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基于FPGA的暗通道去雾系统设计

电子制作 2025年第3期33卷 23-26页

作者：周佳凯曾庆立钟戴元薛浪唐瑞东吉首大学通信与电子工程学院湖南吉首416000

随着科技的发展,雾霾等复杂恶劣天气频繁出现,严重影响了户外图像的成像质量,进而对后续的图像处理工作造成干扰。为了解决这一问题,本文研究并利用FPGA处理速度快,并行运算等优势,设计了一种基于FPGA的暗通道去雾系统。该系统主要由图... 详细信息

随着科技的发展,雾霾等复杂恶劣天气频繁出现,严重影响了户外图像的成像质量,进而对后续的图像处理工作造成干扰。为了解决这一问题,本文研究并利用FPGA处理速度快,并行运算等优势,设计了一种基于FPGA的暗通道去雾系统。该系统主要由图像缓存模块、图像算法实现模块和LCD显示模块三个核心部分组成。其中,SDRAM被用作图像数据的存储器;在图像处理环节,系统采用暗通道先验算法对图像数据进行去雾处理;图像算法模块处理完成后,通过LCD显示屏将处理后的图像数据进行显示输出。该系统使用Quartus II 13.1软件进行程序的编写和综合编译。实验结果表明,该系统能够有效地进行图像去雾,提升雾天图像的质量。在计算机视觉领域,尤其是在交通监控等方面具有重要的应用价值。

关键词：暗通道先验图像去雾 FPGA

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基于FPGA的多运动目标实时检测系统设计

信息技术与信息化 2025年第1期 28-32页

作者：薛浪曾庆立钟戴元周佳凯唐瑞东吉首大学通信与电子工程学院湖南吉首416000

针对运动目标检测速度慢、检测不准确并且不适于多数应用场景的问题,利用FPGA的低功耗、实时性、高速率等优势,文章设计了一种基于FPGA的多运动目标实时检测系统。系统主要由图像处理模块,数据缓存模块和LCD显示模块3个核心部分构成。其... 详细信息

针对运动目标检测速度慢、检测不准确并且不适于多数应用场景的问题,利用FPGA的低功耗、实时性、高速率等优势,文章设计了一种基于FPGA的多运动目标实时检测系统。系统主要由图像处理模块,数据缓存模块和LCD显示模块3个核心部分构成。其中,使用SDRAM作为数据流的实时缓存,确保了数据流的高效处理;在图像处理环节,系统采用帧差法提取运动目标轮廓,并对提取轮廓中的每个像素进行形态学处理,以消除噪点和填补目标物的孔洞;然后基于距离阈值识别并区分多个目标,并在原始图像上绘制出包围盒,从而实现精确的目标分割与跟踪;在算法设计完后,通过LCD显示屏实时呈现检测结果。实验结果表明,系统能快速检测出视频中的多个运动目标,且资源消耗较低。此外,系统在分辨率为800 px×480 px的情况下,能够有效地实时检测出多个运动目标,显示出了良好的实时性和准确性,为计算机视觉领域中快速检测运动物体提供了一定的参考和应用价值。

关键词：运动目标 FPGA 阈值帧差法包围盒

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基于FPGA的CNN卷积加速部署研究

信息技术与信息化 2025年第1期 170-174页

作者：钟戴元曾庆立周佳凯薛浪唐瑞东吉首大学通信与电子工程学院湖南湘西416000

为解决资源受限环境下CNN部署效率的问题,文章提出了一种高效的卷积加速方案。通过模块化设计、三级流水线处理、定点运算和数据握手接收机制,优化FPGA资源使用,采用智能规模压缩和参数化配置减少硬件需求。实验结果表明,方案在协调计... 详细信息

为解决资源受限环境下CNN部署效率的问题,文章提出了一种高效的卷积加速方案。通过模块化设计、三级流水线处理、定点运算和数据握手接收机制,优化FPGA资源使用,采用智能规模压缩和参数化配置减少硬件需求。实验结果表明,方案在协调计算时间的同时,将资源占用率在同等功能基础上降低了50%以上,提升了计算效率,适用于CNN多尺度特征融合环境。

