期刊简介
期刊名称：半导体技术
创办日期：1976年6月
主管部门：中国电子科技集团公司（CETC）
主办单位：中国电子科技集团公司电子第十三研究所
刊 期：月刊
电 话：0311-87091339
E-mail：bdtj1339@vip.163.com
网 址：www.bdtj.cbpt.cnki.net
国内统一刊号：CN 13-1109/TN
国际标准刊号：ISSN 1003-353X
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存算一体技术研究进展与挑战
蓝龙英;宋程霖;左石凯;陈铖颖;随着人工智能和深度学习的迅速发展，对芯片计算能力和数据处理速度的要求不断提高，传统计算架构面临着瓶颈。存算一体(CIM)作为一种新兴的创新架构，通过将计算功能直接集成于存储器内部，突破了存储与计算之间的瓶颈，显著提高了计算效率并降低了功耗，成为满足高效计算需求的关键技术。目前，该技术广泛应用于神经网络训练、数据密集型任务和边缘计算领域。对基于传统和新型半导体器件的存算一体芯片进行了综述，讨论了各研究方案的主要优缺点，并对存算一体技术面临的挑战进行了详细分析，对相应的解决方案进行了探讨，最后对存算一体技术未来的发展进行了展望。
RF CMOS、BiCMOS的新进展（二）——射频-直流整流器与射频能量收集器
李永;赵正平;当今信息社会已进入通用人工智能时代，大数据呈指数规律增长，不但要求数据处理速度高速增长，同时也要求数据的传输带宽更宽，推动数据载波的频率向射频(RF)的高端发展。Si基RF CMOS和RF BiCMOS集成电路(IC)具有体积小、功耗低、易于集成等优点，相应呈现高速发展的态势。综述了Si基RF CMOS和RF BiCMOS的最新进展和发展态势，主要包括低噪声放大器与接收前端，射频-直流整流器与射频能量收集器，功率放大器、RF信号放大器与发射机，振荡器、混频器与频率综合器，移相器、开关、集成无源元件和相控阵，RF专用集成电路(ASIC)和微系统集成等七个RF IC发展的主要方面，凝练了各类RF IC的发展趋势和关键技术创新点。
基于CsPbBr3/SnO2异质结的高性能光电探测器
龙开琳;刘风坤;张春洋;郭喜涛;全无机钙钛矿因其优异的光电特性和环境稳定性，近些年在光电探测领域备受关注。然而，钙钛矿光电探测器件的光电性能仍有较大的提升空间。采用布里奇曼法制备了大尺寸的CsPbBr3单晶，通过热蒸发法在CsPbBr3表面沉积了一层厚度约120 nm的SnO2,形成了CsPbBr3/SnO2 type-II型异质结。这种类型的异质结能够有效地提高光生载流子的分离和收集效率，进而提升探测器的灵敏度。研究结果显示，制备的CsPbBr3/SnO2异质结探测器表现出优异的弱光探测性能，在520 nm波长光源照射下，器件的光响应度高达11 544 mA/W,比探测率达到4.67×1012 Jones。本研究可为进一步优化和设计基于钙钛矿异质结的光电器件提供参考。
富磷半绝缘磷化铟晶体生长的行波磁场调控
邵会民;史睿菁;李早阳;孙聂枫;姜剑;毛旭瑞;宋瑞良;针对高压垂直梯度凝固(HP-VGF)法生长InP晶体，建立了行波磁场作用下的晶体生长流动传热数值模型，并结合晶体生长实验研究了磁场对富磷半绝缘InP晶体中缺陷生成与掺杂分布的调控作用。研究结果表明，行波磁场可以在InP熔体中产生足够大的洛伦兹力，使得熔体流动增强且温度分布发生变化；磁场调控使孪晶形核概率降低了15%,促进富磷熔体中气泡的逃逸，获得少气孔甚至无气孔的InP晶体，并能够减少晶体中心位错和提高Fe掺杂及轴向电学参数的均匀性。本研究可为生长大尺寸高品质InP晶体提供参考。
矩形微同轴工艺研究与器件制备
马强;王锐;吴伟;马思阅;在需要大带宽和低损耗的微波传输系统中，微电子机械系统(MEMS)工艺参数对矩形微同轴结构的射频(RF)性能影响较大。仿真分析了该微同轴内部导体表面粗糙度、内导体宽度、侧壁倾斜度与传输损耗、特性阻抗等射频参数的关系。结果表明，表面粗糙度增大导致传输损耗单调增大，内导体宽度减小和侧壁倾斜度增大均导致特性阻抗变大。通过工艺实验验证了仿真结果并优化了相关参数。制作了矩形微同轴功分器、多零点带通滤波器样品并进行测试，验证了理论分析和工艺实验结果的一致性。本文研究结果可为下一代高频微系统的发展提供技术支持。
面向芯片表面缺陷分割的轻量级多尺度网络结构DSDLF-UNet
