面向超高频植入式RFID芯片的温度传感器研制

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623 nW。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。

基于微流控芯片的鼠伤寒沙门氏菌免疫磁分离

开发一种用于鼠伤寒沙门氏菌快速分离与富集的免疫磁分离微流控系统,该系统由微流控芯片、微控制器、电磁分离与混合模块组成,具备电磁驱动混合和磁分离功能,能够实现免疫磁珠与鼠伤寒沙门氏菌的快速孵育、分离与富集。在最优条件下,可以在13 min内实现对牛奶样品中浓度范围为2×10^(1)~2×10^(6) CFU/m L鼠伤寒沙门氏菌的快速捕获与分离,捕获率在33.3%~67.5%之间,最低检测限为20 CFU/m L。因此,这种高度集成的免疫磁分离微流控系统能够从复杂食品基质中迅速、准确地富集目标细菌,为食源性致病菌的快速检测提供了有效的解决方案,对于应对食源性疾病引发的公共卫生问题具有重要意义。

数码液相芯片法检测抗核抗体谱的诊断效能研究

目的了解数码液相芯片法(DLCM)检测抗核抗体谱的诊断效能,为临床检测方法选择提供参考。方法收集2020年12月至2021年7月在北京中医药大学东直门医院就诊的患者血清共113例,分别用DLCM法和免疫印迹法(IBT)检测17种抗核抗体,分析两种方法检验结果的一致性、符合率,并使用间接免疫荧光法(IIF)就两种方法学差异样本进行复测验证;分析DLCM检验结果对临床诊断的敏感性和特异性。结果DLCM法与IBT法的检测结果总体一致,17项中有14项指标均具有较强的一致性和符合率,阴性符合率要高于阳性符合率。但抗dsDNA抗体、抗组蛋白抗体和抗核小体抗体的一致性属于中等及以下水平。从不一致样本的IIF复检结果来看,DLCM的结果与IIF的结果符合率更高。DLCM在诊断系统性红斑狼疮和干燥综合征方面的敏感性和特异性均优于IBT。结论DLCM检测抗核抗体谱的诊断效能优于传统IBT法,可用于结缔组织自身免疫性疾病的临床筛查。

结合0.1K前景和16K背景芯片快速解析小麦新品系的基因组结构和重要性状遗传基础

为探索并建立基于小麦0.1K前景和16K背景芯片快速解析基因组结构和重要性状遗传基础的方法,对小麦新品系西农302及其亲本西农865和百农矮抗58分别进行苗期分小种和田间成株期抗病性鉴定,分析西农302及其亲本的抗条锈病特征,并利用小麦16K背景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,根据亲本间16K芯片基因型的差异SNP位点,分别统计西农302来自双亲的基因组区段,确定西农302的基因组结构;利用小麦0.1K前景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,确定西农302所含有的抗条锈病性基因/QTL位点,明确西农302的抗条锈病遗传基础,同时分析西农302所含有的其他重要性状相关优异等位基因/QTL。结果表明,西农302在苗期对中国流行的条锈病生理小种CYR32和CYR34均表现出微弱的抗性(IT=6),但在田间条件下表现出高水平成株期抗条锈性(IT=1,DS<5);西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率分别为64.28%和30.22%;西农302聚合了双亲的多个优异基因/QTL位点,同时含有多抗基因Lr27/Yr30/Sr2/Pbc1及其上位性互作基因YrFDC12/PbcFDC12、抗条锈病位点QYrak58.nwafu-7BL和QYrqin.nwafu-2AL、抗赤霉病位点QFhb.hbaas-5AS和QFhb.hbaas-5AL、矮秆基因Rht-2、Rht-8和QPht/Sl.cau-2D.1以及千粒重位点QGl-4A等重要性状相关基因/QTL。这说明0.1K前景选择和16K背景选择SNP芯片可以应用于小麦新品种(系)的基因组结构和重要性状遗传基础的解析;西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率存在显著差异,西农865的遗传贡献率约为百农矮抗58的2倍;西农302聚合了双亲的抗条锈病、抗赤霉病、矮秆和千粒重等多个重要性状相关优异基因/QTL。

器官芯片在药物研发中的应用现状

目的了解器官芯片在药物研发过程中的应用现状。方法采用计算机检索PubMed数据库中有关器官芯片用于药物研发的相关文献,分析器官芯片技术发展的背景、单器官芯片和多器官芯片在药物研发中的应用现状,以及器官芯片用于药物评价面临的机遇与挑战。结果随着全球器官芯片的发展,器官芯片越来越多地被用于人体生理系统的建模和研究,疾病建模,药物的研发与测试,个性化医疗。除单器官芯片的研究外,越来越多的多器官联合的器官芯片系统也逐渐被设计出,并用于各项研究中,为药物的研发提供了多维度的精准信息,缩短了研发周期。结论器官芯片可作为一种优秀的体外模型用于药物研发、疾病建模和个性化医疗,但仍面临着从理论到实践的许多挑战。

