微電子學(xué)的案例
論集成電路發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
論集成電路發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
摘 要：集成電路的發(fā)展史就是微電子技術(shù)生成史，從晶體管到微處理器和光刻技術(shù)等,集成電路技術(shù)以尺寸縮小、集成度提高為發(fā)展路徑,必然受到材料、工藝和物理理論等挑戰(zhàn)。但集成電路正面臨產(chǎn)業(yè)調(diào)整與市場(chǎng)的雙重機(jī)遇。 關(guān)鍵詞：集成電路；挑戰(zhàn)；機(jī)遇 目前，以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)正滲透和改造著各產(chǎn)業(yè)和行業(yè),深刻改變著人類(lèi)生產(chǎn)生活方式以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政治、文化各領(lǐng)域。信息技術(shù)根源于集成電路技術(shù)的巨大發(fā)展，把人類(lèi)社會(huì)在21世紀(jì)定格為信息社會(huì)。 一、集成電路與摩爾預(yù)測(cè) 集成電路就是將晶體管等有源元件和電阻、電容等無(wú)源元件,按電路”集成”,完成特定電路或功能的系統(tǒng)，集成電路體積不斷減小,制造工藝技術(shù)日益精細(xì)，可一次加工完成。集成電路的學(xué)科基礎(chǔ)是微電子學(xué)，微電子學(xué)脫胎于電子學(xué)和固體物理學(xué)的交叉技術(shù)學(xué)科,主要研究在半導(dǎo)體材料上構(gòu)成微型電子電路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)。以微電子學(xué)發(fā)展起來(lái)集成電路技術(shù)，包括半導(dǎo)體材料及器件物理,集成電路及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和技術(shù),芯片加工工藝、功能和特性測(cè)試技術(shù)等。當(dāng)下，集成電路技術(shù)已成信息社會(huì)發(fā)展基石,集成電路將信息獲取、傳遞、處理、存儲(chǔ)、交換等功能集成于芯片,芯片可低成本大批量生產(chǎn),且功耗低體積小,迅速成為各產(chǎn)業(yè)、國(guó)防的技術(shù)基礎(chǔ)。 摩爾于1964年總結(jié)集成電路發(fā)展歷程,對(duì)未來(lái)集成電路發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。即：集成電路單個(gè)芯片上集成元件數(shù),一般稱(chēng)為集成電路的集成度,每18個(gè)月增加一倍,即集成度每三年翻兩番,尺寸縮小2倍,集成電路芯片需求量也以相同速度增加,集成電路性能提高，價(jià)格下降。幾十年來(lái),集成電路技術(shù)居然一直按摩爾定律指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律發(fā)展壯大。 二、集成電路高速發(fā)展 集成電路技術(shù)伴隨物理、材料和技術(shù)成果而實(shí)現(xiàn)各階段的飛速發(fā)展。晶體管之前,電子管和電阻、電容等元件靠焊裝構(gòu)成電路系統(tǒng)。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)連線和焊接點(diǎn)很多,電路系統(tǒng)體積大,可靠性差。
展開(kāi) 想從事芯片行業(yè)，大學(xué)要選什么專(zhuān)業(yè)？
網(wǎng)友：Steve
微電子其實(shí)就是電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，正常來(lái)說(shuō)分幾個(gè)大方向，電路設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體器件，傳感器設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)適合就業(yè)，器件設(shè)計(jì)和傳感器設(shè)計(jì)偏向科研，電路設(shè)計(jì)很多學(xué)校已經(jīng)單獨(dú)列出來(lái)作為集成電路工程專(zhuān)業(yè)，半導(dǎo)體器件基本上屬于物理問(wèn)題，傳感器設(shè)計(jì)屬于交叉學(xué)科，需要對(duì)半導(dǎo)體工藝，物理，化學(xué)，機(jī)械等方向背景知識(shí)，器件和傳感器方向就業(yè)一般、正常也需要博士畢業(yè)，待遇一般，總體來(lái)看除非對(duì)科研有熱愛(ài)，才選擇器件和傳感器，否則老老實(shí)實(shí)選集成電路工程。
網(wǎng)友：老錢(qián)
