摘要：透明导电氧化物由于特殊的光学性能,已经被广泛地运用于光电器件中。在近红外波长范围内,其介电常数实部将从正转变为负。在介电常数近零(ENZ)区域中,光与物质之间将产生强相互作用,由此将有望实现较宽的相位调制。采用基于氧化铟锡(ITO)的金属-氧化物-半导体电容器(MOS)结构,通过施加0~5 V的偏置电压,对界面附近1 nm厚度内的载流子浓度进行调制,实现了在1470 nm处的接近265°的相位调控。在相位调制的基础上,探索了该结构在光束偏转和聚焦方面的实际应用。此外,双栅型MOS结构的设计进一步拓宽了相位覆盖的范围。

摘要：量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata,QCA)是一种典型的纳米器件,有望成为VLSI设计中CMOS晶体管的替代者。文章基于QCA的内禀属性,以QCA交叉耦合结构为理论依据,设计一种真随机数发生器(true random number generator,TRNG),从基础单元的设计和仿真到最终实现位拓展的功能,全程都基于QCA-Designer软件平台加以实现。与之前类似的研究成果相比,该文所设计的电路结构大大降低了延迟、功耗和元胞面积,具有一定的优势。最终收集的仿真结果要经过行业标准测试,由美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)提供评估标准,证明了产生的随机序列具有优良的随机性。

摘要：文章设计了一种用于物联网(Internet of Things,IoT)安全的多模式SIMON轻量级数据加密电路,采用Verilog HDL描述。为保证IoT场景多样化的加密性能需求,设计实现了支持输出反馈(output feedback,OFB)及计数器(CTR)分组迭代方式且分组和密钥长度可变的SIMON算法加密电路。整个电路利用数据路径复用方法减小硬件开销并基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)平台进行验证。测试结果表明,仅支持10种配置的加密电路最大频率为350 MHz,消耗245个Slices,最大吞吐率为658.8 Mb/s,在扩展OFB和CTR后,消耗Slices仅提升19.6%。

摘要：为实现电梯曳引轮槽机械磨损的精确测量,设计基于机器视觉的曳引轮磨损检测系统。通过专用夹具将工业相机固定在钢丝绳的内侧,并移动相机对齐每个凹槽收集图像,基于融合特征匹配算法提取目标轮槽。采用最小二乘法作为目标函数,采用模拟退火算法进行阈值迭代,确定图像最佳阈值,以解决检测时光照不均匀造成的边界模糊等问题。根据物理模型结构,建立数学模型以消除不可避免的遮挡误差,并对计算值进行遮挡补偿。实验结果表明:系统测量的均方根误差小于0.05 mm,比传统的塞尺测量更准确,可以精确地测量绳槽的磨损量。

摘要：2D计算阵列由于高并行性且通信简单,在深度学习加速器(deep learning accelerator,DLA)中经常负责处理卷积的大量计算,若出现硬件故障,则会导致计算错误,从而造成预测精度大幅下降。为了修复2D计算阵列中的故障,文章提出一种用于容错DLA的重计算结构(recomputing architecture,RCA),与传统的在阵列中添加冗余的即时故障修复策略不同,它具有一组基于冗余的重计算单元(recomputing unit,RCU),可以在稍后的周期中一对一地进行故障单元的重新计算。实验结果表明,与之前的容错方案相比,该文提出的方法显示出更高的故障修复能力和可扩展性,并且芯片面积占用更少。

摘要：当路由器发生永久性故障时会影响网络的通信性能,现有的容错方法大多都是采用重路由策略,绕行路径的不确定性不仅会带来较长的绕行延迟甚至故障节点周围形成热点导致死锁。针对二维网状网络中的各种故障情况,设计了一种新的路由器架构——DRRA,通过添加的组件将不同的输入端口和输出端口连接起来,并定义了3种不同的具体连接方式,当数据包遇到故障节点时,会根据具体故障位置及路由信息选择合适方式直接绕过该故障节点,保证网络的连接性。实验结果表明,本文所提出的方案与其他容错方案性比不会产生过多的硬件开销,并且在网络存在多个故障节点的情况下保持良好的性能和可靠性。在热点流量模式下,本文提出的方案与ReRS方案相比可以降低57.4%的平均数据包传输延迟,与MiCoF相比可以降低38.9%的平均数据包传输延迟。

