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电流增益截止频率为441 GHz的InGaAs/InAlAs InP HEMT

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 329-333页

作者：封瑞泽曹书睿冯识谕周福贵刘同苏永波金智中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成电路研究中心北京100029 中国科学院大学集成电路学院北京100049

本文设计并制作了fT>400 GHz的In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMT)。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm,栅宽为2×50μm。最大漏极电流***为957 mA/mm,最大跨导***为1265 mS/mm。即使在相对较小的VDS=0.7 V下,电流增益截止频率fT达到了441 GHz,最大振荡频率fmax达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。

关键词：铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMTs) InGaAs/InAlAs 电流增益截止频率(f_(T)) 最大振荡频率(f_(max)) 栅槽

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忆阻器及其存算一体应用研究进展

科技导报 2024年第2期42卷 31-49页

作者：江之行席悦唐建石高滨钱鹤吴华强清华大学集成电路学院集成电路高精尖创新中心北京100084

深度学习的飞速发展带来了巨大的算力需求,然而基于存算分离的“冯·诺依曼架构”的传统硅基芯片面临着“存储墙”等问题,芯片算力增长逐渐陷入瓶颈。为了解决这个矛盾,研究人员从生物大脑的工作模式得到启发,提出了基于忆阻器的存算一... 详细信息

深度学习的飞速发展带来了巨大的算力需求,然而基于存算分离的“冯·诺依曼架构”的传统硅基芯片面临着“存储墙”等问题,芯片算力增长逐渐陷入瓶颈。为了解决这个矛盾,研究人员从生物大脑的工作模式得到启发,提出了基于忆阻器的存算一体架构。这种全新的架构在处理神经网络等任务时在能效和速度上较“冯·诺依曼架构”有望实现几个数量级的提升,是实现超低功耗、超高算力计算芯片的最有潜力的技术路线之一。本文综述了各种类型忆阻器的工作机理与最新进展,对比了国内外研究团队的器件研究进展;综述了基于忆阻器的存算一体芯片在神经网络、信号处理和机器学习等方向的应用演示的研究进展;总结了基于忆阻器的存算一体芯片目前面临的挑战,并提出中国在该领域进一步发展的建议。

关键词：忆阻器类脑计算存算一体:神经网络:信号处理

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SRAM存算一体芯片研究:发展与挑战

中国科学：信息科学 2024年第1期54卷 25-33页

作者：叶乐贾天宇陈沛毓武蒙黄如北京大学集成电路学院北京100871

人工智能时代对计算芯片的算力和能效都提出了极高要求.存算一体芯片技术被认为是有望解决处理器芯片“存储墙”瓶颈,大幅提升人工智能算力能效和算力密度的关键技术和重要解决方案.SRAM存算一体芯片技术由于其在兼容性、鲁棒性、灵活... 详细信息

人工智能时代对计算芯片的算力和能效都提出了极高要求.存算一体芯片技术被认为是有望解决处理器芯片“存储墙”瓶颈,大幅提升人工智能算力能效和算力密度的关键技术和重要解决方案.SRAM存算一体芯片技术由于其在兼容性、鲁棒性、灵活性等方面的优势,已经得到多个旗舰公司的认可和相关领域的产业布局.本文基于国家自然科学基金委员会第347期“双清论坛(青年)”的讨论内容,回顾SRAM存算一体芯片领域近年来的研究现状和发展趋势,分析并总结了该领域未来的研究需求,凝练关键科学问题并进一步探讨前沿研究方向和科学基金资助战略.

关键词：人工智能存算一体 SRAM 存算科学问题

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基于统计数据的RRAM器件特性参数分析

中国科学:信息科学 2024年

作者：柯庆代月花安徽大学集成电路学院

本文统计了58款不同结构和不同材料的RRAM器件结构和电学特性参数,根据参数之间的联系建立了器件特性参数的计算模型,用统计学的百分位法计算了器件数据的差异性,获得了RRAM器件参数的定量指标.根据计算结果,我们发现RRAM器件的写时间... 详细信息

本文统计了58款不同结构和不同材料的RRAM器件结构和电学特性参数,根据参数之间的联系建立了器件特性参数的计算模型,用统计学的百分位法计算了器件数据的差异性,获得了RRAM器件参数的定量指标.根据计算结果,我们发现RRAM器件的写时间、擦时间、写能量和数据维持时间均未达到预期指标, ECM器件低阻态时有量子力学效应,而VCM器件则没有量子力学效应. RRAM器件还需要进一步发展才能取代Flash技术.就发展趋势而言, ECM和VCM器件与NOR flash的差距最小,最可能取代NOR flash.

关键词：阻变存储器件参数计算模型百分位方法统计指标

高能效高安全新兴计算芯片:现状、挑战与展望

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中国科学：信息科学 2024年第1期54卷 34-47页

作者：刘伟强陈珂吴比邓尔雅王佑龚宇崔益军王成华南京航空航天大学集成电路学院南京211106 空天集成电路与微系统工业和信息化部重点实验室南京211106

智能信息化社会对算力的需求日益增长,高能效和高安全性的计算芯片已经成为支撑科技创新和社会进步不可或缺的基础设施.新兴计算范式作为提升算力的创新技术,近年来在理论和技术方面取得了重要突破,引起了学术界和工业界广泛关注.本文... 详细信息

智能信息化社会对算力的需求日益增长,高能效和高安全性的计算芯片已经成为支撑科技创新和社会进步不可或缺的基础设施.新兴计算范式作为提升算力的创新技术,近年来在理论和技术方面取得了重要突破,引起了学术界和工业界广泛关注.本文从电路设计方法、新型芯片架构以及脑启发算法等多个角度介绍和分析了新兴计算芯片的相关前沿技术,同时讨论了各项技术的阶段性特征以及所面临的设计挑战和安全可信挑战,最后展望了新兴计算芯片技术的未来发展,并阐述了其发展的重点方向.

