一种抑制封装中电源噪声的新型电磁带隙结构

面向高密度集成系统级封装中同步开关噪声引起的电源完整性问题,设计了一种新型电磁带隙结构。该结构由互补开口谐振环单元结构和类L-bridge型的单元间连桥结构形成,刻蚀缝隙以降低贴片的有效电容,增大连桥长宽比以增加贴片的有效电感。采用电磁全波仿真软件HFSS对所提出结构进行建模与仿真。仿真结果表明,以抑制深度-40 dB为标准,能够达到12.9 GHz的超宽禁带,明显优于常规电磁带隙结构,可以更好地抑制同步开关噪声。

太赫兹折叠波导慢波电路及功率合成技术

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归一化相速度为0.248,耦合阻抗为0.46Ω;其次,提出了用于管内功率合成的3 dB定向耦合器结构设计,分析表明,其在0.31~0.368 THz范围内,幅度平衡度在±0.19 dB以内,隔离度优于24 dB;最后,完成了基于3 dB定向耦合器管内功率合成的折叠波导行波管基本结构设计并构建了仿真模型,仿真结果表明,最大输出功率为9.16 W,增益为26.6 dB,3 dB带宽达到21 GHz。作为对比,单个折叠波导行波管输出功率为6.18 W,故管内合成的折叠波导行波管的输出功率是单个行波管输出功率的1.48倍;此外,与采用常规外置功率合成结构的双行波管组件设计相比,管内功率合成折叠波导行波管的横向尺寸至少缩减了56.5%。

一种面向112 Gb/s PAM4接收机的自适应均衡设计方案

提出了一种适用于超短距离(Very Short Reach,VSR)信道、面向112 Gb/s PAM4(Pulse Amplitude Modulation 4)接收机的自适应均衡设计方案。在该方案中,接收机前端利用3个连续时间线性均衡器(Continuous Time Linear Equalizer,CTLE)对信号分别在高频、中频和低频进行补偿,可变增益放大器(Variable Gain Amplifier,VGA)和饱和放大器(Saturation Amplifier,SatAmp)则用于对信号幅值的缩放。除了3个数据采样器外,引入4个辅助采样器用于进一步改善阈值自适应算法性能。同时,采用符号最小均方算法,利用接收端数据采样器和辅助采样器之间的偏移推动辅助参考电压收敛到信号星座电平,从而确保PAM4接收信号的眼图在垂直方向上3个眼睛具有相等的间隔和恒定的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)。仿真结果表明,所提出的112 Gb/s PAM4接收机能够在损耗为15 dB的信道上实现小于10~(-12)的误码率,并且具有良好的眼图性能,其最差眼高为75 mV,眼宽为0.34 UI(Unit Interval),与传统方案相比具有显著的性能提升。

芯粒集成系统封装I/O高速总线架构设计及实现

随着集成密度和单片处理速度的不断提升,芯粒集成系统封装(Chiplet SiP)中互连网络日趋复杂且信号与电源完整性、传输能耗问题日趋严重,芯粒与SiP外部的数据交换I/O(Input/Output)容量的提升遭遇瓶颈。为提升芯粒集成度、提高数据传输速率与准确率、降低系统功耗,根据芯粒间通信的最新标准通用芯粒互连技术(Universal chiplet interconnect express, UCIe),利用高速串行计算机扩展总线标准(Peripheral component interconnect express, PCIe)在高速数据存储及传输方面的技术优势,设计出一种芯粒高速I/O通信的架构,并用FPGA验证了此架构的可行性,为UCIe标准的落地提供了一种实现途径。

60GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

为有效提升60GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板。通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构。设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品。对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性。实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12mm,总层厚为1.4mm;内嵌微流道横截面为200μm×200μm,长度达25cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2W/cm2的功率器件时提供40K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7GHz增加到5.3GHz,而增益的损失甚微。这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持。