朱永民;顾寄南;单韵竹;姜宝康;夏子林;高艳;向泓宇;针对芯片表面缺陷图像的语义分割任务，现有模型存在特征提取能力不足、参数量（Params）过大等问题。提出一种面向芯片表面缺陷分割的轻量级多尺度网络结构—DSDLF-UNet。编码器部分设计了双分支深度可分离空洞卷积（DSDConv）模块，该模块融合深度可分离卷积（DSC）与空洞卷积（DC）的优势，以增强局部细节特征表达和全局感受野的建模能力。主干部分提出轻量级局部-全局空洞空间金字塔池化（LG-ASPP）模块，以提升多尺度上下文建模能力；整体结构压缩至4层，以降低模型复杂度；在跳跃连接中引入融合通道与空间注意力的全注意力（FA）机制，以提高微小裂纹等细粒度缺陷识别效果。构建了芯片缺陷分割数据集，并设计对比实验和消融实验对所提网络进行验证。实验结果显示，该网络在数据集上平均交并比（mIoU）为84.96%，平均像素准确率（mPA）为87.97%，F1分数（F1-score）为87.72%，性能显著优于其他经典分割网络，能够更精准地实现芯片表面缺陷的分割。
基于TDIM的高精度功率SMD结壳热阻测量技术
吴玉强;郑花;马凤丽;侯杰;许为新;郭美洋;为解决功率表面贴装器件(SMD)散热基板与电学引出端共面导致短路及热电偶法测温误差问题，首次提出一种基于瞬态双界面法(TDIM)的高精度结壳热阻(RθJC)测量技术。通过设计含铜板凸台结构与绝缘定位板的专用夹具，有效消除电气短路；结合TDIM替代热电偶法，消除了热量"芯吸"效应与测温位置误差。以TO-277封装肖特基二极管为实验对象，测得RθJC为0.302 K/W，与器件手册典型值(0.30 K/W)误差仅0.67%。关键创新在于两次热表征均在相同结温(150 ℃)下实施，显著抑制了温度依赖性误差。本技术为功率SMD封装的热管理设计提供了可靠测量方案，具备工程推广价值。
基于Pd修饰SnO2的三乙胺气体传感器
王振宇;丁海珍;王渝鑫;郭子政;谭烁君;赵静;采用溶剂热法和煅烧合成了金属有机框架(MOF)衍生Pd修饰的SnO2复合材料，以此为基础制作了纯SnO2和一系列Pd/SnO2气体传感器。使用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对样品进行表征，结果显示Pd的修饰使复合材料中氧空位含量有所增加，而复合材料的晶相结构及形貌不会发生显著变化。气敏测试结果表明，Pd/SnO2-0.2%传感器在160 ℃下对50×10-6体积分数的三乙胺(TEA)的响应为700，并且可以快速响应(3 s)，同时具有良好的选择性和较低的检测限(1×10-6)，优异的气敏性能归因于Pd的催化作用和溢出效应。本文可为高性能TEA气体传感器研究提供参考。
基于FPGA的功率器件封装缺陷实时检测
谭会生;吴文志;张杰;针对基于机器视觉的功率器件封装缺陷检测技术实时性差、计算资源消耗较高的问题，基于现场可编程门阵列（FPGA）设计了一种功率器件封装缺陷实时检测器。首先，提出一种基于深度可分离卷积（DSConv）的轻量型Mini-DSCNet卷积网络，使用深度卷积和逐点卷积代替标准卷积，仿真结果表明，该模型的浮点运算量（FLOPs）和参数量（Params）分别约为MobileNetV1的4.375%和0.021%，准确率（Accuracy）约为91.80%；其次，采用定点量化算法将浮点数权重量化为有符号定点数，仿真测试结果表明，其平均误差约为0.483%；最后，采用多通道并行流水线架构优化设计，减少了系统的资源消耗，提高了系统的处理速度。实验结果显示，在100 MHz时钟频率下，该检测器的推理速度约为CPU的17.10、GPU的2.47倍，显著提升了功率器件封装缺陷检测的实时性。
基于Bi-LSTM网络的封装基板翘曲预测模型
王昊舟;王珺;针对封装基板的翘曲预测问题，提出一种基于循环神经网络(RNN)与双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络相结合的机器学习方法，构建封装基板翘曲预测模型。该模型可预测非对称基板翘曲分布，并有效提高预测效率与准确性。为获取模型训练所需数据集，开发了随机游走自动布线算法生成不同特征的基板布线结构，并利用铜迹线强化有限元分析(FEA)方法获取翘曲分布数据。研究结果表明，Bi-LSTM网络模型在80个训练周期内误差收敛至0.05 mm2以下，结构相似性指数(SSIM)均大于0.7；在非训练集铜布线验证样本上表现出良好的泛化能力，并且预测时间仅需数秒，速度显著优于FEA，为基板设计提供了快速、准确的翘曲预测新途径，有助于提高优化迭代效率。
面向21世纪的嵌入式系统
吕京建,肖海桥根据应用领域，对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的新定义，总结了嵌入式系统工业及其开发的特点，概括了嵌入式处理器的发展及现状。木文对实时多任务操作系统（ＲＴＯＳ）及其与嵌入式开发的关系进行了详细讨论，提出了当前中国嵌入式系统应用行业面临的挑战以及建立嵌入式应用产业化的设想。
