成果与项目的背景及主要用途： 人类通过视觉系统获取的信息占获取信息总量的 80%以上，如果说计算机相 当于人类的大脑，那么图像传感器则相当于人类的眼睛。图像传感器作为图像信 息获取最重要和最基本的技术在信息世界中将占据着极其重要的地位。半导体图 像传感器相比传统的胶片成像具有可实时处理和显示、数字输出、便于储存和管 理等诸多优势，正在迅速成为图像传感器发展的主导力量。CMOS 图像传感器相 对于 CCD 图像传感器具有单片集成、低功耗、低成本、体积小、图像信息可随 机读取等一系列优点。在手机拍照、PC 摄像、机器视觉、视频监控等诸多领域 已经取代了 CCD 图像传感器。 技术原理与工艺流程简介： （1）时间延迟积分型 CMOS 图像传感器芯片 通过 0.18µm 1P4M CMOS 工艺完成了对最高 128 级线阵长度为 1024 像素的 TDI 型 CMOS 图像传感器芯片的设计、投片和测试工作。 （2）具有紧凑读出的多次积分动态范围扩展 CMOS 图像传感器 提出了一种通过多次积分扩展动态范围的方法，采用紧凑读出方式，以降低 对对读出电路的工作速度要求。成功流片 128×128 阵列原型，动态范围可以扩展 39dB,像素读出时间相对于滚筒是曝光增加了 3 倍。 应用前景分析及效益预测： 该领域开始向着高清专业摄像、高精度工业和医疗成像、抗辐射太空成像等 专业高端领域迈进。CCD 传感器的衰退之势难以挽回，CMOS 将在未来几年保 持优势地位。2015 年，CMOS 出货量将达到 36 亿个，份额达 97%；而 CCD 出 货量将下降到只有 9520 万个，占 3%份额。 应用领域： CMOS 图像传感器广泛应用于消费类、工业和科技等各个领域。民用领域： 拍照手机、数码相机、可视门镜、摄像机、汽车防盗等；工业领域：生产监控、 安全监控等。 技术转化条件： 四十平方米以上的办公用房，电脑、工作站若干，相应软件。也可以和 RFID 天线制造单位，卡片封装单位共同合作。 合作方式及条件：根据具体情况面议

硅芯片是当代信息技术的核心，当前正向“深度摩尔”（More Moore）和“超越摩尔”（More than Moore）两个方向发展。物联网（IoT）应用是“超越摩尔”技术路线中相当重要的一环，需要数量巨大的集成电路芯片来分析处理来自外部传感器件的海量信号。目前，大多数传感信号采集器件和信号处理单元均为分离设计，将在整体上产生更大功耗并占据更大的空间。由此，复旦大学材料科学系教授梅永丰课题组提出了将信号检测和分析功能集成于同一个芯片器件中的全新概念。作为演示，研究团队将单晶硅薄膜柔性光电晶体管与智能薄膜材料相结合和组装，构造了对不同环境变量进行检测和分析的柔性硅芯片传感器及其系统。这一思路不仅具有优异的可扩展性，还可与当前集成电路先进制造工艺相兼容。5月2日，相关研究结果以《面向智能数字灰尘的硅纳米薄膜光电晶体管多功能集成传感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）为题发表在《科学进展》（Science Advances）上。研究团队从器件的传感机理入手，利用柔性薄膜组装集成芯片传感器，实现了多种环境参数探测功能的集成。图1：(A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流。智能材料在环境刺激中可以发生折射率、颜色、晶体结构等方面的光学性质变化，但一般需要光谱设备或比色卡才能进行比对。而翻转的硅薄膜光电晶体管由于没有栅极金属阻挡功能区域的光信号吸收，可以更容易获得高灵敏的传感特性。利用这一点，研究团队将多种智能薄膜材料贴合在器件功能区，智能材料内部物理性质变化引起了微小光学性能改变，从而表现在输出的光电流上，因此可以在同一个芯片上实现对多种不同信号的同时检测。图1A展示了传感器件典型的功能层结构，顶层的智能薄膜材料对环境刺激发生响应，进而改变下方硅单晶薄膜光电晶体管的输出信号。具有2微米厚的热氧化二氧化硅层则作为光电晶体管的封装，对下方器件进行保护。硅薄膜光电晶体管完全由晶圆级先进集成电路工艺方法制备而成，结合了传统硅基光电子器件的高性能和硅纳米薄膜超薄厚度下的优良柔性。图1B是贴附于半径仅为2毫米直径玻璃管上的柔性器件阵列，表现出良好的弯曲性能。图1C是单个器件功能区域的特写，在蓝色虚框部分集成不同智能材料即可实现对不同环境信号的检测。图1D是具有完备传感与数据处理功能的柔性系统合成图，包括传感与参比器件、逻辑与存储单元、信号放大器和电源。研究团队利用该系统实现了对环境中湿度的实时、快速检测，演示的信号为依次减小的三个湿度脉冲。整个过程中直接对环境变化做出响应的信号，即参比器件与传感器件输出电流随时间的变化如图1E中所示。当环境发生变化（如图所示通入氢气），传感器件的输出电流大幅增加，而参比电流保持平稳，再利用差分电路处理，即可给出所检测的环境参数的值。研究团队开发了将智能材料与光电传感结合的新颖传感机制，并将传感模块与后续信号处理等模块集成在一起，展示了其在气体浓度、湿度、温度等多种环境参数检测方面的能力，已经初步具备了未来的“智能数字灰尘”的雏形。该策略也可以应用于其他的数字传感系统，在后摩尔时代中将具有巨大的应用潜力。论文主要由李恭谨博士，博士研究生马喆和尤淳瑜合作完成，并获得韩国延世大学Taeyoon Lee教授和中科院微系统所狄增峰研究员的合作支持。该工作得到国家自然科学基金委、上海市科委、复旦大学和专用集成电路与系统国家重点实验室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能层示意图；(B) 贴附于曲面上的柔性传感器件阵列；(C) 智能传感器件功能区的光学显微照片；(D)用于湿度传感的集成系统构造图；(E) 氢气通入前后参比器件与检测器件的电流变化，红色为参比电流，蓝色为检测电流 ）