一种用于RF MEMS移相器及开关可变电容的复合微桥膜结构

提出了一种基于微机械工艺的新型复合微桥膜结构 ,由低应力SiN/SiO2 (0 .5 μm/5 0nm )及Cr/Au(30nm/1μm)构成。相应的工艺流程较为简单。对影响其特性的因素进行了理论分析 ,并提出了 3种桥膜的平面结构 ;利用静电 /力耦合有限元法分析了各种结构的静电驱动特性以及各阶模态 ,结果得到了令人满意的驱动和机械性能 ;通过有限元高频仿真软件对桥膜结构与共面波导形成的可调电容结构进行了分析 ,结果表明其具有良好的射频 /微波性能。该桥膜结构适用于RFMEMS开关。

微系统集成全新阶段——IC芯片与电子集成封装的融合发展

拓展摩尔定律已成为集成电路及电子信息通信硬件产业的重大战略之一,其中微系统技术发展进入全新阶段,集成电路芯片与集成封装组件的界限日渐模糊,形成了融合发展的新局面,正对微系统异质集成技术领域发展产生深远影响.结合团队科研实践,本文从架构演进、芯片-封装一体化设计策略、多物理域协同分析与优化、集成平台的重大创新等层面,分析IC与集成封装融合发展阶段的技术特征、内涵与动向,并对未来应用前景、发展路径进行展望.

一种基于体硅工艺的微机械可调节椭圆低通滤波器

提出了一种椭圆低通可调滤波器的调谐方法,即通过调节第一传输零点(FTZ)来改变3dB截止频率Tc。解析计算表明,小范围内改变FTZ既可调节Tc和滚降速率,又能保证通带和阻带的特性基本不变。作者提出FTZ的移动可由串联谐振支路处容性MEMS开关的分布加载来实现,并基于微扰法求出器件中心谐振频率及特性的变化规律。本文相应设计了Tc为16GHz的7阶步进式滤波器。高频有限元全波仿真表明,每加载一个MEMS开关,Tc改变约1.5GHz,损耗特性则几乎不变。这证明了理论分析方法有较高的准确性,而且器件设计具有数字化调节能力和较出色的微波性能。这种方法也可用于高通和带通滤波器。论文还介绍了器件的体硅微加工流程及MEMS开关的初步加工结果。

TSV绝缘层完整性在线测试方法研究

硅通孔(TSV)技术是先进的三维系统级封装(3D SIP)集成技术乃至三维集成电路(3D IC)集成技术的核心.TSV绝缘完整性是决定其电性能和长期可靠性的关键因素,在生产过程中对该特性进行在线(in-line)测试,及早筛除有缺陷的产品晶圆,可以有效降低总生产成本.本文提出在晶圆减薄前,通过探针与相邻两个TSV盲孔顶部接触进行I-V特性测试,得到两孔间漏电流数据,绘成曲线.若所得I-V曲线在电压为7 V～10 V时基本呈线性上升,且漏电流为几十皮安量级,则可初步判断该TSV盲孔对的绝缘完整性合格,可进入下一步工艺流程.若I-V曲线在电压为7V或更低时出现漏电流陡增甚至击穿特性,则可以判断该TSV盲孔对中有一个或两个的绝缘完整性已经受损.通过有限元仿真阐释了测试机理,并进行了试验验证.

系统级封装中穿透性硅通孔建模及分析

针对系统级封装技术(SIP,system in package)详细分析了穿透性硅通孔(TSV,through silicon via)的半径、高度和绝缘层厚度等物理结构对于三维系统级封装传输性能的影响,提出了TSV吉赫兹带宽等效电路模型,并提取出其电阻、电容、电感等无源元件值,对于所提出的电路模型进行了时域分析,仿真给出了眼图。

RF MEMS器件的研究及其应用前景

本文对微机械电容、微机械电感、微机械谐振器/滤波器、微机械传输线、微机械天线阵列和微机械开关等RF MEMS器件的特点、研究现状及其在射频收发模块中的应用进行了综述,并展望了它们未来的发展趋势。

