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一种非线性VLD终端的研究与设计

电源学报 2024年

作者：苏昕瑞冯全源西南交通大学微电子研究所

功率器件的耐压特性主要由终端决定，VLD是一种非常常用的终端技术，其具有低成本、工艺简单、高灵活性等优点。传统的线性VLD终端在一些情况下具有局限性，其耐压会受到限制。本文通过理论分析推导提出了一种新的非线性VLD终端，这种... 详细信息

功率器件的耐压特性主要由终端决定，VLD是一种非常常用的终端技术，其具有低成本、工艺简单、高灵活性等优点。传统的线性VLD终端在一些情况下具有局限性，其耐压会受到限制。本文通过理论分析推导提出了一种新的非线性VLD终端，这种终端的电学特性变得更好，电场分布变得更加均匀，更有效地减小了电场的集中效应，使得耐压变得更高。在相同的工艺流程和材料情况下，线性VLD结构的耐压峰值为728V，而非线性VLD结构的耐压可以达到758V，相比提高了4.12%，并且工艺难度不大，在实现上较为容易。

关键词：功率器件终端耐压非线性VLD

SRAM型FPGA多层级软错误防护技术研究进展

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：陈雷王卓立王硕周婧田春生庞永江北京微电子技术研究所

SRAM型FPGA由于其开发成本低、设计周期短、通用性广等一系列优点，被广泛应用于航天、军事、高能核物理和地面通信等领域，这些应用的特殊性对FPGA器件的抗辐射性能提出了额外的需求，研究SRAM型FPGA的软错误防护方法，进而提升系统靠... 详细信息

SRAM型FPGA由于其开发成本低、设计周期短、通用性广等一系列优点，被广泛应用于航天、军事、高能核物理和地面通信等领域，这些应用的特殊性对FPGA器件的抗辐射性能提出了额外的需求，研究SRAM型FPGA的软错误防护方法，进而提升系统靠性变得迫在眉睫。本文按硬件级别、系统级别和软件级别对各类抗辐射优化技术进行了概述，梳理了硬件防护、三模冗余、刷新、设计实现算法优化等主流技术，对各项技术的优势和劣势进行了分析，并阐述了使用原位容错方法作为补充技术，对三模冗余加刷新技术后的FPGA设计进行进一步加固的可行性和必要性。本文最后对机器学习技术在抗辐射优化中的应用探索做了总结和展望，并对基于强化学习的软件容错方法的架构进行了描述，以希望为进一步完善FPGA软件抗辐射措施提供技术支持，为抗辐射加固及相关领域的研究人员提供参考。

关键词： FPGA 单粒子效应三模冗余刷新技术原位容错软错误率

130 nm 7T SOI SRAM总剂量与单粒子协和效应研究

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 506-512页

作者：肖舒颜郭刚王林飞张峥陈启明高林春王春林张付强赵树勇刘建成中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 中国科学院微电子研究所北京100029

为进一步阐明SOI器件中总剂量效应(TID)与单粒子效应(SEE)间的协和效应,本文基于SOI工艺特征尺寸为130 nm的国产7T结构SRAM进行了相关研究。通过对4组SOI SRAM开展了不同TID辐照后的SEE实验,得到器件单粒子翻转(SEU)截面随TID的变化规律... 详细信息

为进一步阐明SOI器件中总剂量效应(TID)与单粒子效应(SEE)间的协和效应,本文基于SOI工艺特征尺寸为130 nm的国产7T结构SRAM进行了相关研究。通过对4组SOI SRAM开展了不同TID辐照后的SEE实验,得到器件单粒子翻转(SEU)截面随TID的变化规律。SOI SRAM的SEU截面在TID辐照后呈现明显的降低,最大在750 krad(Si)剂量辐照后下降80.5%。器件的饱和截面呈现随剂量增加而下降的趋势,最大下降19.5%,研究中未发现SEU阈值的明显变化。分析认为,延迟晶体管N5的等效关态电阻因为TID辐照而增加,该现象会造成N5的延迟作用增强,是该款器件SEU截面下降的主要原因。采用这种7T结构的SOI SRAM的抗SEE性能会随其在轨累积剂量的增加而逐渐增强,这为今后电子器件的抗辐射加固提供了启示。

关键词：总剂量效应单粒子效应协和效应单粒子翻转静态随机存储器

基于标签多伯努利跟踪器的对手风险动态评估方法

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雷达学报（中英文） 2024年第1期13卷 270-282页