本技术利用光子晶体微球的颜色对待测生物分子进行编码，一种颜色的微球可以检测一种分子，与微孔板或者微流控芯片相结合，通过自动化的流体控制和光学检测完成样品中多个组分的同时检测，获得2011教育部自然科学一等奖和2014瑞士国际发明展特别金奖，同时获专利授权10余项。本技术成果包括了光子微球、微流控芯片和自动化芯片分析检测仪三部分，可以用于肿瘤、感染性疾病（HIV、SARS、肝炎、禽流感等）、心血管疾病（高血压、心脏病）检测等。希望合作研发和生产，投资规模在200万人民币左右。

TDA（芯片热设计自动化）软件是清华航院曹炳阳教授团队全自主研发的国际首个芯片跨尺度热仿真与设计系统。TDA软件可实现芯片从纳米至宏观尺寸的热设计与仿真，支持芯片微纳结构内部热输运过程的模拟研究，直接提高芯片热仿真精度与结温预测准确度，进而提高芯片性能、寿命和可靠性。

产品详细介绍 量  程： 100～4000μV  分辨率：1μV 可插拔式生物电探头，探头可连接3个EMG贴片。传感器数据传输端口为USB接口，支持与采集器的有线通讯也可直接与电脑通讯检测生物电信号的强弱。内置电机驱动器连接口，可配合机械手臂完成生物电机械臂控制实验。

磁敏电阻芯片及相应传感器的开发与应用是磁敏传感技术近二十年来最蓬勃发展并实现产业化的新兴分支。1.我们研制的高分辨率（１０００～４０００脉冲/３６０º）磁编码器（国家自然科学基金项目）其关键技术指标频率响应达３００ＫＨｚ，超过国外同类产品的３０％，是光学编码器频响的３倍。2。我们生产的具有判向功能、从０～数万转速的测速传感器，具有信号无接触测量，无触点、无磨损、无噪声、使用寿命长，分辨高，检测距离远、频率响应宽达到0－200KHZ、性能明显优于光电测速传感器和电感测速传感器。已成功替代纺织进口设备传感器3。无触点磁敏电位器（北京市自然科学基金项目）已获得过国家专利，该产品内部具有信号无接触测量，使用寿命长，分辨率高，转动力距小，高频响应特性好，抗干扰能力强，适用于油、水、粉尘等惡劣环境的特点。4。最新结构的倾斜角传感器（建设部项目），已申报国家发明专利，信号感应检测无磨损   无电噪声 、高可靠性、高分辨率、 高稳定性、特别适用于运动频繁要求使用寿命长的场合，环境适应性强，可用于潮湿、油污、粉尘、盐污、露天等多种工业场合。  

