「專案精選」095期：可應用於積體電路領域精選科技成果推薦

《成果專場》依託科易網全國各地40+萬項科技成果資源，精選出知名高校及科研機構的前沿科技成果進行推送，並幫助使用者進行成果諮詢、對接和交易。本期精選7項可應用於積體電路領域的技術成果進行推薦。

專案1：

5G/6G未來通訊晶片設計

專案2：

邊緣智慧晶片設計

專案3：

高階薄膜生長裝置——小型分子束外延裝置

專案4：

一種矽基三維微電池奈米電極結構

專案5

：

基於閃蒸噴霧的大功率電子器件冷卻系統

專案6

：

高速高精密噴射點膠閥

專案7：

電子產品熱管理技術

專案一：5G/6G未來通訊晶片設計

所屬領域

高效能積體電路設計

技術原理

該團隊針對5G通訊晶片積體電路設計技術方向，展開以矽基及第三代半導體等核心器件為主的毫米波（6GHz/28GHz）高速高頻高頻寬的通訊器件及電路研究，開發了MIMO多模終端及基站晶片（包括PA，LNA，Switch，ADC，天線及基帶等模組）系統。同時針對6G及未來通訊積體電路設計及工藝設計的實際需求，開展了在亞太赫茲（77GHz/140GHz）的高速高頻通訊器件及電路研究。該團隊與廣東/深圳龍頭企業緊密合作，開展了基於GaN的5G收發機晶片設計（工信部5G製造業中心專案），基於CMOS的140GHz太赫茲通訊晶片設計（各國際知名IC下企業合作專案）等企業合作專案。

技術先進性

基於GaN的毫米波通訊器件

該團隊針對5G通訊晶片積體電路設計技術方向，展開以矽基及第三代半導體（GaN）等核心器件為主的毫米波（6GHz/28GHz）高速高頻高頻寬的通訊器件及電路研究，開發了MIMO多模終端及基站晶片（包括PA，LNA，Switch，ADC，天線及基帶等模組）系統。

圖表1：26GHz實測GaN PA及效能對比表

基於CMOS的無線通訊電路

該團隊透過控制使用超材料器件的CMOS電晶體陣列的相位，從而使得電磁能量的產生和傳播可以進行同步控制，因此最終THz訊號源的效率得以顯著提高。我們在之前的工作中的初步結果表明，140GHz的訊號源可以產生3。5dBm的輸出功率，可用於距離>1米無線通訊的通訊。透過引入基於超材料的零相移器來整合振盪器陣列，我們可以設計一個零相位的耦合振盪器陣列，以便產生具有高輸出功率，緊湊尺寸及低噪聲的THz訊號。實驗結果表明THz訊號源效率顯著提高（>10倍），達到5dBm的輸出功率。相比之下，傳統的訊號源設計沒有對電磁場採取相位控制，因此在CMOS工藝下具有較低的能量效率和輸出功率。

CMOS的毫米波無線通訊電路

應用市場

該團隊與廣東/深圳某龍頭企業緊密合作，開展了基於GaN的5G收發機晶片設計（工信部5G製造業中心專案），基於CMOS的140GHz太赫茲通訊晶片設計（各國際知名ICT企業合作專案）等企業合作專案。

專案二：

邊緣智慧晶片設計

所屬領域

高效能積體電路設計

技術原理

該團隊針對邊緣智慧（AlOT）晶片積體電路設計技術方向，開發在5G邊緣端（基站）的下一代低功耗（<1W），高通量（>20fps）深度學習人工智慧晶片。除了先進的3D儲算融合架構，團隊同時在演算法上研發自動訓練量化及張量壓縮演算法實現對靜態（CNN）動態（RNN）資料具有檢測，識別及分割功能的實時智慧資料處理，最終可應用於消費類電子（手機，智慧城市，AR/VR，機器人等）實現邊緣智慧的落地。該團隊與廣東/深圳龍頭企業緊密合作，現已建立了南科大-國際知名ICT下企業先進SoC晶片系統整合聯合實驗室，南科大-國際知名ICT企業邊緣計算人工智慧聯合實驗室。並與國際知名ICT企業深入開展新工科教學，參與教育部-國際知名ICT企業新工科培養計劃，並共同建設南科大-國際知名ICT企業AI沃土產學研育人平臺，這些都將為本實驗室的新應用佈局提供堅實的基礎與發展潛力。

