面向Chiplet集成的三维互连硅桥技术

摩尔定律的发展速度放缓和集成电路产品应用的多元化趋势,共同推动了先进封装技术的快速发展。先进互连技术是先进封装的核心,在高速、高频传输、功耗、超细节距互连以及系统集成能力等方面均展现出显著优势。硅桥技术作为Chiplet以及异构集成封装的重要解决方案,可以以较低的成本实现多芯片间的局部高密度互连,在处理器、存储器、射频器件中被广泛应用。介绍了业界主流的硅桥技术,并对硅桥技术的结构特点和关键技术进行了分析和总结。深入讨论了硅桥技术的发展趋势及挑战,为相关领域的进一步发展提供参考。

面向大算力应用的芯粒集成技术

随着先进制程接近物理极限,摩尔定律已无法满足人工智能大算力需求。芯粒技术被公认为延续摩尔定律,提升芯片算力的最有效途径。针对芯粒技术研究热点,从集成芯片的应用与发展、典型芯粒封装技术、芯粒技术的挑战和机遇方面进行了系统性的梳理。详细列举了当前芯粒技术的应用成果,分析了2.5D、3D堆栈以及3D FO封装技术特点。

集成电路互连微纳米尺度硅通孔技术进展

集成电路互连微纳米尺度硅通孔(TSV)技术已成为推动芯片在“后摩尔时代”持续向高算力发展的关键。通过引入微纳米尺度高深宽比TSV结构,2.5D/3D集成技术得以实现更高密度、更高性能的三维互连。同时,采用纳米TSV技术实现集成电路背面供电,可有效解决当前信号网络与供电网络之间布线资源冲突的瓶颈问题,提高供电效率和整体性能。随着材料工艺和设备技术的不断创新,微纳米尺度TSV技术在一些领域取得了显著进展,为未来高性能、低功耗集成电路的发展提供了重要支持。综述了目前业界主流的微纳米尺度TSV技术,并对其结构特点和关键技术进行了分析和总结,同时探讨了TSV技术的发展趋势及挑战。

结合电子设计竞赛的“电力电子技术”课程教学改革实践

电子设计竞赛是提高学生动手能力、加强创新设计能力、增进团队合作等能力的有效手段,同时也能促进高校相关课程的改革。'电力电子技术'课程涉及电子技术、控制技术和电力技术,主要内容包括电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变换、交流-交流变频、PWM控制技术及软开关等,课程实践性和工程性都很强。根据'电力电子技术'课程特点及存在的问题,提出相应的课程教学改革思路并加以实践,包括将'电力电子技术'课程与电子设计竞赛结合,把电赛题目带进课堂,通过案例式教学讲授知识点,积极动员学生参与电子设计竞赛,积累好的作品反馈于课程教学等。结果表明:结合电子设计竞赛的'电力电子技术'课程选课学生数有明显提升,参与电子设计竞赛的学生人数和获奖比例有一定提高。

基于光纤光栅传感技术的锚杆横向载荷识别方法与实验

锚杆被广泛使用于边坡及隧道等岩体支护中,锚杆的轴向应力、横向荷载与横向变形等信息是判断支护岩体安全的重要参数.本文基于光纤光栅传感技术,提出了一种测量锚杆横向荷载及横向变形的实验方法,该方法可满足传统锚杆轴向应变测量的功能需求,并新增测量锚杆横向荷载大小、方向和变形等功能.实验结果表明:横向荷载方向测量平均值最大误差为-0.48°,横向荷载测量值相对误差平均值最大为-4.2%.实验为光纤传感技术在锚杆监测领域的应用提供了新的可能.

液体门控技术:面向生物医学工程应用

生物经过长期的演化和自然选择,优化其组织结构及表界面性质,最终进化出能够适应外界环境变化的优异性能和特定功能。人们通过向大自然学习,创造和制备出的新材料、新器件、新系统,在人类社会发展中也发挥着重要作用。例如受肺泡中液体填充的库氏孔在气体压力梯度作用下可实现可逆开关的启发,而提出的“液体门”概念及其技术已逐渐在生物医学工程等诸多领域显示出重要应用价值。

