基于超快热电效应及自旋热电子学效应的THz波产生

飞秒激光泵浦光电导天线、磁性异质结构、电光晶体、空气等会产生太赫兹脉冲,其产生原理主要基于飞秒激发下载流子、电极化的瞬态变化等非热效应。与此同时,飞秒激光泵浦物质不可避免地会产生超快热效应。近年来,基于超快热电效应以及与自旋相关的超快自旋热电子学效应产生太赫兹波获得越来越多的关注。本文详细介绍了利用塞贝克效应/能斯特效应这两种热电效应,以及自旋塞贝克效应/反常能斯特效应这两种自旋热电子学效应产生太赫兹波的研究进展。超快热电效应及超快自旋热电子学效应已在太赫兹产生方面展现出巨大潜力,有望推动太赫兹源及相关技术的发展。

基于LiDAR扫描角度修正的障碍目标定位方法

在二维激光雷达(LiDAR)用于障碍物检测时,移动机器人自身姿态变化导致LiDAR基准位置变化,对障碍目标进行定位计算时会产生较大误差。文中提出了一种基于LiDAR扫描角度修正的障碍目标定位方法,用K-means聚类算法对激光雷达点云数据进行聚类划分,然后对聚类后数据进行角度修正处理,使处理后的数据信息更符合真实值。最后包络每个聚类数据,从而提高LiDAR扫描数据的准确性。测试结果表明,文中所提方法能够提高定位精度,满足障碍物精准定位的需求。

基于SIP技术的固态硬盘电路设计

存储系统小型化、高性能需求与日俱增,为此设计了一款基于SiP技术的固态硬盘电路,用于验证存储系统SiP电路的可行性。该SiP电路内部以SSD控制模块为核心处理单元,集成了用于数据存储的NAND颗粒、用于固件存储的SPI Flash以及电源管理等元器件。在搭建的软硬件平台上进行底层ATA指令验证以及与传统分离式存储系统的对比性能测试,证明了应用SiP技术的存储系统具备高性能、小型化、低功耗等诸多优势,为后续SiP存储系统的设计和验证奠定了一定的技术基础。

微系统封装材料的时间相关特性

在下一代微系统集成技术中,微系统封装复杂度不断增加,高集成、多功能使得薄膜厚度持续降低带来材料及工艺的改变,随之而来的是结构可靠性与信号完整性(结构设计及优化、多场多尺度耦合、热管理、电磁兼容)等诸多问题。这些问题给微系统封装架构的设计、优化带来极大的不确定性。在新架构、新工艺的开发中,工艺及可靠性仿真的应用大大降低了开发成本和周期,材料和器件架构的仿真模拟成为加速技术开发的关键,它们有助于通过数据建模实现对设计过程中参数的调整(即了解器件架构和材料对工艺改进的影响)和材料/架构协同设计(材料筛选、结构设计、性能优化)。随着微系统集成度的提高,材料到架构系统的协同仿真优化将会成为由新材料、新工艺支撑的新器件开发不可或缺甚至是最为重要的一环。微系统封装工艺及可靠性仿真结果的准确性在很大程度上取决于材料模型输入。为了准确预测微系统封装工艺及可靠性的行为,了解材料本构关系是至关重要的过程。事实上,微系统封装中大多有机/无机封装材料具有显著的时间相关性,但实际建模中时间相关性材料特性经常被忽视,有机/无机封装材料时间相关性行为的影响尚未得到广泛的重视和系统的研究。

面向小卫星的航天电子微系统集成技术

在卫星小型化、星座巨型化的背景下,为支撑中国航天电子技术的自主可控发展,航天电子微系统集成等技术的应用至关重要,该技术的核心是设计和制造.面向小卫星的微系统模块需要在空间环境适应性的基础上,利用微系统建模与仿真工具实现“芯片封装系统”一体化的协同设计,系统性地优化模块的电源完整性、信号完整性和电磁兼容性.利用硅通孔技术和封装堆叠技术实现模块的三维集成封装.通过对设计和制造两方面核心技术方法的详细介绍,以及典型模块产品的展示,说明了中国在航天电子微系统集成技术领域的积累已具备支持小卫星产品“工业化”发展的能力.

间接飞行时间图像传感器技术综述

基于飞行时间(Time of Flight,ToF)的三维(three dimensional,3D)成像技术属于主动式三维成像技术,其通过测量调制光“飞行”往返于目标物体与传感器之间所需要的时间,进而计算出目标物体的距离信息。相较于其他3D成像方式,基于ToF的3D成像方法具有微型化、结构简单、功耗低等优势。随着技术的发展,间接ToF(Indirect ToF,IToF)图像传感器像素尺寸逐渐缩小、分辨率逐渐增大、精度逐渐提高,应用于多种场景,但是其仍然存在背景光干扰、多径干扰、运动伪影等问题。本文第一节介绍ToF图像传感器的工作原理;第二节总结分析ToF图像传感器的参数指标及其发展趋势;第三节分析ToF图像传感器面临的挑战并提供解决方案;第四节分析应用于ToF技术的图像校正及还原算法。