技術先進性

該團隊透過深度學習神經網路的訓練量化演算法開發，訓練量化技術將原始複雜深度學習神經網路（CNN）進行有精度約束的簡化後得到輕量級深度學習網路，使得其既能提供有精度保障的影象識別功能，同時又能在硬體上進行高通量低功耗的實現。同時進行深度學習神經網路的張量壓縮演算法開發，張量壓縮技術能顯著減少時序深度學習神經網路（RNN）的計算量，得到輕量級深度學習網路，在權衡準確度的基礎上使得處理動態影象的速度得到大幅提升。

針對邊緣計算的深度學習時空模型

深度學習壓縮演算法

該團隊透過研究設計選擇合適的FPGA開發板來搭建和資料採集、處理和顯示於一體的影片資料處理系統；接下來根據訓練好神經網路量化，張量壓縮演算法化網路實現的硬體，然後根據設計方案進行模組化設計，完成RTL級模擬及綜合，實現流片及整個處理系統除錯。然後進行CMOS及憶阻器ReRAM的儲算融和晶片實現，同樣根據設計方案進行模組化設計，實現流片及整個處理系統除錯。此儲算融合的邊緣端人工智慧晶片的能耗可以達到傳統GPU晶片的萬分之一（mW），其通量可以達到GPU（TFLOPS）級別，同時成本也在其百分之一。再者，我們將研究CMOS+ReRAM晶片的三維整合。我們將進一步透過CMOS與ReRAM器件的三維整合來進一步實現高通量低功耗的邊緣計算晶片。三維整合將進一步提高系統並行度，從而充分體現低值化深度神經網路的優勢。

儲算融合邊緣智慧晶片

儲算融合晶片

該團隊與廣東/深圳龍頭企業緊密合作，現已建立了某知名ICT企業先進Soc晶片系統整合聯合實驗室，某知名ICT企業邊緣計算人工智慧聯合實驗室。並與國際知名ICT企業深入開展新工科教學，參與某ICT企業新工科培養計劃，並共同建設知名ICT企業AI沃土產學研育人平臺，這些都將為本實驗室的新應用佈局提供堅實的基礎與發展潛力。

應用市場

專案三：

高階薄膜生長裝置——小型分子束外延裝置

上個世紀80年代，MBE作為一種尖端技術，國外就對中國進行了技術封鎖，禁運中國。甚至在今天，MBE仍然屬於美國對中國出口的管制類產品，每一臺都要經過複雜的審批過程。

目前市場上的主要生產廠家，有美國的VEECO、SVTA，法國的Rebel，瑞典的DCA，德國的MBE component，VG，SPECS。這些廠家中，以VEECO，Rebel為龍頭，佔據了大約70%以上的市場份額。

實驗室的分子束外延MBE裝置，依賴進口，每年分子束外延裝置的進口臺數在幾十臺，總成交價格在10億以上。本專案的產品就是真空領域高階的薄膜生長系統，分子束外延生長系統（MBE）。