搞數(shù)字芯片設(shè)計(jì)，本科可以選擇計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，研究生再到微電子專(zhuān)業(yè)。
計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)中有幾門(mén)獨(dú)家課程：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)與數(shù)字電路，計(jì)算機(jī)組成原理，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。學(xué)好這些課程，做數(shù)字IC架構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)比微電子專(zhuān)業(yè)的有巨大優(yōu)勢(shì)。
讀研是必須的，爭(zhēng)取修煉成具有計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究背景的數(shù)字IC工程師吧。
還有，本科如果讀計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，中途感覺(jué)不合適，從事軟件行業(yè)也方便。
又想到一點(diǎn)，來(lái)補(bǔ)充下：現(xiàn)在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是大勢(shì)所趨，蘋(píng)果公司算是做的最好的。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)出來(lái)的又占到便宜了，真是CS大法好啊！
網(wǎng)友：八目妖
做芯片設(shè)計(jì)，選微電子學(xué)。
微電子學(xué)，是以集成電路設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用為代表的學(xué)科，是現(xiàn)代發(fā)展最迅速的高科技應(yīng)用性學(xué)科之一。主要是集成電路、微電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造工藝和設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，能在微電子及相關(guān)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、工程技術(shù)及技術(shù)管理等工作的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。
這個(gè)專(zhuān)業(yè)最好的大學(xué)是電子科技大學(xué)和西安電子科技大學(xué)，排名在清華北大之上。
展開(kāi) 集成電路確定一級(jí)學(xué)科地位，國(guó)內(nèi)高校紛紛跟進(jìn)
復(fù)旦大學(xué)
2019年，復(fù)旦大學(xué)“微電子科學(xué)與工程”專(zhuān)業(yè)獲批首批國(guó)家級(jí)一流本科生專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)，同年10月，復(fù)旦大學(xué)校學(xué)位評(píng)定委員會(huì)第99次全體會(huì)議全票通過(guò)，同意自主設(shè)置 “集成電路科學(xué)與工程” 博士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科點(diǎn)。
2019年11月，復(fù)旦大學(xué)在全國(guó)率先試點(diǎn)建設(shè)“集成電路科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科。2021屆集成電路科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)已招收博士生。
北京航空航天大學(xué)
2005年，北京航空航天大學(xué)依托“微電子學(xué)與固體電子學(xué)”學(xué)科建立了國(guó)家級(jí)集成電路人才培養(yǎng)基地，2015年在此基礎(chǔ)上獲批國(guó)家首批籌備建設(shè)示范性微電子學(xué)院。
2020年10月，北京航空航天大學(xué)微電子學(xué)院被批準(zhǔn)正式更名為北航集成電路科學(xué)與工程學(xué)院。這是國(guó)內(nèi)第一所以“集成電路科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科命名的學(xué)院
2021年4月，北京航空航天大學(xué)增設(shè)“集成電路科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科博士碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)專(zhuān)家論證會(huì)順利召開(kāi)。