基于定理证明器的行波进位加法器开发以及新的芯片设计方法探索

数字芯片的规模已经进入几百亿晶体管的时代,传统的硬件设计方法难以应对日益复杂的电路需求,比如基于Verilog语言的硬件设计。针对这个问题,文章以行波进位加法器为例,探索基于交互式定理证明器Coq的芯片设计方法,该方法不仅在Coq中完成了加法器的RTL描述,而且进行了加法器的功能仿真、形式验证、Verilog代码生成、网表生成和网表仿真。这个案例在单一的编程平台里把RTL设计同前端EDA的主要流程整合在一起,虽然案例简单,但可以初步体现出基于Coq的芯片前端设计的可能性,并且希望能够从此出发探索出新的基于定理证明器的芯片设计流程。文章的主要技术路线是在Coq中开发芯片设计的抽象语法树,然后基于这个抽象语法树展开行波进位加法器的前端开发流程。实验结果表明,Coq在支撑芯片设计方面有巨大的潜力,并且基于定理证明器的验证是可以复用的,这有利于验证大规模的系统。尽管这一方法处于探索阶段,但它为未来的芯片前端设计提供了全新的思路,有希望发展成为一种新型的芯片前端设计方法。

α粒子软错误机理及加速试验技术研究

基于Am-241放射源,搭建SRAM单粒子效应测试系统,结合α粒子辐照试验、反向分析和蒙特卡洛仿真开展α粒子在65、90 nm工艺SRAM器件中的软错误机理和加速试验技术研究。结果表明,65 nm SRAM在Am-241放射源加速试验条件下的α粒子单粒子翻转截面远高于90 nm SRAM。基于反向分析结果构建器件三维仿真模型,65 nm SRAM器件使用6层金属布线,灵敏区大小为0.2μm(x)×0.19μm(y)×0.45μm(z),临界电荷约为1 fC。蒙特卡洛仿真发现,65 nm SRAM器件的灵敏区沉积能量谱和单粒子翻转截面表现出明显的入射角度依赖性。

基于IP核复用技术的SoC设计

摘要:概述了国内外IP产业的发展情况,论述了我国发展IP核复用技术SoC设计的可能性和必要性,IP核种类。

中小规模集成电路的自动化集成方法研究及应用

随着集成电路技术的发展,中小规模集成电路的设计和制造面临着日益复杂的挑战。为了提高设计和制造效率,自动化集成方法应运而生。本文对中小规模集成电路的自动化集成方法进行了研究,并探讨了其在实际中的具体应用,通过研究和应用自动化集成方法,中小规模集成电路的设计和制造过程将变得更加高效和可靠。

NAND Flash存储的坏块管理方法

针对NAND Flash海量存储时对数据可靠性的要求,提出了一种基于在FPGA内部建立RAM存储有效块地址的坏块管理方法。在海量数据存储系统中,通过调用检测有效块地址函数确定下一个有效块地址并存入建好的寄存器中,对NANDFlash进行操作时,不断更新和读取寄存器的内容,这样就可以实现坏块的管理。实验证明,本方法可以大大减小所需寄存器的大小并节省了FPGA资源,经过对坏块的管理,可以使数据存储的可靠性有很大的提升。

一种低静态电流、高稳定性的LDO线性稳压器

该文提出了一种低静态电流、高稳定性低压差(LDO)线性稳压器。LDO中的电流偏置电路产生30nA的低温度漂移偏置电流,可使LDO的静态工作电流降低到4μA。另外,通过设计一种新型的动态Miller频率补偿结构使得电路的稳定性与输出电流无关,达到了高稳定性的设计要求。芯片设计基于CSMC公司的0.5μmCMOS混合信号模型,并通过了流片验证。测试结果表明,该稳压器的线性调整和负载调整的典型值分别为2mV和14mV;输出的最大电流为300mA;其输出压差在150mA输出电流,3.3V输出电压下为170mV;输出噪声在频率从22Hz到80kHz间为150μVRMS。

静电执行的MEMS多层膜材料参数在线提取方法

基于静电执行结构 ,结合能量法 ,推导出不等宽多层两端固支梁在静电作用下发生吸合 (pull- in)现象时吸合电压的解析表达式 ,并用数值方法进行了拟合修正 ,用 Coventorware软件进行的模拟表明所得拟合表达式具有较高的精度 .由于吸合电压与梁的材料参数和几何尺寸有关 ,通过改变梁的几何尺寸可以得到不同的吸合电压值 ,从而得到梁各层材料的参数 。

超低功耗无片外电容的低压差线性稳压器

为了减小无片外电容低压差线性稳压器(LDO)的功耗并提高稳定性,提出带有阻抗衰减缓冲器的LDO.该LDO主环路采用三级运放结构,具有动态偏置并联反馈结构和摆率增强电路的缓冲器作为中间级,驱动PMOS功率管.使用嵌套密勒补偿方式(NMC),将低频主极点放置在第一级输出,将缓冲器输出极点和LDO输出极点作为次极点构成极点-极点追踪,达到无片外电容LDO稳定性和瞬态响应的要求.芯片采用GSMC公司的130nm CMOC工艺模型设计并经流片测试.测试结果表明:在1.6~4V输入电压下,输出1.5V电压,最大输出电流为1.5mA时静态电流小于881nA.测试结果验证了设计要求.