四探针技术测量薄层电阻的原理及应用
刘新福,孙以材,刘东升对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述,重点分析了常规直线四探针法、改进范德堡法和斜置式方形Rymaszewski 法的测试原理,并应用斜置式Rymaszewski 法研制成新型的四探针测试仪,利用该仪器对样品进行了微区(300μm×300μm)薄层电阻测量,做出了样品的电阻率等值线图,为提高晶锭的质量提供了重要参考。
Avalon总线与SOPC系统架构实例
徐宁仪,周祖成介绍了可编程系统集成(SOPC)的基本概念和Avalon总线,着重描述了Avalon总线的内容和操作,利用SOPC Builder搭建了一个SOPC的实例,在Altera的Excalibur Nios开发板上进行了仿真验证。
DSP技术的最新发展及其应用现状
魏晓云,陈杰,曾云概述了数字信号处理(DSP)技术的发展过程,分析比较了DSP处理器与通用微处理器(GPP)的异同;介绍了DSP的最新发展和应用现状;对数字信号处理技术的发展前景和趋势作了预测。
超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析
苏建修,康仁科,郭东明目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。
半导体材料研究的新进展
王占国首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析,进而介绍几种重要半导体材料如,硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微结构材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后,提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II-VI族宽禁带与II-VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,Ga)Se2、CuIn(Se,S)等以及发展迅速的有机半导体材料等。
具有优异发光性能的钙钛矿量子点研究进展
刘翔凯;李泽华;张发焕;皮孝东;在种类繁多的量子点中,基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能,如发光效率高和发光谱线窄,受到了人们极大的关注。有机-无机杂化的CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)和全无机的CsPbX3(X=Cl,Br,I)是当前重点研究的钙钛矿量子点。详细介绍了近几年国内外有关CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)和CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点的研究进展,着重分析了这些钙钛矿量子点的合成方法、结构特点及优异的发光性能。概述了基于以上两种钙钛矿材料的发光二极管(LED)的研究进展。最后,对钙钛矿量子点存在的不足进行了分析,认为经过不断地完善,钙钛矿量子点有可能成为下一代光电器件的核心材料。
四探针技术测量薄层电阻的原理及应用
刘新福,孙以材,刘东升对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述,重点分析了常规直线四探针法、改进范德堡法和斜置式方形Rymaszewski 法的测试原理,并应用斜置式Rymaszewski 法研制成新型的四探针测试仪,利用该仪器对样品进行了微区(300μm×300μm)薄层电阻测量,做出了样品的电阻率等值线图,为提高晶锭的质量提供了重要参考。
中国集成电路设计产业的发展趋势
于宗光;黄伟;分析了集成电路技术发展趋势及面临的挑战,介绍了2013年全球半导体产业和集成电路设计产业的基本情况、全球设计产业销售占集成电路销售的比重及全球前十大半导体IP供应商情况。深入分析了2013年我国集成电路产业现状,重点分析了集成电路设计产业发展面临的问题,比较了近10年我国集成电路产业在全球比重及我国集成电路产业结构的变化。全面分析了国家一系列鼓励集成电路产业发展政策,讨论了今后集成电路设计产业的发展重点领域。
DSP技术的最新发展及其应用现状
魏晓云,陈杰,曾云概述了数字信号处理(DSP)技术的发展过程,分析比较了DSP处理器与通用微处理器(GPP)的异同;介绍了DSP的最新发展和应用现状;对数字信号处理技术的发展前景和趋势作了预测。