專(zhuān)家組經(jīng)過(guò)綜合評(píng)議審閱，認(rèn)為北航能夠支撐集成電路科學(xué)與工程學(xué)科的高質(zhì)量人才培養(yǎng)和高水平科學(xué)研究，同意北航設(shè)置“集成電路科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科博士碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。
杭州電子科技大學(xué)
2021年3月，杭州電子科技大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院（杭電紹興校區(qū)）項(xiàng)目簽約儀式在紹興市舉行。紹興市政府、杭州電子科技大學(xué)、紹興濱海新區(qū)簽訂合作框架協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，三方將聚焦集成電路科學(xué)與工程交叉學(xué)科，共同打造杭州電子科技大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院（杭電紹興校區(qū)）。
展開(kāi) 胡正明眼中的微電子世界
最近一段時(shí)間，著名微電子學(xué)家、美國(guó)工程科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院外籍院士胡正明教授，在多個(gè)場(chǎng)合，闡述了其對(duì)微電子學(xué)的歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)發(fā)展，以及社會(huì)發(fā)展與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展之緊密關(guān)系的看法。
當(dāng)今世界，對(duì)于現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展，有人樂(lè)觀，有人悲觀。而回看歷史，各種悲觀論調(diào)也是不絕于耳。對(duì)此，胡正明教授持什么觀點(diǎn)呢？下面看一看他的論述吧。
1972年，有17位MIT（麻省理工學(xué)院）的研究者出版了一本書(shū)，叫做《增長(zhǎng)的極限》，當(dāng)時(shí)銷(xiāo)量達(dá)到3000萬(wàn)本。次年，我到MIT工作，報(bào)到的時(shí)候，幾乎每個(gè)人都要談?wù)撨@本書(shū)及其觀點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，這些研究者的結(jié)論是：到2072年，全球的人口和工業(yè)能力將失控，整體水平會(huì)呈現(xiàn)斷崖式下降。由此可見(jiàn)，1972年，人們對(duì)世界的未來(lái)并不樂(lè)觀。
然而，看一看今天的實(shí)際情況，各國(guó)都在競(jìng)相提高出生率，這些與1972年的專(zhuān)家對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)和感受大相徑庭，比如，當(dāng)時(shí)以MIT的那17位研究者為代表，包括我在內(nèi)，都沒(méi)有想到在2017年的今天，普通人可以人手一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而且其功能和性能比當(dāng)年最好的計(jì)算機(jī)都要強(qiáng)大很多。鑒于此，當(dāng)下的人們對(duì)于未來(lái)持有更多的樂(lè)觀態(tài)度。
1000倍的能效提升潛力
由此可見(jiàn)，過(guò)去50年的發(fā)展，更多是得益于科技的發(fā)展與進(jìn)步，而科技的發(fā)展更多的是IT技術(shù)的發(fā)展，這其中，半導(dǎo)體技術(shù)扮演者非常重要的角色，它可以說(shuō)是IT技術(shù)發(fā)展的主軸。如果摩爾定律真的結(jié)束了，半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到此為止的話，那么以后50年的世界要如何發(fā)展？我們的兒孫到那時(shí)對(duì)未來(lái)世界的發(fā)展會(huì)是怎樣一種感受呢？下面我們來(lái)探討一下答案。
微納電子技術(shù)對(duì)于世界的發(fā)展及和平的重要性是有別于其它科學(xué)技術(shù)的。
展開(kāi) 
Draper 3D打印一種導(dǎo)電金屬墨水，快速制造電子產(chǎn)品
通過(guò)這樣，Draper成功將電子元件嵌入工業(yè)部件，以加快自己的原型過(guò)程以及改進(jìn)自己的最終產(chǎn)品。
