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  • 综述
    邓中翰
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(1): 1-12.
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    集成电路技术是现代电子工程的核心技术之一,它推动了整个科技行业的发展。本文从集成电路的全产业链着手,从器件工艺、制造设备、设计工具和芯片门类4个角度出发,对国内和国际上集成电路技术和产业链的现状作了简要介绍。未来,随着技术的进步和应用需求的增长,集成电路仍将继续发挥重要作用,推动行业的持续发展。希望本文能够对国内的同行有所启发,丰富对于产业现状的认识和理解,为科研应用的方向和目标的确定提供一定的参考价值。

  • 航天集成电路研究专栏
    赵元富, 王亮
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 1-5.

    航天集成电路技术是航天工程的核心基础技术,其长期持续发展是我国向航天强国迈进的关键。本文介绍了国际集成电路发展情况、航天集成电路发展趋势、美欧等国家航天集成电路发展思路,以及我国航天集成电路发展现状,阐述了对我国航天集成电路发展的几点思考。

  • 集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(4): 0-0.
  • 集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(2): 0-0.
  • 集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 0-0.
  • 航天集成电路研究专栏
    丁李利, 陈伟, 郭晓强, 张凤祁, 姚志斌, 吴伟
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 23-26.

    为评估星载电子系统抗单粒子效应敏感性及验证系统级加固方法有效性,本文开展了系统级单粒子效应试验方法的相关研究。验证了采用地面模拟装置以逐一辐照系统中器件方式评估系统功能中断率的可行性,提出可通过多种方式获取器件的敏感性数据,指出直接将系统中器件对应的功能中断截面进行加和求取系统截面曲线的不合理之处,本研究为开展系统级单粒子效应试验提供了技术支撑。

  • Chiplet研究专栏
    厉佳瑶, 张琨, 潘权
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(2): 1-9.

    芯粒(Chiplet)是一种将多个小型芯片集成为一个完整的系统芯片的技术,旨在实现芯片的重用、异构集成、性能提升和成本降低等目标。该技术的发展重点主要包括异构集成、新型互连和新型封装。其中,接口互连是Chiplet技术的关键。接口互连包括物理层接口和数据传输协议,接口和协议的设计需要考虑工艺技术、封装技术、功耗限制和上层应用程序的要求等,串行互连和并行互连是芯片到芯片实体层接口的两种选择。此外,对于不同的传播介质,应运而生出一些新型的互连技术,如光互连和无线互连,它们可以提供更高的带宽、更低的功耗和更灵活的互连拓扑。未来,Chiplet技术有望为电子领域带来重大的突破和发展,促使更加高效、灵活和富有创新性的芯片设计和制造。

  • 航天集成电路研究专栏
    陈宝忠, 宋坤, 王英民, 刘存生, 王小荷, 赵辉, 辛维平, 杨丽侠, 邢鸿雁, 王晨杰
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 19-22.

    针对功率MOSFET的单粒子效应(SEE)开展了工艺加固技术研究,在单粒子烧毁(SEB)加固方面采用优化的体区掺杂工艺,有效降低了寄生双极晶体管(BJT)增益,抑制了单粒子辐照下的电流正反馈机制。在单粒子栅穿(SEGR)加固方面,通过形成缓变掺杂的外延缓冲层来降低纵向电场梯度,减弱了非平衡载流子在栅敏感区的累积,并开发了台阶栅介质结构提升栅敏感区的临界场强。实验结果表明,经过加固的功率MOSFET在满额漏源工作电压和15 V栅源负偏电压的偏置条件下,单粒子烧毁和栅穿LET值大于75 MeV·cm2/mg。在相同辐照条件下,加固器件的栅源负偏电压达到15~17 V,较加固前的7~10 V有显著提升。

  • 航天集成电路研究专栏
    傅婧, 付晓君, 魏佳男, 张培健, 郭安然
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 6-12.

