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大数据时代光电共封技术的机遇与挑战

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 65-76页

作者：卞玲艳曾燕萍蔡莹陆霄周倩蓉唐清林顾廷炜王辂中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214072

人工智能和大数据时代对数据存储、传输和处理能力的需求日益增加,数据传输所需带宽和通信速率也随之增加。然而系统级封装中的电互连受到介质材料、传输速率的影响,表现出强烈的损耗、反射、延迟和串扰等现象,无法满足日益增加的带宽... 详细信息

人工智能和大数据时代对数据存储、传输和处理能力的需求日益增加,数据传输所需带宽和通信速率也随之增加。然而系统级封装中的电互连受到介质材料、传输速率的影响,表现出强烈的损耗、反射、延迟和串扰等现象,无法满足日益增加的带宽和通信速率的需求。光电共封装技术基于先进封装技术将光模块和电芯片共同封装在同一封装体内,缩短了光模块和电芯片之间的互连长度,减小了寄生效应,具有宽频带、抗电磁干扰、低传输损耗和小功耗等明显优势,成为了近年来的研究热点。本文论述了光电共封装的基本概念、优势特性,梳理了基于2D、2.5D和3D封装的典型技术和国内外最新进展,分析了作为新一代封装技术所面临的挑战。

关键词：光电共封装 2.5D/3D集成光通信光电集成先进封装

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压气机叶片几何气动性能优化设计方法综述

推进技术 2024年第4期45卷 1-19页

作者：黄松王鹏汪洋冰中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心二动力系统部江苏南京211106 中国航空工业集团公司航空机电系统综合航空科技重点实验室江苏南京211106

优化设计可有效减少对人工设计经验的依赖,改善压气机几何气动性能设计的难度,缩短压气机设计的周期。为克服压气机叶片几何气动性能优化设计中高维、耗时、黑箱三大难题,本文回顾近40年来在压气机气动外形参数化方法、数值计算技术、... 详细信息

优化设计可有效减少对人工设计经验的依赖,改善压气机几何气动性能设计的难度,缩短压气机设计的周期。为克服压气机叶片几何气动性能优化设计中高维、耗时、黑箱三大难题,本文回顾近40年来在压气机气动外形参数化方法、数值计算技术、优化算法三个方面的研究进展;总结了机器学习及数据挖掘、基于不确定性的鲁棒性优化设计理论的研究进展;指明优化设计可探索压气机几何形状最佳气动性能极限,并总结和展望了压气机叶片优化设计方法的发展方向。

关键词：压气机优化设计优化算法机器学习不确定性综述

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柔性浅埋物的声-振智能探测

光学精密工程 2024年第5期32卷 661-669页

作者：王驰曹鹏黄庆王超盛才良上海大学精密机械工程系上海200444 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471023 江苏永康机械有限公司江苏无锡214203

提出一种基于目标检测算法的柔性浅埋物的声-振智能探测方法,将声波激励、激光散斑干涉测振和目标检测算法有机结合,用以柔性浅埋物的大范围快速探测。在论述YOLO系列目标检测算法原理的基础上,选择并优化柔性浅埋物的智能探测网络模型... 详细信息

提出一种基于目标检测算法的柔性浅埋物的声-振智能探测方法,将声波激励、激光散斑干涉测振和目标检测算法有机结合,用以柔性浅埋物的大范围快速探测。在论述YOLO系列目标检测算法原理的基础上,选择并优化柔性浅埋物的智能探测网络模型;然后,搭建声-光融合智能探测系统,构建不同柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图数据集;最后,对数据集进行训练和测试,验证该算法用于干涉条纹图识别的可行性。实验结果表明:在给定实验条件下,柔性浅埋物智能探测网络模型的精确率为98.39%,召回率为84.72%,平均识别精度为99.66%。该声-振智能探测方法可以在给定实验环境下对多种柔性浅埋物的激光散斑干涉条纹图进行智能识别,适用于浅层地下柔性掩埋物的大面积快速探测。

关键词：声-光融合探测柔性浅埋物 YOLOv5 声-地震耦合干涉条纹

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基于COMGRU的AUV航路轨迹预测方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1384-1390页

作者：徐鹏徐东李腾涛赵宏瑞赵佳媛中国船舶重工集团公司江苏连云港222006 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共... 详细信息

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共同构成的地理位置信息进行数据压缩处理,作为本文预测网络的输入,以提高网络训练效率。实验验证该算法减少了水下自主机器人航迹多步预测的滞后性且具有较高的准确率。

关键词：水下自主机器人航迹预测门控循环神经网络数据压缩时空轨迹多步预测滞后性

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高k栅介质增强型β-Ga_(2)O_(3) VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究

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固体电子学研究与进展 2024年第1期44卷 6-12页

作者：王韬张黎莉段鑫沛殷亚楠周昕杰中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214072

以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线... 详细信息

以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用TCAD选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm^(2)/mg的重离子攻击,SiO_(2)栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture,SEGR)。采用HfO_(2)作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10^(7)V/cm下降至2×10^(5)V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。

关键词：氧化镓单粒子栅穿 TCAD仿真 VDMOS器件

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改进的电阻型DAC数字校准算法

固体电子学研究与进展 2024年第4期44卷 319-324页

作者：任凤霞梁思思王佳琪陈旻琪张一圣万书芹中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

设计了一款用数字校准算法实现的改进的电阻型数模转换器(Digital-to-analog converter, DAC)。首先,增加数字校准算法电路提高DAC的精度,校准算法将输入数据分为高中低三部分进行不同编码,高位采用温度计编码方式,中位采用分数编码方式... 详细信息

