趋势与展望

• 光伏组件故障及检测方法研究进展

  崔宪;石颉;孔令崧;

  光伏系统的性能和可靠性对其广泛应用至关重要，而高效的故障检测技术是保障其长期稳定运行的核心。系统综述了光伏组件的常见故障类型，包括电气退化和不匹配、光学退化及非分类故障，并分析了故障的成因及其对系统性能的影响。此外，总结了传统检测方法(如I-V曲线、红外热成像、电致发光等)及基于人工智能的新兴方法(如深度学习与传感器数据分析)。通过比较各方法的优缺点，指出传统方法在检测精度、实时性及复杂环境适应性上的局限性，并强调多模态数据融合和智能化分析技术的重要性。最后，展望了未来光伏组件故障检测的发展方向，包括数据质量提升、模型轻量化与自动化检测的结合，以进一步提高光伏系统的运行效率和可靠性。

  2025年07期 v.50;No.443 649-665页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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• 扇出型晶圆级封装翘曲控制的研究进展

  张需;张志模;李奇哲;王刚;

  扇出型晶圆级封装(FOWLP)凭借其体积小、I/O端口密度高、成本低等优势受到科研人员的广泛关注与研究，但晶圆在封装过程中的翘曲却严重影响了产品良率与可靠性。从材料改进创新、工艺流程优化、设计结构改进、仿真精确化四个角度，系统综述了现有FOWLP翘曲的优化方法，分析了各方法的优势与不足，并总结了其发展趋势。研究结果表明，低热膨胀系数(CTE)和高模量材料开发以及工艺流程优化对改善FOWLP翘曲具有关键作用，可为后续研究提供重要参考。

  2025年07期 v.50;No.443 666-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K]
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半导体制备技术

• 分步离心铸造制备高效发光的CsPbX₃纳米晶薄膜及其应用

  张铭轩;陈燃;王时茂;陶汝华;

  铯铅卤化物钙钛矿(CsPbX_3)纳米晶因其优异的光学特性，在发光显示领域展现出了广阔的应用前景。但是在由CsPbX_3纳米晶溶液制备固态荧光粉和薄膜的过程中由于配体的解吸附，存在纳米晶光致发光量子产率(PLQY)大幅下降甚至超过50%的现象。在离心铸造制备薄膜前引入低速离心工艺去除纳米晶溶液中尺寸过大的纳米晶，成功制备了3μm厚、表面均匀无裂缝的CsPbBr_3纳米晶薄膜，其PLQY达到32.17%,与CsPbBr_3纳米晶溶液相比仅降低了8.46%。使用相同方法制备了表面均匀无裂缝、2.76μm厚的CsPbBr_(1.2)I_(1.8)纳米晶薄膜，其PLQY为28.63%。并将CsPbBr_3和CsPbBr_(1.2)I_(1.8)纳米晶薄膜进行组合，分别使用365 nm和440 nm波长的光源激发，实现了黄光和白光输出，为CsPbX_3纳米晶在显示领域的应用提供了一种新的思路。

  2025年07期 v.50;No.443 676-683页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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• 6英寸低缺陷掺硫磷化铟晶体制备与性质研究

  李晓岚;高渊;闫小兵;徐成彦;史艳磊;王书杰;孙聂枫;

  低缺陷掺硫磷化铟晶片是光电器件的主要衬底材料，制备6英寸(1英寸=2.54 cm)大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。通过分析6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶生长过程的杂质效应机理、热应力和热场温度分布，并对掺硫磷化铟晶体头、中、尾切片进行电学性能、位错密度及应力测试，得到载流子浓度与掺杂量、迁移率及位错(腐蚀坑)密度之间的关系，以及掺硫磷化铟晶体易开裂的原因。优化了适合生长6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶的半封闭可调热场系统，通过增加热屏罩，提高了炉体上部空间的气氛温度，降低了晶体内部的温度梯度，从而有效降低了晶体内的残余应力。确定了InP中In_2S_3的掺杂质量分数最大限度(≤300×10~(-6)),得到了低位错密度(<3 000 cm~(-2))的磷化铟晶体，并有效地降低了晶体开裂的概率，实现了6英寸低缺陷掺硫磷化铟单晶的重复生长。

  2025年07期 v.50;No.443 684-690页 [查看摘要][在线阅读][下载 1241K]
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集成电路设计与应用

