傳感新品

【美國(guó)威斯康星大學(xué)：研究可擴(kuò)展石墨烯傳感器陣列，應(yīng)用于水中毒素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)】

飲用水中的有毒元素暴露了全球數(shù)億人口于危險(xiǎn)的污染物之中，這可能威脅公共衛(wèi)生，并導(dǎo)致各種疾病的傳播，如腹瀉和癌癥。聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)要求到2030年實(shí)現(xiàn)對(duì)安全、負(fù)擔(dān)得起的飲用水的普遍和公平訪問，該水應(yīng)免受糞便污染（例如細(xì)菌）和重要化學(xué)污染物（例如重金屬）的影響。因此，迫切需要識(shí)別水中的潛在健康危害，以提供早期警告并預(yù)防災(zāi)難事件，這需要智能、快速、適應(yīng)性強(qiáng)且持續(xù)監(jiān)測(cè)的傳感系統(tǒng)來預(yù)測(cè)水污染。與基于最先進(jìn)的質(zhì)譜技術(shù)的耗時(shí)、昂貴和龐大的實(shí)驗(yàn)裝置相比，這些實(shí)驗(yàn)裝置限制了它們進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)的能力，電子傳感器表現(xiàn)出在這方面有望完成任務(wù)的潛力，因?yàn)樗鼈兙哂凶吭降男阅埽ɡ?，快速響?yīng)、高靈敏度和選擇性、低成本和易操作性）以及與現(xiàn)有水基礎(chǔ)設(shè)施和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募蓾摿Α?/p>

基于二維（2D）層狀納米材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）已成功用于化學(xué)和生物傳感（例如，重金屬離子、氣體/生物分子和細(xì)菌。然而，用于實(shí)時(shí)水質(zhì)感知的2D FET傳感器的商業(yè)化仍然面臨挑戰(zhàn)，主要原因是設(shè)備質(zhì)量控制不佳，導(dǎo)致響應(yīng)趨勢(shì)、校準(zhǔn)和可靠性在設(shè)備之間存在差異。當(dāng)前解決這些問題的嘗試主要集中在控制傳感器通道材料的先決步驟上，包括2D納米材料的大規(guī)?；瘜W(xué)氣相沉積生長(zhǎng)、直接印刷其薄膜、旋涂在基底上的自組裝。在這些方法中，通過旋涂工藝將2D層狀納米材料濕法轉(zhuǎn)移到基底上，可以是大規(guī)模電子器件納米制造的高效、多功能和快速方法。然而，識(shí)別納米材料的單層和隨后在FET傳感器中形成對(duì)電極的圖案化是一項(xiàng)繁瑣、能源密集和成本高昂的工作。相比之下，通過交錯(cuò)電極并聯(lián)連接多個(gè)薄片可以更快速地?cái)U(kuò)大2D FET的制造規(guī)模，同時(shí)降低能源消耗和商業(yè)化成本。然而，目前尚無可綜合考慮設(shè)備變異的方法，可以通過直接將有問題的傳感器設(shè)備與非破壞性測(cè)量相關(guān)聯(lián)，在大規(guī)模制造過程中將它們隔離開來，也沒有用高級(jí)數(shù)據(jù)分析來模擬理想設(shè)備的傳感器響應(yīng)以實(shí)現(xiàn)高度精確的預(yù)測(cè)。

鑒于此，美國(guó)威斯康星大學(xué)Junhong Chen等人報(bào)告了一種自底向上的方法，用于在大規(guī)模制造過程中對(duì)2D FET傳感器設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行戰(zhàn)略性控制，這種方法使得能夠可靠且實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)流動(dòng)水中的毒素，如在基于石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GFET）傳感器陣列中所展示的。重金屬（鉛和汞）以及大腸桿菌細(xì)菌被選為代表性的污染物進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)樗鼈兪秋嬘盟?yīng)中的主要污染物。技術(shù)上，首先通過在水中濕法轉(zhuǎn)移單層氧化石墨烯（rGO）分散液并隨后形成交錯(cuò)電極的圖案來制備晶圓傳感器器件，以通過它們的電子特性對(duì)均勻設(shè)備進(jìn)行預(yù)篩選。我們發(fā)現(xiàn)，在熱退火后，大多數(shù)（約60%）的設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了相對(duì)較窄的電子分布（相對(duì)于眾數(shù)值的變化在±10%范圍內(nèi)），無論是電阻還是漏電流開關(guān)比。具有窄電子特性分布的初始制造過程只是獲得最佳傳感器的先決條件。然后，通過將非理想的響應(yīng)行為（即雙向性）與低頻時(shí)測(cè)得的阻抗比Zˊ/Z?>1000相關(guān)聯(lián)，成功地識(shí)別了有問題的設(shè)備，這可能歸因于介電層（3納米Al2O3）中的光學(xué)不可見缺陷。漏電流噪聲功率譜密度（PSD）進(jìn)一步表明，在預(yù)篩選后，近乎理想的傳感器器件中不存在任何重要類型的缺陷，并驗(yàn)證了表面吸附的化學(xué)柵效應(yīng)。最后，通過機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）建模進(jìn)行了GFET傳感器陣列的響應(yīng)校準(zhǔn)，用于同時(shí)檢測(cè)流動(dòng)水中所選重金屬和細(xì)菌種類，實(shí)現(xiàn)了在ppb（cfu/mL）水平上的高精度分類和定量。

