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高性能模数转换器技术挑战与发展趋势

中国科学：信息科学 2024年第1期54卷 48-57页

作者：朱樟明刘术彬西安电子科技大学微电子学院模拟集成电路与系统教育部重点实验室西安710071

高性能模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)是电子信息系统的核心器件,是集成电路设计领域的研究热点与难点,是最复杂、难度最大的模拟集成电路.本文阐述了集成电路工艺演进给高性能模拟电路设计带来的共性挑战,并分别从纳米... 详细信息

高性能模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)是电子信息系统的核心器件,是集成电路设计领域的研究热点与难点,是最复杂、难度最大的模拟集成电路.本文阐述了集成电路工艺演进给高性能模拟电路设计带来的共性挑战,并分别从纳米工艺下高速高精度、超高速低精度和高精度低延时等模数转换器系统架构与设计技术方面分析了高性能模数转换器面临的技术挑战与重要发展趋势.

关键词：模拟集成电路模数转换器高速高精度低延时

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氮化镓电致发光谱及原位温度近场同测研究

中国激光 2024年第17期 221-227页

作者：康晓雪陈娜李韶颖刘真民刘书朋商娅娜黄伟卢红亮王廷云上海大学特种光纤与光接入网重点实验室上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室复旦大学微电子学院专用集成电路和系统国家重点实验室

温度及电致发光谱检测对于氮化镓（GaN）器件的可靠性表征至关重要。利用音叉原子力反馈和量子点修饰的光纤探针，对GaN材料微纳米区域的电致发光谱和原位温度进行近场同测研究。在音叉原子力反馈控制下，量子点光纤探针趋近GaN样品表... 详细信息

温度及电致发光谱检测对于氮化镓（GaN）器件的可靠性表征至关重要。利用音叉原子力反馈和量子点修饰的光纤探针，对GaN材料微纳米区域的电致发光谱和原位温度进行近场同测研究。在音叉原子力反馈控制下，量子点光纤探针趋近GaN样品表面。近场收集电致发光谱和探针针尖处量子点的荧光谱，依据量子点荧光谱峰位偏移与温度的线性关系，解调出样品表面微纳米区的原位温度。不同电压激励下GaN电致发光谱及温度同测结果表明：在0～12 V的激励电压范围内，当激励电压达到9 V时，GaN开始出现电致发光现象，电致发光谱峰强随着激励电压的升高而逐渐升高，中心峰位保持不变，且电致发光导致其自身阻抗特性发生变化，从而导致9～12 V激励电压范围内的GaN表面温度梯度明显高于0～9 V激励电压范围内的温度梯度。该方法实现了近场电致发光谱和温度的原位同测，为器件可靠性研究提供了新的测量手段。

关键词：量子点光纤探针氮化镓近场测温电致发光谱原位检测

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动态环境下自主机器人的双机制切向避障

浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 779-789,846页

作者：章一鸣姚文广陈海进南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室江苏南通226001 傲拓科技股份有限公司江苏南京210012

针对机器人工作环境的动态随机性,提出面向双机制切向避障的改进人工势场法.针对传统人工势场法的局部极小值陷阱问题,提出静态避障机制,在规划开始前对地图进行预处理,预测局部极小值点并将障碍物分成连通与非连通障碍物,结合切向避障... 详细信息

针对机器人工作环境的动态随机性,提出面向双机制切向避障的改进人工势场法.针对传统人工势场法的局部极小值陷阱问题,提出静态避障机制,在规划开始前对地图进行预处理,预测局部极小值点并将障碍物分成连通与非连通障碍物,结合切向避障实现静态切向避障.以静态避障机制为基础,针对动态障碍物,提出动态避障机制,通过实时调整碰撞风险系数并选择系数最大的障碍物进行避障角补偿,实现动态切向避障.通过状态决策统筹静态、动态切向避障机制与全局路径规划,实现混合规划与设计.设计仿真和全向移动平台,对所提方法进行验证测试.结果表明,所提方法在不同环境复杂下均有效解决了传统人工势场法的局部极小值陷阱问题,实现了动态环境下快速自主避障.对比3种方法避开不同类型障碍物的平均耗时,所提方法比动态窗口法(DWA)提升55%,比时间弹性带法(TEB)提升40%;对比3种方法导航不同复杂度地图的平均耗时,所提方法比DWA提升39%,比TEB提升22%.

