集成電路及半導體材料
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2016-03-11
集成電路及半導體材料的視頻教程
Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設計與仿真
光子集成電路(Photonic Integrated Circuit, PIC) 由于具備可實現(xiàn)高速光電轉換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，是未來發(fā)展的關鍵技術。 Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統(tǒng)設計的模擬環(huán)境。
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半導體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽能電池用硅材料及化合物半導體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測材料等。
晶圓制造及封裝：晶圓制造、SiP 封裝、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設備及組裝和測試等、封裝設計、測試、設備與應用制造與封測、EDA、MCU、印制電路板、封裝基板半導體材料與設備等。
集成電路制造技術：晶圓制造/代工、模擬集成電路、數(shù)/模混合集成電路；相關微處理器、存儲器、FPGA、分立器件、光電器件、功率器件、傳感器件等技術器件；集成電路終端產品。
半導體設備制造：封裝設備、擴散設備、焊接設備、清洗設備、測試設備、制冷設備、氧化設備、貼片機、單晶爐、氧化爐、研磨機、光刻機、刻蝕機、拋光機、離子注入設備、CVD/PVD設備、涂膠/顯影機、回流焊、波峰焊、探針臺、潔凈室設備等。
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展開 就在幾天前（5月3日），韓國宣布啟動“X-band GaN半導體集成電路”國產化課題。韓國無線通信設備半導體企業(yè)RFHIC（艾爾福）被選定為課題牽頭企業(yè)，SK Siltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作，LIG nex1負責系統(tǒng)的驗證，韓國電子通信研究院(ETRI)的半導體工廠將被用來進行GaN MMIC的制作。
而在早前4月1日，韓國政府曾召開會議，發(fā)表了“下一代功率半導體技術開發(fā)及產能擴充方案”，宣布將正式培育下一代功率半導體技術，到2025年開發(fā)5種以上的商業(yè)化產品，并在國內建設6~8英寸代工廠。
邏輯存儲領域的半導體巨頭韓國，近年來在第三代半導體方面動作頻頻。
展開 繞道摩爾定律有很多途徑，途徑之一是異質集成電路。
1.1 異質集成電路的特點
有兩類主要的半導體材料：以硅為代表的元素半導體；以砷化鎵等為代表的化合物半導體。這兩類半導體各有優(yōu)缺點，從材料到電路優(yōu)點很突出，電路缺點也很突出（表1）。
現(xiàn)狀是一些復雜的電子系統(tǒng)，如毫米波收發(fā)前端系統(tǒng)，用任何單一的半導體工藝都較難完美實現(xiàn)（圖2），有些部件用SiGe芯片，有些部件更適合用GaN芯片，所以人們自然而然地想到有沒有一種辦法把不同節(jié)點的半導體材料工藝結合起來。異質集成就具有這個功能。
半導體異質集成電路是將不同工藝節(jié)點的化合物半導體高性能器件或芯片、硅基低成本高集成器件組成芯片（都含光電子器件或芯片）與無源元件（含MEMS）或天線，通過異質鍵合或外延生長等方式集成而實現(xiàn)的集成電路或系統(tǒng)。
圖1|毛軍發(fā) 中國科學院院士, 上海交通大學黨委常委、副校長
異質集成特色很突出：
可以融合不同的半導體材料、工藝、結構和元器件或芯片的優(yōu)點；
采用系統(tǒng)設計理念；
應用先進技術，例如IP和小芯片（chiplet），以及集成無源器件等新技術；具有2.5維或3維高密度結構。
展開 什么是芯片
芯片，又稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成電路（英語：integrated circuit， IC）。是指內含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。芯片（chip）就是半導體元件產品的統(tǒng)稱。是集成電路（IC， integrated circuit）的載體，由晶圓分割而成。硅片是一塊很小的硅，內含集成電路，它是計算機或者其他電子設備的一部分。
什么是半導體
半導體（ semiconductor），指常溫下導電性能介于導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極管就是采用半導體制作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發(fā)展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的電子產品，如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業(yè)應用上最具有影響力的一種。
展開 通常，這些可拉伸電子不僅僅包括由各種可拉伸傳感器，還包括至關重要的集成電路以實現(xiàn)復雜的電路連接，接口和數(shù)據處理等等功能。制成可拉伸電子及集成電路的關鍵在于實現(xiàn)可拉伸電子材料，尤其是具有高載流子遷移率的可拉伸半導體材料。但實現(xiàn)這種材料以及基于其制成集成電子電路一直是材料和可拉伸電子領域長期存在的技術難題。
目前廣泛存在的電子材料，尤其半導體材料，從有機到無機，往往是脆性不可拉伸的，難以直接應用于可拉伸電子器件。目前主流解決方案是將不可拉伸的材料設計成特殊結構，例如褶皺、蛇形、彈簧、“孤島互連”等等，以此在拉伸、扭曲、彎曲時承受機械變形，消除機械應力而免遭破壞。但是這些方法也有工藝復雜、結構可靠性差、制作成本高的缺點，難以大規(guī)模應用于柔性可拉伸電子器件。