專案背景

積體電路產業：需要大量高階薄膜生長裝置

平板顯示領域：OLED面板等

積體電路行業：金屬薄膜等

太陽能行業

有機照明行業

需求情況

小型分子束外延裝置

核心產品

專門針對實驗室對小樣品的生長需求，設計小型緊湊的生長腔室、樣品臺，同時降低購買價格與執行成本。

設計理念

Smart 100 MBE&Sputter 100

核心技術指標

產品優勢（與進口產品對比）

國內生產，成本只有進口同類產品50%；

1、價格優勢：

更多高校院所願購買分子束外延系統，市場空間大；

2、市場機會：

核心團隊有多年工作經驗，熟悉分子束外延的各種技術要求；

3、技術優勢：

本產品已執行1年，對比國外同類產品，其效能無明顯差異。

4、產品成熟度：

合作開發、技術諮詢、技術服務、面談

擬合作方式

專案四：

一種矽基三維微電池奈米電極結構

矽基材料，作為積體電路（IC）、微納電子機械系統（M/NEMS）以及氣體各類微電子器件製備的主要材料，具有材料來源豐富、價格低廉、加工過程標準化和成熟度高等優點，因而在各類電子器件或者材料結構中應用廣泛。本專案涉及的一種瓶狀六角形矽及矽基複合三維陣列結構的相關技術，可拓展應用於各種異質材料製備、器件效能提升等方面，在能源、電子資訊、食品、生物、醫藥、環境監測等領域發揮重要作用。

專案簡介

本專案涉及的一種矽基複合三維微奈米陣列結構，採用模板法，結合幹法刻蝕和薄膜沉積，可實現快速、穩定製備。所開發的工藝流程和引數穩定，已經實現晶圓級（5寸晶圓以上）的有序製備（覆蓋度達90%以上），工藝技術成熟可靠。

技術成熟度

一種矽基複合三維微奈米陣列結構，可廣泛用於能源、電子資訊、食品、生物、醫藥、環境監測以及農牧業等領域。

應用範圍

主要原料矽基晶圓、PS或者SiO2微球、各類複合物靶材，材料用量小，且國內市場供應充足，工藝加工裝置均為常用微納加工裝置裝置，投入成本低。生產過程無環境汙染，僅使用少量刻蝕氣體。對於年產值1000萬元規模，預計裝置投資250萬元（不包括廠房、公用工程等）。

投產條件和預期經濟效益

技術轉讓或聯合生產，具體合作方式可商議。

合作方式

專案五：

基於閃蒸噴霧的大功率電子器件冷卻系統

隨著電子技術的不斷髮展，電子器件和晶片效能的提高帶來電路及其晶片的散熱問題日益突出。研究表明：電子器件工作溫度在70～80℃水平時，每增加1℃，其可靠性就降低5%。同時由於晶片的不斷整合化和微型化，導致散熱量的迅速增加，傳統的冷卻技術已經不能滿足散熱要求。本技術開發了一種製冷劑閃蒸噴霧高效冷卻迴圈系統，利用閃蒸霧化和相變傳熱技術，實現了低溫高效換熱，傳熱係數高達26533W/（m2·K），表面溫度在低於60℃熱流密度即可超過100W/cm2（而常規水冷條件下元器件表面溫度超過150℃）。系統具有功耗低（COP達到4）、體積小、噪聲低和摩擦損失低等顯著特點，同時製造成本低，在大功率電子器件、LED、鐳射器、雷達等散熱領域具有極大的應用前景。

冷卻熱流密度隨溫度關係

系統實物圖

專案簡介

面議

合作方式

專案

六：

高速高精密噴射點膠閥

流體點膠技術針對不同的封裝要求，可構造出點、線、面等形式的點膠軌跡，已成為電子封裝領域中的一項關鍵技術。同時，作為一種能夠精確分配黏性流體的技術，流體點膠技術也可以將所需的膠體（如導電膠、焊料、UV膠、環氧樹脂等）分配到器件（晶片、攝像頭模組等）需要封裝的位置，以實現各器件之間的電氣連線或機械配合。在實際工作中，流體點膠會面臨各種複雜情況如防水、防靜電、防腐蝕等要求，同時隨著晶片塗覆、晶片倒裝、晶片固定等技術的密集化應用。相比以往的噴射點膠技術，壓電式噴射點膠技術擁有黏度適用範圍廣、噴射效率高、膠點一致性好的優勢，並且已成為流體點膠技術中發展的重要方向。

