趋势与展望

• 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。

  2025年09期 v.50;No.445 873-884页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K]
  [下载次数：327 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 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。

  2025年09期 v.50;No.445 885-892页 [查看摘要][在线阅读][下载 882K]
  [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

半导体材料与器件

• 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CsPbBr_3单晶，通过热蒸发法在CsPbBr_3表面沉积了一层厚度约120 nm的SnO_2,形成了CsPbBr_3/SnO_2 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CsPbBr_3/SnO_2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4.67×10~(12) 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。

  2025年09期 v.50;No.445 893-900页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K]
  [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

半导体制备技术

• 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。

  2025年09期 v.50;No.445 901-907页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K]
  [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 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。

  2025年09期 v.50;No.445 908-914页 [查看摘要][在线阅读][下载 1928K]
  [下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 研磨和抛光参数对（001）面β-Ga₂O₃单晶衬底表面质量的影响

  高飞;王英民;程红娟;张嵩;董增印;辛倩;

  衬底的表面质量对卤化物气相外延（HVPE）法生长的同质外延薄膜的质量至关重要。研究了（001）面β-Ga_2O_3单晶衬底研磨和抛光工艺中研磨盘材质、研磨压力、抛光垫种类等参数对材料去除速率（v_R）、表面粗糙度（R_a）和表面质量的影响。实验结果表明，采用树脂铜盘、树脂锡盘和SUBA800抛光垫配合3μm粒径的多晶金刚石液研磨，均可以实现塑性域去除，v_R分别为3.13、1.23、0.25μm/min,R_a分别为16.2、13.2和7.81 nm。在化学机械抛光（CMP）过程中，抛光垫的物性参数直接影响v_R和表面质量，采用阻尼布可以实现R_a小于0.2 nm、无亚表面损伤的原子级平整表面。采用此衬底进行HVPE法生长的同质外延薄膜形貌均匀，未发现加工相关的缺陷。

  2025年09期 v.50;No.445 915-921页 [查看摘要][在线阅读][下载 2004K]
  [下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

集成电路设计与应用

• 一种高速SerDes接收端浮动抽头DFE

  孙浩译;赵宏亮;刘雯;苗玉方;刘珂;

  为解决高速通信中背板信道的各种非理想因素对高速串行器/解串器(SerDes)中数据传输产生的码间干扰(ISI)问题，基于28 nm CMOS工艺设计了一款固定抽头与浮动抽头结构相结合的判决反馈均衡器(DFE)电路。固定抽头采用半速率预处理结构，对数据均衡的同时满足高速数据传输中关键路径的时序要求。浮动抽头中使用多路数据选择器对最佳抽头位置进行选择，以消除远离主标分量处的码间干扰。接收器版图面积为554.3μm×508.6μm,该DFE在最高12.5 Gbit/s的传输速率下，可实现信道衰减为23.024 dB的数据均衡，均衡后的眼图水平张开度可达0.88 UI。测试结果表明，误码率(BER)小于10~(-12),集成误码率测试仪(IBERT)测试眼图水平张开度为0.55 UI。

  2025年09期 v.50;No.445 922-928页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
  [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]

封装、检测与设备

• 基于YOLOv8n-FESS的PCB缺陷检测算法

  赵红华;肖金球;

  针对当前印刷电路板(PCB)缺陷检测方法复杂度高、计算量大、容易产生误检漏检等问题，提出了一种YOLOv8n-FESS轻量化检测算法。该算法对骨干(Backbone)网络C2f模块中的瓶颈(Bottleneck)结构进行改进，引入快速网络(Fasternet)中的部分卷积(PConv),以增强其特征提取能力，并融入高效多尺度注意力(EMA)机制，进一步提升Backbone的特征表征能力；在颈部(Neck)网络中，使用空间和通道重建卷积(SCConv)改进C2f模块中的Bottleneck,解决特征冗余问题，实现网络的轻量化；在头部(Head)网络中使用分离和增强注意力模块检测(SEAM Detect)的检测头，以获取多尺度的特征；最后，通过WIoUv3替代原有的CIoU边界损失函数，减少了网络的回归损失。北京大学公共PCB缺陷数据集验证结果表明，与YOLOv8n相比，提出的算法平均精度均值(mAP)提高了3.3%,模型参数量(Params)减小了23.3%,计算量(FLOPs)减小了29.6%,模型大小仅为4.63×10~6。

  2025年09期 v.50;No.445 929-939页 [查看摘要][在线阅读][下载 2442K]
  [下载次数：279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 面阵列封装用铜核焊球植球工艺及焊接性能

  吉勇;朱家昌;陈雪晴;田爽;杨昆;李杨;

  铜核焊球(CCSB)凭借其出色的尺寸稳定性、导热/导电性、耐温度循环/冲击性和抗电迁移性，将替代传统焊球成为面向高性能、小型化、高可靠面阵列封装应用的新选择。通过对CCSB植球工艺及焊接性能的研究，提出了CCSB植球工艺优化方法，对比分析了直径0.3 mm的镀SAC305 CCSB和传统SAC305焊球的植球工艺特征、焊接剪切性能，阐明了CCSB焊点的断裂行为。分析结果表明，CCSB在保持与SAC305焊球共面性相当的同时表现出更优异的耐坍塌性，坍塌率比SAC305焊球低75%。CCSB的焊接界面呈现(Cu_xNi_(1-x))_6Sn_5和Ni_3Sn_4两相共存的均匀连续状金属间化合物(IMC)层，焊点剪切等效应力更小，剪切强度较SAC305焊球提升25%,表现出更优异的抗剪切能力，可有效提高面阵列封装可靠性。

