摘要：随着集成电路技术的发展至3 nm节点，摩尔定律接近其物理极限，传统芯片制程面临材料到器件的理论和技术瓶颈。二维信息材料凭借原子层厚度、低功耗等特性被产业界认为是1 nm及以下节点的核心材料，将助力芯片制程延续摩尔定律以及平面到三维的发展，与我国集成电路先进制程长期规划紧密相关。基于国家自然科学基金委员会第343期双清论坛，本文从材料—器件—异质集成多层次回顾了二维信息材料与器件的发展历史，总结了领域内所面临挑战，凝炼了未来5～10年的重大关键科学以及亟需布局的研究方向，进一步提出顶层设计的前沿研究方向和科学基金资助战略。

摘要：存储器作为片上系统(SoC)中最大和最重要的模块之一,它的稳定性和可靠性关乎着整个芯片能否正常工作。为了提高存储器的测试效率,该文提出一种新型动态March算法——Dynamic-RAWC。相比经典的March RAW算法,Dynamic-RAWC算法有着更良好的故障检测效果:动态故障覆盖率提高了31.3%。这个可观的效果得益于所提算法以经典的March RAW算法为基础进行优化,融入了Hammer,March C+算法的测试元素和一些新的测试元素。不同于普通March型算法的固定元素,所提算法支持用户自定义算法的执行顺序以适应不同的故障检测需求,能够动态地控制算法元素,在时间复杂度和故障覆盖率之间进行调整从而达到良好的平衡。

摘要：为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。该圆弧螺旋压电能量收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。理论分析不同弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。加工制备了2π、3π和4π圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行了性能测试对比。研究结果表明,4π圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为47 Hz,输出电压达到23 V,输出功率达到353μW。该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应用领域。

摘要：本文研究了一种基于激光划刻的石墨烯发声器。为了研究不同结构石墨烯发声器对输出性能的影响,本文设计了实心、粗网、中网、细网四种结构的石墨烯发声器。首先,建立了实心结构和网状结构的热声转换模型;然后,给出了激光划刻石墨烯的制备流程和扫描电镜表征;最后,实验测试了四种结构的石墨烯发声器的输出性能。实验结果表明,实心结构的输出性能最佳,在输入功率为0.78 W、麦克风距离为5 cm、激励频率为20 kHz的条件下,声压级达到40.68 dB。研究发现在0~0.78 W的范围内,输入功率每增加0.1 W,理论声压级平均提高2.58 dB,实验声压级平均提高2.48 dB,与理论模型基本符合。基于激光划刻的石墨烯发声器具有成本低、制备简单、声学性能好等优势,在生物、医疗、可穿戴电子设备等领域具有广泛的应用前景。

摘要：为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在线式MEMS微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度的关系,分析对比了耦合度分别为10%和20%时的微波特性及灵敏度特性差异。实验结果表明:两种耦合式MEMS微波功率传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式MEMS微波功率传感器的插入损耗均大于-1.5 dB,说明具有良好的传输性能。耦合度10%的系统灵敏度为1.2 mV/W@9 GHz、1.4 mV/W@10 GHz和0.8 mV/W@11 GHz,耦合度20%的系统灵敏度为2.4 mV/W@9 GHz、2.4 mV/W@10 GHz和1.3 mV/W@11 GHz,并具有良好的线性度。本文对于MEMS微波功率传感器研究具有一定的参考价值。

摘要：基于无磁性二维光子晶体设计了一种由直线波导及矩形谐振腔构成的类T型非互易性双通道滤波器。矩形谐振腔具有局域多频率电磁波且电磁波传播方向可调的特性,直线波导的结构尺寸决定了其对不同对称性电磁波的承载能力。利用矩形谐振腔和直线波导的特性实现了非互易性双通道滤波功能。实验结果表明:正向传输情况下,滤波器实现了中心波长分别为1534 nm和1574 nm,带宽分别为16 nm和8 nm的滤波传输,对应的插入损耗分别为0.4 dB和0.36 dB,通道间隔离度为33 dB和22 dB;反向输入情况下,电磁波对称模式的不匹配导致无法传输。这表明设计的双通道非互易滤波器滤波效果良好,在未来全光通信集成领域具有潜在的应用价值。

摘要：在后摩尔时代里,Chiplet是当前最火热的异构芯片集成技术,具有复杂的多芯粒堆叠结构等特点。为了解决Chiplet在不同堆叠结构中的芯粒绑定后测试问题,基于IEEE 1838标准协议,该文提出一种适用于Chiplet测试的通用测试访问端口控制器(UTAPC)电路。该电路在传统测试访问端口(TAP)控制器的基础上设计了Chiplet专用有限状态机(CDFSM),增加了Chiplet测试路径配置寄存器和Chiplet测试接口电路。在CDFSM产生的配置寄存器控制信号作用下,通过Chiplet测试路径配置寄存器输出的配置信号来控制Chiplet测试接口电路以设置Chiplet的有效测试路径,实现跨层访问芯粒。仿真结果表明,所提UTAPC电路适用于任意堆叠结构的Chiplet的可测试性设计,可以有效地选择芯粒的测试,还节省了测试端口和测试时间资源并提升了测试效率。

摘要：在低功耗物联网系统中,工作在周期性开启模式的参考时钟需要快速启动来降低平均功耗。本文提出了一种基于占空比检测的单边注入技术来减少皮尔斯晶体振荡器的启动时间,该技术可以通过占空比检测有效地进行相位切换,为晶体振荡器持续性地提供高效能量注入。所提出的技术采用40 nm CMOS工艺设计并流片,在-20~85℃的温度范围内对24 MHz晶体振荡器进行测试,实现了20μs的启动时间,消耗的启动能量仅为6 nJ。

摘要：Pull-in失稳现象是MEMS/NEMS微执行器中的一种常见现象,容易引起执行器件产生电流击穿,直接影响到器件的稳定性和寿命。需要根据不同的应用场合避免或利用该效应。针对Pull-in失稳现象,研究了失稳机理,从拓宽和调整其行程范围的角度,综述了各种抑制和控制Pull-in失稳现象的方法。总结对比了各种方法的原理、从相关技术角度讨论各方法优缺点,其中涉及工艺技术有MUMPS工艺、BiCMOS工艺和LPCVD工艺,这三种技术在向着低成本、高性能、高产量等方向更新工艺标准。未来拓宽微执行器稳定行程范围方法主要在电路设计、优化结构,且向着可行性、可靠性方向发展。

摘要：基于65 nm CMOS工艺设计了一种可用于5G毫米波相控阵系统的可变增益双向有源移相器。该移相器采用二阶多相滤波器产生正交信号,利用矢量调制器实现移相和增益调节,利用开关切换信号传递方向。矢量调制器前级采用吉尔伯特单元对正交信号调幅实现360°移相,后级采用基于交叉耦合结构的可变增益放大器实现低附加相移的增益调节。后仿真结果表明,RMS相位误差小于-3.4°(TX)和-4.2°(RX),RMS增益误差均小于0.5 dB,增益调节范围为11.25 dB,产生的附加相位变化小于±3°(TX)和±1.6°(RX),移相模块的功耗为8.5 mW。