关键词： CNN卷积 FPGA 流水线参数化配置定点运算

20-14nm集成电路铜膜化学机械抛光铜钴去除速率选择比的研究

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20-14nm集成电路铜膜化学机械抛光铜钴去除速率选择比的研究

作者：周佳凯河北工业大学

学位级别：硕士

集成电路技术节点不断降低,这对极大规模集成电路(GLSI)多层铜布线加工精度提出了更高的要求。化学机械抛光(CMP)将化学作用和机械作用相结合,是集成电路制造中获得晶圆全局和局部平坦化的最有效方法。抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材... 详细信息

集成电路技术节点不断降低,这对极大规模集成电路(GLSI)多层铜布线加工精度提出了更高的要求。化学机械抛光(CMP)将化学作用和机械作用相结合,是集成电路制造中获得晶圆全局和局部平坦化的最有效方法。抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的好坏直接决定晶圆的抛光效果和良品率。自集成电路进入20-14 nm工艺节点,铜膜抛光已由传统的粗抛、精抛两步工艺改为了一步,这就要求铜膜抛光过程中在互连材料铜获得高去除速率的同时阻挡层材料钴的去除速率近乎为零,即满足铜膜抛光后停止在钴阻挡层上。本文针对这一问题从研究抛光液的不同组分对铜钴去除速率选择比的影响出发,进行了系统实验研究和理论分析,在获得铜钴高去除速率选择比的同时,研究成果对铜膜抛光液的优化以及最终实现国产化具有一定的指导意义。具体成果如下:1.针对HO在铜表面形成的钝化膜疏松、传统腐蚀抑制剂较难溶解及环保性不佳等问题,采用了一种新型的易溶型腐蚀抑制剂TT-LYK。在甘氨酸体系下,TT-LYK具有很好的钝化保护作用,且在与常用的1,2,4-triazole 1:1混合协同作用下对铜膜的抑制效果更强(速率降至1988埃/min)、表面粗糙度更低(Sq=1.20nm)。2.针对抛光液主要成分对钴去除速率及对铜钴去除速率选择比控制机理尚不明确等问题,研究了抛光液中不同组分(磨料浓度、HO浓度、腐蚀抑制剂)以及抛光液p H值对难调控的钴去除速率的影响及作用机理。结果表明:较低的磨料浓度(0.50 wt%)、较高的HO浓度(30 ml/L)、较高的抛光液p H值(10.50)以及引入适量的腐蚀抑制剂(500 ppm TT-LYK)均能有效抑制钴的去除速率。在该条件下,铜钴去除速率选择比可达212:1,满足工业应用大于100的要求。在此基础上通过采用有机碱TEAH与无机碱KOH的混合使用,在满足铜钴去除速率选择比要求的同时,提高了抛光液的稳定性(至少稳定3天)。3.针对目前对抛光液提出的绿色环保的要求,在前面研究的基础上,提出引入一种新型绿色添加剂壳聚糖CTS。不同浓度的CTS在抛光液中可起到杀菌、提高分散性、络合金属离子、腐蚀抑制、降低表面粗糙度等作用,适量CTS的引入能将铜钴去除速率选择比从24:1提高到67:1,并对上述作用机理进行了分析。同时将更低技术节点下采用钌作为阻挡层材料时铜钌的去除速率选择比从123:1提高至451:1,说明CTS可作为钌的有效腐蚀抑制剂。此研究为CTS在CMP产业中的应用提供了理论指导。

关键词： 20-14nm铜膜CMP 铜钴去除速率选择比腐蚀抑制剂 CTS

基于隧穿氧化物钝化接触的高效晶体硅太阳电池的研究现状与展望

同方学位论文库评论

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物理学报 2021年第17期70卷 288-298页

作者：任程超周佳凯张博宇刘璋赵颖张晓丹侯国付南开大学光电子薄膜器件与技术研究所天津300350 天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室天津300350 薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 天津市中欧太阳能光伏发电技术联合研究中心天津300350

