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通信感知一体化氮化镓光电子集成芯片
研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一,也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机,大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石,目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小,芯片内晶体管单元已经接近分子尺度,半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展,急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级,带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象,已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求,因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样,当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时,光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进,光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路,光子芯片有超高速率,超低功耗等特点,利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片,具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片,基于量子阱二极管发光探测共存现象,探索关键微纳制造技术,研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象,首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片,这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注,化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术,在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上,研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上,研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下,InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计,无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例,其外延片结构如图2所示,从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层,通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数(层厚度与In的比例等等)可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术,制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连,光线从透明的蓝宝石衬底发出,这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短,不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合,提升感知系统性能,而且缩小了器件整体外形,符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势; 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺,不再需要对LED和PD进行单独的封装,而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一,极大地缩短了集成系统的制作周期; 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD,简化了生长异质材料的复杂性,缩短了器件流片的周期,使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产,有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台,并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验,能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图,从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片,本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能,如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片,我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统,如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时,实现对外界光信号的探测与感知,通过后端系统处理后,再将信息通过阵列显示出来,实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者,他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文,获授权中国发明专利23项,美国发明专利2项,被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道,荣获2019年中国电子学会科学技术奖(自然科学)、2019年南京市十大重大原创成果奖等。
南京邮电大学 2021-05-11
模拟驾驶人主观感知与反应的交通流微观仿真方法