关键词：动态环境人工势场法局部极小值陷阱双机制切向避障状态决策混合规划

用于极紫外光刻非球面光学元件检测的复合三相位计算全息元件

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光学学报 2024年第14期44卷 119-125页

作者：张海涛谢常青中国科学院微电子研究所集成电路制造技术全国重点实验室北京100029 中国科学院大学集成电路学院北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

提出一种同时出射3个波前的复合三相位计算全息图(CGH),并将其应用于波前误差校正。通过6次组合测量标定出CGH基底制造误差和图形位置误差,并在检测结果中予以消除。所测试的极紫外光刻(EUVL)非球面光学元件峰谷(PV)值和均方根(RMS)误... 详细信息

提出一种同时出射3个波前的复合三相位计算全息图(CGH),并将其应用于波前误差校正。通过6次组合测量标定出CGH基底制造误差和图形位置误差,并在检测结果中予以消除。所测试的极紫外光刻(EUVL)非球面光学元件峰谷(PV)值和均方根(RMS)误差分别为31.6 nm和4.88 nm。此外,对同一非球面光学元件进行基于折射零位补偿的检测实验,其PV值和RMS误差分别为38.6 nm和5.14 nm。所提出的复合三相位CGH具有实现亚纳米量级的EUVL非球面光学元件面形检测潜力。

关键词：测量非球面复合相位计算全息图组合测量

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Ka波段圆极化折叠反射阵列天线设计与优化

无线电工程 2024年第9期54卷 2138-2145页

作者：王忆凡吕聚良李腾东南大学毫米波全国重点实验室江苏南京210096

基于1/2折叠反射超表面的原理,进一步研究了1/n的折叠反射超表面设计方法和性能优化步骤,目标是设计一种可以兼顾阵列效率和剖面高度的圆极化阵列。折叠阵列架构采用1层极化反射单元,1层圆极化透射层和圆极化馈源。研究了一种右旋圆极... 详细信息

基于1/2折叠反射超表面的原理,进一步研究了1/n的折叠反射超表面设计方法和性能优化步骤,目标是设计一种可以兼顾阵列效率和剖面高度的圆极化阵列。折叠阵列架构采用1层极化反射单元,1层圆极化透射层和圆极化馈源。研究了一种右旋圆极化超表面单元,仿真结果表明,在25~35 GHz,该单元具有良好的极化选择特性。设计了一种转极化反射单元,仿真结果显示在25~35 GHz,该单元具有良好的转极化特性。提出并研究了1/n的折叠超反射表面的相位计算方法,通过仿真对天线阵列性能进行优化。为了验证提出的方法,对一款剖面高度比阵列口径为0.287的31×31圆极化折叠阵列进行了仿真和测试,测试结果与仿真结果较为一致。测试结果表明,设计的圆极化折叠阵列具有36.1%的口径效率,3.6%的1 dB增益带宽,11.4%的3 dB增益带宽和16.6%的3 dB轴比带宽。提出的方法很好地平衡了天线效率与天线剖面,为高性能折叠阵列设计提供了一种新的研究思路。

关键词：电磁超表面反射阵列天线圆极化天线折叠超表面天线

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并行重采样物理信息神经网络：用于低雷诺数下不可压缩流体流动分析

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计算力学学报 2024年

作者：苟志勇蒋权黄文清广西民族大学人工智能学院广西混杂计算与集成电路设计分析重点实验室

流场重建和流场参数识别是流体力学研究中的关键任务。当使用基于物理信息神经网络（Physics-Informed Neural Networks，PINNs）来解决流体流动问题时，传统的PINNs方法在模拟不可压缩流体时遭遇若干挑战，例如预测精度不足、采样点布... 详细信息

流场重建和流场参数识别是流体力学研究中的关键任务。当使用基于物理信息神经网络（Physics-Informed Neural Networks，PINNs）来解决流体流动问题时，传统的PINNs方法在模拟不可压缩流体时遭遇若干挑战，例如预测精度不足、采样点布置和超参数选择难题。这些挑战使得PINNs的训练过程缓慢且难以收敛并陷入局部最优解。该改进PINNs的主要思想为：首先，使用传统PINNs采样方式对求解域进行采样，并对其训练过程中残差较大的位置进行重采样；其次，运用并行神经网络结构以提高预测精度；最后，通过网格搜索技术来确定最优超参数。即并行重采样物理信息神经网络（Parallel Resampling PINNs，PRS-PINNs）。文章通过两个经典的计算流体动力学问题—低雷诺数下的Kovasznay流和圆柱绕流，对PRS-PINNs进行了测试。实验结果显示，PRS-PINNs的预测结果与解析解高度一致，利用流场数据也能较为准确的推算出未知参数，为计算流体动力学问题的求解提供了一种新方法。

