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DMD数字微镜器件
西安中科微星光电科技有限公司 2022-06-27
基于相变材料的片上光电存算一体化器件的研发
现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示: 器件的基本结构由波导和功能层(由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料(硫系化合物)层)所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能,即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层,然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触,通过较小的接触面积使接触处的热量集中,从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能,同时在近 C 波段具有较低的光损耗,可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金(如 GSST)作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数,且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差,可在更恶劣的高温环境下进行操作,适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括: ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性,通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能:  存储功能的实现:拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’,实现数据存储(编程)功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲,所产生电流流经加热层时,生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处,使得接触处的相变材料发生相变,实现存储功能。在完成上述编程操作后,从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异,因此当输入光经过波导后,其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变,进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比(即透过率),可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现:通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度,使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值,实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积,因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相,把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’;同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比,把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’;通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片,实现图像、语音和文本识别功能:  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础,也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性,拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触,左右两端电极分别代表突触前和突触后,分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控,进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性(Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用,脉冲强度发生变化,对应于乘法器。进而借助于微环结构,将不同波长的脉冲导入进同一波导中,该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时,读取光与微环发生共振,在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后,读取信号不再和微环发生共振,而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发,实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构,验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习,权重的数值通过外部管理器设置;对于非监督式机器学习,不再需要外部管理器来设置权重值,而是通过输出光脉冲进行反馈控制,调整权重值。