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高压大功率半导体器件IGCT
1. 痛点问题
功率半导体是支撑能源领域发展的核心部件。为实现3060双碳目标，我国正在超常规推动新能源发电、大容量输配电和电气化交通等领域，对电压等级4.5kV以上的功率器件需求急速增长。提高器件电压和容量可以减少器件串并联数量、缩减装备体积和成本，是解决城市用地紧张、降低海上风电平台建设成本的关键。然而，受工作机理和制备工艺限制，IGBT器件最大功率等级为4.5kV/3kA和6.5kV/0.75kA，已接近瓶颈，无法满足能源发展需求。因此，亟需更高电压、更大容量、更高可靠性和更低制造成本的功率半导体器件解决方案。
2020年，中国功率半导体市场规模达2000亿元，但90%以上依赖进口，尤其是4.5kV以上器件，近乎全部进口。亟需寻求自主可控的功率半导体器件国产替代方案。
2. 解决方案
本技术面向新能源发电和输配电领域大容量、高可靠的需求，提出了自主化IGCT器件（集成门极换流晶闸管）的设计、制备和驱动控制方案，可以提高阻断电压和关断电流能力、降低器件运行损耗，且可以结合应用工况开展定制优化，如改善器件防爆特性、解决高压装置中的驱动供电问题等，从而实现大容量、高可靠、低成本、高效率的能量管理和功率变换。
目前团队已研制出4.5kV/5kA和6.5kV/4kA的IGCT器件，功率等级全面覆盖IGBT，且具有向更大容量发展的潜力。与IGBT、MOSFET等晶体管器件相比，本技术提出的IGCT具有通态损耗低、耐受电压高、可靠性高、抗干扰能力强等突出优势，符合能源发展趋势，且制造工艺沿用基本沿用传统的晶闸管路线，制造成本低，国内工艺基础好。
清华大学
2021-10-26
一种 MEMS 器件的封装方法
本发明公开了一种 MEMS 器件的封装方法，包括 S1 在框架基 板与封盖的内表面上对称附着图形化的过渡金属化层和钎料层；S2 在 框架基板的钎料层上附着图形化的自蔓延多层膜；S3 将芯片键合固定 在框架基板上并实现信号互连；S4 将固定有芯片的框架基板与封盖进 行除气除湿处理后对准堆叠形成封装结构；S5 对封装结构施加压力、 预热后引燃自蔓延多层膜，自蔓延多层膜燃烧并熔化钎料层实现冶金 互连。本发明将封盖直接与框架
华中科技大学
2021-04-14
二维材料中红外发光器件
中红外光谱技术被广泛应用于医疗诊断、军事侦察、工业控制、环境监测等领域。其中，中红外光源是实现中红外技术的核心部件之一。作为二维层状材料家族的新兴成员，黑磷（BP）已因其独特的性能而得到广泛研究。
南方科技大学
2021-04-14
微小型器件及微系统高加速度实验与标定技术
Ø 成果简介：利用高速旋转的转子产生的高离心力对在高承载环境下使用的器件进行加载试验，采用成熟试验技术方法和检测手段，实现对微小型机械结构件和电子器件、加速度传感器在高承载环境下的高载荷试验和标定。该设备最高加速度实验值：8万g，最高加速度标定值：1万g，实验对象最大回转半径：50mm，加速度实验精度：3%，标定精度：6%，实验对象尺寸：实验件最大尺寸长度≤18mm，实验件三维尺寸处于直径D=18，高度H=15的圆柱体范围里。适合钢、铝及铜质等各种材质加工的，在高承载环境下工作
北京理工大学
2021-01-12
基于IP库的通用MEMS器件可视化仿真与验证工具
“虚拟工艺”软件可由标准工艺流程文件和掩膜版图文件，模拟出所要加工的MEMS器件的真实三维结构，具有良好的通用性和精度。下图为自主开发的“虚拟工艺”软件生成的微夹钳三维结构。 “虚拟运行”软件对器件的运动情况进行仿真，并与最初设计方案比较来指导和修正实际加工。下图显示了微夹钳的虚拟运行结果，图中的器件颜色表示了器件运动时的剧烈程度，红色表示变形最剧烈的部分，淡蓝色表示变形较小的部分。
南开大学
2021-04-14
基于IP库的通用MEMS器件可视化仿真与验证工具
项目的背景及目的 迄今为止，集成电路的模拟、仿真直至评测已有了非常完善的工具软件；并已成为设计过程的重要组成部分；对设计的成功、可靠、高效都已起到决定性作用。而对MEMS而言，还相差甚远，这和MEMS发展的成熟程度有着直接关系。当然，这并不意味着MEMS不需要这样的工具和系统。相反，由于MEMS的功能多样、加工复杂、分析困难、设计周期长、成本高等。特别需要一个能包括运动仿真、评测在内的设计工具和系统。这是当前推动MEMS发展的当务之急。
南开大学