使用氣溶膠噴射打印，Draper員工已經(jīng)能將高分辨率的電子元件集成到塑料、陶瓷和金屬結(jié)構(gòu)上，例如能將天線等小型電子部件直接打印到工業(yè)部件上，從而減少制造和組裝時(shí)間。這正在幫助Draper提高自己的現(xiàn)有產(chǎn)量，同時(shí)也可以讓Draper在物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)市場(chǎng)上獲得更大的立足點(diǎn)。
在一個(gè)例子中，Draper生產(chǎn)了一個(gè)多層“一個(gè)芯片上的系統(tǒng)”微處理器，并對(duì)它進(jìn)行了一系列環(huán)境和快速老化測(cè)試。這些測(cè)試包括對(duì)微處理器進(jìn)行熱沖擊，溫度從-55°C到125°C不等，以及水分和絕緣電阻測(cè)試。
測(cè)試結(jié)果表明，Draper的3D打印電子產(chǎn)品能在老化環(huán)境中和極端溫度下保持功能性，這意味著這種打印設(shè)備在實(shí)際使用時(shí)將有很長(zhǎng)的壽命。
然而，最令人滿(mǎn)意的也許是這些3D打印電子設(shè)備的制作速度。“使用一臺(tái)多材料3D打印機(jī)，一個(gè)微處理器的概念到原型時(shí)間從幾周甚至幾個(gè)月縮短到僅僅幾天，”研究人員介紹說(shuō)，“使用氣溶膠噴射打印技術(shù)，我們可以將整個(gè)系統(tǒng)沉積在一個(gè)3D基板上，而不局限于二維平面。”
Draper認(rèn)為他們的3D打印電子產(chǎn)品對(duì)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備來(lái)說(shuō)尤其有用，因?yàn)檫@些設(shè)備需要帶有現(xiàn)成組件的“小型共形模塊”以及簡(jiǎn)單的電路定制和修改，此外還需要快速生產(chǎn)。
除了氣溶膠噴射打印外，Draper聲稱(chēng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)專(zhuān)利待決的混合3D微電子工藝，這項(xiàng)工藝結(jié)合了3D打印和微電子學(xué)。
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展開(kāi) 白光干涉儀(光學(xué)3D表面輪廓儀)只能測(cè)同質(zhì)材料嗎？
無(wú)論是研究材料性質(zhì)、表面形貌，還是進(jìn)行質(zhì)量控制和判別等方面，又或者是測(cè)量薄膜、涂層的厚度、光學(xué)膜的質(zhì)量、光學(xué)器件的性能等，在材料科學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)等領(lǐng)域都扮演著重要的角色。除主要用于測(cè)量表面形貌或測(cè)量表面輪廓外，具有的測(cè)量晶圓翹曲度功能，非常適合晶圓，太陽(yáng)能電池和玻璃面板的翹曲度測(cè)量，應(yīng)變測(cè)量以及表面形貌測(cè)量。
結(jié)果組成：
1、三維表面結(jié)構(gòu)：粗糙度，波紋度，表面結(jié)構(gòu)，缺陷分析，晶粒分析等；
2、二維圖像分析：距離，半徑，斜坡，格子圖，輪廓線等；
3、表界面測(cè)量：透明表面形貌，薄膜厚度，透明薄膜下的表面；
4、薄膜和厚膜的臺(tái)階高度測(cè)量；
5、劃痕形貌，摩擦磨損深度、寬度和體積定量測(cè)量；
6、微電子表面分析和MEMS表征。
總之，白光干涉儀并非只能測(cè)量同質(zhì)材料。盡管在非同質(zhì)材料的測(cè)量中需要更多的校準(zhǔn)和計(jì)算，但通過(guò)精確的技術(shù)和分析方法，它仍然可以提供準(zhǔn)確、詳細(xì)而可靠的測(cè)量結(jié)果，幫助我們深入研究材料的特性和性能。
展開(kāi) 【5/31更新】黑客帝國(guó)降臨！埋入1萬(wàn)個(gè)微米電極竊聽(tīng)大腦，馬斯克腦機(jī)將植入人體
科學(xué)家們展開(kāi)探索，如何利用先進(jìn)的微電子學(xué)發(fā)明一種新的傳感器，同時(shí)監(jiān)聽(tīng)任何一小部分腦組織中、成千上萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元之間的電流對(duì)話。
科學(xué)家發(fā)明的這個(gè)系統(tǒng)被命名為Neuropixels，「把我們想象成神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的英特爾」杜塔說(shuō)，「我們提供芯片，然后世界各地的實(shí)驗(yàn)室用它們編寫(xiě)代碼、做實(shí)驗(yàn)」。
要建造一個(gè)數(shù)字探針，時(shí)間足夠長(zhǎng)，可以到達(dá)大腦器官的任何部分，但又足夠細(xì)小，在進(jìn)入的過(guò)程中不會(huì)破壞脆弱的組織，這并不容易。
事實(shí)上，大腦的彈性和酸奶一樣。