作者：王明阳刘旭旭李裕霖李溯琪王佰录西南电子技术研究所成都610036 重庆大学微电子与通信工程学院重庆400044

在诸多的军事和民用领域都存在对手目标蓄意入侵我方重要区域从事恶意伤害活动的场景。对手风险评估是基于我方传感器获取的量测数据,在线评估和预测对手行动对我方资产造成的潜在伤害和损失。为了评估随机且动态变化的对手风险,该文提... 详细信息

在诸多的军事和民用领域都存在对手目标蓄意入侵我方重要区域从事恶意伤害活动的场景。对手风险评估是基于我方传感器获取的量测数据,在线评估和预测对手行动对我方资产造成的潜在伤害和损失。为了评估随机且动态变化的对手风险,该文提出一种基于标签多伯努利(LMB)跟踪器的统计对手风险动态评估方法。首先,在LMB跟踪器的框架下,基于加性模型和乘性模型,分别推导了统计对手风险最小均方误差估计的表达式。其次,针对所涉及的非线性函数积分问题,结合混合高斯近似和抽样近似方法,提出统计对手风险最小均方误差估计的数值计算方法;最后,将统计对手风险估计方法与LMB跟踪器的迭代过程有机结合,可实现入侵的多目标对我方重要资产期望损失的动态在线评估。模拟多个具有杀伤能力的目标攻击我方雷达阵地的场景,利用雷达获取的实时点迹量测数据,验证了提出算法的有效性和性能优势。

关键词：对手风险评估多目标跟踪标签多伯努利跟踪器随机集理论威胁等级评估态势重建

基于多尺度卷积注意力机制的输电线路防振锤缺陷检测

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3522-3537页

作者：张烨李博涛尚景浩黄新波翟鹏超西安工程大学电子信息学院西安710048 西安微电子技术研究所西安710000

作为输电线路中的重要金具部件,防振锤的缺陷将对输电线路构成严重威胁。针对由于防振锤缺陷样本数量稀少、背景复杂、区域形状尺寸不一造成的防振锤缺陷识别能力不足的问题,提出一种基于多尺度卷积注意力机制的防振锤缺陷检测方法。首... 详细信息

作为输电线路中的重要金具部件,防振锤的缺陷将对输电线路构成严重威胁。针对由于防振锤缺陷样本数量稀少、背景复杂、区域形状尺寸不一造成的防振锤缺陷识别能力不足的问题,提出一种基于多尺度卷积注意力机制的防振锤缺陷检测方法。首先,通过统计不同缺陷的防振锤尺寸,设计适应不同类别的多尺度卷积注意力机制,使网络重点关注图像中的防振锤区域;其次,引入结构重参数化方法,以将网络中的多分支结构无损失地转换为单分支结构,在提高网络检测性能的同时维持检测速度在较高水平;最后,以渐进式特征金字塔网络结构(AFPN)为基础,融合更多的浅层网络,提高了网络检测防振锤小目标的能力。实际收集的防振锤缺陷数据集实验结果表明,设计的检测方法可显著提升防振锤缺陷检测的性能,检测精度mAP0.5达到了91.9%,在TITAN XP平台下检测速度达60.88帧/s,可为输电线路防振锤智能化巡检提供参考。

关键词：防振锤深度学习注意力机制实时缺陷检测

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一种多功能精确分段补偿带隙基准源设计

微电子学 2024年

作者：何浩冯全源西南交通大学微电子研究所

为了降低带隙基准源输出电压的温漂系数，提出一种精确补偿方法：设计正、负温度系数电流产生电路对输出电压进行分段补偿。NMOS管充当开关控制补偿的温度段。首先采用电阻串联分压结构精确控制开关管的导通和截止，进而精准控制引入补... 详细信息

为了降低带隙基准源输出电压的温漂系数，提出一种精确补偿方法：设计正、负温度系数电流产生电路对输出电压进行分段补偿。NMOS管充当开关控制补偿的温度段。首先采用电阻串联分压结构精确控制开关管的导通和截止，进而精准控制引入补偿电流的温度段，极降低输出电压的温漂系数。此外，电路还能提供零、正、负温度系数电流，实现多功能输出。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计电路，在Cadence软件上仿真验证。仿真结果：在3.3 V电源电压，温度-40 ℃～125 ℃，经过精确补偿后的输出电压温漂系数低至0.48 ppm/℃，最大变化90.23 μV。在27 ℃，低频时输出电压PSR为75.42 dB。电源电压在2.2 V～5 V，基准源可以稳定工作。输出电流的温漂系数为34.96 ppm/℃。