    硅基光电子技术结合了高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率等优势,推动硅基光电器件在高能物理实验、医学影像和高能粒子碰撞器等领域的广泛应用。然而,应用于空间环境和医疗探测器的光电探测器在运行周期中预计会受到~1012 particles/cm2的累积注量,而应用于大型粒子对撞机的新型探测器则要经受~1014 particles/cm2的辐射注量。本文详细阐述了硅基光电探测器的空间辐射效应研究现状,主要包括不同粒子辐照后硅基光电二极管、雪崩光电二极管、单光子探测器以及光电倍增管等主流光电探测器的辐射效应研究进展。研究结果表明,探测器抗电离总剂量性能较好,位移损伤是导致其关键性能参数退化的主要原因,由于工作原理差异,各类器件在辐射环境中表现出不同退化行为和作用机理。

  • 航天集成电路研究专栏
    杨强, 葛超洋, 李燕妃, 谢儒彬, 洪根深
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(3): 13-18.

    提出了一种漂移区具有Nbuffer结构的N型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)结构,以提高器件抗单粒子烧毁(single-event burnout,SEB)能力。通过TCAD仿真验证了该结构的电学和抗单粒子特征。在不改变器件性能的前提下,18 V NLDMOS SEB触发电压由22 V提高到32 V,达到理论最大值,即器件雪崩击穿电压。具有Nbuffer结构的NLDMOS器件可以抑制单粒子入射使得器件寄生三极管开启时的峰值电场转移,避免器件雪崩击穿而导致SEB。此外,对于18~60 V NLDMOS器件的SEB加固,Nbuffer结构依然适用。

  • Chiplet研究专栏
    刘朝阳, 任博琳, 王则栋, 吕方旭, 郑旭强
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(2): 10-22.

    随着半导体工艺尺寸逐渐逼近物理极限,芯片的功耗、性能和面积随工艺制程进步而带来的提升越来越小,半导体技术进入“后摩尔时代”。为进一步满足机器学习与人工智能等信息通信行业快速发展带来的高带宽通信需求,基于先进的互连和封装技术的Chiplet技术步入了我们的视野。Chiplet技术将原来的复杂多功能SoC芯片拆成多个小面积、低成本、不同工艺节点的小芯片,再进行重新组装,因其良率高、成本低、集成度高、性能强大、灵活性好、上市时间快等优点受到学术界和产业界的高度关注。本文对Chiplet的技术特征、优势、发展历史以及具体应用进行了梳理和阐述,同时详细介绍了Chiplet的关键核心技术尤其是Chiplet D2D互连技术,最后叙述了Chiplet现存的技术问题与挑战,并给出了未来发展建议。

  • 集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(5): 0-0.
  • Chiplet研究专栏
    陈龙, 黄乐天
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(2): 41-49.

    目前,芯片设计面临“面积墙”的挑战,这为芯片制造带来了高昂的流片成本。芯粒技术可以通过成熟的工艺制程制造较小面积的芯片,然后通过先进封装方式打破面积墙的限制,实现芯片的敏捷设计,降低设计成本。而设置多大的芯粒颗粒度可以满足芯片设计的灵活需求,是利用芯粒技术的一个核心问题。芯粒功能的划分也影响着芯粒间的互连结构,如何实现各功能芯粒间互连是最终实现芯片功能的关键。因此,本文综述国内外近年来对芯粒功能划分上的研究、在芯粒设计空间上的探索以及芯粒功能划分对芯粒间互连网络影响,并指出芯粒的设计方法学是未来芯粒技术发展的重要研究方向。

  • 集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(1): 0-0.
  • 封面文章
    杨力宏, 李世新, 韩晨曦, 云越恒, 刘术彬, 赵潇腾, 朱樟明
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(4): 1-9.