在当今的光伏市场,晶体硅电池占据超过九成的份额,并且被认为在未来将依旧占据主导地位.在高效晶硅电池中,隧穿氧化物钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact solar cell,TOPCon)因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容... 详细信息

在当今的光伏市场,晶体硅电池占据超过九成的份额,并且被认为在未来将依旧占据主导地位.在高效晶硅电池中,隧穿氧化物钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact solar cell,TOPCon)因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容性好的优势而受到持续关注.该电池最显著的特征是其高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构,对全背表面实现了高效钝化,同时载流子选择性地被收集,具有制备工艺简单、使用N型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点.本文首先介绍了隧穿氧化物钝化接触太阳电池的基本结构和基本原理,然后对现有超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层的制备方式进行了对比,最后在分析研究现状基础上指出了该电池未来的研究方向.

关键词：隧穿氧化物钝化接触超薄氧化硅重掺杂多晶硅层太阳电池

不同种类表面活性剂对a面蓝宝石衬底CMP的影响

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半导体技术 2019年第11期44卷 883-887,898页

作者：崔雅琪牛新环王治周佳凯河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

研究了在抛光液中分别添加非离子表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚(JFCE)、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)和阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)对a面蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP)去除速率和表面状态的影响。通过对抛光液中... 详细信息

研究了在抛光液中分别添加非离子表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚(JFCE)、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)和阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)对a面蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP)去除速率和表面状态的影响。通过对抛光液中磨料粒径和Zeta电位的分析可知,JFCE、LAS对粒径和Zeta电位影响不大,DTAC对粒径和Zeta电位有一定影响,当DTAC体积分数增加到0.5%时,抛光液中会出现凝胶现象。采用原子力显微镜、接触角检测仪对CMP后蓝宝石表面状态进行了分析和表征,结果表明,在一定浓度范围内三种表面活性剂均有助于提高蓝宝石去除速率和降低表面粗糙度,当其体积分数均为0.4%时,使用添加DTAC的抛光液时a面蓝宝石的去除速率最大、表面粗糙度最低,更有利于衬底表面的洁净化。

关键词： a面蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP) 表面活性剂去除速率表面粗糙度

长余辉发光粒子与光催化剂在SiC晶圆化学机械抛光中的协同作用

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硅异质结太阳电池中钝化层和发射层的优化设计

表面技术 2022年第9期51卷 251-259页

作者：王万堂张保国周佳凯李浩然李烨河北工业大学电子信息工程学院天津 300130 南开大学光电薄膜器件与技术研究所天津 300350

目的获得一种可改善单晶SiC晶圆化学机械抛光(CMP)效率的复合增效技术,实现单晶SiC晶圆高效率和低成本的加工要求,并对其增效机理进行深入研究.方法通过抛光实验和原子力显微镜测试,探究长余辉发光粒子(LPPs)与不同光催化剂的协同作用... 详细信息

目的获得一种可改善单晶SiC晶圆化学机械抛光(CMP)效率的复合增效技术,实现单晶SiC晶圆高效率和低成本的加工要求,并对其增效机理进行深入研究.方法通过抛光实验和原子力显微镜测试,探究长余辉发光粒子(LPPs)与不同光催化剂的协同作用对SiC–CMP的材料去除速率和表面粗糙度的影响.结合扫描电子显微镜(SEM)、紫外–可见漫反射光谱仪(UV–vis)、光致发光光谱仪(PL)和X射线光电子能谱仪(XPS)等仪器的测试结果,研究LPPs与光催化剂的协同增效机理.结果与传统CMP的条件相比,在光催化条件下采用LPPs(质量分数0.5％)+TiO2(质量分数0.5％)+H2O2(质量分数1.5％)+Al2O3(质量分数2％)的抛光液时,SiC的材料去除速率(MRR)由294 nm/h提高到605 nm/h,同时获得的晶圆表面粗糙度(Ra)为0.477 nm.然而,采用含有LPPs和ZrO2的抛光液抛光SiC时,其材料去除速率和表面粗糙度都未得到明显改善.XPS测试结果表明,LPPs与光催化剂的协同作用增强了抛光液对SiC的氧化作用.UV–vis和PL测试结果显示,LPPs与不同光催化剂协同效果的差异主要与其光学性能有关.结论在光催化条件下,LPPs和TiO2对单晶SiC–CMP具有协同增效的作用,然而LPPs和ZrO2没有展现出协同增效的作用,即LPPs与光催化剂的协同作用可以改善SiC–CMP的性能,但是光催化剂的选择需要考虑LPPs的发光特性.