總之，我們展示了一種可擴(kuò)展的方法，用于開發(fā)GFET傳感器陣列設(shè)備，其具有多個(gè)生化配體和抗體作為特定探針，可以同時(shí)檢測(cè)流動(dòng)自來水中的重金屬和大腸桿菌。通過在硅襯底上旋涂GO分散液的晶圓尺寸沉積，提供了電子傳感器中極為理想的電阻和電流開/關(guān)的分布，這在商業(yè)化電子傳感器中非常理想。為了消除具有非理想感測(cè)動(dòng)力學(xué)的傳感器，可以通過高頻阻抗和低頻噪聲測(cè)量來預(yù)先選擇類似理想的設(shè)備。借助ML的幫助，可以成功地識(shí)別和高精度地定量實(shí)際自來水流中的多種毒素。我們的FET傳感器制造和減小設(shè)備變異的策略為未來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水風(fēng)險(xiǎn)中各種有害物質(zhì)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)提供了希望。

傳感動(dòng)態(tài)

【電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等均將受益！新型傳感器比頭發(fā)還細(xì)50萬倍……】

據(jù)報(bào)道，澳大利亞的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種分子大小的、更高效的、廣泛使用的電子傳感器，這一突破可能會(huì)帶來廣泛的好處。

壓阻式傳感器通常用于檢測(cè)電子產(chǎn)品和汽車的振動(dòng)，例如在智能手機(jī)中計(jì)數(shù)步驟，以及在汽車中部署安全氣囊。它們還用于醫(yī)療設(shè)備，如植入式壓力傳感器，以及航空和太空旅行。因此，尺寸越小越好。

在一項(xiàng)最新研究中，由澳大利亞科廷大學(xué)所領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開發(fā)出了一種比人類頭發(fā)還細(xì)50萬倍的壓阻式傳感器。

最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。

根據(jù)研究人員的說法，他們已經(jīng)開發(fā)出一種更靈敏、更小型化的關(guān)鍵電子元件，它可以將力或壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并在許多日常應(yīng)用中得到應(yīng)用。

他們說，“由于它的尺寸和化學(xué)性質(zhì)，這種新型壓阻式傳感器將為化學(xué)和生物傳感器、人機(jī)界面和健康監(jiān)測(cè)設(shè)備開辟一個(gè)全新的機(jī)會(huì)領(lǐng)域?！?/p>

“由于它們是基于分子的，我們的新傳感器可用于檢測(cè)其他化學(xué)物質(zhì)或生物分子，如蛋白質(zhì)和酶，這可能會(huì)改變檢測(cè)疾病的游戲規(guī)則?！彼麄冄a(bǔ)充道。

據(jù)悉，這種新的壓阻式傳感器是由一個(gè)單一的牛烯分子（bullvalene）制成的，當(dāng)機(jī)械拉伸時(shí)，它會(huì)反應(yīng)形成一個(gè)不同形狀的新分子，通過改變電阻來改變電流。

研究人員說，“不同的化學(xué)形式被稱為異構(gòu)體，這是它們之間的反應(yīng)第一次被用來開發(fā)壓阻式傳感器。我們已經(jīng)能夠模擬發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)，了解單個(gè)分子如何實(shí)時(shí)反應(yīng)和轉(zhuǎn)化。”

他們指出，這項(xiàng)研究的意義在于，它能夠以大約每1毫秒一次的速度，用電檢測(cè)反應(yīng)分子形狀的變化。他們說，“通過電導(dǎo)率來檢測(cè)分子的形狀是化學(xué)傳感的一個(gè)全新概念。”