因此，科學(xué)家既要保持筆直地插入，又能在晃動(dòng)的大腦內(nèi)讓它彎曲，從而長(zhǎng)期存在也不至于損壞鄰近腦細(xì)胞。
當(dāng)大腦引導(dǎo)身體完成復(fù)雜的行為時(shí)，探測(cè)器需要足夠持久，才能保持原位并可靠地記錄數(shù)周甚至數(shù)月。
Neuropixels將神經(jīng)科學(xué)推向一個(gè)更高階段，為癲癇和帕金森等腦部疾病提供更好的治療，也為未來(lái)的腦機(jī)接口鋪平了道路。
時(shí)間回到上個(gè)世紀(jì)50年代，研究人員使用了一種原始的電子傳感器，來(lái)識(shí)別帕金森病患的神經(jīng)元失活。
經(jīng)過(guò)了70年的發(fā)展歷程，隨著微電子學(xué)革命，大腦探針的所有部件都已經(jīng)微型化，大腦電子傳感技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
2021年，該系統(tǒng)升級(jí)為2.0版本。相比4年前的初始版本，增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)的傳感器數(shù)量。
現(xiàn)在，3.0版本已經(jīng)處于早期開(kāi)發(fā)階段。
科學(xué)家相信，神經(jīng)像素將按照摩爾定律指數(shù)式增長(zhǎng)。
而這，還僅僅是一個(gè)開(kāi)始。
Neuropice2.0！
展開(kāi) 什么是集成光學(xué)？
集成光學(xué)是在光電子學(xué)和微電子學(xué)基礎(chǔ)上，采用集成方法研究和發(fā)展光學(xué)器件和混合光學(xué)電子學(xué)器件系統(tǒng)的一門(mén)新的學(xué)科。集成光學(xué)的理論基礎(chǔ)是光學(xué)和光電子學(xué)，涉及波動(dòng)光學(xué)與信息光學(xué)、非線性光學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、晶體光學(xué)、薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、耦合模與參量作用理論、薄膜光波導(dǎo)器件和體系等多方面的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容；其工藝基礎(chǔ)則主要是薄膜技術(shù)和微電子工藝技術(shù)。集成光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光學(xué)信息處理、光計(jì)算機(jī)與光存儲(chǔ)等之外，還有其他領(lǐng)域，如材料科學(xué)研究、光學(xué)儀器、光譜研究等。
一、集成光學(xué)優(yōu)點(diǎn)
1.與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較
離散光學(xué)器件是將體型光學(xué)器件固定在大型的平臺(tái)或光具座上，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的大小大約是1m2的數(shù)量級(jí)，光束的粗細(xì)大約為1cm的程度。除了體積龐大之外，組裝、調(diào)整也比較困難。集成光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①.光波在光波導(dǎo)中傳播，光波容易控制和保持其能量。
②.集成化帶來(lái)的穩(wěn)固定位。如上所述，集成光學(xué)期待在同一塊襯底上制作若干個(gè)器件，因而不存在離散光學(xué)器件所具有的組裝問(wèn)題，這樣就可以保持穩(wěn)定的組合，從而它對(duì)振動(dòng)和溫度等環(huán)境因素的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。
③.器件尺寸和相互作用長(zhǎng)度縮短；相關(guān)的電子器件的工作電壓也較低。
④.功率密度高。沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間，導(dǎo)致較高的光功率密度，容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性光學(xué)效應(yīng)工作。
⑤.集成光學(xué)器件一般集成在厘米尺度的襯底上，其體積小，重量輕。
2.與集成電路的比較
光集成的優(yōu)點(diǎn)可以分為兩個(gè)方面，其一是用集成光學(xué)體系（集成光路）代替集成電子體系（集成電路）；其二則與導(dǎo)光波的光學(xué)纖維和介質(zhì)平面光波導(dǎo)代替電線或者同軸電纜傳輸信號(hào)有關(guān)。
在集成光路上，各光學(xué)元件形成在一個(gè)晶片襯底上，用襯底內(nèi)部或表面上形成的光波導(dǎo)連接起來(lái)。
展開(kāi) 什么是集成光學(xué)？