• 一种67～115GHz宽带平衡式三倍频器芯片

  何锐聪;王亚冰;何美林;胡志富;

  基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT),研制了一种W波段的毫米波宽带三倍频器芯片。采用输入和输出Lange耦合器和两个反向并联晶体管对设计了平衡式倍频器电路拓扑，较好地抑制了基波、偶次谐波等信号，并且110 GHz处的峰值功率比传统三倍频器提高约4 dB。利用晶体管对紧凑的输入和输出匹配结构减小了芯片面积。测试结果表明，输入功率为22 dBm时，该三倍频器在输出频率67～115 GHz内的饱和输出功率大于5 dBm,变频损耗小于17 dB,在110 GHz处的峰值输出功率为8 dBm,倍频效率约为4%。该芯片尺寸为1.40 mm×0.80 mm,能够与功率放大器集成，实现宽带毫米波收发系统的小型化。

  2025年07期 v.50;No.443 691-697页 [查看摘要][在线阅读][下载 1368K]
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封装、检测与设备

• 基于SVMD-BKA-Transformer的IGBT寿命预测模型

  邓阳;柴琳;汪亮;

  绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效，引发电力电子装置故障，因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先，以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征，对IGBT进行功率循环加速老化试验；获取相关参数数据并进行处理；利用逐次变分模态分解(SVMD)技术将退化特征数据分解为多个模态。其次，构建Transformer模型，并采用黑翅鸢算法(BKA)寻找其最优超参数以提升预测精度。最后，通过实际IGBT退化特征数据对所提模型进行性能验证。实验结果表明，SVMD-BKA-Transformer模型提升了预测精度：决定系数(R~2)达到0.958 3,平均绝对误差(MAE)降至0.029 5 V,均方根误差(RMSE)减小至0.036 5 V,性能优于对比模型。

  2025年07期 v.50;No.443 698-706页 [查看摘要][在线阅读][下载 1455K]
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• 基于YOLO11n的轻量化芯片表面缺陷检测方法

  孙佩月;黄娟;顾寄南;夏子林;高艳;

  芯片表面缺陷具有尺寸微小、形状不规则、类型多样等特点，但现有目标检测模型存在精度低、参数量多等问题，因此提出一种基于YOLO11n的轻量化芯片表面缺陷检测方法。引入轻量级自适应提取(LAE)卷积，以减少参数数量和计算成本；为提高模型对芯片表面缺陷的检测效果，在Neck中集成DySample上采样模块；为进一步提升模型整体性能，在Neck中融合多维协作注意力(MCA)机制。实验结果表明，改进模型的检测平均精度可达91.3%,与原模型相比，平均精度提高1.3%,参数量减少18.8%,十亿次的浮点运算(GFLOPs)降低4.8%,为芯片表面缺陷检测提供了更为高效实用的解决方案。

  2025年07期 v.50;No.443 707-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 1230K]
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• 重离子导致的SOI SiGe HBT的SET效应数值模拟研究

  李府唐;郭刚;张峥;孙浩瀚;刘翠翠;史慧琳;欧阳晓平;

  锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有优异的低温性能以及抗总剂量效应和位移损伤的能力，但是其对单粒子效应(SEE)较敏感。利用计算机辅助设计技术(TCAD)构建了SiGe HBT模型，研究了衬底类型、重离子入射位置、器件温度和重离子线性能量转移(LET)值对SiGe HBT单粒子瞬态(SET)效应的影响。研究结果表明，集电极/衬底结及其附近是器件的SET效应敏感区域，绝缘体上硅(SOI)工艺的引入有助于提高SiGe HBT的抗SEE能力。此外，载流子迁移率与自由载流子浓度是影响器件SET温度依赖性的最主要因素，随着温度进一步降低至极端低温，杂质不完全电离的影响也愈发凸显。随着LET值升高，SOI SiGe HBT的SET效应显著增强。尤其在低温与高LET耦合作用下，器件的SET电流峰值和电荷收集量远超在其他辐照条件下的。

  2025年07期 v.50;No.443 714-722页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K]
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• 一种Ka波段多通道RF集成微系统封装

  杨振涛;余希猛;于斐;刘莹玉;段强;刘林杰;