本发明公开了一种模拟驾驶人主观感知与反应的交通流微观仿真方法,该方法包括以下步骤:(1)确定元胞的总数和仿真车辆的个数,初始化仿真系统;(2)仿真系统按照如下步骤进行演化:根据驾驶人的最大期望速度,对车辆进行加速操作;根据交通状况对车辆进行速度调整操作;根据交通状况,对车辆进行随机慢化操作;更新车辆在下一仿真时刻的位置;(3)计算交通流的密度、速度和流量关键交通参数。本发明在速度调整操作和随机慢化操作等关键技术环节更加真实地考量了驾驶人的主观感知与反应特征,使得模型能够更好地分析驾驶人的主观因素对交通流运行的影响,为道路交通系统的规划、设计与管理提供支持。
东南大学 2021-04-11
面向机器人的智能视觉环境感知及三维场景重建
面向机器人的智能视觉环境感知及三维场景重建 面向机器人视觉的自然场景理解是近年来的研究热点和重要挑战之一,其目标是对自然场景图像及视频的内容作出有效分析、认知与表达,目前相关理论和算法正处于初期探索阶段。我们的研究成果表明,从场景视觉语义推理、场景目标识别和场景行为模式检测三个环节展开研究,有助于构建自然场景理解的创新机制,进一步开发机器人
南京大学 2021-04-14
一种基于压缩感知理论的文本数据流抽样方法
本发明公开了一种基于压缩感知理论的文本数据流抽样方法,包括步骤 1)将文本数据流分割成固 定大小的文本片段并通过向量空间模型表示成矩阵;2)使用压缩感知理论对文本数据流进行空间降维 抽样;3)计算降维后每个文本的信息熵;4)基于文本的信息熵通过对数倾斜时间(LTT)模型得到抽 样文本。本发明面向互联网海量的、不断增加的文本流,通过更少的存储消耗来实现更快的文本流抽样 和存储,在大大降低抽样文本流规模的情况下,能够以全局视角获得整个文本流中最有价
武汉大学 2021-04-14
三物白散
【项目来源】国家自然科学基金项目。 【类    型】中药5类新药。 【剂    型】散剂。 【知识产权】已获授权专利。专利名称:抗肿瘤和免疫调节的中药组合物、其制备方法及其在制备抗肿瘤和免疫调节药物上的应用, CN200910032551.5。 【处方来源】三物白散是经典复方之一,出自中医经典著作《伤寒论》,由巴豆霜、桔梗、贝母三味药组成。具有温寒逐水、涤痰破结之功效。 【功能主治】温寒逐水、涤痰破结。主治消化系统、呼吸系统肿瘤。 【主要技术指标】 1、药效学和毒理学研究:该方能有效抑制肿瘤细胞增殖,防止其复发、转移,抑制肿瘤细胞释放相关免疫抑制因子,进而从不同视角揭示了该方“祛邪”的科学内涵。并发现,该方能直接促进胸腺细胞、巨噬细胞等的活化、增殖,释放相关免疫正相调节因子,以此揭示了该方“扶正”的科学内涵。 此外,三物白散方既可通过抑制肿瘤细胞增殖、减少相关免疫抑制因子表达实现对巨噬细胞、T 细胞免疫应答的增强效应;亦可通过增强巨噬细胞、T 细胞免疫活性实现对肿瘤细胞的杀伤。 2、药学研究:①在此阶段实验研究中,提取得到十余个有效部位,分别为巴豆油、复方生物碱、复方皂苷、复方多糖、巴豆苷、巴豆生物碱、巴豆皂苷、桔梗皂苷、桔梗多糖、浙贝母生物碱、浙贝母皂苷等;建立了高效液相色谱测定巴豆中巴豆苷含量的方法学。通过对三物白散物质基础的药理作用研究,可以看出,发挥三物白散直接抑制肿瘤增长的有效部位主要是皂苷有效部位和生物碱有效部位;发挥促进NO分泌作用的主要是皂苷有效部位;发挥抑制VEGF表达作用的主要是皂苷有效部位及残渣中的某些成分;②三物白散物质基础发挥抗肿瘤作用可能存在的机制有:1)直接杀伤肿瘤细胞;2)可能通过促进NO分泌,发挥NO细胞毒作用杀伤肿瘤细胞;3)通过抑制细胞因子VEGF的分泌,来抑制肿瘤血管生成,从而防止肿瘤的转移。③巴豆苷系三物白散“祛邪以扶正”的指标成分之一。 【推广应用前景】本项目着眼于《伤寒论》经典方三物白散开展效应及物质基础研究,结果表明该方确具有整体抗肿瘤及提高免疫效应,并且具有细胞免疫正相调节的显著效应,且其物质基础也亦基本明确。因此可开发成为临床治疗进展期肿瘤、肿瘤术后复发转移、肿瘤多药耐药的有效复方或有效中药制剂,具有广阔的开发前景。 【进展情况】完成部分临床前研究工作。
南京中医药大学 2021-04-13
物联控制主机
与控智安卓系统系列平板电脑无缝连接; 与 Android2.2 以上系统的平版手机实现完美融合; 全面兼容 IPAD、Iphone,多平台使用; 高性能网络数据处理主机,软硬件加密解码; WIFI 通讯传输,稳定可靠; 支持数据解析运算、数据监控,可执行任务计划; 支持 linux 控制系统,主机内置系统 Ubuntu15.04; CPU ARM-A7 四核,主频 1.3GHz; 2G DDR3 运行内存;8GB EMMC 闪存; 板载 BIOS,断电保护; 10 路 RS232,2 路 RS485 接口,可支持串口转发; 1 路以太网 10/100Mbps;1 路 USB; DC12V/4A 适配器供电;RESET 复位按键; 尺寸:1U 标准机柜尺寸
北京时代新维测控设备有限公司 2021-08-23
天工开物
基于地平线自研 AI 芯片打造的 AI 全生命周期开发平台,包括模型仓库、AI 芯片工具链和 AI 应用开发中间件三大功能模块,为地平线芯片合作伙伴提供丰富的算法资源、灵活高效的开发工具和简单易用的开发框架。
北京地平线信息技术有限公司 2022-02-28
植物提取物
植物提取物(Plant extracts)指采用适当的方法,从植物(植物全部或者某一部分)为原料提取或加工而成的物质,按照提取植物的成份不同,形成甙、酸、多酚、多糖、萜类、黄酮、生物碱等;按照性状不同,可分为植物油、浸膏、粉、晶状体等。可用于医药行业、食品行业、美容行业以及其它行业。
临沂欣宇辉生物科技有限公司 2021-08-30
关于举办建设教育强国·高等教育改革发展论坛之平行论坛“高等教育评估改革与高质量发展”的通知
经教育部批准,中国高等教育学会将在吉林省长春市举办“建设教育强国·高等教育改革发展论坛”(以下简称“论坛”)。论坛由1个主论坛和14个平行论坛组成,“高等教育评估改革与高质量发展”是平行论坛之一。
中国高等教育学会 2025-05-07
一种多种污染物一体化深度脱除系统
本实用新型涉及一种多种污染物一体化深度脱除系统,包括高频高压脉冲供电系统、污染物高压静电脱除反应系统和喷淋系统,高频高压脉冲供电系统利用高能量密度脉冲发生器与磁开关技术,产生多种污染物强化转化吸收脱除所需的高密度能量;污染物高压静电脱除反应系统为污染物脱除提供反应空间,并通过极线‑极板的优化配置强化高频高压脉冲供电系统的能量释放;喷淋系统为反应系统提供污染物深度脱除条件,增强多种污染物脱除效果。本实用新型对多种污染物一体化深度脱除进行了创新,突破了污染物,特别是氮氧化物、硫氧化物、汞等脱除效率有限的问题,从而实现工业烟气中氮氧化物、硫氧化物、汞、挥发性有机物等多种污染物的一体化深度脱除。
浙江大学 2021-04-13
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