集成光學(xué)是在光電子學(xué)和微電子學(xué)基礎(chǔ)上，采用集成方法研究和發(fā)展光學(xué)器件和混合光學(xué)電子學(xué)器件系統(tǒng)的一門(mén)新的學(xué)科。集成光學(xué)的理論基礎(chǔ)是光學(xué)和光電子學(xué)，涉及波動(dòng)光學(xué)與信息光學(xué)、非線性光學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)、晶體光學(xué)、薄膜光學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、耦合模與參量作用理論、薄膜光波導(dǎo)器件和體系等多方面的現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容；其工藝基礎(chǔ)則主要是薄膜技術(shù)和微電子工藝技術(shù)。集成光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除了光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光學(xué)信息處理、光計(jì)算機(jī)與光存儲(chǔ)等之外，還有其他領(lǐng)域，如材料科學(xué)研究、光學(xué)儀器、光譜研究等。
一、集成光學(xué)優(yōu)點(diǎn)
1.與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較
離散光學(xué)器件是將體型光學(xué)器件固定在大型的平臺(tái)或光具座上，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的大小大約是1m2的數(shù)量級(jí)，光束的粗細(xì)大約為1cm的程度。除了體積龐大之外，組裝、調(diào)整也比較困難。集成光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①.光波在光波導(dǎo)中傳播，光波容易控制和保持其能量。
②.集成化帶來(lái)的穩(wěn)固定位。如上所述，集成光學(xué)期待在同一塊襯底上制作若干個(gè)器件，因而不存在離散光學(xué)器件所具有的組裝問(wèn)題，這樣就可以保持穩(wěn)定的組合，從而它對(duì)振動(dòng)和溫度等環(huán)境因素的適應(yīng)性也比較強(qiáng)。
③.器件尺寸和相互作用長(zhǎng)度縮短；相關(guān)的電子器件的工作電壓也較低。
④.功率密度高。沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間，導(dǎo)致較高的光功率密度，容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性光學(xué)效應(yīng)工作。
⑤.集成光學(xué)器件一般集成在厘米尺度的襯底上，其體積小，重量輕。
2.與集成電路的比較
光集成的優(yōu)點(diǎn)可以分為兩個(gè)方面，其一是用集成光學(xué)體系（集成光路）代替集成電子體系（集成電路）；其二則與導(dǎo)光波的光學(xué)纖維和介質(zhì)平面光波導(dǎo)代替電線或者同軸電纜傳輸信號(hào)有關(guān)。
在集成光路上，各光學(xué)元件形成在一個(gè)晶片襯底上，用襯底內(nèi)部或表面上形成的光波導(dǎo)連接起來(lái)。
展開(kāi) 【渦流檢測(cè)技術(shù)】
隨著微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及各種信號(hào)處理技術(shù)的采用，渦流檢測(cè)換能器、渦流檢測(cè)信號(hào)處理技術(shù)及渦流檢測(cè)儀器等方面出現(xiàn)長(zhǎng)足發(fā)展。
渦流檢測(cè)的特點(diǎn)
一、優(yōu)點(diǎn)
1、檢測(cè)時(shí)，線圈不需要接觸工件，也無(wú)需耦合介質(zhì)，所以檢測(cè)速度快。
2、對(duì)工件表面或近表面的缺陷，有很高的檢出靈敏度，且在一定的范圍內(nèi)具有良好的線性指示，可用作質(zhì)量管理與控制。
3、可在高溫狀態(tài)、工件的狹窄區(qū)域、深孔壁（包括管壁）進(jìn)行檢測(cè)。
4、能測(cè)量金屬覆蓋層或非金屬涂層的厚度。
5、可檢驗(yàn)?zāi)芨猩鷾u流的非金屬材料，如石墨等。
6、檢測(cè)信號(hào)為電信號(hào)，可進(jìn)行數(shù)字化處理，便于存儲(chǔ)、再現(xiàn)及進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和處理。
二、缺點(diǎn)
1、對(duì)象必須是導(dǎo)電材料，只適用于檢測(cè)金屬表面缺陷。