关键词：带隙基准精确补偿分段补偿多功能输出

LCCC封装器件热疲劳失效分析及结构优化研究

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微电子学 2024年第2期54卷 311-316页

作者：刘敏陈轶龙李逵李媛曾婧雯西安微电子技术研究所

针对LCCC封装器件在温度循环载荷下焊点开裂的问题，首先分析其失效现象和机理，并建立有限元模型，进行失效应力仿真模拟。为降低焊点由封装材料CTE不匹配引起的热应力，提出了两种印制板应力释放方案，并分析研究单孔方案中不同孔径... 详细信息

针对LCCC封装器件在温度循环载荷下焊点开裂的问题，首先分析其失效现象和机理，并建立有限元模型，进行失效应力仿真模拟。为降低焊点由封装材料CTE不匹配引起的热应力，提出了两种印制板应力释放方案，并分析研究单孔方案中不同孔径和阵列孔方案中不同孔数量对热疲劳寿命的影响。之后，为降低对PCB布局密度的影响，提出一种新型的叠层焊柱应力缓冲方案，进行了不同叠层板厚度和焊柱间距的敏感度分析。结果表明，更大的开孔面积、更小的叠层板厚度、更密的焊柱可有效降低焊点应力，提高焊点热疲劳寿命，使得LCCC封装器件焊点热疲劳可靠性得到有效提高。

关键词： LCCC封装器件温度循环可靠性应力释放

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改进反激拓扑模式下远端稳压电源控制方案

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1229-1239页

作者：张帅韩小文李儒鹏程鹏李正天王玉姣北京电子工程总体研究所北京100854

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,... 详细信息

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,通过论域整定模型将模糊PID参数直接映射到模糊规则下,消除试凑法偶然性的同时消除了量化因子对误差的放大作用,有效地避免了过度调整的现象;引用模糊逻辑来实时处理远端稳压电源的动态参量值,并根据反模糊映射函数将生成的量化值映射到控制元件。仿真环境模拟结果表明:与模糊PID控制相比,前置论域整定的模糊PID控制算法具有优良稳态性能,调节时间缩短48.1%,响应时间缩短了28.6%并降低到1.4 ms;与此同时,该控制方案能够有效地抵抗突发性干扰,稳压输出时间缩短了45.5%,响应时间缩短到37.5%。实验结果表明:前置整定模糊PID控制算法可以运用到实际工业环境中,与工业环境下传统控制算法比,前置整定模糊PID控制算法可以大幅提高远端稳压电源的供电质量,具备优良的鲁棒性。

关键词：模糊PID控制论域整定改进反激拓扑远端稳压电源量化因子

基于Adam算法的光学相控阵输出光束校准方法

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物理学报 2024年第9期73卷 136-144页

作者：王子豪龙烨仇轲徐佳木孙艳玲范修宏马琳廖家莉康永强西安电子科技大学光电工程学院西安710071 西安微电子技术研究所西安710000

基于微纳集成的光波导相控阵芯片是近年来激光雷达技术领域的研究热点.随着激光雷达系统空间分辨这一实际应用需求的不断提高,作为激光雷达系统中的光束控制器件,光波导相控阵需要扩大阵列规模以提升输出光束的空间分辨率.同时也为光波... 详细信息

基于微纳集成的光波导相控阵芯片是近年来激光雷达技术领域的研究热点.随着激光雷达系统空间分辨这一实际应用需求的不断提高,作为激光雷达系统中的光束控制器件,光波导相控阵需要扩大阵列规模以提升输出光束的空间分辨率.同时也为光波导相控阵输出光束的优化校准带来了困难,现有算法不仅光束校准质量不高,且校准效率较低.为此,本文将Adam算法应用于光波导相控阵输出光束校准系统中,通过建模仿真比较了Adam算法与现有SPGD算法和GS算法在光束校准层面上的优劣.同时,搭建实验系统实现了高质量的光束校准,根据校准结果,在Adam算法校准下光波导相控阵输出光束的主旁瓣比优于15.98 dB,对16×16光波导相控阵输出光束校准达到收敛所需的迭代次数低于600次.这一算法在光波导相控阵输出光束校准方面的应用,能够提高光波导相控阵的控制精度和效率,拓展光波导相控阵在激光雷达技术、数字全息技术和生物成像技术等方面的应用.

关键词：光波导相控阵光束校准算法 Adam算法