摘要：文章提出一种快速响应、高稳定性、无片外电容的低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO),应用于无线能量传输系统中的接收端电源管理。采用电容耦合方式感知负载变化,可以有效检测输出端负载跳变,在负载瞬间跳变时增大功率器件栅极电容的充放电电流,具有摆率增强的作用,增强瞬态响应。缓冲级采用AB类超级源跟随器,实现了动态电流提升,且不会降低电源电压要求或增加静态功耗;同时,引入负反馈实现低阻抗转化将次极点推到更高的频率,提高环路的相位裕度。采用CSMC 0.35μm的CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明:输入电压为2.1~4.8 V时,该LDO的输出电压为1.2 V,最大负载电流为300 mA;负载电流在2~300 mA之间变化时,输出电压的最大上冲值和下冲值分别为111、188 mV,响应时间分别为3.2、2.1μs。

摘要：为了解决同态加密方案加密所需时间太长的问题,文章基于改进的脉动阵列技术提出一种优化的硬件架构对GSW(Gentry-Sahai-Waters)全同态加密算法中的加密部分进行硬件加速。GSW全同态加密算法在不同的安全等级下选取的安全参数不同,若安全等级越高,则安全参数数值越大,对于所需的硬件资源开销也会越大。为了能够在有限的硬件资源中完成硬件设计,选取安全等级为20位,分别对位宽为2、4、8、10 bit明文数据进行加密,并将硬件设计所需加密时间与CPU加速该算法时间进行对比。另外,为了降低由于访问存储器带来的额外功耗以及提高数据利用率,提出一种数据拼接及复用方法,最终基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)硬件实现GSW全同态加密算法。实验结果表明,相比于软件实现,该设计方法可以缩短97.26%的加密时间。

摘要：窄带近红外光探测器因对特定波长有很高的灵敏度,在临床诊断、治疗设备或可穿戴的功能性监测设备等生物医学领域具有广阔的应用前景。文章基于硅基光吸收及肖特基结光生载流子收集特性的分析,首次采用Silvaco TCAD设计了光谱可调的硅/石墨烯肖特基二极管窄带近红外光探测器。利用湿法转移石墨烯电极制备了硅/石墨烯肖特基二极管,光电特性表征发现,器件具有自滤光的、可见光盲的近红外窄带响应,中心波长为1010 nm,半峰宽为180 nm,成功验证了硅基肖特基窄带近红外光探测器的设计。研究结果为窄带近红外光探测器等新型光电探测器的设计提供一定的理论支持和实验参考。

摘要：热自旋电子学结合了热电子学和自旋电子学二者的优势,在构建高速、低能耗器件技术上具有广泛的应用前景.本文基于密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法,研究了在铁磁态石墨烯纳米带中沿带宽方向引入连续反量子点(六元环缺陷)以获得纯自旋流的模型.计算发现,在纳米带的单边引入反量子点会破坏纳米带结构的完整性,导致器件的透射谱在费米能级附近呈现"X"形交叉.在温度场下,不同自旋的电子朝相反方向流动,形成了自旋流和电荷流,并且通过微调器件的化学势可以获得电荷流为0,自旋流不为0的纯自旋流.结果表明,对于具有W条链宽的锯齿型石墨烯纳米带,当沿纳米带带宽方向连续引入反量子点数满足(W/2-1)时,即可获得最大的纯自旋流,这一研究结果为设计基于石墨烯纳米带的纯自旋流器件提供了有力的理论依据.