关键词：新兴计算范式安全可信近似计算随机计算存内计算脑启发式计算

环栅晶体管制备中SiGe选择性刻蚀技术综述

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材料导报 2024年第9期38卷 14-20页

作者：刘恩序李俊杰刘阳杨超然周娜李俊峰罗军王文武中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学集成电路学院北京100049

环栅(Gate-all-around,GAA)晶体管是3 nm以下节点替代现有鳍式晶体管(FinFET)最有竞争力的器件结构,能有效改善器件尺寸不断微缩带来的短沟道效应。与FinFET相比,GAA器件制备的工艺流程中内侧墙制备和沟道释放是新引入的工艺模块,均需要... 详细信息

环栅(Gate-all-around,GAA)晶体管是3 nm以下节点替代现有鳍式晶体管(FinFET)最有竞争力的器件结构,能有效改善器件尺寸不断微缩带来的短沟道效应。与FinFET相比,GAA器件制备的工艺流程中内侧墙制备和沟道释放是新引入的工艺模块,均需要SiGe选择性刻蚀技术。工艺要求SiGe作为牺牲层被选择性刻蚀去除,且尽可能减少对Si沟道的损伤。本文对环栅晶体管制备工艺中所需的SiGe选择性刻蚀技术进行了综述,主要分析了器件结构的发展趋势及SiGe选择性刻蚀的应用,并分类综述了常规SiGe选择性刻蚀方法以及新型选择性刻蚀技术的发展历程,分析了各种技术的优点和不足。最后对SiGe选择性刻蚀技术面临的挑战进行了分析,并对其未来可能的发展趋势进行了展望。

关键词：锗硅选择性刻蚀环栅内侧墙沟道释放纳米线纳米片

电流增益截止频率为441GHz的InGaAs/InAlAs InP HEMT（英文）

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红外与毫米波学报 2024年第3期 331-335页

作者：封瑞泽曹书睿冯识谕周福贵刘同苏永波金智中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成电路研究中心中国科学院大学集成电路学院

本文设计并制作了fT>400 GHz的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As铟磷高电子迁移率晶体管（InP HEMT）。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm，栅宽为2×50μm。最大漏极电流***为957 mA/mm，最大跨导***为1 265 mS/mm。即使... 详细信息

本文设计并制作了fT>400 GHz的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As铟磷高电子迁移率晶体管（InP HEMT）。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm，栅宽为2×50μm。最大漏极电流***为957 mA/mm，最大跨导***为1 265 mS/mm。即使在相对较小的VDS=0.7 V下，电流增益截止频率fT达到了441 GHz，最大振荡频率fmax达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。

关键词：铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMTs) InGaAs/InAlAs 电流增益截止频率(fT) 最大振荡频率(fmax) 栅槽

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基于磁集成设计的超高频谐振反激变换器研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 1-6页

作者：张德生张明宋伟闵闰华中科技大学集成电路学院湖北武汉430074 北京空间飞行器总体设计部北京100094

研究了一种基于磁集成设计的超高频谐振反激功率变换器,通过充分利用电路中的寄生参数,减小了电路中无源器件的数量,从而进一步提升变换器的功率密度.采用空心PCB电感构建松耦合变压器,利用其漏感作为谐振电感、功率管寄生电容作为谐振... 详细信息

研究了一种基于磁集成设计的超高频谐振反激功率变换器,通过充分利用电路中的寄生参数,减小了电路中无源器件的数量,从而进一步提升变换器的功率密度.采用空心PCB电感构建松耦合变压器,利用其漏感作为谐振电感、功率管寄生电容作为谐振电容构建谐振网络.通过合理设计变压器电学参数,保证了功率器件软开关的实现.然后,基于Wheeler公式对空心变压器的几何结构进行估算.进一步地,基于有限元仿真对空芯变压器的结构进行调整,结合设计目标实现了空心变压器的精确设计.最后搭建了30 MHz,25 W的超高频谐振反激变换器样机.额定功率下,样机达到了80.5%的效率和5.5 W/cm^(3)的功率密度,验证了以上方法的有效性.

关键词：谐振反激变换器超高频空心变压器寄生参数有限元仿真

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开关电容DC-DC转换器:从变压器模型到电路的演进

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1888-1895页

作者：黄沫陈中俊夏添杨在天澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室中国澳门999078

开关电容(Switched Capacitor,SC)DC-DC转换器在很多领域有着广泛的应用。为应对大电压转换比(Voltage Conversion Ratio,VCR)的情况,前人提出了诸多拓扑结构。常用的拓扑结构包括Dickson,Cockcroft-Walton,Series-Parallel,Ladder,Fibonacci,Divider等等。这些拓扑结构有着各自的性能特点,适用于不同的场景。然而,对于这些不同的拓扑结构是如何产生的,本质的区别是什么,各自的优缺点是什么,并无直观的解释和分析。因此,该文从开关电容DC-DC转换器的等效变压器模型入手,分析了各个拓扑之间的本质区别,并展示了从等效模型到实际电路的演进过程,解释了规则和原因。

关键词：开关电容 DC-DC转换器变压器模型演进

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