芯片三维互连技术及异质集成研究进展

集成电路的纳米制程工艺逐渐逼近物理极限,通过异质集成来延续和拓展摩尔定律的重要性日趋凸显。异质集成以需求为导向,将分立的处理器、存储器和传感器等不同尺寸、功能和类型的芯片,在三维方向上实现灵活的模块化整合与系统集成。异质集成芯片在垂直方向上的信号互连依赖硅通孔(TSV)或玻璃通孔(TGV)等技术实现,而在水平方向上可通过再布线层(RDL)技术实现高密度互连。异质集成技术开发与整合的关键在于融合实现多尺度、多维度的芯片互连,通过三维互连技术配合,将不同功能的芯粒异质集成到一个封装体中,从而提高带宽和电源效率并减小延迟,为高性能计算、人工智能和智慧终端等提供小尺寸、高性能的芯片。通过综述TSV、TGV、RDL技术及相应的2.5D、3D异质集成方案,阐述了当前研究现状,并探讨存在的技术难点及未来发展趋势。

光控仿生液晶弹性体软执行器

随着自然界的不断进化,许多生物都表现出了适应环境的独特行为,为研究人员开发适应环境的智能材料和仿生软执行器提供了灵感。液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomers,LCEs)软执行器作为智能软机器人的代表性执行元件,具有液晶各向异性和橡胶软弹性,在外部环境刺激下能够实现可逆、复杂的形状变化和运动能力。基于光驱动的LCEs执行器具备多种优势,包括强大的远程控制能力、迅速的响应时间以及高效的能量积累和释放机制。本文介绍了光控仿生LCEs软执行器中的LCEs形状变化响应机制及其性能,并展望了基于仿生设计的光控LCEs软执行器在智能机器人领域的应用前景。

新工科背景下电子通信专业硕士研究生培养目标分类定位模型研究

为了顺应社会发展潮流,满足就业市场需要,切实提高电子通信专业硕士研究生工程实践创新能力,依托“新工科建设”背景进行了电子通信专业硕士研究生培养目标分类定位模型的研究。首先分析了专业硕士研究生培养现状和存在的问题,然后提出了与企业需求对接、与职业认证对接的培养目标分类定位模型,并讨论了模型执行过程中的基本方法。分类定位模型可以有效的划分不同类型的专业硕士研究生培养目标,可以更好的满足行业发展的需求,对电子通信专业硕士研究生工程实践创新能力的提高有直接的助益。

深度学习分类模型解释图的对象相关性消融分析

[目的]为了提高深度学习的稳定性、可解释性和公平性,针对深度学习基于关联驱动存在偏见的问题,对深度学习卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)图像分类模型的样本内对象进行相关分析,该分析结果可以为实现稳定学习提供所必须的相关甄别.[方法]提出一种深度学习分类模型解释图对象相关性消融分析方法:在对CNN分类模型输入图像进行超像素分割后获得超像素对象;采用基于敏感分析(sensitivity analysis,SA)理论量化对象的分类贡献值;依据该贡献值绘制分类可解释热力图(heatmap);再通过同步消融、相关计算,得到热力图中诸对象之间的相关量化值;根据相关值与分类重要性综合输出排序.[结果]生成带有样本对象间线性相关关联标注的CNN分类模型的解释图,输出相关对象组排序列表,分析得出超像素块参数选择对于相关度计算影响随着分块数由小到大呈现“先升后降”的变化趋势,并分析了其原因.[结论]本研究提出的相关性消融分析实现了CNN分类模型解释图对象间的相关性量化计算,获得的解释图可解释性较现有方法更好理解,研究内容可以为相关甄别、图像语义分析、知识图谱自动绘制、深度学习模型进化提供支持.

通过诱导载流子的V坑传输提升GaN基绿光LED的空穴注入效率

为了提升GaN基多量子阱LED的空穴注入效率,设计了具有不同最后势垒层结构的GaN基多量子阱外延结构,并将其制备为绿光mini-LED发光芯片,利用低温电致发光光谱、电流电压特性测试对其载流子传输机制进行了研究。结果表明,在采用AlGaN或GaN/AlN最后势垒层的样品中,有更多载流子可以传输到深层量子阱,空穴注入效率获得提升。本文对这一现象中的载流子运输机制以及V坑缺陷在其中所起的作用进行了研究,发现这种提升主要来自空穴V坑注入比例的增大。实验还发现,过大的V坑注入比例也会造成非辐射复合率上升,从而抑制了AlGaN最后势垒层样品的电光转换效率。