推进节能减排，发展低碳经济和包括半导体照明在内的绿色节能产业，不断扩大绿色消费已成为实现我国经济可持续健康发展的重要内容。半导体照明的发展，在进一步降低成本和提升光品质的基础上，将会朝着更高的可靠性以及智能化等方向发展，从而提升产品的附加值。可靠性方面，最重要的是控制LED的结温。当芯片设计不良、或者封装的散热设计不良、或者灯具的散热设计不良、或者灯具的使用环境温度过高时，都可能导致LED的结温升高，从而影响LED的性能和寿命。智能照明方面，目前面

1 成果简介随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，环境污染、疾病监测、食品安全等民生热点日益受到人们的关注。如何对上述问题进行简单、快速的监控，将一些危害降至最低，保障人民生活和生产，这就需要一种可实时实地检测、操作简便的多应用传感器件。 表面等离子体波（ SPP）传感器是一种基于光学检测的传感器件，被广泛用于药物筛选、食物检测、环境监测和细胞膜模拟等方面。相对于目前常见的化学、电子、力学等传感器，SPP 传感器拥有实时检测、无需标记、对被检测物无损害、探测方法简单等众多优点。为了降低成本、 稳定性能、减小体积，集成型 SPP 传感器件的成为了现今研究热点。然而现有的集成型 SPP 传感器件普遍存在灵敏度低，探测范围小等问题，限制了其应用的推广。 课题组从 2006 年开始合作从事集成型 SPP 传感器件研究，在清国家 973 项目、自然科学基金重点项目、教育部清华大学自主研究项目等项目资助下， 创新性提出一种基于 SPP-介质波导异质垂直耦合器的可集成生化传感芯片，并对传感芯片的传感特性和应用进行了深入研究和探索。芯片的特点和性能如下：可集成，芯片体积小，可与便携设备集成；可批量生产，价格低廉；灵敏度较传统的集成型 SPP 传感器件高出一个数量级；可实现对传感区域的精确或者大范围调节；可实现对纳米量级大小的物质的探测；传感性能稳定，应用领域广泛。上述优点表明该芯片可以工厂大批量生产经营，也可以用于实验室的科研研究，在化学，生物，医学等多 个领域均有应用价值。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的器件。 图 1 (a) 集成型 SPP 传感芯片与一元硬币尺寸对比图 (b) 传感芯片的显微镜照片2 应用说明可集成型 SPP 生化传感芯片在实验室经多次验证，可以实现对折射率液体以及纳米级薄层物质的高灵敏探测，并初步应用于对双酚 a（简称 BPA，一种塑料生长常用原料，每年生产将近 2700 万吨含 BPA 的塑料类物质， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的检测。实验结果表明，该芯片对于 BPA 的探测极限浓度可以达到 0.1ng/ml （欧盟公布食品准则中水含有BPA 的最高浓度为 1ng/ml）。3 效益分析由于目前国内尚无同类产品， 而且此产品在疾病检验，环境监测，药品鉴别等多个领域具有应用价值， 因此本仪器具有较大的市场推广空间。本传感芯片价格低廉，使用简便，对样品无二次污染，性能稳定，甚至对纳米量级的生化小分子探测均具有高灵敏度，相对于其他类型的传感器件， 具有明显的经济和技术优势。

本项目基于生物传感分析技术，利用纳米增强的多层累积生物酶固定化技术，选择各大类农药残留限量最严格的标准，以有机磷和氨基甲酸脂类农药作为检测的主要目标，创新性地研发出用于农药残留检测的生物传感快速筛查装置及系统。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 农药残留问题是关系到国计民生和环境可持续发展的重大问题，对食品和饮用水安全、生态和环境保护极为重要。本项目基于生物传感分析技术，利用纳米增强的多层累积生物酶固定化技术，选择各大类农药残留限量最严格的标准，以有机磷和氨基甲酸脂类农药作为检测的主要目标，创新性地研发出用于农药残留检测的生物传感快速筛查装置及系统。 项目特色： 基于纳米生物传感器技术，利用农药可抑制生物活性物质的原理，充分发挥复合纳米材料的增效作用，用生物活性物质作为敏感基元。 针对不同检测体系设计出台式农药残留传感检测系统和便携式农药残留传感检测系统。 研发的农药残留检测系统灵敏度高、特异性强、响应速度快，操作简便。 主要技术性能指标： 农药残留最低检测限可达到10-9 mg/kg 检测范围可达到国家制定的79种农药在32种农副产品中的197项农药最高残留限量标准及160种农药在19种作物上的351项推荐性最高残留限量标准。 单个样品检测时间可以控制在2分钟。 技术仪器稳定性强，相对标准偏差满足RSD ≤2%。