硅基光子芯片研究进展与挑战

硅基光子芯片以光子为信息传输媒介,具有高带宽、高速率、高集成度,及与CMOS工艺兼容等优点,在多个领域具有应用价值。文章首先介绍了几种硅基光子芯片的加工平台,包括绝缘体上硅(SOI),SiN,Ⅲ-Ⅴ族材料(如GaAs和InP)和硅衬底上铌酸锂薄膜,然后回顾了硅基光子芯片在光通信与光互连、光计算、生物传感、激光雷达(LiDAR)和光量子领域的发展现状和挑战,最后进行了总结。     

用于人工智能的硅基光电子芯片

提出了利用硅基光电子芯片进行人工神经网络计算处理的方法。硅基光电子芯片凭借光子的独特性质,能够在人工神经网络的计算处理中发挥高带宽、低时延等优势。在处理深度学习中大量的矩阵计算的乘加任务时,硅基光电子芯片拥有更高的处理速度和更低的能耗,从而有利于深度学习中的人工神经网络计算速度和性能的提升。     

Si基芯片光互连研究进展

综述了近年来Si基光互连,尤其是和微电子工艺兼容程度较高的芯片间和芯片内的光互连的进展。Luxtera公司已经率先实现了除光源外的所有光子器件的单片集成,IBM也提出并开始实施微电子学领域的片内光互连的技术方案,但Si基光互连大部分还停留在各构建单元器件性能提高的阶段,例如Si基发光、Si波导、Si波导耦合器、Si基调制器及光开关、Si基探测器以及用于光波导器件阵列的WDM技术。此外,还对Si基光源、光纤耦合、偏振敏感性以及光子器件的热稳定性提出了看法。总之,随着各种构建单元器件的综合性能、CMOS工艺兼容度、制备成品率的提高以及光电融合单片集成工艺的突破,光互连最终会成为现实,并引发微电子技术和IC行业的下一场革命。     

中美联手设计出新型硅基光子芯片

中国南京大学和美国加州理工学院研究人员在英国《自然·材料》杂志网络版上发表论文称,他们设计出一种新型硅基光子芯片,初步实现了光的单向无反射传输,拓展了光子晶体及传统超构材料的研究领域,为经典光系统中探索和发展具有量子特性的新型光子器件提供了新的研究思路。     

硅基毫米波雷达芯片研究现状与发展

毫米波雷达具备全天候复杂环境下的工作能力,在汽车雷达、智能机器人等方面有广泛的应用。同时,随着半导体技术的快速发展,硅基工艺晶体管的截止频率提升,硅基毫米波雷达成为研究热点,大量的工作从系统设计、电路设计等方面提高毫米波雷达的性能。该文从系统和核心电路等方面对硅基毫米波雷达芯片的研究现状和发展趋势进行综述。

     

麻省理工学院研发出硅基光子芯片

近年来,科学家在利用光束替代电子完成计算任务方面取得了很多成就,如今麻省理工学院（MIT）的研究人员又填补了一项空白,其能够基于标准硅材料制造光子芯片,而硅正是构成当前大部分电子产品的基础。     

硅基光电子光子集成芯片的现有水平及研发动向

1　前言硅基微电子技术是 2 0世纪最具有伟大成就的高技术之一 ,他的发展与成熟改变了人类的生活方式 ,极大地加快了社会发展的进程。光子技术的兴起又将信息的传输与处理过程提高到了一个新的高度。当前 ,全球信息化趋势的强烈市场要求 ,在推动微电子技术继续向前的同时 ,正促使光电子 ,光子集成技术迅猛发展 ,其中硅基光集成技术以其独特的优势 ,在信息化进展中所占据的地位无论怎样设想也不为过。光电子主要可以分为四大类(1)平面光波导光子集成芯片 (ＰＬＣ)(2 )光电子集成芯片 (ＯＥＩＣ)(3)光源及光探测器件 (ＬＤ ,ＬＥＤ及ＰＤ ,Ａ…     

太比特通讯网络的硅基集成光路

综述传输速率1Tbit/s的现代垒光学通信系统使用的硅基集成光路。报导了其结构和制造工艺,并讨论了在波分复用光通信系统中的应用问题。     

硅基微波光子滤波器的研究进展

微波滤波器是无线通信、电子雷达等射频系统中的关键组件之一。硅基微波光子滤波器具有集成化、带宽大、可调谐性强、抗电磁干扰等显著优势,近年来得到了广泛的关注与研究。文章从微波光子滤波器的工作原理出发,分别综述了非相干型与相干型两类硅基微波光子滤波器的最新研究进展,并分析了当前面临的问题与挑战。最后,对硅基微波光子滤波器的发展现状进行总结,并对下一步的研究方向进行了展望。     

硅基微显示芯片综述

增强现实技术是元宇宙重要的人机交互平台,其中光学成像部件和微显示屏是成像质量的关键。目前有5种微显示器件：硅基液晶、硅基OLED、硅基micro LED、digital light processing(DLP)、激光扫描振镜。将着重介绍不同微显示屏的组成结构、工艺流程、硅基驱动方式、发展现状及面临的挑战。在硅基驱动部分,将从像素驱动的不同电路和不同驱动电路的优缺点入手,分析不同显示技术在硅基部分的设计和指标挑战。对目前不同技术所能达到的指标进行汇总比较。讨论硅基背板的设计关注点和发展趋势。最后,对不同微显示芯片的应用场景和发展进行讨论。     

