校内实验室开设微电子生产实习的探索

微电子芯片生产的"超净"限制了学生在大企业芯片生产线上的实习机会。为此,我校在校内实验室建立了微电子平面工艺线,为学生开设生产实习。在教师指导下,学生动手进行晶体管制作的全部工艺操作和测试。为使学生对实际工业化生产方式和生产过程有所了解,我们对教学内容进行合理安排,生产实习前增设了认识实习。实践证明,校内生产实习有助于学生实践能力的培养和综合素质的提高。

微电子工艺实习实践教学研究

微电子专业包含半导体工艺、器件以及集成电路等相关研究方向,是21世纪我国重点发展的技术方向,与国家经济、科技发展密切相关。针对本科教学过于偏重理论课程,导致学生很难在工作中迅速掌握实用技能的现状,各高校正在逐步提高实践教学比例。开设微电子专业学生的工艺实习课程,能够使学生更加直接的接触半导体行业核心技术,通过亲身体验了解半导体器件、集成电路生产等的加工与设计之间的关系,从而促进学生对半导体器件、集成电路设计等课程的学习。开展工艺实习课程是微电子专业学习的重要实践环节,对后续学习、研究奠定重要基础。

零极值目标函数系统辨识算法

该文提出一种零极值目标函数最小化系统辨识算法。目标函数为系统均方误差与系统噪声方差之差的平方,其极小值为零。在系统辨识过程中采用滑动平均法在线估计系统均方误差、输入自相关矩阵以及输入与期望响应的互相关向量。推导出自适应滤波器权值向量的更新表达式。算法的步长能够根据统计量自适应地调整,使得在得到较小稳态误差的同时提高算法收敛速度。分析了算法的稳定性,得到了算法收敛的条件。对比实验结果表明,该算法具有更快的收敛速度,更小的稳态误差以及更好的稳定性。

“固态电子论”实验课程研究

"固态电子论"是微电子和电子信息专业的技术基础课程,理论抽象,学习难度大。因而其实验教学极为重要,是对理论教学的必要补充,是使学生对抽象理论加深理解的重要途径。本课程组在对该课程进行全面深入分析基础上建立了实验教学体系,自制了主要的实验仪器和装置,编写了实验指导书,开设了5个综合型实验和1个设计型实验。从已开出的三届实验课程来看,效果很好,起到了加深学生对抽象理论理解作用。

闭环加速度计CMOS接口电路(英文)

采用高压18V CMOS集成电路工艺,设计了一种开关电容闭环加速度计接口电路芯片。芯片电路中包括开关电容型电荷敏感放大器,PID控制电路以及相关双采样电路。采用相关双采样技术并用大面积PMOS晶体管作前级放大器输入级来消除放大器的1/f噪声、失调电压及KT/C噪声;用高环路增益及静电力平衡技术消除后级电路的1/f噪声、电荷注入和时钟馈通。在相同电极的条件下,利用电荷检测与静电力反馈时域分离法,有效地消除了驱动馈通的影响。设计的芯片采用18V电源电压供电,闭环加速度计刻度因子为420mV/g,噪声密度为10μg/2～1/(Hz) ,芯片面积为15.2mm2。

一种基于FBMA算法的整像素运动估计芯片的VLSI设计

给出了一种基于全搜索块匹配算法的运动估计电路的改进结构,并完成了VLSI设计.通过采用多端口匹配策略和双时钟方案,使得在提高先前帧搜索区域像素数据重复利用率的同时,将脉动阵列的计算效率提高到74.9%.采用TSMC0.25μm1P5MCMOS工艺,完成了运动估计芯片的VLSI实现,其芯片面积为3.37mm×3.37mm,最高工作频率为110MHz.综合后仿真表明在89.4MHz的频率下,该电路可以对支持MPEG4ASProfile标准的ITUR601格式视频图像(720×480@30HzNTSC或720×576@25HzPAL)进行基于整像素的实时运动估计.

闭环电容式微加速度计全差分CMOS接口电路

提出了一种用于电容式微加速度计的低噪声、高线性度全差分接口电路。基于开关电容检测技术,该电路采用一种新的双路反馈结构来提高系统线性度,并采用2μmn阱CMOS工艺完成芯片设计。仿真结果证明,电路中采用的双路反馈和全差分检测结构使系统的线性度达到0.01%。加入经过优化设计的比例-微分-积分控制器后,有效减小了系统稳态误差,系统响应速度提高了31%,系统线性度提高了66.7%。在±5 V工作电压下,选取64 kHz作为电路采样频率时,其电路等效输入噪声为8μg·Hz-1/2,系统灵敏度为1.22 V/g,线性度为0.03%,测量范围为±2g。测试结果显示,提出的电路达到高精度微加速度计系统设计要求,可以应用到地震监测、石油勘探等领域中。

