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关键词： 集成电路产业   产业链韧性   物理事理人理方法论  

摘要： 近年来,贸易保护主义、逆全球化思潮愈演愈烈,加之新冠疫情和国际冲突影响,全球产业链受到的负面冲击日益深化。在此背景下,全球各地的政府、企业和学术界纷纷聚焦于产业链韧性。在党的二十大报告中,明确提出了“致力于提升产业链供应链的稳定性和安全性”的重要任务,同时强调了“共同构建一个安全稳定、高效畅通、开放包容、互利共赢的全球产业链供应链体系”的战略目标。提升产业链韧性水平,不仅是当前我国推进产业链现代化的核心任务,亦是提升经济韧性和推动经济高质量发展的迫切需求。面对产业链断裂和碎片化风险的挑战,我国部分产业链的韧性不足问题日益突出。集成电路产业乃信息技术产业之核心,是推动数字经济发展的重要引擎,然而,中美贸易战和地缘政治冲突等因素给我国集成电路产业带来了巨大的冲击,如何抵御风险、适应风险、走出风险,提升集成电路产业链韧性水平,保障产业链稳定,并在全球产业链重构的机遇下实现弯道超车,对推动集成电路产业可持续发展有着重要的研究价值。 本文以集成电路产业链作为研究对象,基于“物理-事理-人理”方法论,探究集成电路产业链韧性的影响因素与提升策略。首先,从集成电路产业链上中下游的角度出发并结合WSR方法论,构建韧性影响因素指标体系;其次,面向合肥高新区集成电路产业进行问卷调研,对收集到的数据进行筛选和一系列的数据分析得出各因素的影响水平;最后,本文从物理、事理、人理层面三个维度探究集成电路产业链韧性的提升策略。研究发现,第一,集成电路产业链韧性受物理层面、事理层面以及人理层面三个维度因素影响。其中物理层面的基础设施先进性和可靠性、供应链稳定性、技术创新能力、资金支持会对集成电路产业链韧性产生显著的正向影响,事理层面的市场多元化战略和信息共享共建模式会对集成电路产业链韧性产生显著的正向影响,人理层面的产业链上下游协同观念和高端人才培养与技能提升会对集成电路产业链韧性产生显著的正向影响关系。第二,在提升韧性的策略中,物理策略占据首要地位,其次是事理策略,而人理策略相对影响较弱。在物理层面应当加强基础设施建设和升级,保证供应链稳定性,提升技术创新能力和加大资金支持力度;事理层面应开拓多元化市场,满足差异化需求,同时力争实现全链条信息实时共享;人理层面应加强产业链上下游协同以及提升高端人才储备。 本文存在的创新点有:一是本文采用独特的产业链韧性视角,围绕当前集成电路产业发展面临的诸多挑战和迫切需求,对集成电路产业链管理进行了深入地探讨,并从产业链上中下游这一细分形态入手展开产业链韧性影响因素研究;二是本文采用具有东方智慧的“物理-事理-人理”系统方法论,运用此方法构建了集成电路产业链韧性影响因素指标体系,并对合肥高新区集成电路产业链韧性提升策略进行了深入的研究。

关键词： 柔性可穿戴电子设备   纳米银导电胶   氯离子型水性聚氨酯   织物印刷电路   插补缺失数据  

摘要： 可穿戴电子设备是近年消费和研究的热门。与硅基刚性电子器件制作的可穿戴电子设备相比,用具有电子功能的柔性材料制作的柔性可穿戴电子设备,往往可具有更高的舒适性。电子织物是理想的柔性电子原料,然而由于微电子材料和织物基材的尺寸和材质不同,还难以制备出具有高级逻辑运算能力的智能织物,目前往往是简便地赋予织物基础电子功能,再与功能强大的硅基电子器件相整合,来得到兼具功能性和舒适性的可穿戴设备。本文基于柔性电子技术和电子信息技术,对电子织物的制造工艺及应用展开研究。本文主要研究内容如下: （1）纳米金属导电胶印刷在织物表面形成导电涂层需分别添加胶粘剂和进行烧结,两步处理过程过于繁琐。为此本文设计制备了一种双羟基咪唑氯化物盐可作为水性聚氨酯硬端。制得的氯离子型水性聚氨酯可同时充当纳米银导电胶的胶粘剂和烧结剂,简化了导电胶印制成织物基电子涂层的过程。且该水性聚氨酯使电子涂层具有高耐洗性和粘附稳定性。且电子涂层的电阻率可通过调节双羟基咪唑基氯化盐含量来改变。 （2）本文使用了电阻率分别为10-2Ω·m和10-5Ω·m级的导电银胶在织物上设计印刷图案制成了织物电极片和织物导电线路图案。组装两片织物电极可组成力敏传感器,用于收集人体关节活动信息和压力大小,且传感器具有良好灵敏度和重复稳定性。织物导电线路图可和心率传感器、ESP32单片机等硅基刚性电子器件相整合,制得一款基于织物印刷电路的心率计。 （3）在织物印刷电路基心率计中,需要紧贴人体以收集人体信息的心率传感器,易受人体活动影响,与柔性电路板整合时,容易出现松动导致部分心率数据缺失。本文先对无缺失的心率曲线进行建模,然后提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的双次指数平滑法,结合心率曲线模型和可测量到的实时数据,插补缺失的数据。该算法在心率波动程度由小到大的情况下都对插补缺失的数据有良好的精确度,且该方法运算量小,可用于该心率计系统,弥补了刚性器件与柔性电路整合成可穿戴设备时的不足。