2、檢測(cè)深度與檢測(cè)靈敏度是相互矛盾的，對(duì)一種材料進(jìn)行ET時(shí)，須根據(jù)材質(zhì)、表面狀態(tài)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)作綜合考慮，然后在確定檢測(cè)方案與技術(shù)參數(shù)。
3、采用穿過(guò)式線圈進(jìn)行ET時(shí)，對(duì)缺陷所處圓周上的具體位置無(wú)法判定。
4、旋轉(zhuǎn)探頭式ET可定位，但檢測(cè)速度慢。
渦流檢測(cè)的信號(hào)處理技術(shù)
需要提高檢測(cè)信號(hào)的信噪比和抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的識(shí)別、分析和診斷，以得出最佳的信號(hào)特征和檢測(cè)結(jié)果。
1、信號(hào)特征量提取
常用的特征量提取方法有傅里葉描述法、主分量分析法和小波變換法。
傅里葉描述法是提取特征值的常用方法。其優(yōu)點(diǎn)是，不受探頭速度影響，且可由該描述法重構(gòu)阻抗圖，采樣點(diǎn)數(shù)目越多，重構(gòu)曲線更逼近原曲線。但該方法只對(duì)曲線形狀敏感，對(duì)渦流檢測(cè)儀的零點(diǎn)和增益不敏感，且不隨曲線旋轉(zhuǎn)、平移、尺寸變換及起始點(diǎn)選擇變化而變化。
用測(cè)試信號(hào)自相關(guān)矩陣的本征值和本征矢量來(lái)描繪信號(hào)特征的方法稱(chēng)為主分量分析法，該方法對(duì)于相似缺陷的分辨力較強(qiáng)。
展開(kāi) 北理工趙揚(yáng)研究員和清華曲良體教授《Nat. Commun.》：在無(wú)線充電微型超級(jí)電容器方面取得進(jìn)展
可穿戴型電子設(shè)備的發(fā)展使柔性便攜式微型儲(chǔ)能器件的研究變得尤為重要。目前，儲(chǔ)能微器件與常規(guī)充電設(shè)備在充電過(guò)程中的連接還未找到有效的連接方式，因?yàn)槌Ｒ?guī)的充電過(guò)程需要體積較大的電線與微型器件連接，這嚴(yán)重影響了微器件使用的便捷性。若用非接觸式充電方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的充電方式，可消除繁瑣的電路連接程序，從而提高儲(chǔ)能微器件在微型無(wú)人機(jī)和微型探測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)用性。此外，微型電子設(shè)備的發(fā)展目前還處于探索階段，其主要挑戰(zhàn)在于難以擺脫微型電子器件的外部連接和電極在充電時(shí)物理接觸的磨損，因此如何得到可無(wú)線充電的高度集成化和高性能的微型儲(chǔ)能設(shè)備是未來(lái)微電子的一個(gè)發(fā)展方向。
微型超級(jí)電容器(MSCs)因其充放電速度快、功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)線充電的儲(chǔ)能微器件中倍受矚目。然而，在現(xiàn)有的無(wú)線充電模式中，由于缺乏合適的兼容性的加工材料，無(wú)線充電的微型超級(jí)電容器難以作為整體器件應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，并且器件的完整性、柔性、能量傳輸效率均容易在應(yīng)用中受影響，這些都很難在大容量無(wú)線充電微設(shè)備的發(fā)展中被突破。
圖2. 一體化無(wú)線充電微型超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)原理、制備及展示
為實(shí)現(xiàn)非接觸式充電和快速大功率供能的效果，該研究者研發(fā)了一種平面同軸結(jié)構(gòu)的無(wú)縫集成的無(wú)線充電的微型超級(jí)電容器(IWC-MSCs)。該器件用活性炭涂覆的石墨紙經(jīng)激光刻蝕而成，由三個(gè)指狀組合型MSCs平行連接(芯片的中心，圖2a藍(lán)色部分)和具有一定圈數(shù)的無(wú)線充電線圈(芯片的外部，圖2a桔色部分)組成。共享電極（圖2a中的紫色線）用于連接MSC和WCC。有趣的是，研究者發(fā)現(xiàn)共享電極不僅可以充當(dāng)線圈的導(dǎo)線從磁場(chǎng)中收集能量，而且還可用作三個(gè)并聯(lián)的MSC的電極（圖2a中的藍(lán)線）。
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如何延續(xù)摩爾定律？英特爾這么看！
他說(shuō)：“我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)追求微電子學(xué)作為研究領(lǐng)域的興趣正在減弱。他們聽(tīng)到“摩爾定律已死”，并得出結(jié)論認(rèn)為這一領(lǐng)域已經(jīng)停滯了。”