设计了一款用数字校准算法实现的改进的电阻型数模转换器(Digital-to-analog converter, DAC)。首先,增加数字校准算法电路提高DAC的精度,校准算法将输入数据分为高中低三部分进行不同编码,高位采用温度计编码方式,中位采用分数编码方式,低位采用二进制编码方式,并对高位和中位分别进行校准运算;然后根据算法分析设计电路,同时为了节省面积,算法结构采用分时复用加法器的结构;最终将校准算法模块应用于数字校准电路和模拟电路相结合的电阻型DAC中。基于0.5μm BCD工艺进行流片,实际测试结果表明,所设计的改进的电阻型DAC满足16位的分辨率、积分非线性小于±1 LSB和微分非线性小于±1 LSB的性能指标要求。

关键词：数字校准算法改进电阻型DAC 分辨率

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一款全定制深亚微米抗辐照LDO的版图设计

固体电子学研究与进展 2024年第5期44卷 445-449,460页

作者：邹文英张宇涵李小强杨沛中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214072

为了提高低压差线性稳压器(Low dropout regulator,LDO)在辐射环境下的功能稳定性,本文提出了一种适用于深亚微米LDO的抗辐照版图加固技术。通过使用大头条形栅和P+保护环等结构,并结合工艺加固和版图设计技术来提高电路的抗辐照性能。... 详细信息

为了提高低压差线性稳压器(Low dropout regulator,LDO)在辐射环境下的功能稳定性,本文提出了一种适用于深亚微米LDO的抗辐照版图加固技术。通过使用大头条形栅和P+保护环等结构,并结合工艺加固和版图设计技术来提高电路的抗辐照性能。测试结果表明设计的LDO电路具有较好的电源抑制比、高增益和快速瞬态响应;电路的辐照实验表明,电离辐射总剂量大于300 krad(Si),单粒子闩锁(Single event latch-up,SEL)的阈值大于75 MeV·cm^(2)/mg,单粒子翻转(Single event upset,SEU)错误率小于1×10^(-10)error/(bit·day),满足深亚微米LDO的抗辐照要求。

关键词：低压差线性稳压器大头条形栅 P+保护环版图设计技术辐射效应

基于0.15μm SOI工艺的耐高温短沟器件设计与实现

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固体电子学研究与进展 2024年第3期44卷 258-263页

作者：顾祥张庆东纪旭明李金航常瑞恒中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)技术在200~400℃高温器件和集成电路方面有着广泛的应用前景,但对于沟道长度≤0.18μm的短沟道器件在200℃以上的高温下阈值电压漂移量达40%以上,漏电流达μA级,无法满足电路设计要求。本文研究了... 详细信息

绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)技术在200~400℃高温器件和集成电路方面有着广泛的应用前景,但对于沟道长度≤0.18μm的短沟道器件在200℃以上的高温下阈值电压漂移量达40%以上,漏电流达μA级,无法满足电路设计要求。本文研究了基于0.15μm SOI工艺的1.5 V MOS器件电特性在高温下的退化机理和抑制方法,通过增加栅氧厚度、降低阱浓度、调整轻掺杂漏离子注入工艺等优化方法,实现了一种性能良好的短沟道高温SOI CMOS器件,在25~250℃温度范围内,该器件阈值电压漂移量<30%,饱和电流漂移量<15%,漏电流<1 nA/μm。此外采用仿真的方法分析了器件在高温下的漏区电势和电场的变化规律,将栅诱导漏极泄漏电流效应与器件高温漏电流关联起来,从而定性地解释了SOI短沟道器件高温漏电流退化的机理。

关键词：绝缘体上硅阈值电压漏电流短沟道栅诱导漏极泄漏电流

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用于SPAD阵列的高速主被动混和淬灭电路

红外与激光工程 2024年第7期53卷 78-85页

作者：郑丽霞尤旺巧胡康吴金孙伟锋周幸叶东南大学集成电路学院江苏无锡214125 中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050051

单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)具有响应速度快、抗干扰能力强等优点,具备优异的单光子检测能力,因而在激光雷达、量子通信应用、荧光光谱分析等弱光探测领域得到了广泛应用。在单光子探测成像领域中,为了获得... 详细信息

单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)具有响应速度快、抗干扰能力强等优点,具备优异的单光子检测能力,因而在激光雷达、量子通信应用、荧光光谱分析等弱光探测领域得到了广泛应用。在单光子探测成像领域中,为了获得更高的分辨率和更快的扫描探测速度,探测器正朝着大规模阵列化和高度集成化的方向发展,阵列应用要求淬灭电路较小的电路面积。基于盖革模式下SPAD的探测成像应用,建立了雪崩信号检测与淬灭的信号模型,并通过数学分析得到了混和淬灭电路中的最优检测电阻取值,在理论分析基础上对混合淬灭电路的结构和参数进行了设计与优化。根据建模分析结果,设计了一种主被动混合的高速淬灭电路结构,以较小的电路面积实现了雪崩信号快速检测与淬灭。基于TSMC 0.35μm CMOS工艺完成了电路版图的设计与流片。芯片测试结果表明,电路的淬灭时间约为2.9 ns,复位时间为1.75 ns。结合版图面积的占用情况,所设计的电路具有较高的“性价比”,可以满足SPAD阵列型读出电路的需求,具有快速雪崩淬灭和复位的特点。

关键词：单光子雪崩二极管主被动混合淬灭最优检测电阻阵列应用