应用于柔性电子的超薄硅基芯片研究进展北大核心

柔性电子技术在近些年得到了快速发展，越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路，但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化，并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎，导致芯片性能退化甚至失效。因此，超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下，文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展，介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术，并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望，为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。     

硅基超薄柔性芯片的力学和电学特性研究进展

全面综述了硅基超薄柔性芯片在单轴弯曲应力下的力学和电学特性研究进展,包括弯曲形变的测试方法及应力计算公式,弯曲应力对器件及单元电路响应特性的影响,以及考虑应力效应的器件建模方法。弯曲应力会导致MOSFET的迁移率、阈值电压、漏极电流等关键电参数发生变化,且变化率与所施加的应力大小和方向均密切相关。将器件电学参数随应力变化的数学关系与常规的器件模型相结合,可得到适用于柔性可弯曲器件的紧凑模型,从而使下一代计算机辅助设计工具能够满足未来高性能柔性芯片的设计需求。     

硅基芯片金锡共晶焊工艺中金硅扩散机理研究

金锡合金焊料(Au⁸⁰Sn²⁰)具有良好的导热、导电性,广泛用于高可靠集成电路共晶贴片工艺。研究了硅基芯片AuSn共晶焊工艺中工艺参数对硅原子向AuSn焊料扩散的影响,当共晶温度从310 ℃增加到340 ℃时,AuSn焊料中硅原子质量百分比增加1个数量级。分析了硅原子向AuSn焊料的扩散机理,讨论了硅原子向焊料扩散后对产品可靠性的影响及控制措施。     

集成电路芯片的工艺诱生缺陷

调研了三条100—150mm集成电路生产线上IC芯片的工艺诱生缺陷。研究表明，这些IC生产线上存在三种影响IC成品率的主要诱生缺陷，离子注入诱生弗兰克不全位错，薄膜应力和杂质收缩应力引起的位错和隔离扩散区的位错。前二种缺陷存在于MOS电路，后一种存在于双极型电路。弗兰克不全位错起因于离子注入损伤诱生的氧化诱生层错(OISF)，薄膜应力和杂质收缩压力引起的位错和隔离扩散区的位错都与薄膜应力和高浓度替位杂质的收缩应力有关。同时，提出了减少这几类缺陷密度的工艺途径。     

通信芯片系统中一种多协议数据处理方法

本文提出了一种在通讯FPGA/ASIC芯片系统中,利用报文控制信息传输多协议数据的方法.该方法有利于芯片设计的模块化,有利于芯片内数据流处理的标准化,并可提高模块的重复使用性.     

PDMS微流控芯片中的微通道加工技术

传统加工方法制作PDMS微流控芯片中的微通道存在诸多限制,特别是难以实现复杂三维微通道的加工。首先介绍了微通道的传统加工方法,接着简要介绍了不同3D打印技术的基本原理,最后重点阐述了3D打印技术在PDMS微流控芯片微通道加工中的应用。未来,微流控芯片中微通道的加工将会向着高通量、低成本、高精度、三维化、集成化、微型化的方向发展。3D打印、以纳米压印为主要代表的微纳制造技术与传统微通道成型技术的不断融合,为研究人员提供了更多的思路,必将成为微通道加工中的重要技术手段,推动微流控芯片在生物医学、检验检疫、分析化学等领域更广泛的应用。     

Computation of Storage Requirements for Multi-Dimensional Signal Processing Applications

Many integrated circuit systems, particularly in the multimedia and telecom domains, are inherently data dominant. For this class of systems, a large part of the power consumption is due to the data storage and data transfer. Moreover, a significant part of the chip area is occupied by memory. The computation of the memory size is an important step in the system-level exploration, in the early stage of designing an optimized (for area and/or power) memory architecture for this class of systems. This paper presents a novel nonscalar approach for computing exactly the minimum size of the data memory for high-level procedural specifications of multidimensional signal processing applications. In contrast with all the previous works which are estimation methods, this approach can perform exact memory computations even for applications with numerous and complex array references, and also with large numbers of scalars     

公钥密码处理芯片的设计与实现

以RSA算法为例,探讨了公钥密码处理芯片的设计与实现.首先提出了公钥密码芯片实现中的核心问题,即大整数模幂运算算法和大整数模乘运算算法的实现;然后针对RSA算法,提出了Montgomery模乘算法的CIOS方法的一种新的快速硬件并行实现方法,其中采用了加法与乘法并行运算以及多级流水线技术以提高性能,较大地减少了乘法运算时间,提高了模乘器的性能.     

典型处理芯片在物联网应用中的价值分析

物联网的应用价值不言而喻,作为推动物联网产业发展的根基技术——物联网芯片的发展速度和稳健程度,直接关系着我国物联网产业发展的当前价值和后续动力。就典型处理芯片在物联网应用中的价值体现问题展开研究,针对目前我国物联网芯片发展中存在的自主产权和创新性问题,给出政策与创新的组合拳建议,通过分类分析目前主流物联网芯片及其系统的功能、特征、应用价值和发展潜力,展望物联网芯片发展的机遇。     

图像通信和图像图形处理芯片的新进展

由于VLSl技术和数字图像、图形处理技术、压缩编码技术的迅速发展,图像通信正得到广泛应用。而对小型化、实时性的要求进一步促进了高速高性能图像、图形处理芯片的开发。本文主要介绍用于实时图像通信、图像图形处理芯片和多媒介处理器的新进展。