在单个神经元结构的基础上,更复杂的光学脉冲神经网络结构,证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元,即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中,分发器将光脉冲分发给多个神经元,神经突触结构则产生光脉冲信号,输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析:①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输,具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比,以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触,填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析:①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性,且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性,且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点,具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析:根据已取得成果正在撰写专利,以获得该关键技术的独有权。 
南京邮电大学 2021-05-11
专家报告荟萃㉒ | 成都理工大学副校长曾英:资源能源领域一流人才培养的思考与探索
教育部对双一流建设八年来的成效进行了总结,包括人才培养能力、高水平科技自立自强、师资队伍建设以及教育国际影响力等方面的显著提升。然而,我们也要清醒地认识到,未来的高等教育发展必须超越极限,打破原有路径与习惯的依赖,坚持创新,构建高等教育发展的新模式、新范式。
中国高等教育博览会 2025-02-11
重庆能源职业学院
重庆能源职业学院创建于2009年4月,是经重庆市人民政府批准、教育部备案,面向全国招生的全日制民办普通高校(教育部代码:14238)。学校具有良好的区位优势和办学条件。位于重庆市江津区双福新区。校舍面积37.29万平方米,固定资产总值10.37亿元,教学科研仪器设备总值9411.71万元。2019年11月,全日制在校生10585人。专任教师508人,高级职称教师占30.12%,双师教师占50.67%,硕士研究生及以上学历占50.98%。学院办学设施齐备,管理架构完善,教育教学规范,办学质量优良。学校具有较高的社会美誉度和认可度。2014年以来,学校顺利通过重庆市高等职业教育人才培养检查评估;成功承办全国首届电梯安装工职业技能竞赛总决赛;学校被列为重庆市优质高等职业院校(培育)建设单位,获批国家现代学徒制改革试点学校。学校被民政部授予“全国先进社会组织”、教育部首批“国防教育特色学校”、重庆市教委“重庆市依法治校示范校”等荣誉称号。中共十八届中央政治局常委、十二届全国人大常委会委员长张德江,中央政治局委员、重庆市委书记陈敏尔等领导人先后来院调研,给予高度评价。学校建有能源与智能化特色专业集群。按照“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念和“加快建设内陆开放之地、山清水秀美丽之地”发展要求,对接重庆市“8+3”行动计划对人才的需求,开设了资源环境与工程、能源动力与材料、土木建筑、装备制造、生物与化工、交通运输、电子信息等10个专业大类47个专业。其中,电梯工程技术、电子工艺与管理、油气储运技术、机电设备维修与管理等专业被列为重庆市骨干专业建设项目。电梯工程技术、汽车营销与服务、电子工艺与管理、油气储运技术、供用电技术等专业被列为重庆市第二批向产教融合型深化的专业。学院与重庆科技学院、重庆工程职业学院等公办高校签订了对口支援与合作协议,实现优质资源共享。学院设立了国家职业技能鉴定所、机械行业职业技能鉴定点、重庆市建设行业技能岗位鉴定分站,更好培养应用型职业技能人才。学校形成“产教融合、校企合作、工学结合”办学模式。坚持“共建、共享、共赢、共育”基本思路,与100多家大中型企业建立了合作关系,其中世界500强企业10余家、大型国有企业百余家。与迅达(中国)电梯有限公司深度融合,成立电梯与智能制造学院,牵头成立“全国电梯职业教育联盟”;校企共建光伏发电“校中厂”、新能源汽车4S店、梯联智能技术有限公司大数据运维中心、电梯智能运维重庆市高校工程中心、重庆市安全乘用电梯科普基地等,正在积极建设重庆电梯产学研园区,致力于构建物联网模式下新型电梯安装维保技术技能人才培养新模式,推动重庆地区电梯运用智能化升级。学校与企业双方共同参与专业设置、制定人才培养方案、开展师资培训、教材编写、实习实训、学生管理等教育教学活动,共同实施现代学徒制、订单班等人才培养模式。学校高度重视大学生创新创业工作。先后被重庆市科委、市教委、市工商局授予“重庆市众创空间”“重庆市高校众创空间”“市级孵化园”等;被重庆市教委命名为“重庆市大学生创业示范基地”。学生参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛获全国铜奖2项、重庆市金奖3项。学校积极构建全员全方位全过程育人体系。围绕立德树人根本任务,以“服务社会、服务行业、服务企业”为办学宗旨,坚持“三化育人”(校园文化、企业文化、军营文化),培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。2019年电梯与智能制造学院获教育部“全国教育系统先进集体”称号。近3年来,学校获得国家技能竞赛一、二、三等奖10余项;全国行业竞赛一、二、三等奖30余项;重庆市职业技能竞赛奖项40多项。毕业生就业率97%以上,专业对口率91%以上,学生就业满意度和用人单位满意度93%以上。学校稳步开展多种形式的国际交流与合作。学校是“一带一路”职教联盟、中泰职教联盟和中柬(重庆—金边)职教联盟等联盟成员,国际交流工作组织机构健全,队伍规模合理、结构科学,制度体系较为完善。积极借助平台资源和力量,主动携手拥有海外业务的中资企业,多渠道、多形式开展国际交流工作。先后与澳大利亚、英国、加拿大、新加坡、俄罗斯、柬埔寨等10多个国家开展互访交流,与加拿大、澳大利亚、新加坡、泰国和巴基斯坦高校及企业建立合作关系,与俄罗斯、柬埔寨、泰国、南非等“一带一路”沿线国家以及金砖国家探索合作培育高素质技能人才,目前正与俄罗斯院校和电梯行业协会合作筹备金砖五国电梯技能大赛,首批20名南非学生即将来校留学。进入新时代,踏上新征程,谱写新篇章。重庆能源职业学院全院师生正深入贯彻落实习近平新时代中国特色社会主义思想、《民办教育促进法》和《国务院加快发展现代职业教育的决定》等政策法规,坚守“自强,乐学,团结、进取”的校风,秉承“厚德、笃学、铸能、思源”的校训,积极进取,勇于创新,努力办好人民满意的高等职业教育,更好服务国家和重庆经济社会发展,朝着特色鲜明的应用型大学的办学目标不断奋进!