  2025年09期 v.50;No.445 940-947页 [查看摘要][在线阅读][下载 1793K]
  [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于单弯引线互连的CQFP射频传输性能

  杨振涛;余希猛;于斐;任昊迪;刘林杰;

  为满足新一代高频率、高速率及高散热射频(RF)微波器件的封装需求，提出了一种采用单弯引线互连结构的陶瓷四边扁平封装(CQFP)。单弯引线互连结构的引线端头直接与引线焊盘焊接，相较于传统的翼型引线互连结构，其可将引线焊盘长度由1.00 mm缩短至0.50 mm,有效改善了焊盘的阻抗匹配效果。通过仿真分析了信号线中心距、焊盘尺寸、垂直通孔直径和焊料量对射频传输性能的影响，确定最优参数分别为：信号线中心距0.65 mm、焊盘尺寸0.28 mm×0.50 mm、垂直通孔直径为0.05 mm、焊料量为0.35 mm×0.20 mm×0.10 mm。仿真分析与样品测试结果表明，采用单弯引线互连结构可以将射频传输带宽由35 GHz提高至50 GHz,有效拓宽了CQFP在高频领域中的应用范围，为高性能陶瓷封装结构的优化设计提供了参考。

  2025年09期 v.50;No.445 948-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 2419K]
  [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 电-热-力耦合下扇出型晶圆级封装RDL导电层热-力可靠性分析

  武瑞康;臧柯;范超;王蒙军;吴建飞;

  为研究导电层对重分布层（RDL）可靠性的影响，基于电-热-力多物理场耦合建立扇出型晶圆级封装（FOWLP）互连结构多尺度三维模型。采用有限元分析法研究了导电层材料、厚度及过渡角度对RDL温度场和应力场分布的影响。研究结果显示，在RDL热-力分布中，导电层起主导作用。与材料和厚度相比，导电层结构的过渡角度对RDL可靠性的影响相对较小。过渡角度在130°～160°范围内时，温度与应力极值波动小于1%;0.8～15 GHz频段内，RDL的温度与应力极值会随频率升高而递增且上升速率逐渐减缓。正交试验结果表明，导电层材料对温度和应力极值的影响最为显著。经优化后，导电层最佳参数为：银材料，厚度10μm，过渡角度140°。该研究成果可为先进封装领域中RDL的结构设计与优化提供参考。

  2025年09期 v.50;No.445 955-964页 [查看摘要][在线阅读][下载 2253K]
  [下载次数：121 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 高温下W金属互连线电迁移失效驱动机制

  李金航;纪旭明;李佳隆;顾祥;张庆东;谢儒彬;徐大为;

  在航空航天、油气勘探等领域，对集成电路的高温耐受能力提出了日益增长的需求。基于原子密度积分算法建立了W金属互连线多物理场金属电迁移仿真模型，研究高温下W互连线电迁移失效的主要驱动机制(电流密度、温度梯度、应力梯度)及其变化。采用0.15μm绝缘体上硅(SOI)CMOS工艺进行W互连线加工，结合实际W迁移测试结果对模型边界条件进行修正。研究发现低温(<200℃)下W互连线电迁移失效的主要驱动机制为应力梯度，随着温度升高(>200℃),电流密度成为主要驱动机制。针对不同温度下主要驱动机制的不同，可通过调整金属互连线加工温度及尺寸来提升金属互连线的可靠性。

  2025年09期 v.50;No.445 965-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K]
  [下载次数：60 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于氦质谱检漏技术的SiC衬底微管检测设备

  周立平;刘慧强;王琪;李明;张继光;

  为解决SiC衬底微管缺陷检测精度低、效率差的问题，研制了基于氦质谱检漏技术的SiC衬底微管检测设备。该设备以PFEIFFER公司的ASM 340型检漏仪作为检测核心、西门子S7-1200系列可编程逻辑控制器(PLC)作为控制核心、节卡机器人股份有限公司的JAKA Zu@7型机器人作为自动搬运系统，实现SiC衬底微管缺陷的全自动检测。使用ANSYS Workbench仿真平台对衬底密封结构进行受力分析和计算仿真，以确保衬底在大气压作用下不会碎裂。该设备检测到的漏率最低值为3.0×10~(-10) Pa·m~3/s,测试速度为2.5 min/片，均显著优于漏液检测法；重复测试数据偏差小于10%,结果稳定可靠。通过瑕疵微管检测仪和奥林巴斯显微镜对SiC衬底湿法腐蚀前后状态进行检测，发现视觉技术无法准确识别贯穿微管缺陷。该设备可以显著提高SiC衬底微管的检测精度与效率，降低检测成本，对于提升SiC衬底质量具有重要意义。

  2025年09期 v.50;No.445 972-980页 [查看摘要][在线阅读][下载 1923K]
  [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据