研究人員還稱，了解分子形狀和導(dǎo)電性之間的關(guān)系，將有助于確定分子和附著的金屬導(dǎo)體之間連接的基本特性。

“這種新能力對(duì)所有分子電子器件的未來發(fā)展至關(guān)重要，”他們說。

【龍芯中科在全國(guó)布局的首個(gè)芯片封裝項(xiàng)目投產(chǎn)】

10月12日，龍芯中科芯片封裝基地項(xiàng)目投產(chǎn)儀式在河南鶴壁科創(chuàng)新城舉行。

鶴壁新聞消息顯示，龍芯中科芯片封裝基地位于鶴壁科創(chuàng)新城百佳智造產(chǎn)業(yè)園，是龍芯中科在全國(guó)布局的首個(gè)芯片封裝項(xiàng)目。項(xiàng)目一期今年4月正式動(dòng)工，建成千級(jí)潔凈廠房402平方米、萬級(jí)潔凈廠房226平方米、恒溫恒濕庫房92平方米，現(xiàn)已具備龍芯一號(hào)芯片封裝測(cè)試的基礎(chǔ)條件。

龍芯中科相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，項(xiàng)目一期引進(jìn)的晶圓存儲(chǔ)設(shè)備、粘片機(jī)、銀膠固化機(jī)、等離子清洗機(jī)、鍵合機(jī)、推拉力檢測(cè)設(shè)備、塑封成型機(jī)、大規(guī)模集成電路測(cè)試機(jī)、測(cè)試光檢打標(biāo)一貫機(jī)、打包機(jī)等10余個(gè)工藝步驟設(shè)備全部來自國(guó)內(nèi)合作伙伴。該項(xiàng)目已初步具備鍵合封裝龍芯一號(hào)芯片的封裝、測(cè)試、包裝出貨能力，并加快構(gòu)建龍芯一號(hào)系列芯片,以及電源/時(shí)鐘芯片系列芯片的封裝測(cè)試能力。

此前消息顯示，龍芯中科芯片封裝項(xiàng)目于2022年12月簽約落地，主要對(duì)龍芯一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)等系列芯片進(jìn)行封裝測(cè)試。項(xiàng)目分為三期進(jìn)行，目前重點(diǎn)推進(jìn)一期項(xiàng)目建設(shè)，未來3至5年，將根據(jù)市場(chǎng)需求有序推進(jìn)二期、三期建設(shè)。三期項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后，年可封裝測(cè)試芯片3000萬片。

【中國(guó)移動(dòng)與中興、聯(lián)想等簽署 5G 射頻收發(fā)芯片合作協(xié)議，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白】

10 月 13 日消息，2023 中國(guó)移動(dòng)全球合作伙伴大會(huì)期間，中國(guó)移動(dòng)與中興、聯(lián)想、京信、銳捷等十家設(shè)備商正式簽署“破風(fēng) 8676”芯片應(yīng)用合作協(xié)議，共享關(guān)鍵技術(shù)突破成果，加速芯片整機(jī)集成、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、商用落地速度。

本次合作協(xié)議的正式簽署將進(jìn)一步加快可重構(gòu) 5G 射頻收發(fā)芯片破風(fēng) 8676 在整機(jī)集成、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、商用落地的速度，有利于形成穩(wěn)定、多樣、繁榮的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，助力移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

▲破風(fēng) 8676 芯片

今年 8 月，中國(guó)移動(dòng)正式發(fā)布國(guó)內(nèi)首款可重構(gòu) 5G 射頻收發(fā)芯片“破風(fēng) 8676”。射頻收發(fā)芯片是無線電波和數(shù)字信號(hào)之間的翻譯器件，是 5G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的關(guān)鍵器件，研發(fā)難度高，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求迫切，被稱為 5G 基站上的“明珠”。

該芯片可廣泛商業(yè)應(yīng)用于云基站、皮基站、家庭基站等 5G 網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備。這項(xiàng)核心自主創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)了從零到一的關(guān)鍵性突破，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白，有效提升了我國(guó) 5G 網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的自主可控度。

【智創(chuàng)芯微電子與意法半導(dǎo)體簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議】

根據(jù)RISC-V基金會(huì)的數(shù)據(jù)，2022年采用RISC-V芯片架構(gòu)的處理器核已出貨100億顆，其中一半來自中國(guó)。ARM 架構(gòu)用了 17 年完成 100 億內(nèi)核出貨量，而 RISC-V 只用了 12 年。

