用Topswitch芯片设计的反激式开关电源

Topswitch系列芯片是PowerIntegration公司生产的开关电源专用集成电路 ,它将脉宽调制电路 (PWM )与高压MOSFET开关管及驱动电路等集成在一起。使用该芯片设计的小功率开关电源 ,可大大减少外围电路 ,降低成本 ,提高可靠性。本文介绍了Topswitch系列芯片的工作原理及用该芯片制作的 3 0W反激式开关电源 。

TOPSwitch芯片用于功率集成开关电源

TOPSwitch-Ⅱ器件是一种将PWM和MOSFET二合为一的新型集成芯片。采用它制作三端单片开关电源,不仅简化了电路,同时可以改善电源的电磁兼容性能,能降低制作成本,它与普通线性稳压电源相比的优点在于它体积小、重量轻,并且密度高、价格低。

用于土壤中氮钾含量快速测定的非接触电导微流控芯片

[目的/意义]土壤中氮、钾元素在作物生长和农业生产过程中具有关键作用。快速定量检测土壤中氮、钾含量对指导精确施肥具有重要意义。因此,建立一种快速可靠的土壤氮、钾含量检测方法十分必要。[方法]本研究建立一种基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)微流控芯片电泳和电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C4D)方法,快速定量检测土壤中氮、钾养分离子。通过微流控电泳芯片实现对土壤中多种离子快速分离,利用C4D进行电导率变化的精准测量。基于检测器工作频率输出响应特性,激励电压响应特性和电泳电压,确定最佳分离和检测性能。[结果和讨论]该方法对钾离子(K+)、铵根离子(NH4+)和硝酸根离子(NO_(3)^(-))标准溶液的检测限(S/N=3)分别为0.5、0.1和0.4 mg/L。K^(+)、NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)在0.5~40.0 mg/L范围内具有良好的线性关系,线性相关系数(R2)分别为0.994、0.997和0.990,表明该方法可以对土壤中氮、钾养分离子进行定量分析。同时,采用峰高、峰面积和出峰时间作为评价指标进行可重复性实验,其相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)均小于4.4%,说明该方法具有良好的重复性。此外,对土壤样品进行测试,K^(+)和NH_(4)^(+)可实现完全分离以及同步检测,其检测效率明显提高。通过标准加入法进行回收率实验,回收率保持在81.74%~127.76%。[结论]本研究为土壤氮钾养分离子的快速检测提供了一种简便、高效的方法。

美国芯片立法的最新动向与中国对策

美国芯片制裁策略将阻碍中国芯片产业发展。《2022年芯片和科学法案》对美国芯片企业在域外的投资与合作行为作出限制,将中国排除在合作范围之外,加剧了中国芯片产业链断链风险,同时扰乱了全球芯片产业链的布局。文章分析了美国在芯片领域相关立法的演进路径与发展趋势,探究芯片制裁对我国可能存在的影响,从国际、国内双重层面寻求应对策略,以期促进我国芯片产业的发展。

以太网物理层芯片光电特性测试研究

当前,以太网物理层芯片在诸多应用领域不可或缺,对以太网物理层芯片的功能性能要求也越来越高,因此,如何进行芯片功能性能方面的光电特性验证是亟待解决的问题。主要介绍了以太网物理层芯片验证的技术现状,提出符合以太网物理层芯片功能性能应用需求的光电特性测试方法,采用测试仪器(如示波器、逻辑分析仪、网络矢量分析仪等)和验证板卡对网络中物理接口的数据传输电特性和光特性进行测试,测试结果表明提出的测试方法达到了测试要求,满足了功能性能应用需求,进而提高了国产高可靠以太网物理层芯片验证的技术手段。

基于SNP芯片的内江猪群体遗传结构分析

本研究旨在分析内江猪群体的遗传结构,从而更好的保护和利用内江猪遗传资源。使用猪50K SNP芯片,对237头(24头公猪,213头母猪)内江猪进行基因组分型,分型结果经质量控制及自填充后用于后续分析。通过多种分析软件对内江猪群体的遗传结构、遗传多样性以及群体近交情况进行分析,结果发现:共有26652个SNP位点用于分析,其有效等位基因数为1.569,多态性标记比为0.533,多态性信息含量为0.272,期望杂合度为0.338,观测杂合度为0.341,最小等位基因频率为0.249。主成分分析结果表明群体内分层不明显,根据状态同源计算的群体平均遗传距离为0.252,通过聚类分析可将24头公猪划分为10个家系。在群体基因组中共检测到7031个长纯合片段,其平均长度为12.59 Mb,通过连续性纯合片段估计群体近交系数为0.008,通过SNP纯合性估计群体近交系数为-0.012。总体来说,内江猪群体遗传多样性较为丰富,群体遗传距离较远,近交程度较低,但存在一定的近交风险。本研究可为内江猪的保护和开发利用提供理论依据。