硅通孔互连通道噪声评估与抑制方法

基于硅通孔(TSV)的三维集成技术是一种先进的芯片集成与封装技术。从实例出发,阐释了两种对TSV互连通道上的噪声进行评估的方法,说明了它们的特点和适用性。介绍了从硬件和软件的角度来抑制噪声的方法,并重点阐述了一种抑制TSV互连通道上噪声的编码方案。

面向射频系统级封装的自动测试系统

随着多通道、多制式射频收发系统在机载、车载、空间飞行器等移动平台上的应用需求日益迫切,可将成套射频收发电路高密度集成于单个封装体内的射频系统级封装技术(System-in-Package,SIP)成为重要的支撑技术。射频系统级封装高密度集成化、待测试参数多且具有寄生与干扰效应显著的特点,对相应的射频测试技术提出严峻的挑战。提出了一种射频系统级封装自动测试原型系统,介绍了该系统的组成和工作原理,通过在计算机端集成测试界面,实现了命令引导下的自动测量,大幅提高了工作效率。

“多塔”3D-SIC的量子粒子群测试调度方法

针对"多塔"结构的3D堆叠集成电路(3D-SIC)测试耗时很长的问题,提出一种基于量子粒子群优化的测试调度方法,以缩短测试时间.首先,构造初始粒子群用以表示初始可行解,产生具有量子行为的新粒子,并更新粒子群;然后进行粒子群的迭代进化以获取全局最优解.最小化"终堆"测试时间和集成过程总测试的调度结果均表明,该方法可显著地缩短测试时间;当复杂晶片集成在3D-SIC底层时,"终堆"测试时间较短,而集成过程的总测试时间较长.

基于能量和距离的分区域选择簇首WSNs路由算法

LEACH路由算法是能量有效、基于层次结构的经典路由算法,但它存在簇首选择不合理和能耗不均衡等缺点。针对这些缺点,提出了一种分区域分簇的路由改进算法A-LEACH。根据节点到基站的距离对节点进行区域划分,然后在特定区域用新的阈值来选择簇首,最后采用多跳的方式进行信息传输。分析和仿真结果表明:与经典路由算法LEACH相比,改进算法能够更有效延长网络的生命周期,均衡网络的能量分布和节省网路的能量。

LDPC编码的最优化HARQ方案研究

使用高斯近似和最优化理论的方法,对基于LDPC码度分布的混合自动重发请求(HARQ)方案的性能进行了研究。研究表明,根据LDPC编码的度分布和初始信道条件,能够确定一个编码码字中各个度数的比特所对应的最优的重发比例,如果按照该比例进行重发,重发功率的效率能够最大化。计算结果显示基于LDPC码度分布的混合自动重发请求方案具有最优的重发比例,是一种最优化方案。

气流式加速度传感器的研究

本文介绍了气流式加速度传感器研制的理论基础及其基本实现方法。探讨了利用热线测量密闭腔体内温度的变化来计算外力(加速度)对敏感体作用的原理。

计算机软件基础课程设计的探索与实践

本文首先以电子信息类专业为例,对开设《计算机软件基础》课程设计的必要性进行了阐述,然后提出了跳跃性分级设计任务,把验证型实验和设计综合型实验结合起来,对课设内容进行了改革,取得了较好的效果。

OFDM系统中LDPC码度分布的混合ARQ方案

综合考虑LDPC码的度分布特性和多载波传输系统的信道条件,提出了一种自适应的信道编码传输方案。该方案中LDPC码度数较大的比特具有较高的重传优先级,并被映射到OFDM系统中信道条件较好的子载波上进行传输,为重要比特提供更多保护。使用高斯近似的方法对方案的性能进行了研究,计算和仿真结果表明该方案具有较好的性能且复杂度低。