  随着各类信息载荷集成系统性能的提升，射频(RF)集成微系统向多通道、高集成、高频率、低噪声、多功能、小型化的方向发展。基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺，提出了一种应用于Ka波段的多通道RF集成微系统封装，多通道RF模块通过直径0.60 mm的焊球与数字处理模块连接，以实现三维堆叠。结合理论计算和仿真优化，合理设计屏蔽层和接地层，以实现低损耗、高屏蔽的带状线传输结构。测试结果表明，在DC～40 GHz频段，多通道RF模块的传输路径回波损耗≤-10 dB、插入损耗≥-1.5 dB。理论计算与实测结果的均方根误差为0.002 7,二者具有较好的一致性。本研究结果可为RF集成微系统陶瓷封装设计提供参考。

  2025年07期 v.50;No.443 723-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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• 嵌入硅桥芯片的高密度有机基板制备与性能

  姚昕;张爱兵;李轶楠;

  基于硅桥芯片互连的异构集成技术可以有效提升芯粒间局域互连密度，满足高性能计算对芯粒间高密度互连日益增长的需求。针对亿门级现场可编程门阵列(FPGA)电路多芯粒间短距离的互连传输需求，通过生长超高铜柱与嵌入硅桥芯片的有机基板实现芯粒间高密度互连，规避了传统硅桥芯片嵌埋基板中深腔嵌埋的工艺风险，满足多芯粒高速互连需求的同时提高了系统集成的互连可靠性。深入研究了嵌入硅桥芯片的高密度有机基板的制备与集成技术。测试结果表明，亿门级FPGA电路性能及参数指标满足要求，参照GJB 548C、GB/T 4937等标准进行环境考核试验，电路无分层、失效等异常，验证了该嵌入式基板具备良好的电气及机械性能。该技术可显著提升高密度封装系统的集成度与可靠性，为其在5G通信、高性能计算等领域的应用提供参考。

  2025年07期 v.50;No.443 730-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K]
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• 50ns时间分辨率瞬态热反射热成像测温装置

  翟玉卫;刘岩;王强栋;银军;李灏;杜蕾;吴爱华;

  针对脉冲工作条件下微波功率器件瞬态结温测试需求，开发了具备50 ns时间分辨率的热反射热成像测温装置。基于LED光源，采用较短的双同轴屏蔽线缆连接光源与驱动电源，减小了线缆阻抗和外部电磁干扰的影响，实现了50 ns照明脉冲输出。提出插入监控帧的脉冲窗函数控制时序及算法，抑制了光强漂移对测温结果的影响。选择一个与GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)栅极材质相同的金属微带电阻作为被测件(DUT),对其施加1μs脉宽的电激励。采用瞬态热反射热成像测温装置测得其温度上升时间为1.0μs,且能明显区分50 ns时间间隔的温度变化。

  2025年07期 v.50;No.443 740-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
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• 基于PI-DeepONet模型的IGBT模块结温估算方法

  项江鑫;霍思佳;乐应波;杨程;崔昊杨;

  时变高功率工况下，IGBT模块结温的实时准确估算是高效实施热管理策略的基础。但现有方法中，有限元分析(FEA)法难以实时响应，热网络模型法估算准确率低，两者均无法满足结温估算实时性和准确率的均衡性需求。针对这些问题，提出了一种基于物理约束深度算子网络(PI-DeepONet)模型的IGBT模块结温实时准确估算方法。首先，在算子网络的损失函数中引入物理约束，设计了具有物理约束的PI-DeepONet模型；随后，将FEA计算的IGBT模块热特性参数与时空位置信息作为输入对模型进行训练；最后，利用训练所得的最优算子估算模块结温。仿真结果表明，该模型兼顾了结温估算的准确率和实时性，能够适应复杂工况，为IGBT模块热管理策略的高效实施提供了可靠的理论支持与技术保障。

  2025年07期 v.50;No.443 746-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
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• “功率器件先进封装与表征技术”专题征稿启事

  <正>功率器件是能源变换的核“芯”,其快速发展推动了能源革命。随着我国“双碳”目标的确立,对功率器件的功率密度提升、长期可靠性保障等提出了更高要求。因此,亟需新型封装形式和技术以满足不同应用需求,如新能源汽车主导的功率器件封装变革,从传统的平板散热、针翅散热、双面散热到单面直冷,再到近些年提出的印制电路板(PCB)嵌入式封装,这些先进封装技术均推动着功率器件的快速发展以及应用的多样化,加速了学科和行业的发展。

  2025年07期 v.50;No.443 756页 [查看摘要][在线阅读][下载 746K]
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