一种抗差分功耗攻击的改进DES算法及其硬件实现

该文在研究差分功耗分析 (differentialpoweranalysis,DPA)模型的基础上 ,同时考虑DES算法的特点以及存储空间的局限性 ,提出了把MASK技术应用于DES算法线性部分的抗DPA攻击的改进DES算法 ,即DES-DPA算法 ,并以此为基础设计了防止DPA攻击的DES-DPA模块 .此外从差分功耗攻击的原理上简要说明DES-DPA算法能够有效地防止功耗分析 .结果表明在基于 0 .2 5 μm标准单元库工艺下 ,DES-DPA模块的综合规模为 1 91 4门 ,最大延时为 9.5 7ns,可以工作于 1 0 0MHz左右的频率下 ,各项性能指标均能满足智能卡和信息安全系统的要求 .

磁通门CMOS接口电路设计(英文)

为实现三端式磁通门接口电路的集成,提出一种新颖的包括驱动和检测功能的磁通门CMOS接口电路.驱动电路采用开关网络和负反馈环实现全差分驱动来替代传统的隔离变压器驱动,通过实时平衡驱动电极上的电压信号来抑制电源电压的漂移以及温度变化的影响.检测电路利用驱动信号二倍频为基准的开关相敏解调实现二次谐波提取,同时采用闭环检测,以提高系统线性度.该电路基于0.5μm CMOS工艺实现.测试结果表明,该微型磁通门磁力计(三端式探头和CMOS接口电路)的灵敏度为30.8μV/nT,非线性度为0.62%,电源电压为10 V,功耗为100 mW,芯片面积仅为15.54 mm2.

体硅电容式双轴微加速度计的信号检测新方法

在研究体硅电容式双轴加速度计结构部分,分析差分电容检测方法的基础上,提出了一种适合该加速度计的新型信号检测方法,此方法可有效地将两轴的混叠信号分别进行输出。通过HSPICE软件仿真验证了该方法的可行性。且依据0.5μmCMOSN阱工艺参数对总体电路进行模拟仿真,5V单电源供电,微加速度计单轴灵敏度为50mV/gn,频响为2.3kHz,量程为±50gn。

不同测试电压下多壁碳纳米管湿度传感器的稳定性(英文)

为提高碳纳米管(CNTs)湿度传感器的检测精度,研制了一种电阻型碳纳米管湿度传感器.阐述了传感器的结构、工作原理与制作过程,并对传感器的稳定性进行了实验与理论分析.建立并求解了对应于两根碳纳米管间势垒的薛定谔方程.分析结果表明传感器内部碳纳米管的稳定决定了传感器的稳定性,并且测试电压会影响碳纳米管的稳定性对传感器电阻波动的影响.实验结果表明传感器的工作电压影响着传感器的稳定性,当测试电压为5V时传感器电阻波动范围大约是工作电压为15 V时的5倍.

硅基PZT压电功能结构

为获得适合单片集成的硅基PZT压电功能结构,对近年PZT薄(厚)膜在MEMS领域的研究现状进行了综述分析,提出了一种新型的双杯PZT/Si膜片式功能结构。采用有限元方法对双杯PZT/Si膜片进行了结构优化,得到PZT和上下硅杯的结构优化值为DPZT∶D1∶D2=0.75∶1.1∶1,一阶模态谐振频率为13.2kHz。以氧化、双面光刻、各向异性刻蚀以及精密丝网印刷等工艺技术制作了双杯硅基PZT压电厚膜膜片,膜片具有压电驱动功能,PZT压电膜厚达80μm。实验表明,双杯PZT/Si膜片式功能结构的MEMS技术兼容性好,对芯片内其它元件或电路的影响小,适合作为MEMS片内执行元件的驱动机构。

一种低功耗高性能的滑动Cache方案

Cache存储器的功耗占整个芯片功耗的主要部分 针对不同类型的应用程序对指令和数据Cache的容量实时需求不同 ,一种滑动Cache组织方案被提出 它均衡考虑指令和数据Cache需求 ,动态地调整一级Cache的容量和配置 ,消除了Cache中闲置部分产生的功耗 SPEC95仿真结果表明 ,采用滑动Cache结构不但降低了一级Cache的动态和静态泄漏功耗 ,而且还降低了整个处理器的动态功耗 ,提高了性能 滑动Cache比两种传统Cache结构和DRI结构的一级Cache平均动态功耗分别降低 2 1 3%,1 9 5 2 %和 2 0 6 2 % 采用滑动Cache结构与采用两种传统Cache结构和DRI结构相比 ,处理器平均动态功耗分别降低了 8 84 %,8 2 3%和 1 0 31 %,平均能量延迟乘积提高了 1 2 2 5 %,7 0 2 %和1 3 39%

SAR星的可对抗性研究

首先,讨论了进行合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)星对抗的必要性和技术可行性,提出了进行SAR星对抗的技术途径;然后,介绍了笔者已进行的基础研究,如SAR星的可对抗性研究,电磁脉冲发生器(electromagnetic pulse produce genevator, EMPG)注入对抗技术试验研究,近区和远区箔条干扰机理分析,对SAR天线的无源干扰分析,馈源特性分析与材料改性实验及其他相关工作;最后,提出了进行SAR星对抗要采用有源无源并举,重视无源对抗,做好基础技术配套工作等方面建议.