摘要： 电学实验是高考物理的必考内容，因此，我们应认真掌握电学实验电路图的学习技巧，提升学习效率，以期在考试中取得优异的成绩。一、电路图学习的价值高中阶段的电学实验在物理学科中相较于初中阶段，其在广度和深度上都有了显著提升：一方面，通过电学实验，我们可以更深入地理解日常生活中的物理现象，感受物理学的实际应用价值；另一方面，电学实验锻炼我们将理论知识应用于实践，从而提升物理学习的效率。

关键词： 钙钛矿太阳能电池   功率转换效率   添加剂工程   稳定性  

摘要： 大量化石燃料的使用污染环境,破坏生态,为了减少碳排放,寻求可再生的清洁能源是未来的发展方向。太阳能作为可再生能源,覆盖面积广,对环境友好,是化石能源合适的替代品。经过三代太阳能电池的发展,钙钛矿太阳能电池因为制备简单,成本远低于硅基太阳能电池,且光电转换效率高等优点成为近十几年来科学家研究的重点。钙钛矿本身拥有长载流子扩散长度,低激子结合能,可调带隙等优点便于作为光活性层吸收光子转换为电子,然而因自身结构原因存在许多缺陷,导致钙钛矿光伏器件迟迟不能大量商业使用。传统n-i-p型钙钛矿太阳能电池因空穴传输层的不稳定性而不能长期存放,而倒置p-i-n型钙钛矿太阳能电池避免了这类空穴传输材料,因此稳定性往往比传统型器件更高。为了提升钙钛矿光伏器件的光电转换效率与稳定性,本文通过添加剂工程针对钙钛矿光活性层进行优化,内容如下: 1.将D-苯甘氨酸甲酯盐酸盐(D-（-）-α-Phenylglycine methyl ester hydrochloride,简称PGMECl)添加到钙钛矿前驱体溶液中,多个官能团与未配位的Pb2+反应,减少钙钛矿薄膜缺陷密度,降低薄膜表面粗糙度,增大光活性层与电子传输层的接触面积,同时,Cl-会增大载流子扩散长度,有利于电子的传输。疏水性苯环保护钙钛矿薄膜免受湿度的影响。经过上述优化,添加0.5 mol%的PGMECl的钙钛矿太阳能电池功率转换效率从17.79%提高到21.04%,在空气中黑暗条件下未封装器件存放1000小时仍能达到初始效率的70%,基础器件在500小时只保留50%的效率,PGMECl使电池稳定性大大提升。 2.将N-（2-吡啶基）硫脲（N-2-Pyridinyl-Thiourea,简称2-Py Th）添加到钙钛矿前驱体溶液中,吡啶氮与硫脲中的硫可以与未配位的Pb2+反应,钝化I空位缺陷,改善载流子的分离与传输。同时,钙钛矿结晶度增强,晶粒尺寸增大,分布更加致密,粗糙度减小,减少了非辐射复合中心。当2-Py Th浓度为0.5mg·m L-1时,PCE达到最高,为20.35%,而基础器件PCE仅为17.54%。未封装的优化器件在黑暗条件下空气中存放1000小时效率是初始效率的80%。