人工智能芯片先进封装技术

随着人工智能(AI)和集成电路的飞速发展,人工智能芯片逐渐成为全球科技竞争的焦点。在后摩尔时代,AI芯片的算力提升和功耗降低越来越依靠具有硅通孔、微凸点、异构集成、Chiplet等技术特点的先进封装技术。从AI芯片的分类与特点出发,对国内外典型先进封装技术进行分类与总结,在此基础上,对先进封装结构可靠性以及封装散热等方面面临的挑战进行总结并提出相应解决措施。面向AI应用,对先进封装技术的未来发展进行展望。

器官芯片——更具前景的体外模型

传统的体外模型具有不可避免的局限性,与人体试验相比,在评估药物疗效和不良反应方面存在显著差异。器官芯片技术在生理环境和功能芯片上模拟人体器官,具有高保真的生理或病理生理功能,为药物开发提供了巨大的创新前景。本文主要从体内各系统角度介绍器官芯片的研究进展和应用,同时提出目前器官芯片发展过程中存在的局限性和未来的发展方向。

基于网络药理学与GEO差异基因芯片数据探讨芦丁治疗脊髓损伤的作用机制

为了探究芦丁治疗脊髓损伤的作用机制,基于网络药理学和GEO差异基因芯片数据分析,结合体内实验,筛选芦丁对脊髓损伤的作用靶点.首先通过TCMSP、Swiss Target Prediction和SuperPred数据库获得芦丁的作用靶点,同时采用GEO差异基因、CTD、OMIM、PharmGkb疾病数据库获取脊髓损伤的疾病靶点;然后应用Cytoscape软件采用蛋白互作的方式筛选芦丁治疗脊髓损伤的核心靶点,并采用R语言对核心靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析;最后采用Rutgers MASCIS脊髓损伤撞击器建立大鼠急性脊髓损伤模型,芦丁干预3 d后采用BBB运动评分法对大鼠后肢运动功能进行评价,采用酶联免疫吸附测定法检测脊髓中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和NF-κB的表达水平以及ROS和MDA含量.结果发现:(1)芦丁共有56个对应的蛋白靶点,脊髓损伤筛选到4 624个疾病靶点,合并后得到5个核心靶点,即CASP3、ESR1、GSK3B、IL-6、MTOR;(2) GO功能主要集中在对氧化应激的反应、活性氧代谢过程、NF-κB结合等,KEGG通路分析显示,芦丁治疗脊髓损伤相关的通路包括PI3K-Akt信号通路、AMPK信号通路、HIF-1信号通路等;(3)分子对接实验和分子动力学模拟表明,芦丁与5个核心靶点均有良好且稳定的结合;(4)体内实验结果显示,脊髓损伤后使用芦丁进行药物干预处理可以降低脊髓的含水量,减少炎性因子和氧化应激因子的产生.上述结果证实,芦丁可以通过多个靶点以及多条通路在治疗脊髓损伤中发挥抗炎和抗氧化作用.

面向装备平台的敏捷交换芯片设计与实现

在构建车载、舰船、航空航天等装备平台网络系统时,需要综合考虑功能、性能、体积、功耗、易用性等制约因素,传统高性能的商用网络交换芯片功耗高、配置和使用复杂,难以满足相关需求。对此提出了一种面向装备平台的可编程、低功耗的敏捷交换芯片架构。该架构引入协议无关的超长内容匹配-动作流水线,提供可编程的转发配置、流限速、报文修改等功能,支持现存各类网络协议及用户自定义协议。架构提供灵活的管理配置模式,可满足远程配置、无管理CPU的轻量化配置等多种应用需求。另外,通过敏捷交换协议的扩展功能,可将查表结果、动作处理记录、用户配置信息等随原报文一同送出芯片,实现单个报文粒度的精细化处理和灵活的功能扩展。基于敏捷交换架构,流片制造了YHHX-DS160敏捷交换芯片,该芯片可提供160 Gbps全接口线速交换能力,最大功耗仅6.6 W,能效比达到24 Gbps/W。