坦率地說(shuō)，我想不起來(lái)比現(xiàn)在有更多的機(jī)會(huì)在設(shè)備研究，處理技術(shù)和電路/系統(tǒng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)方面取得重大進(jìn)展。如果您是閱讀本文的學(xué)生，請(qǐng)意識(shí)到延續(xù)摩爾定律過(guò)程中，有許多激動(dòng)人心的經(jīng)歷。
集成電路器件與設(shè)計(jì)的橋梁
分享者馬順利，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院青年副研究員。本科畢業(yè)于上海交通大學(xué)微電子學(xué)與固體電子學(xué)系，博士畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)。博士期間，在新加坡南洋理工VIRTUS LAB 工作，在業(yè)界研究77GHz毫米波汽車(chē)?yán)走_(dá)芯片，之后在復(fù)旦從事研究工作，碩士生導(dǎo)師。
主要研究方向?yàn)槟M射頻集成電路：適用于5/6G毫米波通信的相控陣收發(fā)機(jī)芯片、鎖相環(huán)PLL芯片、毫米波功率放大器芯片、77GHz FMCW 雷達(dá)芯片、高速有線通信芯片、新型MoS2芯片設(shè)計(jì)等。
集成電路通常采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在半導(dǎo)體襯底中。無(wú)論新型的二維芯片還是目前傳統(tǒng)的硅工藝芯片，其芯片的設(shè)計(jì)的主要目的仍然是實(shí)現(xiàn)特定的功能。從集成電路器件到芯片的設(shè)計(jì)中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
本次以目前兩個(gè)熱門(mén)的題目為例說(shuō)明，首先新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片。基于傳統(tǒng)的硅工藝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片需要大量的乘法和加法單元實(shí)現(xiàn)卷積的運(yùn)算，如何實(shí)現(xiàn)低功耗高速的卷積運(yùn)算是其中的核心問(wèn)題，此外神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入通常為傳感器的數(shù)據(jù)。傳感器芯片和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片之間通常需要接口，大量的數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳遞會(huì)消耗大量的功耗和芯片的面積。實(shí)現(xiàn)傳感和神經(jīng)運(yùn)算的結(jié)合是未來(lái)發(fā)展的重要方向，也是擬神經(jīng)計(jì)算的關(guān)鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應(yīng)，基于二維器件實(shí)現(xiàn)傳感是較為容易，但是基于二維的器件實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算并不簡(jiǎn)單。相比于基于二維神經(jīng)單元，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，二維芯片實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并且集成前向傳播網(wǎng)絡(luò)芯片更具應(yīng)用價(jià)值。
展開(kāi) 干貨 | 如何延續(xù)摩爾定律？英特爾是這樣看的
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來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
【免責(zé)聲明】文章為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表旺材芯片立場(chǎng)。
碳化硅芯片封裝工藝中那些“難念的經(jīng)”
除燒結(jié)銀外，銅焊膏因其與主要互連材料材質(zhì)相同，并且具有良好的熱、電性能，與銀焊膏相比，具有更低的價(jià)格和更好的抗電遷移性能，近年來(lái)也逐步成為研究熱點(diǎn)，尤其是采用納米銅顆粒作為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)銅-銅直接互連，在電子封裝互連領(lǐng)域具備極大的潛力。
碳化硅在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用前景一片光明，封裝這些“難念的經(jīng)”，終究都會(huì)被克服，產(chǎn)業(yè)繼續(xù)向前發(fā)展！