传感器网络中基于压缩感知的压缩域目标跟踪算法研究与应用

复杂环境下传感器网络目标跟踪,存在跟踪准确性与算法复杂性这对矛盾,需要考虑准确性、通信和计算能耗之间的折中。针对此问题,研究传感器网络中基于压缩感知的压缩域目标跟踪和压缩域数据融合,并提出了用稀疏的测量矩阵对haarlike特征压缩,压缩域特征送入朴素贝叶斯分类器,在压缩域直接实现目标跟踪的算法。然后通过配置传感器网络以生成多个层次类型不同的簇结构,压缩后的数据在网络中传输,并在各层簇头实现压缩域下的数据融合。该算法通过稀疏测量矩阵压缩表征原始图像信息和分类器的自我学习更新,提高了对压缩域目标特征分类的准确性,在复杂环境下有更好的鲁棒性。而压缩域直接进行目标跟踪,不需要重构图像,也减少了网络运算量和数据传输量。通过仿真实验和标准数据库测试对比以及在机器人足球赛实验平台中的应用表明,该算法在跟踪准确性,数据传输量及传输能耗上均有优势。

硅基平面螺旋电感的等效电路模型和参数提取

针对螺旋电感传统等效电路模型的不足,提出了一种改进形式的集总参数等效电路模型。该等效电路模型能很好地反映出电感参数随频率变化的实际效应,可适用于从低频到自谐振频率的宽频带范围。同时,应用电磁场全波分析方法对CMOS工艺下平面螺旋电感进行仿真分析。从得到的散射参数中提取电感L、Q值及自谐振频率。基于参数优化和曲线拟合技术,给出了等效电路模型中各个元件值的多变量闭合表达式。这些表达式可方便地用于集成电路的设计和优化,从而提高电路设计的性能和效率。

温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用

设计了一种新型的用于低功耗LDO线性稳压器的CMOS高精度参考电流源．通过亚阈值设计方法得到30nA与电源电压无关的基准电流．利用MOS管寄生二极管反向电流的高温特性，对各支路的镜像电流进行了温度补偿，在-40～130℃范围内的30nA的基准电流精度从±1．5nA提高到±0．9nA．用这种参考电流源设计的LDO的静态电流在-40～130℃范围时减小到4μA．用Cadence公司的Spectre软件以及CSMC的0.5μm CMOS混合信号模型对电路进行了仿真与芯片设计．芯片测试结果验证了以上设计．

一种堆叠式3D IC的最小边界热分析方法

目前的热分析工具仅仅支持单芯片的热分析,而堆叠式的三维芯片(3D IC)在同一封装中包含多个堆叠的芯片,对芯片的散热和温度管理提出了更高的要求,并且在热分析过程中需要处理复杂的边界条件.本文提出的最小边界法可以准确且有效地处理堆叠式3D IC的边界条件,简化了三维芯片封装的热模型;同时,本文提出在堆叠式3D IC的稳态热量分析中通过将连接点分类、采用预处理矩阵的方法加速整个全局热传导矩阵的求解过程,从而简化热分析流程.实验结果表明:将有限元方法作为基本的热分析方法,用最小边界法处理堆叠式3D IC,可以准确分析芯片的热分布;同时通过高效的预处理矩阵可以减少共轭梯度法求解中90%的迭代次数.

基于通讯的NoC设计

近年来,一种全新的集成电路体系结构——NetworkonChip(NoC)已经成为微电子学科研究的热点问题之一,其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来,从体系结构上彻底解决片上通讯的瓶颈问题。文章提出了一种基于通讯的NoC设计方法,通过监控和协调NoC的网络通讯来获得更好的性能,并总结了实现该设计方法所必须研究的关键技术。

表面肌电信号的小波消噪改进算法

根据在不同尺度下信号和噪声的小波变换系数的相反特性,提出了一种改进的小波消噪算法来去除肌电信号中的噪声.利用Mallat算法对肌电信号进行小波分解,实质上就是将信号投影到尺度空间和小波空间,分别包含了信号的光滑通道分量和细节分量.兼顾软阈值和硬阈值量化方法的优点,利用两者的加权平均值滤除由噪声所决定的小波变换系数,从而在大尺度下补充细节信息并保持信号在奇异点的特征.利用保留下来的小波变换系数进行信号重构即得到消噪后的信号.实验结果表明,该方法可以有效去除噪声,兼顾了软、硬阈值的优点,保留了在模式变化过程中肌电信号细节部分的有用信息.