玻璃通孔三维互连镀铜填充技术发展现状

随着摩尔定律的发展迟缓,微电子器件的高密度化、微型化对先进封装技术提出了更高的要求。中介层技术作为2.5D/3D封装中的关键技术,受到了广泛研究。按照中介层材料不同,主要分为有机中介层、硅中介层以及玻璃中介层。与硅通孔(through silicon via,TSV)互连相比,玻璃通孔(through glass via,TGV)中介层(interposer)因其具有优良的高频电学特性、工艺简单、成本低以及可调的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)等优点,在2.5D/3D先进封装领域受到广泛关注。然而玻璃的导热系数(约1 W·m^(-1)·K^(-1))与硅(约150 W·m^(-1)·K^(-1))相比要低很多,因此玻璃中介层存在着严重的散热问题。为得到高质量的TGV中介层,不仅需要高效低成本的通孔制备工艺,还需要无缺陷的填充工艺,目前玻璃中介层面临的挑战也主要集中在这两方面。本文首先介绍了TGV的制备工艺,如超声波钻孔(ultra-sonic drilling,USD)、超声波高速钻孔(ultra-sonic high speed drilling,USHD)、湿法刻蚀、深反应离子刻蚀(deep reactive ion etching,DRIE)、光敏玻璃、激光刻蚀、激光诱导深度刻蚀(laser induced deep etching,LIDE)等。接着围绕TGV的无缺陷填充进行总结,概述了TGV的几种填充机理以及一些填充工艺,如bottom-up填充、蝶形填充以及conformal填充。然后对TGV电镀添加剂的研究进展进行了介绍,包括典型添加剂的作用机理以及一些新型添加剂的研究现状,最后并对TGV实际应用情况进行了简要综述。

仲氢诱导超极化增强核磁共振技术:从原理到应用

核磁共振(NMR)技术可提供原位、实时、高分辨的分子结构和生物组织信息,虽然已广泛用于复杂分子结构表征和生物成像,但低灵敏度限制了其进一步应用。通过将外源性超极化状态核自旋转移至待测分子的原子核,实现目标分子的超极化从而提高待测物中原子核特定自旋态的布居数差,可有效提高NMR灵敏度。然而,目前主流超极化方法共同的缺点是仪器昂贵、操作复杂。仲氢诱导增强的超极化是一种低成本、操作简单且高效的技术,可将NMR灵敏度提高三个数量级以上,正逐渐成为NMR领域的前沿热点。介绍仲氢诱导增强超极化的基本原理、实验方法以及在NMR谱学和成像方面的应用。仲氢的两个氢原子核自旋方向相反,通过降温和催化剂作用可实现高纯度富集。富集后的仲氢通过两种方法将其超极化状态转移至底物分子。第一种方法是在催化剂作用下将仲氢分子加成到底物分子的不饱和基团上,直接采集氢的NMR信号,或通过极化转移方法(脉冲序列或磁场循环)将其超极化状态转移至邻近的异核原子核(如13C,15N,19F等)。第二种方法是仲氢与底物分子在金属配合物进行可逆交换反应,实现底物分子中杂核原子的超极化。选择合适的催化剂对灵敏度提升至关重要,对常用催化剂的类型和结构进行了总结;极化转移方法对异核灵敏度的提升至关重要,并归纳了此技术中常用的极化转移方法。仲氢诱导超极化增强技术对NMR灵敏度的显著提升使得该技术在应用方面已崭露头角。首先,仲氢诱导超极化增强技术将NMR谱所需浓度降低到μmol·L^-1级别,可用于表征催化反应中间体结构及监测混合物中低浓度化学物质。其次,基于异核的超极化底物分子是良好的NMR生物成像造影剂。虽然仲氢超极化增强技术具有广泛的应用前景,然而理性设计并合成超极化率高、寿命长、水溶性好的NMR造影剂仍是亟待解决的关键问题。

基于可见光通信技术的全双工以太网通信系统设计

利用可见光通信技术来传输以太网信号能够克服传统无线通信速率低、频谱资源紧张、使用场景受限等缺点.针对传统的可见光通信系统难以实现高速以太网通信的问题,本文设计了满足以太网技术要求的全双工可见光通信系统.系统主要包括以太网接口处理电路、差分转单端、单端转差分电路、光源驱动电路、光电检测电路,上、下行链路都采用可见光通信技术对以太网信号进行透明传输,无须调制即可实现高速以太网通信.经测试,本系统可在通信距离为10 m的情况下实现100 Mbps以太网的全双工通信.