关键词： 产业创新激励政策   企业创新   企业规模异质性   集成电路产业  

摘要： 集成电路产业作为当前全球高新技术产业的核心,不仅对经济发展起着重要作用,而且在提升国际竞争力,保障国家安全方面也引起了世界各国的高度重视。美国为代表的西方发达国家对中国进行一系列技术封锁和出口限制的情况下,中国集成电路产业依靠技术转移的发展模式难以为继。因此,中国政府出台大量政策,以提升国内集成电路产业的自主创新能力,仅在2010年到2020年期间,推出的政策数量占相关政策文件总数的1/2以上。在政策的推动下,我国集成电路产业规模迅速扩张,但是,产业创新绩效没有得到明显提升,产业进口额持续增长,并在2021年创下历史新高。这种“量高质低”的发展模式使得中国集成电路产业难以走出依赖欧美发达国家的困境,其背后创新激励政策的作用机制成为值得关注和研究的重要课题。 创新激励政策在促进产业创新绩效方面的作用不言而喻,在不同行业,其作用机制也有所差异。“熊彼特假说”提出:企业规模是影响企业创新活动的重要因素之一。在以往研究中,学者们经常把企业规模作为控制变量,有关企业规模对创新激励政策创新绩效的调节作用以及门槛作用的研究相对匮乏,而且以往研究聚焦于服务业、传统制造业,聚焦国家战略性产业——集成电路产业的研究相对较少。本文运用理论与实证相结合的研究方法,基于熊彼特创新理论、资源基础理论,以及激励性规制理论,将企业规模作为调节变量和门槛变量,以2015年及以前上市的24家集成电路企业2014年至2021年的数据为样本,研究创新补贴、知识产权保护强度对集成电路产业创新绩效的作用机制,并且根据研究结论提出相应对策,为促进集成电路产业创新绩效提供参考。本文主要结论为:(1)政府创新补贴、知识产权保护强度正向影响集成电路企业创新绩效;(2)企业规模分别正向调节政府创新补贴与企业创新绩效,知识产权保护强度与企业创新绩效之间的关系;(3)政府创新补贴影响企业创新绩效的过程中存在企业规模门槛,政府知识产权保护强度影响企业创新绩效的过程中不存在企业规模门槛。论文据此提出相应的政策建议:一、坚持对集成电路产业的创新激励政策支持;二、完善创新补贴政策,提高政府补贴的针对性;三、合理实施知识产权保护政策,促进市场良好发展。

关键词： 模数转换器(ADC)   高度数字化   逐次逼近寄存器型ADC(SAR ADC)   流水线ADC   时间域ADC(TD ADC)  

摘要： 模数转换器(ADC)是连接模拟世界与数字系统的接口,其特性会直接影响接口电路等通信系统的性能。随着集成电路工艺的更迭进步,晶体管尺寸的减小为数字电路带来了更高的速度,而晶体管的本征增益却随之下降,对模拟电路设计带来了巨大的挑战。在此背景之下,ADC的高度数字化成为目前的研究热点和趋势。因此,本文将基于ADC的数字化发展趋势,研究纳米级工艺高速中精度ADC的系统架构和电路设计方法。 本文首先介绍了ADC的基本原理及性能指标,研究了两种高度数字化的单级ADC架构和多级流水线混合架构。针对单级电压域逐次逼近寄存器型(SAR)ADC,探究了其工作机理和误差来源,并提出了一种低成本的失调和增益误差校准技术。针对单级时间域快闪型ADC,讨论了其工作原理和速度优势,分析了工艺、电压、温度(PVT)稳定性改进技术。本文还探讨了可以成倍提高ADC转换速率的多级流水线ADC工作原理,就余量放大器的增益非线性进行了分析,并就两级流水线SAR ADC提出一种减小增益非线性的改进技术,同时通过复用该电路实现低成本的一阶增益误差前台校准。 流水线SAR ADC融合了SAR ADC高能效与流水线ADC高转换速率的优势,是目前中精度高速ADC的主流架构之一。该架构的主要难点在于级间余量传输技术,需要在余量放大倍数、传输速度、精度、功耗等方面进行折衷。本文研究了基于无源传输的两级流水线ADC的基本原理和设计方法,并提出了一种基于多输入比较器的参考电压相对放大技术。通过无源传输及比较器相对量化,该设计突破了级间余量放大器引入的速度限制,实现了较高的转换速率。本文基于28 nm CMOS工艺,研制了一款8位1.5 GS/s的两级流水线SAR ADC。测试结果表明,该设计在奈奎斯特频率输入信号时的SNDR及SFDR分别为43.3 d B及56.9 d B,Walden品质因数为12.9f J/conv.-step。 时间域ADC(TD ADC)是一种以时间步长为量化单位的高度数字化ADC,因其量化步长随设计工艺同步缩短的特性备受高速ADC研究人员的青睐。其缺点在于单级精度受限以及时间域步长与PVT条件强相关,使得ADC量化过程的PVT稳定性较差。同时,在多级时间域流水线ADC中,级间余量建立及放大电路也是难点。针对以上问题,本文提出了一种时间辅助余量产生技术,有效缩短了余量传输过程所需要的时间,并且支持后续子级ADC实现并行放大与量化,从而达到更高的时间利用效率。此外,该技术中的两步式放大技术内嵌非线性补偿与PVT跟踪技术,使得级间增益具有更好的线性度和PVT稳定性。除放大技术之外,子级量化中采用了TDC的满摆幅跟踪技术,使得子级时间域ADC也具备良好的PVT稳定性。因此,本文设计的多级时间域流水线ADC兼具更高的转换速率和稳定的PVT特性。为验证以上技术,本文基于28 nm CMOS工艺研制了一款单通道10位2.6 GS/s的时间域流水线ADC。测试结果表明,在奈奎斯特频率输入信号下,该设计达到了51.4 d B的SNDR及71.0 d B的SFDR,|DNL|和|INL|的峰值分别为0.26 LSB和0.59 LSB,Walden品质因数为17.6 f J/conv.-step。PVT稳定性测试结果表明,所研制的ADC在电源电压变化±5%时,SNDR最大变化幅度仅1.55 d B,在-40℃～+85℃的环境温度内其SNDR仅变化1.25 d B,充分证明了线性度和PVT补偿的有效性。