基于帧级流水脉动阵列结构的运动估计电路

在将标准的六层Do循环嵌套FSBM算法等效变换成一种新的两层Do循环嵌套算法的基础上,本文提出了三种基于搜索距离分别为P=KN(K≥1),P=N/2和P=N的脉动阵列结构的运动估计电路.上述结构除了支持帧级流水操作外,而且在取得近似100%的阵列流水效率的同时,具有硬件开销小、输入端口数少等特点,可广泛应用于DTV和HDTV等领域.

高性能被动式微型直接甲醇燃料电池的设计及制作(英文)

对一种被动式微型直接甲醇燃料电池进行了设计、制作及测试.利用微模具成型工艺,以ABS为基底材料制作了电池双极端板.采用200μm厚的不锈钢薄片作为集电极,利用激光切割技术制作进料通道,并在集电极两侧溅射金层以防止电化学腐蚀.有效面积为0.49 cm2的膜电极则采用催化剂覆盖电解质膜的方法制备而成.测试结果表明,室温环境下(25℃)该被动式微型直接甲醇燃料电池在甲醇浓度为6 mol/L时最大功率密度可达22.14 mW/cm2.该性能对于被动式直接甲醇燃料电池的便携式高性能应用具有较大意义.

Sb/Se薄膜的晶化特性研究

对以Ｓｅ为基的非晶半导体材料的应用作以简单的回顾．利用热蒸发的方法制备了单层的Ｓｅ、Ｓｂ膜、含Ｓｂ的Ｓｅ膜以及Ｓｂ／Ｓｅ双层薄膜．利用Ｘ射线衍射技术分析了薄膜退火前后的晶化特性，用光学显微镜观察了薄膜退火前后的表面形貌，发现双层膜表面出现较多的裂纹。

磁通门传感器接口ASIC设计(英文)

基于磁通门传感器的二次谐波选择法原理,采用0.6μm,N-well标准模拟CMOS工艺,设计并实现了磁通门传感器专用集成电路接口(ASIC)。这种集成磁通门接口电路能够减小传统分立元件接口电路的体积,降低系统能耗,满足航天、军事等领域的微型化、低功耗需求。在分析磁通门传感器结构和特点的基础上,完成了激励电路及检测电路的设计,芯片面积为2.0mm×2.0mm,并采用HSPICE对电路各部分功能及其指标进行验证。对与微型磁通门探头集成的电路系统进行了测试,结果表明,当测量范围为±90μT时,灵敏度可达16.5mV/μT;在5V电源电压下,其功耗为35mW。

集成电路工程专业学位研究生的培养实践

为了适应我国集成电路发展对高层次专门人才的大规模需求,改善工科学位比较单一的状况,经国务院学位委员会批准,在我国设置集成电路工程专业学位研究生,培养了一批"用得上"的工程技术人才。集成电路工程专业学位研究生自设置以来,得到了蓬勃的发展,受到用人单位的充分肯定和好评。近年来,在集成电路工程专业学位研究生的培养过程中,经过多年的办学积累,探讨了一些培养集成电路工程专业学位研究生的实践经验。其中关键是优选导师,确保培养质量;做到课堂理论与工程实际相结合;学位论文选题恰当,工程背景好。积极引导学生参与实际科研项目研究,按照学生特点制订课题方向,增强学生实践能力的培养。

自激驱动方式的振动式微机械陀螺全差动接口电路(英文)

以外框驱动内框检测(ISOD)的框架式振动陀螺为对象,采用CSMC 0.6μm标准CMOS工艺给出了驱动电路和检测电路的实现方式。仿真结果显示,同外加驱动方式相比,自激驱动方式能够让驱动电压工作于微机械陀螺的驱动谐振频率上,对温漂和时漂有很强的抑制作用,能够实现最大的检测分辨率,微机械陀螺性能显著提高。采用全差动工作方式相对于单端工作方式,可以有效的提高信噪比(SNR),并可以抑制共模噪声的干扰,并降低对高频载波的依赖度。在大气环境下,微机械陀螺的响应度为10mV/deg,灵敏度为0.1°/S.Hz2。