量子电压芯片制备中的介质层平坦化

在制造量子电压芯片时,使用二氧化硅薄膜作为层间介质层(IDL)可以实现约瑟夫森结的电气连接。通常二氧化硅是保形沉积的,后续的铌线层容易在直角台阶附近形成晶界裂纹。考虑到光刻和芯片高低温循环可靠性,需要对IDL进行平坦化处理。相对其他平坦化方案,牺牲层回刻的方法工艺步骤简单,适用于小批量的研究工作。具体步骤为:在IDL上旋涂覆盖厚光刻胶层填充图形中的沟壑并形成平坦的界面;然后采用反应离子束刻蚀等速去除光刻胶和SiO_(2),整体上完全刻蚀到SiO_(2)层后即可得到平坦的介质层表面,消除绝缘层台阶。其中光刻胶和SiO_(2)的等速刻蚀通过调节氧气流量与射频功率来实现。在回刻过程中使用终点探测系统实时监控平坦化状态,根据反射光强变化曲线来判断刻蚀深度,并决定何时停止这一过程。采用以上方法成功在结区上方形成厚度适宜、表面平坦的介质层。将牺牲层回刻法应用于芯片的制备,得到了没有裂纹的铌线层。芯片具有良好的直流特性曲线,有效提升了芯片的高低温循环可靠性。

150 mV脉冲驱动交流量子电压芯片的研制

超导芯片是脉冲驱动任意波形合成系统(JAWS)系统的核心。由中国计量科学研究院(NIM)自行研制的JAWS芯片,采用渐变波导结构以补偿阵列中不同位置的约瑟夫森结所感受到的差异化驱动脉冲强度,通过测试芯片的I-V特性曲线,以及使用脉冲序列驱动芯片合成交流信号来验证芯片的电学性能。测试结果表明:芯片中集成的8000个约瑟夫森结全部正常工作,成功研制了有效值150 mV交流、1 kHz量子电压信号输出的超导芯片,高次谐波的幅值比基频低105 dB。

基于改进YOLOv7-Tiny的轻量化激光器芯片缺陷检测算法

【目的】高功率半导体激光器的光学灾变损伤是限制其可靠性和寿命的主要因素,因此,有效的缺陷检测对于优化激光器芯片的制造工艺和结构设计至关重要。提出了一种基于改进YOLOv7-Tiny的轻量化激光器芯片缺陷检测算法,旨在解决深度学习应用于缺陷检测时面临的高计算量和参数量问题。【方法】利用轻量化卷积神经网络替换特征提取主干有效减少对计算资源消耗,有效提取电致发光图像中缺陷特征。为从上下文特征获取更丰富的信息,引入多分支重参数化卷积块重构聚合模块,通过多路径分支丰富特征表示,训练与推理的解耦保证检测效率。此外,结合坐标注意力,提升定位精度。进行了剪枝实验和模型部署,验证算法的初步应用。【结果】在电致发光缺陷数据集上的实验结果显示,本文方法能在较低的参数和计算量下准确地检测出芯片缺陷,展现出良好的性能。

微流控芯片技术及其在动物疫病诊断中的应用案例

微流控芯片技术是基于微机电系统(MEMS)发展而来的,它利用独特的芯片结构,可以精确控制和处理微小液滴和生物样品,整合多种反应,从而实现对动物疫病的高通量、高灵敏度和高特异性诊断。本综述介绍了微流控芯片技术的种类、原理及结构特点,重点阐述了动物细菌病和病毒病高通量检测中的应用案例,并探讨了其应用前景,旨在为动物疫病病原的快速、高通量检测研究提供基础,推动微流控芯片技术在动物疫病诊断中的应用,以增强对动物疫病防控的技术支撑。

基于安全便捷加密芯片的加密通话系统设计

通过研究语音通话系统的安全现状及密钥存储安全性问题,该文设计了一种基于安全便捷加密芯片的加密通话系统。以自主可控的安全便捷加密芯片对密钥进行安全存储并实现加解密、加签验签等功能,通过安全中间件实现客户端与安全便捷加密芯片之间的数据安全传输。该系统以PKI安全体系为设计核心,在语音加密过程,利用国密SM2算法,以数字信封的方式实现密钥同步;利用Opus编码算法先对音频数据进行压缩编码,减小传输带宽;利用密钥对编码后的音频数据进行SM4加密,实现密文传输,确保语音通话过程的实时性和安全性。通过性能测试和安全性分析结果可以看出,该系统在保证通话流畅的同时,大大提高了用户通话过程的安全性,具有较好的应用前景。

