展,传统电子制造技术在制造精度、材料适应性、工艺灵活性等方面暴露出局限性,而静电打印技术已发展为微纳电子增材制造的一种新手段,故综述了微纳电子静电打印的技术原理、材料工艺及潜在应用。首先,阐述该技术的基本原理,着重介绍了微滴喷射、泰勒锥射流两种打印模式;接着,探讨金属纳米材料油墨、金属前驱体油墨和液态金属等不同电子材料的静电打印工艺特点和适用范围;最后,总结该技术在微纳电路、柔性电子、曲面电子及生物传感等领域的最新应用研究,并展望其未来研究方向,以促进静电打印技术在微纳电子领域的技术发展。

高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

摘要:针对现有高压共轨柴油机电控单元高度依赖进口芯片、自主不足的问题,提出了基于全国产芯片的高压共轨柴油机电控单元方案。所设计的国产控制单元选用兆易创新的GD32F450芯片为控制核心,承担发动机数据采样、处理、存储与控制任务。首先,采用Boost升压电路提供喷油器峰值电流,利用分立器件设计双边驱动与电流反馈电路,在不依赖进口专用芯片的条件下,对喷油器驱动电流进行闭环控制;然后,基于FreeRTOS操作系统,开发高压共轨柴油机底层驱动软件,实现对不同任务调度周期的精准控制;最后,对所设计的电控单元进行了实验验证。结果表明,所设计的国产高压共轨柴油机电控单元功能齐全、工作稳定,双边驱动电路典型峰值电流为22A,维持电流为10A,最小喷射间隔时间为200μs,多次喷射性能与Bosch系统相当。发动机不同转速条件下任务调度周期精准、实时性好,研究证实了高压共轨柴油机电控单元全国产化方案的可行性,对推动发动机电控技术自主可控提供了有益参考。

碳点的性质及其在生物传感器领域的应用

摘要:碳点(carbon dots, CDs)作为一种具有优良生物相容性、低毒性和表面功能可调的新型碳基纳米材料, 在生物传感领域具有极大的应用潜力。本文对碳点的生物效应、发光性质及其发光机理进行了简述,并根据传感机制的不同, 将CDs在生物传感领域的应用分为荧光(fluorescence, FL)传感器、电致发光(electrochemiluminescence,ECL)传感器以及化学发光(chemiluminescence, CL)传感器三类进行综述。最后分析了CDs目前在生物传感器领域应用中存在的问题, 并对其发展进行了展望。

新时期我国信息与电子领域工程科技发展研究

摘要:信息与电子领域作为国家高科技领域之一,已成为各国战略必争之要地。为更好推动我国信息与电子领域发展,本文通过文献分析及访谈调研等研究方法,梳理总结了我国信息与电子领域的发展优势及短板,分析研判了新形势下我国建设世界科技强国对信息与电子领域提出的关键要求,面向我国重大发展战略需求,研究提出了我国信息与电子领域发展战略构想,并从战略谋划、体系发展、双链融合、人才发展四个层面研究提出了推进我国信息与电子领域工程科技发展的对策建议,即实施系统性战略规划,强化信息与电子领域体系化布局发展;夯实基础、超前谋划,提升信息与电子领域底层支撑与前沿引领能力;聚焦网络强国、数字中国建设,加速推进产业链和创新链双链融合;重视信息与电子领域工程科技人才培养和基础研究人才队伍建设,以期助力我国信息与电子领域高质量发展。

高端电子制造中电镀铜添加剂作用机制研究进展

摘要:铜互连电镀是芯片等高端电子器件制造的核心技术之一, 明晰相关镀铜添加剂的作用机制将促进先进铜互连技术的发展。本文针对硫酸镀铜体系, 侧重从方法学角度总结了加速剂、抑制剂、整平剂三类添加剂的界面吸附结构以及在电镀填铜过程中的微观作用机制, 分析讨论了不同研究方法的特点与局限性, 并归纳了芯片互连电镀过程中存在的科学问题, 为先进制程芯片电镀添加剂的研发提供参考。