專案簡介

團隊在過去十年裡一直從事高速高精密噴射點膠閥的研究，已經進行了三代點膠閥產品的開發，積累了豐富的閥體開發經驗，已經掌握了高精密噴射點膠閥所涉及的流體噴射、高動態精密放大機構設計、壓電控制等基礎理論及關鍵核心技術。將壓電驅動和高精密噴頭加工技術的有機結合，透過對膠體的黏度和噴射行為的精確控制，突破了傳統接觸式針頭在點膠速度、膠體黏度、質量和維護成本方面的諸多限制和缺陷。

技術成熟度

1）閥杆最大位移：320μm；

2）最高工作頻率：700Hz；

3）穩定噴射頻率：≤450Hz，

4）可適用膠體黏度範圍：100~200，000mPa。s；

5）膠點直徑：0。3~3mm；

6）膠點一致性：±2%；

7）溫控範圍：室溫~80℃，8）溫度精度：±1℃。9）供氣壓力範圍：0。1~0。8Mpa。產品效能可靠，技術成熟。

產品主要技術特點和技術引數：

點膠閥廣泛應用於光學、光電行業、生化行業、光伏太陽能行業、SMD/SMT表面貼裝、半導體制造行業、醫藥行業、LCD/LED、電子元器件封裝等行業。主要作用包括半導體封裝，PCB電子零件固定及保護，LCD玻璃機板封裝粘接，行動電話機板塗布或按鍵點膠，揚聲器點膠，電池盒點膠封合，汽車零件塗布，五金零件塗布，液體填充塗布，晶片繫結等。

應用範圍

我國積體電路產品市場份額佔全球的60%左右，近十年來市場規模年均增長率達10%以上。而封裝佔據積體電路產業半壁江山，因此產品市場前景非常廣闊。

普通企業採用噴射點膠系統時，生產效率增幅達到200%以上，經濟效益增幅可以達到300%以上。國內的眾多點膠裝置廠商所銷售的高速點膠機基本都採用國外設計的點膠閥，其價格約為10萬元/臺。若每年此類點膠閥產品銷售在2000臺左右，則直接經濟效益可達2億。

投產條件和預期經濟效益

技術轉讓，具體合作方式可商議

合作方式

專案七：電子產品熱管理技術

建立了射流衝擊冷卻、噴射/相變耦合冷卻、噴霧冷卻、相變蓄冷溫控、小型毛細泵迴路（CPL、LHP、低溫LHP）、小型平板熱管、熱致變色可變發射率智慧熱控、MEMS百葉窗等系統熱管理方法，發展了超高熱流密度條件下系統熱管理理論與技術。

研製的泡沫金屬相變儲能熱控裝置的導熱效能比原裝置提高30倍，獲國防發明專利，已提交航天某所用於衛星熱控制的技術儲備。

研製的小型CPL/LHP具有啟動迅速、執行穩定、調節能力強、控溫精確、傳熱能力高等優點，正在與國內知名公司合作，

專案

。

研製的泵驅動噴射/相變耦合冷卻裝置散熱熱流密度可達400W/cm2（工質流量0。7L/min/cm2，換熱表面溫度控制在25°C以下）。為九院十所研製的大功率固體鐳射器緊湊式多筒細管靜態製冰蓄冷溫控系統（體積僅為2。5m3），可在3600s之內儲存180kW的冷量，且在100s時間範圍內連續提供15C至30C的冷卻水（冷卻水溫可任意調節，溫控精度為±1C），大大降低了大功率鐳射器溫控系統的體積、重量和功耗等指標，已成功應用到十所大功率鐳射器研製實驗中。

系列研究成果對於

七：

、航天器熱控制具有重要的意義。

電子產品熱管理技術