基于芯片数据的长白猪繁殖性状基因组选择研究

旨在比较不同基因组预测模型预测准确性与运行效率,以探究支持向量机(SVM)回归与随机森林(RandomForest)回归在基因组预测中的应用价值与应用前景。本研究使用博瑞迪猪50K液相芯片,采用GBLUP、BayesB、BayesLASSO、SVM回归和RandomForest回归等基因组预测模型,对1 001头长白猪繁殖性状进行基因组预测评估。研究发现,在总产仔数、产活仔数、窝重等繁殖性状中,使用SVM回归径向基函数核的评估准确性均最高;产活仔数、窝重在参数C值为1时评估准确性达到最大值,总产仔数在参数C值为2时评估准确性达到最大值。在总产仔数、产活仔数、窝重等繁殖性状中,使用RandomForest回归评估ntree、mtry、nodesize等参数时发现,基因组预测准确性随着参数的变化展现一定的随机性。RandomForest回归模型在总产仔数、产活仔数、窝重中的评估准确性均最高,其次为SVM回归,GBLUP、BayesB、BayesLASSO等模型遗传评估准确性较差且保持一致。交叉验证相关性显示,不同模型遗传评估结果存在较强的相关性,为0.806~0.995。SVM回归与RandomForest回归等非参数机器学习模型在猪繁殖性状基因组选择中具有一定的优势,但运行时间在一定程度上限制了这些算法的使用。随着算法的研究优化,SVM回归与RandomForest回归等非参数机器学习模型将具有良好的应用前景。

SERS@Au微阵列芯片快速检测细菌性结膜炎病原体

急性细菌性结膜炎是一种常见的眼科疾病,医治不及时会严重损害视力。目前针对细菌性结膜炎常规的诊断方法仍为微生物培养法,该方法灵敏度高,但耗时耗力,难以满足快速检测的需求。该研究开发了一种SERS@Au微阵列芯片,将其作为增强基底收集细菌性结膜炎相关金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌的SERS图谱。结果表明,该芯片具有良好的增强效果、重现性和稳定性。选取400~1800 cm^(-1)波段,通过建立SVM模型和OPLS-DA模型对四种致病菌进行判别分析,区分准确率分别达到97%和90%。采用SERS@Au微阵列芯片对加标泪液进行检测,仅需短暂培养即可快速、准确、便捷、无损筛查致病菌,减少患者的痛苦。该研究开发的SERS@Au微阵列芯片与便携式拉曼光谱仪配套使用,具有准确、便携、快速、现场检测及微量样品检测的特点,适用于眼科细菌性感染疾病的快速筛查。该方法无需标记、无需鉴定培养基、对患者无损,实现了对复杂生物样本混合感染的快速检测,大大提高了检测效率,有望成为眼科疾病的新型辅助筛查手段。

刍议功率芯片低空洞率共晶焊接技术

固体继电器可应用于对功率电路的开关隔离控制、电源配电及开关控制信号隔离传输,广泛应用在军事和航空、航天领域及部分高可靠系统。固体继电器采用光电隔离耦合方式,输入端、输出端分别采用发光二极管、功率芯片。在固体继电器的制造过程中,采用共晶焊接技术使功率芯片与管壳之间良好连接,是保证器件实现大电流、高散热要求的前提。基于此,为实现低空洞共晶焊接技术,分析共晶焊接前的焊接设备的选择及准备工作,并提出了压力设计、定位装置设计、空洞率回归模型与焊接集成、共晶焊接验证等低空洞率共晶焊接技术要点,保证功率芯片的焊接更高效,提升器件可靠性。

基于纸基微芯片的样本前处理方法研究进展

纸基微芯片(μPADs)是一种以纸质材料为基底的简易、便携式检测平台,在临床诊断、食品质量控制和环境监测等领域显示出极大的应用前景。作为快速检测平台,纸基微芯片除了需要对目标物进行快速定量,还要完成样本的前处理过程。科学家近年来开发了多种基于纸基微芯片的样本前处理方法,用于不同样本中目标物的分析。由于纸基具有强兼容性能,增强纸基芯片的样本前处理功能并将其与各种快速检测方法联用,能极大地扩展纸基微芯片的应用领域。该文对纸基微芯片的自驱动以及纸基微芯片自驱动与外驱动相结合的样本前处理方法进行了总结,概述了纸基微芯片在目标分析物提取、富集等前处理方面的研究进展,探讨了各种纸基微芯片前处理方法的优点和局限性。另外还展望了纸基微芯片的发展方向—除了不断提高样品前处理能力来扩展其在样本制备中的应用,还需要开发商业化的纸基微芯片来满足各类行业的检测需求。