奶山羊低密度液相SNP芯片开发及有效性验证

为更好地了解奶山羊在世代更替中的遗传谱系,避免因错误谱系记录造成群体近交程度过高,本研究利用液相SNP芯片标记技术确立羊群遗传谱系及其亲缘关系。通过简化基因组测序,对25个不同种群的崂山奶山羊基因组DNA样本进行分析,挑选出1 792个SNP多态性位点,再通过靶向测序基因型分型,合成低通量的探针,最后对探针进行相应的捕获测试,开发出检测崂山奶山羊遗传基因的低密度液相SNP芯片。将该液相芯片应用于300只崂山奶山羊群体的血缘关系鉴定,与已知300只奶山羊系谱记录的亲缘关系进行对比,发现结果高度吻合,证明此芯片具有很高的准确性。本实验开发出均一性高、位点多态性好的低密度液相芯片技术,可专门用于崂山奶山羊亲缘关系鉴定,从而更好地指导奶山羊的选种选配。

会聚视角下人工智能芯片领域关键核心技术发展态势与突破路径研究

中国为人工智能(AI)芯片领域研发的后发国家,仍然面临着核心技术受制于人的困境,因此需要探究中国AI芯片领域关键核心技术的突破路径。从技术会聚的角度出发,基于全球AI芯片领域发明专利,利用熵值法识别出关键核心技术,以网络分析方法对比发现,日本、美国、韩国和中国四国在关键核心技术会聚方面存在明显的异质性。中国在AI领域的发明专利申请数量自2007年起快速增加,但其关键核心专利拥有量仅排全球第8位,存在“重数量、轻质量”的问题;四国在下一代信息网络产业、数字文化创意活动、数字创意技术设备制造、电子核心产业等方面具备明显的优势,在其他产业领域也有部分布局;四国在AI芯片领域研发有不同突破路径,其中日本采取“多产业用途少量多品种需求驱动+跨技术部类融合+产业链上下游企业深度协同合作”的路径,美国通过“产业多领域共同发展+跨技术部改变类融合+产学研深度融合”的方式,韩国采取“部分优势产业牵引+技术内部类别融合+领军企业带动产业链”的模式,而中国的突破路径为“多领域蜻蜓点水式并行发展+技术内部类别松散融合+少数企业自主攻关”。建议中国在关键核心技术基础共性部分借鉴美国的突破路径,在已有优势产业方面借鉴韩国经验,构建以科技领军企业为主的创新生态系统。

基于STM32的微流控芯片离心进样机设计

针对某种微流控芯片在使用过程中需要保证微腔室全部充满样品液的要求,设计了基于STM32单片机的离心进样机。硬件方面,选用STM32F103ZET6型单片机作为控制器,选用ECMAC20602RS型伺服电机作为驱动电机,选用TK6051iP型触摸屏作为人机交互界面,设计了设备的整体硬件结构。软件方面,编写了基于Modbus协议的串口通信程序,设计了触摸屏人机交互界面,设计了设备的控制程序流程。通过实验对设备的功能进行了测试,实验结果表明,当转速和时间分别设置为1500 r/min和120 s时,微腔室全部充满样品,并且没有出现液体渗漏,满足了微流控芯片的进样要求。

基于价值链、供应链的美国芯片技术联盟组合及中国应对之策

半导体芯片技术是当前中美科技竞争的重点领域。通过构建基于芯片价值链和供应链的联盟组合框架,分析美国在这一领域的联盟策略,发现芯片技术价值链和供应链的高度复杂性促使美国的技术联盟策略由单一的双边或多边联盟转向兼顾价值创造和供应顺畅的联盟组合。尽管联盟组合相较于单一的战略联盟更具统合性,但结构维度的地位竞争和结构洞争夺以及主体维度的认知差异都将削弱盟友与美国的合作动力。加深对美国芯片技术联盟组合的理解,能够为我国从结构维度和主体维度应对与反制美国的技术遏制及产业围堵提供启示。

基于RT-YOLO-V5的芯片外观缺陷检测

针对传统的人工芯片检测方法效率低、过分依赖人为操作且误检率高等产生的问题,提出了一种基于ResCBS模块与增加微检测层(Tiny-scale detection layer)的RT-YOLO-V5检测方法用于检测芯片外观缺陷。首先搭建了图像采集系统,并制作了芯片外观缺陷检测数据集。为解决芯片外观缺陷形状不规则、大小不统一、位置不确定带来的检测精度低等问题,在CBS模块中增加短连接,融合输入输出的特征信息,减少信息损失,优化推理速度;其次,增加一个微小尺度的检测层,提高模型对微小目标的特征提取能力。实验结果表明:使用改进后的网络对芯片外观缺陷进行检测,平均精度(mAP)达到95.5%,相对于原始网络提升了5.7%;除此之外,改进后的RT-YOLO-V5在先验框损失(Box_loss)与小目标缺陷的检测精度上都得到了一定的提升。