关键词： 摩擦纳米发电机   自供能   能量管理电路   无线传感  

摘要： 当今世界面临着许多挑战,其中气候变化是影响最为深远的全球性问题之一,它不仅仅是一个科学问题,而是一个涵盖能源、经济等方面的综合性问题,减少碳排放实现可持续发展,可再生能源或将成为关键的解决方案。振动是一种我们日常生活中最常见的机械运动,它存在于人体运动、风的流动,甚至是水的波动中。这些能量表现出相对较高的无序性,因为它们的运动方式是不规则的,并且能量分布在各个方向上都是随机的。摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)是最有前途收集这些高熵机械能的方法之一,由于其材料可选性广、器件结构相对简单、加工成本低等诸多优势,TENG正迅猛发展。然而,在实际应用中,由于摩擦纳米发电机具有较大的输出阻抗(兆欧姆级别),使得其无法直接应用于现有的系统中,因此设计一款高效的能量管理电路对推广TENG应用至关重要。本文对基于TENG的高熵能量管理电路进行设计和研究,设计了固定阈值电压开关能量管理电路和自适应阈值电压开关能量管理电路,通过仿真优化电路参数,并将其应用于有储能单元的蓝牙无线传感网络和无储能单元的谐振无线传感网络。本文主要研究内容和结论如下: (1)从基础的垂直接触-分离摩擦纳米发电机出发,了解摩擦纳米发电机的工作原理和电器模型。进而利用鞋子和地面作为摩擦材料,以人体表皮作为TENG的背电极,搭建表皮摩擦纳米发电机(epidermal electrode-based TENG,E-TENG)。通过仿真研究E-TENG的工作状态,结合实验分析其工作原理,探究在不同工作环境下,E-TENG输出的变化。最终得出ETENG的最佳工作条件,E-TENG的电压输出可以达到914 V。 (2)利用晶闸管作为控制器件,结合齐纳二极管的导通特性,设计固定阈值电压开关能量管理电路,从而实现从TENG到储能器件的高效能量传输。该电路先通过电容提取TENG能量,然后将能量通过开关转移到负载,通过开关控制TENG到负载的能量流动,这大大降低了TENG的输出阻抗。使用Simulink仿真对电路进行计算分析,并对电路器件参数进行优化,最后结合实验进一步验证电路可行性。 (3)将所设计电路与表皮摩擦纳米发电机结合,从而收集人体行走时的能量,并储存在储能单元中;接着将收集的能量释放给紫外线、温湿度传感模块和蓝牙发射模块,对环境温湿度和紫外线强度进行检测,并通过蓝牙将检测结果发送给手机。整个系统无需额外的电源供电,为完整的自供能无线传感系统。接着,利用E-TENG的电压输出特性,设计自驱动计步器和行人警示系统,E-TENG在系统中作为无需供电就可以输出信号的信号源。 (4)针对固定阈值电压开关电路灵活性较差的缺陷,提出了自适应阈值电压开关能量管理电路。该电路利用三极管作为控制器件,结合电容的延时特性设计而成;不仅能够适用于任意TENG的电压输出,还实现了比固定阈值电压开关电路更高的能量转换率。此外,该电路还可以为谐振电路提供激励信号,从而实现谐振无线传感。同样的,对电路也进行仿真和分析,进而指导实验,最终通过实验证明的电路的可行性。