微流控生物电阻抗传感检测芯片技术综述

随着单细胞异质性研究的深入,细胞电学特性成为疾病诊断和精准医学的重要研究方向。微流控生物电阻抗传感检测芯片通过高精度测量细胞在电场中的阻抗变化,无需标记即可获取细胞尺寸、膜电容、细胞质电导率等细胞电学特性,显著提升了对细胞异质性的检测能力。相比传统方法,微流控生物电阻抗检测芯片技术具有高灵敏度、操作简便、无损检测等优势,在疾病早期诊断、药物筛选以及个性化治疗中展现出广泛的应用前景。文章首先阐述了该技术的基本原理与系统设计;接着分析了微流控通道与电极配置的优化进展,并讨论了其在细胞分类检测、药物评估等领域的应用;最后,分析了当前面临的技术挑战与未来发展趋势,并展望了其在精准医学和疾病早期诊断中的广泛应用前景。

基于国产AI芯片的目标检测算法优化与部署

目前各类神经网络已经逐步在社会的各个方面得到广泛应用,神经网络模型的性能很大程度上取决于其训练策略的优劣,其落地部署也离不开相应硬件平台的支持,而为了保障当前形势下我国的信息安全和电子信息产业发展,相关国产AI芯片的替代迫在眉睫。本文以国产AI芯片替代为出发点,基于全爱QA-200RC开发套件,探究在国产平台上的神经网络算法部署流程,针对特定任务需求进行YOLOv6神经网络训练和主机程序的优化,在通过摄像头进行实时检测的情况下,实现对火箭残骸的目标检测,帧率达30 FPS,mAP_0.5为90.1%,功耗为8.1 W,满足了边缘平台上完成目标检测任务的需求,对促进国产芯片在相关领域的应用具有一定作用。

声表面波芯片晶圆级封装技术

为解决声表面波滤波器无法实现系统级封装和高密度系统集成的问题,制作出可保护图形且封装尺寸小的滤波器,该文研究声表面波芯片的晶圆级先进封装技术。针对声表面波滤波器本身特性,提出技术方案并通过实验验证方案的可行性,并制作出晶圆级封装的声表面波芯片样品,利用有机聚合物键合实现了晶圆级封装,通过测试键合强度、对比封装前后芯片性能等验证该样品的可靠性,测试结果显示键合强度满足要求且封装前后性能基本一致,达到预期结果。为提高器件可靠性,对该方案进行改进,利用金属共晶键合方式实现气密性封装,并制作出满足气密性要求的晶圆级封装的声表面波器件样品。

欧美等国芯片法案对中国半导体产业发展的影响

在全球经济数字化蓬勃发展的背景下,半导体芯片成为数字经济的基石,其战略价值更加显著。面对这一趋势,欧盟、美国、韩国等纷纷制定芯片法案,以增强在半导体领域的竞争力。文章深入分析欧美、韩国等的芯片法案,对全球半导体产业的发展现状进行解读,最后剖析我国半导体产业发展所面临的困境,结合欧美、韩国等的芯片法案对我国半导体产业的影响总结出应对建议。

6A双通道降压型电源芯片系统架构设计

随着电子设备日益复杂,对高效能和高密度电源管理解决方案的需求也在不断增加。因此,如何设计出高效、可靠且具有良好电磁兼容性的电源管理芯片成为电子工程师面临的重要课题。本文从6A双通道降压型电源芯片相关概述出发,通过对6A双通道降压型电源芯片中的外部接口系统、散热系统、脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制系统、电路保护系统等进行设计,为未来的高效电源管理提供有力支持。

导航射频芯片自动化测试平台设计与实现

本文主要研究导航射频芯片自动测试平台的设计与实现。该平台集成了信号源、频谱仪、矢量网络分析仪、时频芯片等多个功能模块,利用自动控制软件对各器件进行协调,从而实现对芯片性能的快速准确检测。测试内容包括频率响应、功率输出、噪声系数、线性度和谐波畸变等,以保证芯片工作稳定可靠。在此基础上,通过系统的测试流程与严格的质量控制,大幅提升测试效率与覆盖率,以期为导航射频芯片的研制与生产提供强有力的技术支撑。