基于Goldengate高通量耳聋基因芯片分析听力筛查未通过新生儿的耳聋基因突变类型

目的利用Goldengate高通量耳聋基因芯片技术,对听力筛查未通过新生儿的耳聋基因突变类型进行研究。方法选择2020年2月至2022年2月邢台医学高等专科学校第二附属医院284例听力筛查未通过新生儿,其中男性154例,女性130例;年龄3~10 d,平均年龄6.46 d(标准差1.57 d);体质量2.5~4.1 kg,平均体质量3.26 kg(标准差0.34 kg);家族史10例,用药史15例。采用Goldengate高通量耳聋基因芯片筛查耳聋基因。分析耳聋基因突变位点和类型,研究基因突变患儿与听力损失程度的关系。结果284例听力筛查未通过新生儿中耳聋基因突变32例(11.27%),其中SLC26A4突变18例(6.34%),GJB2突变9例(3.17%),GJB3突变3例(1.06%),TMC1突变1例(0.35%),MYO6突变1例(0.35%)。SLC26A4基因突变频率最高的2个位点分别为IVS7-2A>G(5例)、697G>C(4例),GJB2基因突变频率最高的2个位点分别为299_300delAT(4例)、235deIC(3例),GJB3、TMC1各突变位点仅有1例。18例SLC26A4突变新生儿的Goldengate高通量芯片与Sanger测序法检测结果基本一致。SLC26A4突变新生儿听力损失程度以轻中度为主,而GJB2突变新生儿听力损失程度以中重度为主,SLC26A4、GJB2突变新生儿的听力损失程度分布差异有统计学意义(χ^(2)=7.481,P=0.024)。结论Goldengate高通量耳聋基因芯片分析可准确检测听力筛查未通过新生儿的耳聋基因突变类型,其中聋病易感型基因主要为SLC26A4、GJB2。

GaN收发多功能芯片在片集成测试优化

为了解决传统开关集成测试方案中严苛的时序同步要求,根据GaN收发多功能芯片的在片电参数测试需求,采用环行器优化测试方案,减少芯片测试时序变量,提高了芯片测试程序的鲁棒性,并且利用去嵌入技术对系统的校准进行简化。通过典型器件的测试对方案进行了验证,结果表明,环行器优化测试方案与传统的开关集成测试方案输出结果基本一致,优化测试方案是有效的。

高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

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22 A,维持电流为10 A,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。

基于蛋白质芯片技术筛选与甲型流感病毒NS1蛋白互作的宿主因子及通路分析

目的筛选出与流感病毒Non-structural protein 1(NS1)蛋白结合的人类宿主蛋白并加以分析,确定这些结合蛋白富集的方向及关键蛋白,为抗流感病毒的新药研发提供思路。方法将NS1样本、Biotin样本分别与HuProt^(TM)人类蛋白质组芯片进行杂交孵育,以两重复均满足Z-Score≥3为筛选条件对与NS1蛋白有结合的宿主蛋白进行筛选得到特异性检出蛋白,实验组(NS1蛋白)与对照组(Biotin)比值I Mean_Ratio≥1.4为条件筛选出显著特异性检出蛋白。用检出的195个蛋白进行GO(Biological Process,Molecular Function,Cellular Component)和KEGG_PATHWAY分析,通过蛋白-蛋白相互作用(PPI)及MCODE分析得到关键蛋白。结果获得显著特异性检出蛋白195个,GO分析结果显示这些蛋白主要参与了mRNA加工、RNA结合、蛋白结合,KEGG分析主要富集到RNA降解、氨基酸的生物合成等通路。得到的4个关键蛋白DDX6、HSPD1、PKLR、MTHFD1中DDX6与RNA的合成、翻译等过程相关,而NS1蛋白可以通过调控流感病毒RNA和宿主RNA促进病毒的感染,推测DDX6可能在该过程发挥作用;其他3个蛋白目前虽然没有明确的研究指明其与流感病毒有关系,但是能在其他RNA病毒的感染过程中发挥作用。结论与NS1结合的人类蛋白主要富集到RNA合成、加工、转录等过程中,MCODE分析得到的关键蛋白有潜力成为抗流感病毒新的靶点,但作用机制需要后续实验进行进一步验证。

基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。