    在时钟转发架构的高速有线通信接收机中,需要去偏斜电路实现时钟与数据之间的最佳采样关系,并保证多路数据的同步。本文提出了一种全局去偏斜方案,仅采用一路数据与时钟进行对齐,并通过时钟延时匹配与分布技术实现多路数据同步,减小了各通道独立去偏斜方案带来的功耗与面积开销。所提出的接收机由8路数据通道、1路半速率转发时钟通道与基于延迟锁定环路的全局去偏斜电路构成。基于180 nm CMOS工艺,在2.5 Gb/s数据率下,可去除输入时钟与数据任意偏斜,得到位于数据中心的采样相位,同时具有时钟占空比校准能力。在1.8 V电源电压下,所提出的接收机总功耗为187 mW,总面积为0.16 mm2,对比各通道独立去偏斜方案,功耗和面积开销分别节约了45.2%与62.8%。

  • 研究论文
    梁瑞
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(1): 89-93.

    针对目前移动机器人运动目标定位不准确和追踪过程中容易丢失的问题,设计了一种基于嵌入式技术的运动目标控制与自动追踪系统。本系统以光斑模拟运动目标,通过算法编程不但可以实现目标的运动轨迹控制,还可对其运动轨迹进行自动追踪。本设计以嵌入式芯片STM32F103为核心,通过OpenMV进行图像数据处理,并由PID精确算法调节舵机,从而控制光斑在屏幕上按照设定程序进行移动和追踪。经测试,该系统能够准确地完成运动目标的控制和自动追踪任务,反应灵敏,性价比高,可广泛应用于运动目标追踪等智能控制设备中。

  • Chiplet研究专栏
    李沛杰, 刘勤让, 陈艇, 沈剑良, 吕平, 郭威
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(2): 31-40.

    随着集成电路向后摩尔时代发展,异构集成技术成为微电子的新兴方向,异构集成互连接口作为异构集成技术的关键,对异构集成芯片和系统至关重要。为进一步推进异构集成互连接口的实现,分析了现有异构集成芯片和系统的结构,将异构集成技术总结为小芯粒拼接大芯片、大芯片拼接大芯片、晶圆级芯片及晶圆级系统4个技术路线,并对不同技术路线下异构集成互连接口特性进行了总结和对比,阐述了当前产业界和学术界围绕异构集成互连接口的研究现状及存在的问题,最后给出了异构集成互连接口的未来发展趋势和需具备的技术特征。

  • 专题论述
    陈良勇, 初雯雯, 邵克松
    集成电路与嵌入式系统. 2023, 23(12): 12-14.
    在嵌入式系统应用中,在单个模块中存在多个MCU的条件下,提出MCU之间进行数据通信和交换的一般方法,并提出一种MCU之间为短距离的应用前提下通过在MCU两端划分发送缓存和接收缓存,并使用DMA和SPI相互配合进行高速、无需软件干预的数据传输方法,以满足频繁获取对方数据的应用需求。
  • 研究论文
    白紫星, 戴华昇, 宋怡景, 蒋金虎, 张为华, 梁浩
    集成电路与嵌入式系统. 2024, 24(1): 58-63.

    随着数字化、智能化、网络化趋势席卷全球,功能安全与网络安全日益交织、叠加,演变为内生安全问题。操作系统是计算机系统的重要组成部分,是软件架构的基石,操作系统级内生安全至关重要。基于拟态防御的动态异构冗余架构是实现操作系统内生安全的关键技术,但目前面临单内核操作系统不支持内生安全、操作系统级内生安全方案缺失、操作系统层共识机制设计不完善等挑战。本文从操作系统内生安全架构、异构冗余机制、高效通信和共识机制等方面展开分析和设计,提出了一套基于多内核的操作系统内生安全技术方案。

  • 专题论述
    文丰, 郭红伟, 李辉景, 杨志文
    集成电路与嵌入式系统. 2023, 23(12): 8-11.
    针对弹舰载存储器在复杂环境下可能出现偶然掉电的问题,提出了一种具有断电续写功能的存储器解决方案,避免存储器在弹箭上偶发性掉电恢复之后上次存储的数据被新的数据覆盖。在边擦边写基础上实现了断电续写技术,且为了满足数据写入速率使用交叉双平面编程。通过地面测试台模拟弹上系统发送数据,大量测试结果表明,该设计实现了断电续写的功能,可以实现对数据的稳定存储,且验证了系统的可靠性。