重庆能源职业学院 2021-02-01
能源装备在线检测平台
已有样品/n我国能源工业(水电、火电、核电和风电)装机容量和发电量已处 于世界第一大地位。能源工业属于重工业,其涉及到大量的设备,这些 设备的正常运行关系到整个能源工业的效率问题。因此,对其进行全面 完善的在线检测显得尤为必要。而专注于能源装备材料性能的在线检测 机构,全国没有一家。目前国内计量校准行业,由于检测设备原因,以 用户送样至校准机构实验室为主,而很多大型装配无法通过整机送检的 方式进行计量校准,从而采取停机、拆下相关计量部件送检的方式实施, 由此造成大量的产能损失。该项目旨在成立能源装备
华中科技大学 2021-01-12
地理科学学院杨德伟教授课题组在可更新能源转型的协同效益研究中取得新进展
为应对区域环境变化和全球气候变化,传统能源向可更新能源的转型已成为全球能源发展的重要趋势之一。然而,能源转型对区域环境经济的协同效益(co-benefits)或者伴生风险(co-risks),在全球不同区域的表现存在一定的差异。张家口作为全国唯一的可更新能源示范区和2022年冬奥会的协办城市,担负着京津冀城市群西北生态屏障的角色。因此,张家口在可更新能源替代方面的探索,社会、经济和环境的影响深远。研究运用构建的LEAP-Zhang模型在2016-2050年的分析显示,相对于常规发展情景,在由可更新能源替代、能源节约设备和产业结构优化等三个子情景构成的综合情景下,张家口的温室气体将在2030年达峰;可更新能源(风能、太阳能、生物质能、水电等)比传统能源(煤炭、石油、天然气等)在温室气体减排、就业容量和电力生产消耗等方面具有明显的比较优势。研究明确了可更新能源转型带来的协同社会环境效益,为国家能源转型探索提供了研究支撑。
西南大学 2021-02-01
一种以 PEO-LDPE 合金为基体的含铜节育材料及其器件
本发明公开了一种以 PEO-LDPE 合金为基体的含铜节育材料即 Cu/PEO-LDPE 复合材料及其器件,包含有 PEO-LDPE 合金基体及分布 其中的含铜金属粒子,其中含铜金属粒子的重量百分比含量为 0.5~ 30 % , 在 PEO-LDPE 合 金 基 体 中 , PEO 的 重 量 百 分 比 含 量 为 Cu/PEO-LDPE 复合材料总重量的 0.5~30%(优选值 5~15%)。相较于 Cu/LDPE 节育材料,
华中科技大学 2021-04-14
高通量材料计算与数据挖掘技术
自美国 2011 年实施材料基因组计划(Materials Genome Initiative,MGI),现已成为全球材料创新研发的强大助推剂,将高通量实验、材料数据和高通量计算三要素有机结合,加速材料创新性研发并降低成本。MGI 将成分-工艺-组织-性能的关联集成化、跨尺度分析,将材料的研发由传统经验式提升到科学设计。高通量材料计算和数据挖掘技术是材料基因工程的重要组成部分,通过材料的高通量热力学/动力学计算、高通量相场模拟、数据挖掘和性能预测,实现材料合金成分、制备工艺、微观组织结构和宏观力学性能的调控及优化,为新材料的开发设计提供指导,实现产品全制备周期的数字化、智能化管理,提高产品质量稳定性、降低产品研发周期和成本、提升企业的核心竞争力。
北京科技大学 2021-02-01
NFC射频磁性基板材料与应用
NFC射频磁性基板材料是一种高磁导率低损耗的超薄磁性基板材料,该材料是移动终端集成NFC系统的关键支撑,但材料制备技术长期掌握在国外公司。国家工程中心经过技术攻关研制成功低成本磁性基板材料,打破国外技术垄断。
电子科技大学 2021-04-10
高通量材料计算与数据挖掘技术
自美国 2011 年实施材料基因组计划(Materials Genome Initiative,MGI),现已成为全球材料创新研发的强大助推剂,将高通量实验、材料数据和高通量计算三要素有机结合,加速材料创新性研发并降低成本。MGI 将成分-工艺-组织-性能的关联集成化、跨尺度分析,将材料的研发由传统经验式提升到科学设计。高通量材料计算和数据挖掘技术是材料基因工程的重要组成部分,通过材料的高通量热力学/动力学计算、高通量相场模拟、数据挖掘和性能预测,实现材料合金成分、制备工艺、微观组织结构和宏观力学性能的调控及优化,为新材料的开发设计提供指导,实现产品全制备周期的数字化、智能化管理,提高产品质量稳定性、降低产品研发周期和成本、提升企业的核心竞争力。
北京科技大学 2021-04-13
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