关键词：物理信息神经网络重采样并行计算网格搜索 PDE智能求解

太赫兹量子级联激光器与量子阱探测器研究进展（特邀）

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中国激光 2024年第1期 377-392页

作者：曹俊诚韩英军中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室

太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件，具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间，其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征，在天... 详细信息

太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器都是基于子带间电子跃迁的半导体器件，具有体积小、频率可调、响应速度快等优点。其工作波长位于微波波长和红外波长之间，其光谱涵盖了众多气体分子、化合物以及凝聚态物质的频谱特征，在天文观测、公共安全、生物医药等领域中有重大应用前景。近年来，太赫兹量子级联激光器和太赫兹量子阱探测器的性能有了显著提高，其应用也受到关注。回顾了太赫兹量子级联激光器和量子阱探测器的发展历程，简述了其工作原理和器件结构，介绍了器件性能在工作温度、光谱范围等方面的最新进展及其在高分辨光谱、太赫兹成像、无线宽带通信等方面的应用，并在此基础上分析了目前存在的问题和研究热点，对其未来发展进行了展望。

关键词：光学器件太赫兹技术量子级联激光器量子阱探测器

RIS辅助的ISAC系统抗多径衰落及路径损耗方法研究

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无线电通信技术 2024年第5期50卷 958-966页

作者：于飞桥陈志敏陈鹏上海电机学院电子信息学院上海201306 东南大学毫米波国家重点实验室江苏南京210096

车联网作为未来智慧交通系统中的重要组成部分,对通信和感知的要求也越来越高。通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为车联网方向极具潜力的一项技术,因可以解决通信场景下的位置感知问题而引起业内的广泛关... 详细信息

车联网作为未来智慧交通系统中的重要组成部分,对通信和感知的要求也越来越高。通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为车联网方向极具潜力的一项技术,因可以解决通信场景下的位置感知问题而引起业内的广泛关注。由于城市场景中电磁环境更加随机和不可控,使得当前传统的通信系统架构已经无法满足车-路侧单元(Vehicle-to-Infrastructure,V2I)系统中的通信与感知需求。对此,考虑在传统的V2I系统加入智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),将其与ISAC技术结合,构建多径场景下新的被动感知模型。深入分析了在新的被动感知模型下,RIS辅助ISAC通信系统的抗多径性能优化。提出一种大尺寸RIS单元优化分组方法,使部分单元参与信号的反射,并将单元优化分组后的大尺寸RIS与相同单元数的小尺寸RIS进行系统性能对比。仿真结果表明,优化设计大尺寸RIS实现了高于小尺寸RIS大约1.5 bit/s的信号传输效率,在提升系统信号传输性能的同时有效地减少了信道的估计开销。

关键词：通信感知一体化智能反射面多径路径损耗

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全局/滚动曝光兼容高动态抗辐照CMOS图像传感器设计

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半导体光电 2024年第4期45卷 568-574页

作者：李明刘戈扬傅婧刘昌举倪飘蒋君贤任思伟重庆光电技术研究所重庆400060 集成电路与微系统全国重点实验室重庆400060

针对高速目标的高精度探测及辐射环境的应用要求,为解决全局与滚动曝光模式兼容难度大、灵敏度和动态低、帧速不高、抗辐照水平低等问题,对CMOS图像传感器架构、像素结构、列并行高精度数字化、高速读出、抗辐照加固等技术进行研究。基... 详细信息

针对高速目标的高精度探测及辐射环境的应用要求,为解决全局与滚动曝光模式兼容难度大、灵敏度和动态低、帧速不高、抗辐照水平低等问题,对CMOS图像传感器架构、像素结构、列并行高精度数字化、高速读出、抗辐照加固等技术进行研究。基于单边列并行DDS、多模兼容的架构方案,设计了一款7.5μm×7.5μm,2048×2048可见光CMOS图像传感器,采用双增益像素结构、高帧速数字化读出、多通道可选输出、像素和电路抗辐照加固等方法,实现了全局与滚动曝光兼容、高灵敏度高动态成像、高精度数字化和高速输出、抗辐照加固等技术验证,填补了国内多模曝光兼容抗辐照CMOS图像传感技术研究空白。测试结果表明:器件功能正常,成像效果良好,动态范围、满阱电荷、灵敏度、帧速、抗辐照等指标满足预期要求,对高速高动态成像及辐射环境的系统应用具有重要意义。

关键词： CMOS图像传感器全局与滚动兼容抗辐照像素双增益