关键词：碳化硅化学机械抛光光催化长余辉发光粒子材料去除速率表面粗糙度

来源：博看期刊评论

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物理学报 2021年第18期70卷 336-345页

作者：张博宇周佳凯任程超苏祥林任慧志赵颖张晓丹侯国付南开大学光电子薄膜器件与技术研究所天津300350 天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室天津300350 薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 天津市中欧太阳能光伏发电技术联合研究中心天津300350

本征钝化层及p型发射层对硅异质结太阳电池的性能具有重要的影响.本文在常规钝化层与晶硅衬底(c-Si)之间插入一层低功率、高氢稀释比沉积的超薄缓冲层,以此来提高钝化效果,并拓宽钝化层工艺窗口.此外,设计并制备了具有宽带隙、高电导特... 详细信息

本征钝化层及p型发射层对硅异质结太阳电池的性能具有重要的影响.本文在常规钝化层与晶硅衬底(c-Si)之间插入一层低功率、高氢稀释比沉积的超薄缓冲层,以此来提高钝化效果,并拓宽钝化层工艺窗口.此外,设计并制备了具有宽带隙、高电导特性的重掺杂纳米晶硅/轻掺杂p型双层复合发射极.实验结果表明,双层钝化层具有更加稳定与优异的钝化效果,钝化样品的少子寿命达到4.197 ms,隐含开路电压(implied-VOC,iVOC)达到726 mV.同时双层复合发射层中,轻掺杂的掺杂层可以减弱掺杂剂向本征钝化层的扩散,保证良好的钝化效果,而重掺杂的掺杂层不仅能够提供足够的内建电场,而且可以改善掺杂层与氧化铟锡薄膜的接触特性,进而提升电池的输出特性.并且高氢稀释比的前掺杂层还可以对钝化层起到氢处理的作用,减少钝化层表面的悬挂键,从而增强化学钝化效果,进而提高电池的开路电压.最终,基于商业化制绒的硅片,获得了效率达到20.96%的硅异质结太阳电池,其中开路电压为710 mV,短路电流密度为39.88 mA/cm^(2),填充因子为74.02%.

关键词：硅异质结太阳电池钝化层发射层复合结构

用于铜互连CMP工艺的抛光液研究进展及发展趋势

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电子元件与材料 2020年第9期39卷 12-18页

作者：周佳凯牛新环杨程辉王治崔雅琪河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

在集成电路制造中,双大马士革技术已经被广泛应用于铜互连工艺中,其中采用了化学机械抛光(CMP)技术去除在布线时电镀阶段形成的多余铜,为下面的多层金属化结构提供一个平坦的表面。CMP将化学作用和机械作用相结合,是获得晶圆局部和全局... 详细信息

在集成电路制造中,双大马士革技术已经被广泛应用于铜互连工艺中,其中采用了化学机械抛光(CMP)技术去除在布线时电镀阶段形成的多余铜,为下面的多层金属化结构提供一个平坦的表面。CMP将化学作用和机械作用相结合,是获得晶圆局部和全局平坦化的唯一可靠技术。抛光液作为CMP工艺中最重要的耗材之一,其性能的好坏直接决定晶圆的抛光效果和良品率。本文回顾了近年来国内外开发的各种新型铜抛光液,归纳总结表明铜抛光液正在朝着弱碱性、绿色环保、一剂多用和复配协同作用的方向发展。此外,展望了铜抛光液未来的重点研究方向。

关键词：铜互连化学机械抛光综述抛光液发展方向