2021-04-14
新型显示器件高分辨率喷印制造技术与装备
我国新型显示产业规模和在建产线均居世界第一，但主要核心装备依赖进口，制约我国新型显示产业自主可控发展。新型显示器件向大尺寸、超高清、柔性化方向发展，其面临的重大挑战是如何在大面积柔性基板上实现纳米特征-微米结构-米级器件跨尺度高精度制造。光刻/蒸镀技术受限于模板尺寸和平面工艺，传统喷印受制于打印分辨率低（>20μm），均无法满足大尺寸/超高清/柔性化新型显示高精度/高效率/高可靠制造要求，急需发明新的制造原理、技术与装备。
针对新型显示器件高精高效制造国际难题，本项目原创高分辨率电流体喷印新原理，发明了电流体喷印新喷头、新技术和新装备，国际首创多款柔性新型显示器件并占领高端市场。
目前提出的“拉伸式”高分辨率电流体喷印新原理，实现<200nm结构的喷印制造，兼具按需点喷、射流直写、雾化制膜等不同喷射模式，突破了传统喷墨打印技术分辨率低、材料适用范围窄、喷射模式单一的问题。
本成果发明了阵列化独立可控电流体喷印系列喷头、高速视觉测量装置等核心装置与智能控制算法，开发了国际首台新型显示电流体喷印装备。部分核心专利作价3000万元实现成果转化，创新技术支持下开发的系列装备在显示龙头企业测试应用，实现了高分辨率OLED/QLED/PeLED（>300PPI）等新型显示器件集成制造。
华中科技大学
2023-04-24
微小型器件及微系统高加速度实验与标定技术（技术）
成果简介：利用高速旋转的转子产生的高离心力对在高承载环境下使用的器件进行加载试验，采用成熟试验技术方法和检测手段，实现对微小型机械结构件和电子器件、加速度传感器在高承载环境下的高载荷试验和标定。该设备最高加速度实验值：8万g，最高加速度标定值：1万g，实验对象最大回转半径：50mm，加速度实验精度：3%，标定精度：6%，实验对象尺寸：实验件最大尺寸长度≤18mm，实验件三维尺寸处于直径D=18，高度H=15的圆柱体范围里。适合钢、铝及铜质等各种材质加工的，在高承载环境下工作的机械结构件、电子元器件
北京理工大学
2021-04-14
磁性固定器件应用及其产业化
未来装配式建筑构件若实现工业化、标准化和智能化制造，关键环节是要求构件成型模具拆装灵活，便捷高效，可重复使用，并具通用性。高性能磁性固定器件就是为简化预制混凝土构件模具安装而设计开发的一种新型无损模具固定装置，旨在解决传统螺栓锚定对生产平台的破坏性、难拆卸、通用性差的技术难题。
南京大学
2021-04-10
新型多门控超导纳米线逻辑器件
为了追求极限性能，越来越多的电子系统需要在低温条件下工作。例如，在量子计算机、高性能传感器、深空观测以及一些经典信息处理系统中，通常使用工作温度为2K甚至是mk温区的低温器件，从而在噪声、速度和灵敏度等方面实现接近量子极限的性能。对于这一类低温系统，信号读取与处理通常采用两种方式：第一种是采用超导数字电路SFQ（单磁通量子技术）来实现高性能计算和处理；第二种是将信号传送至几十K的温区，再采用低温CMOS技术对进行信号处理。然而，不论采用何种技术路径，数字电路的功耗都必须控制在极小范围之内，从而保持极低温的工作环境，维持低温器件的高性能。随着应用需求的提高和低温阵列器件规模的扩大，低温电子系统性能受到信号处理和传输技术的制约，急切需要新的方案进行解决。 图1. (a) 采用超导纳米线结构实现的12门控或逻辑门；(b) 超导纳米线数字编码器芯片照片。针对此问题，南京大学吴培亨院士领导的超导电子学研究所团队，赵清源教授和康琳教授课题组设计出新型多门控超导纳米线逻辑器件(superconducting nanowire cryotron, nTron)，并利用此器件搭建经典二进制数字编码器；在1.6K的温度下，成功实现数字信息编码，总功耗小于1微瓦(10-6瓦)。同时，他们还利用此编码器对超导纳米线单光子探测器阵列实现数字化读出，为低温阵列探测器的信号读出和处理提供第三种解决方案。图2. 超导纳米线逻辑芯片实现对单光子探测器阵列的数字化读取。半导体数字电路，经历了从电子管、晶体管、混合集成电路至大规模集成电路的发展过程。每一代技术的升级变革，其核心推力都是基础逻辑器件的更新换代。前沿技术领域对超导电子器件的应用需求，也正将超导电子技术推向数字化的发展时代。南京大学吴培亨院士团队基于超导纳米线技术，开展了新型超导逻辑器件(nTron)的研究工作。nTron为单层平面器件，利用局部超导相变，实现高速低功耗的开关逻辑。
南京大学
2021-04-11