美國休斯敦大學(University of Houston)的余存江(Cunjiang Yu)教授課題組在該領域取得了突破性進展，2017年首次在Science子刊 Science Advances報道了橡膠半導體復合材料。這種橡膠半導體無需任何特殊的機械結構就能實現(xiàn)拉伸性能。他們開發(fā)了橡膠半導體、橡膠導體材料，并用這些材料制作成的全橡膠晶體管、各種傳感器以及機器人皮膚。然而，橡膠半導體的開發(fā)仍處于起步階段，它的載流子遷移率較低（場效應遷移率~1 cm2/v·s）。要用橡膠半導體真正實現(xiàn)可拉伸集成電路，必須有一種具有高載流子遷移率、器件性能均勻以及可大規(guī)模制造的可拉伸半導體。
近期，余存江教授課題組在高性能橡膠半導體上面再次取得重要進展。研究成果于2019年2月1日在Science Advances上在線發(fā)表。他們開發(fā)出一種具有高載流子遷移率可拉伸橡膠半導體，以及全橡膠晶體管，邏輯門電路，集成電路及集成電子傳感皮膚。全橡膠電子繼承了橡膠材料優(yōu)良的可拉伸延展性、良好的電性能。
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LED驅動集成電路（LED Driver IC）是一種專為發(fā)光二極管（LED）提供?穩(wěn)定電流?并實現(xiàn)高效、安全驅動的專用集成電路。其核心工作原理基于將輸入電源（交流或直流）轉換為適合LED工作的?恒流輸出?，以確保亮度穩(wěn)定、延長壽命并避免熱失控。
恒流驅動必要性?：LED的正向電壓-電流（V/I）特性非常陡峭，且具有?負溫度系數(shù)?（溫度升高時導通電壓下降）。若采用恒壓驅動，微小的電壓波動會導致電流大幅變化
電機雙通道驅動芯片，通常指能夠控制直流電機實現(xiàn)正轉、反轉和制動等雙向運動功能的集成電路（IC）。這類芯片內部多采用H橋電路結構，通過控制功率MOSFET或晶體管的導通與關斷，改變電機兩端的電壓極性，從而實現(xiàn)電機的雙向驅動。
核心工作原理與技術特性：
H橋拓撲結構?：這是雙向驅動的基礎。芯片內部集成四個功率開關（通常為MOSFET），排列成“H”形。通過邏輯控制電路，精確控制對角線開關的導通
在這個例子中，Ansys Lumerical INTERCONNECT的光子集成電路(PIC)建模能力與Icepak強大的熱仿真能力相結合，用于仿真和設計波分復用(WDM)收發(fā)器，同時考慮封裝中其他區(qū)域（例如電子集成電路(EIC)、印刷電路板(PCB) 等）的發(fā)熱。
一、概述
本文以一個六通道WDM系統(tǒng)為例進行研究
PAN107x是一款集成了Bluetooth LE 5.3和2.4GHz雙模無線收發(fā)電路的SOC芯片。該無線收發(fā)電路工作于2.400–2.483GHz世界通用ISM頻段。
PAN107X系列中2.4G專屬協(xié)議兼容nRF24L01P,CC2500部分（不開）通信協(xié)議
PAN107x內置512KB程序存儲器和48KB的SRAM存儲器。此外，它配置了豐富的外設，涵蓋高達
本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統(tǒng)的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。分析了兩個方向對系統(tǒng)損耗的貢獻
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數(shù)據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發(fā)展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現(xiàn)的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現(xiàn)這些轉換的基本光電元件
展會時間：2026年5月20日-22日
展會地點：武漢·中國光谷科技會展中心
預計30000㎡+展出面積；30000名+專業(yè)觀眾；400家+領先展商
同期舉辦：中國（武漢）數(shù)字經濟產業(yè)博覽會
在國家大力推動下，國內集成電路產業(yè)逐漸形成了以北京為核心的京津翼地區(qū)、以上海為核心的長三角地區(qū)、以深圳為核心的珠三角地區(qū)、以四川、重慶、湖北、湖南、安徽等為核心的中西部地區(qū)四大產業(yè)聚集區(qū)
射頻放大芯片（如低噪聲放大器LNA、功率放大器PA）的核心功能是通過放大高頻信號實現(xiàn)無線通信的穩(wěn)定傳輸，其工作原理分為發(fā)射鏈路和接收鏈路兩部分。
一、發(fā)射鏈路（數(shù)字信號→射頻信號）：
調制與放大?：基帶數(shù)字信號經調制器加載到高頻載波（如5G的64QAM調制），再通過驅動放大器初步放大。
波與功率放大?：信號經帶通濾波器去除雜波后，進入功率放大器（PA）提升至天線發(fā)射功率（手機通常為1~
數(shù)字式環(huán)境光傳感器的工作原理基于光電效應，通過感光元件將光線強度轉換為數(shù)字信號進行處理。
數(shù)字式環(huán)境光傳感器主要采用光電二極管或半導體材料作為感光元件。當光線照射到這些材料表面時，光子激發(fā)電子躍遷，產生與光線強度成正比的光電流。例如，光電二極管的電流大小直接反映入射光線強度。
信號處理流程：
光敏轉換?：光線強度變化引發(fā)感光元件（如光電二極管）的電流變化，該電流與光線強度呈線性關系。
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數(shù)據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發(fā)展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現(xiàn)的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現(xiàn)這些轉換的基本光電元件