半导体用钨硅薄膜的制备技术及应用研究进展

钨硅薄膜具有电阻率低、热稳定性强及抗化学腐蚀性能优异等特点,是半导体集成电路重要的构成部分,主要作为栅极接触层、扩散阻挡层或者黏附层等来进行使用。本文归纳了半导体用钨硅薄膜的制备技术及应用方面的研究进展,首先分别对物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)制备钨硅薄膜的方法进行介绍,并分析了各种制备工艺的优缺点,并进一步对钨硅薄膜在半导体中的主要应用场景进行了介绍。最后分析了钨硅薄膜的未来发展前景,认为随着半导体产业的不断发展及钨硅薄膜应用的持续拓宽,钨硅薄膜的重要性将会进一步显现,钨硅薄膜的制备技术必将获得进一步的提升。

缺陷镜技术直接产生高功率高阶涡旋激光研究(特邀)

涡旋光在光通信、量子纠缠、新的非线性光学效应、微纳机械加工、超分辨成像和光镊等领域具有重要的应用价值。涡旋光应用的前提条件是高质量涡旋光束的产生,将缺陷镜技术和固体激光谐振腔技术结合起来研究,对直接产生高光束质量、高稳定性和大拓扑荷数(高阶)的涡旋激光具有明显的优势。当前,该项技术多是用在简单的两镜线性腔中,且以连续波涡旋激光为主。文中使用紫外皮秒脉冲激光器制备了点缺陷镜,并采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体作为激光实验平台,构造了V型激光谐振腔,首次实现了复杂谐振腔内直接产生高阶涡旋激光输出。当吸收功率为11.46 W时,获得了最高输出功率为2.69 W的三阶涡旋激光,斜效率达到23.6%;进一步调节谐振腔及点缺陷尺寸,最高获得了13阶涡旋激光输出。该研究表明缺陷镜技术也可以用于复杂结构激光谐振腔,直接产生高阶涡旋激光,从而为其他运行模式(如调Q和锁模)的高阶涡旋激光研究提供了一定的依据。

不均匀场下基于分子间双量子相干核磁共振技术的果肉检测

核磁共振(NMR)谱图可在不破坏生物样品的状态下提供组织成分组成及其含量的信息,已被广泛应用于生物、医学和食品检测等领域.NMR谱图分辨率越高,提供的与组织成分相关的信息越丰富、越准确,也越有利于未知成分的定性和定量分析.传统的高分辨NMR谱图通常要在均匀磁场下采集.但在实际应用中,均匀的磁场较难获得.这就使得我们采集的NMR谱图的分辨率,以及由此获得的生物组织成分组成和含量等信息的准确性受到影响.源于远程偶极相互作用的分子间双量子相干(iDQC)技术对磁场均匀度不敏感,可在不均匀场下获得高分辨率NMR谱图.本文采用基于iDQC技术的IDEAL-Ⅱ序列对甲基丙烯酸丁酯、蕃茄和西瓜三种样品进行了NMR实验,结果证明基于iDQC技术在不均匀场下获得水果的高分辨NMR谱图是可行的,这对食品科学以及食品检测具有积极的意义.

玻璃通孔技术研究进展

近年来,随着5G、可穿戴设备、智能手机、汽车电子、人工智能等新兴领域蓬勃兴起,集成电路应用正向着多元化应用方向发展,先进三维封装技术也逐渐成为实现电子产品小型化、轻质化、多功能化的重要手段。玻璃通孔(TGV)互连技术具有高频电学特性优异、成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等应用优势,在射频器件、微机电系统(MEMS)封装、光电系统集成等领域具有广泛的应用前景。综述了国内外高密度玻璃通孔制作、金属填充、表面高密度布线的研究进展,对玻璃通孔技术特点及其应用进行了总结。

能力建设视角下高校关工委提高参与大学生思想政治教育的能力研究——以福建省部分高校为例

高校关心下一代工作委员会(以下简称“关工委”)在高校思想政治教育中发挥着不可替代的作用。面对当前高校思想政治教育的任务与挑战,高校关工委应增强自身组织建设,提高参与大学生思想政治教育的能力。本研究从组织能力建设角度出发,以福建省部分高校为例,通过调研关工委组织实际运行情况,提出提高高校关工委参与大学生思想政治教育能力的对策建议,以供借鉴参考。

石墨烯场效应管及其在太赫兹技术中的应用

石墨烯是单原子厚度的二维碳同素异形体材料,因其出色的电学、热学、光学及力学特性而被广泛应用于生物检测、医学、新能源、微电子、射频电路等领域。正是凭借着石墨烯独一无二的材料特性,石墨烯基场效应管(GFETs)比传统的硅基晶体管具有更高的迁移率、微缩空间及特征频率。此外,石墨烯零带隙的对称圆锥形能带结构,以及在受外部激发下形成的负电导率特性(太赫兹频段),使得GFETs能广泛应用于太赫兹功能器件中,也为实现太赫兹技术商业化提供了一种兼容当前半导体产业技术的低成本选择。针对硅基晶体管发展面临的尺度瓶颈,本文综述了GFETs器件的基本结构、射频/太赫兹领域的主要特性以及制备工艺,并举例说明了其在太赫兹技术领域的最新应用。