同時(shí)，有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年RISC-V架構(gòu)的處理器核的出貨量將突破800億顆，年復(fù)合增長(zhǎng)114.9%，且應(yīng)用將從IoT向手機(jī)、PC、服務(wù)器、AI、汽車等高端、核心領(lǐng)域擴(kuò)展，占據(jù)全球14%的CPU市場(chǎng)、28%的IoT市場(chǎng)、12%的工業(yè)市場(chǎng)、10%的汽車市場(chǎng)。

由此看來，未來主流CPU架構(gòu)格局中，RISC-V將與X86、ARM三分天下，RISC-V不屬于任何機(jī)構(gòu)或國(guó)家，開源免費(fèi)，想用就用的特性，在“卡脖子”的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代，或?qū)⒊蔀橹袊?guó)最受歡迎的架構(gòu)。

越來越多的企業(yè)開始擁抱 RISC-V，智創(chuàng)芯微電子就是其中一家。

近日，智創(chuàng)芯微電子與意法半導(dǎo)體簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方就發(fā)展MCU生態(tài)及共同推廣客戶達(dá)成合作。

智創(chuàng)芯微電子也是RISC-V行業(yè)的佼佼者。目前已有兩款芯片已面世，打通了RISC-V從芯片設(shè)計(jì)到終端應(yīng)用的最重要一環(huán)，實(shí)現(xiàn)CPU國(guó)產(chǎn)替代和生態(tài)普惠性建設(shè)，并完成了數(shù)千萬元營(yíng)收。

公開資料顯示，智創(chuàng)芯微電子創(chuàng)立于2018年，公司創(chuàng)始人陳昊曾任職阿里巴巴平頭哥半導(dǎo)體市場(chǎng)與營(yíng)銷副總裁，擁有多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，核心團(tuán)隊(duì)由多位具有深厚芯片產(chǎn)業(yè)背景的專家，和來自Infineon，Atmel，Synopsys，LSI，Brite等國(guó)際一流半導(dǎo)體公司的人員組成。團(tuán)隊(duì)曾服務(wù)了300多家芯片設(shè)計(jì)公司，CPU累計(jì)出貨超過30億顆。

同時(shí)，智創(chuàng)芯微電子也與伊萊特、科卓爾、長(zhǎng)豐影像、烽火富華、稻興科技、超元半導(dǎo)體等領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)鏈上下游Tier-1企業(yè)展開合作，確保RISC-V芯片能被廣泛使用于AIoT產(chǎn)品終端，預(yù)計(jì)年芯片用量將超過10億顆。

2022年2月智創(chuàng)芯微電子獲得了太和基金、大公資本的戰(zhàn)略輪投資。大公資本認(rèn)為 ，芯片是國(guó)之重器。目前國(guó)家政策力度加大，國(guó)產(chǎn)“芯”賽道正在多方位提速。“十三五”期間中 國(guó)芯片設(shè)計(jì)業(yè)的規(guī)模從1325億元增長(zhǎng)到3819億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到23.6%，是同期全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率的近6倍，顯示出***崛起的實(shí)力。大公資本高管團(tuán)隊(duì)曾主導(dǎo)投資了易兆微、勁芯微、吉迪思、珠海博雅科技等多家優(yōu)秀的芯片企業(yè)。

RISC-V的全球生態(tài)正在不斷壯大。

玩家方面，據(jù)RISC-V國(guó)際基金會(huì)數(shù)據(jù)，截至2023年6月底，有超過70個(gè)國(guó)家或地區(qū)的3664家單位成為RISC-V基金會(huì)會(huì)員，包括高通、英特爾、谷歌、阿里平頭哥、華為等眾多頭部企業(yè)。其中，RISC-V國(guó)際基金會(huì)全球24個(gè)高級(jí)會(huì)員中有13個(gè)來自中國(guó)。

系統(tǒng)方面，系統(tǒng)方面，2022年安卓官方首次實(shí)現(xiàn)對(duì)RISC-V架構(gòu)的原生支持，同時(shí)，RISC-V已實(shí)現(xiàn)了對(duì)LiteOS、FreeRTOS 、Linux、安卓AOSP等眾多操作系統(tǒng)的兼容，打通了通過云、桌面、終端等承接各類應(yīng)用的能力。

軟件方面，Synopsys、Cadence、西門子等EDA企業(yè)，IAR Systems、SEGGER等工具鏈企業(yè)也紛紛加入RISC-V生態(tài)系統(tǒng)，全方位支持RISC-V芯片落地。

縱然，RISC-V架構(gòu)起步較晚，但憑借成本、安全等優(yōu)勢(shì)已得到多國(guó)政府的高度重視，成為大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)，已在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)展現(xiàn)了優(yōu)秀成績(jī)，并有望在高性能服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

審核編輯 黃宇