導(dǎo)語：如何才能寫好一篇集成電路的研制，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：數(shù)字電路； 量程自動轉(zhuǎn)換； 智能化； 數(shù)字信號； 電壓表

中圖分類號：TN919-34； TP216+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)20-0184-03

Development of Intelligent Digital Voltmeter Based on Digital Integrated Circuit

LI Huai-fu

（Sichuan Information Technology College, Guangyuan 628017, China）

Abstract： In order to solve the intelligentization difficulties existing in ordinary digital voltmeter, such as range automatic convertion, polarity judgment of measured voltage, amplitude transformation, overrange display and alarm signal intelligentization, the digital circuit chip is adioted to realize the intelligentization of voltmeter functions according to digital logic control relation. The design principle of the circuit is elaborated. The circuit system composition, function and characteristics of each part in the circuit, selection of circuit components, and signal processing process are introduced. The design functions are verified by an actual product. A homemade intelligent digital voltmeter with the design functions has been put into practice.

Keywords： digital circuit; range automatic convertion; intelligentization; digital signal; voltmeter

0 引 言

在現(xiàn)在市場上廣泛使用的一般數(shù)字電量測量電表都沒有解決量程自動轉(zhuǎn)換問題，測量操作時仍然靠人工拔動開關(guān)轉(zhuǎn)換量程，測量電表的智能化設(shè)計(jì)是一個難點(diǎn)。在現(xiàn)有的智能電表中，智能化功能大多采用單片機(jī)控制電路或雙向移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是電路系統(tǒng)、量程控制信號的產(chǎn)生比較復(fù)雜，調(diào)試與制作難度大，可靠性較差等。實(shí)際上,電路系統(tǒng)完全可以用常用數(shù)字集成電路組成，通過組合邏輯功能來實(shí)現(xiàn)多個量程之間的自動轉(zhuǎn)換等功能。

1 電路系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)

電路系統(tǒng)由被測輸入電壓極性檢測與變換電路、電壓幅度變換電路、量程自動控制轉(zhuǎn)換信號產(chǎn)生電路、多路模擬開關(guān)切換電路、量程控制放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和顯示電路等組成，如圖1所示［1-2］。

圖1中各部分電路的功能分別是：

(1)電壓極性顯示信號產(chǎn)生電路：由電壓比較器根據(jù)被測電壓極性產(chǎn)生“+”或“-”極性顯示信號。

(2) 電壓通道選擇與極性轉(zhuǎn)換電路：有2個通道，對于正極性電壓由通道1通過，若為負(fù)極性電壓由通道2通過，再變換為正極性后輸出。

(3) 量程自動控制信號產(chǎn)生電路：根據(jù)被測電壓的高低確定各段的測量范圍（量程）,產(chǎn)生量程自動轉(zhuǎn)換控制信號、超量程顯示與報警信號，并控制各量程小數(shù)點(diǎn)的位置。

圖1 數(shù)字式智能電壓表電路結(jié)構(gòu)方框圖

(4)程控放大器與模擬開關(guān)切換電路：在量程自動轉(zhuǎn)換控制信號的作用下選擇不同的通道，將某個量程的輸入電壓放大或衰減一定比例后送入A/D轉(zhuǎn)換器。

(5) A/D轉(zhuǎn)換電路：將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

(6) 譯碼與顯示電路：將數(shù)字信號譯碼后，由數(shù)碼管顯示出測量結(jié)果。

2 電路原理圖簡介

根據(jù)圖1構(gòu)建的數(shù)字式智能電壓表電路原理［3-5］如圖2所示。圖中主要元器件的作用如下：

U1（LM324）為四運(yùn)放IC1，U1-1/4與U1-2/4的作用是產(chǎn)生被測電壓極性識別信號與控制U2的信號通道。U1-3/4構(gòu)成程控放大電路，對被測電壓進(jìn)行10，1，1/10，1/100的放大或衰減。U1-4/4為反相放大器，用于調(diào)整輸出電壓幅度以滿足A/D轉(zhuǎn)換器正常工作要求；

U2（SGM522）為二通道模擬開關(guān)IC，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)極性的被測電壓分通道傳輸，以便對負(fù)極性信號實(shí)施反相處理；

U3（C4066）為四通道模擬開關(guān)IC，在量程自動控制信號的作用下，實(shí)現(xiàn)讓不同量程的電壓分通道傳輸，以便配合U1-3/4電壓進(jìn)行幅度變換；

U4（LM339）、U5（74LS05）、U6與U7（74LS21）組成自動量程控制信號產(chǎn)生電路。其中，U4為四比較器IC，用于確定各量程的測量范圍，U5為四反相器，對高或低電平實(shí)施反相變換，U6、U7均為四輸入雙與門IC，通過邏輯運(yùn)算獲得自動量程控制信號；

圖2 數(shù)字式智能電壓表電路原理圖

U8（C14433）為雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器（又稱雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器），轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果與輸入信號的平均值成正比，對疊加在輸入信號上的交流干擾有良好的抑制作用，具有零漂補(bǔ)償?shù)?位半（BCD碼）單片雙積分式A/D轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換速率為3～10 Hz，轉(zhuǎn)換精度為±1 LSB，模擬輸入電壓范圍0～±1.999 V或0～±199.9 mV，輸入阻抗大于100 MΩ。MC14433轉(zhuǎn)換結(jié)果以BCD碼形式，分別按千、百、十、個位由Q0～Q3端輸出，相應(yīng)的位選通信號由DS1～DS4提供；

U9（MC14511B）為譯碼集成電路，將BCD碼譯碼成十進(jìn)制信號，控制數(shù)碼管的位顯示；

U10（MC1413）為7路反相緩沖集成電路，用于實(shí)現(xiàn)高低電平間的轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)對數(shù)碼顯示管的驅(qū)動能力。

3 電路工作原理

（1） 被測電壓的Ux極性判斷與變換電路工作原理：電路由2個過零電壓比較器、一個反相器和雙向限幅電路組成［6］，當(dāng)Ux極性為“+”時，U1-1/4輸出高電平，在C＋的控制下被測電壓通過U2的第一通道。U1-2/4輸出低電平，C―也為低電平，U2的第二通道不通；當(dāng)Ux極性為“-”時，U1-2/4輸出高電平，在C―的控制下被測電壓通過U2的第二通道，并通過U5-1/4完成反相變換。U1-1/4輸出低電平，C＋使U2的第一通道不通。V1,V2為雙向限幅二極管，用于限制加到U1-1/4與U1-2/4輸入端的電壓幅度。

（2） 多路模擬開關(guān)和程控放大電路工作原理：電路由C4066，U1-3/4、R4～R7等組成。設(shè)R1~R3通道等效電阻為R1～3，其大小可設(shè)置為100kΩ，當(dāng)B1為高電平時，多路模擬開關(guān)C4066的i1~O1通道接通，運(yùn)放U1-3/4的反饋電阻R4取1 MΩ，對Ux放大10倍后送入A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。若A/D轉(zhuǎn)換的電壓滿度值為2 V，則可測量0～±200 mV的電壓。同理，當(dāng)量程轉(zhuǎn)換控制信號B2,B3,B4分別為高電平時，C4066對應(yīng)的通道接通，當(dāng)U1-3/4的反饋電阻R5，R6，R7分別取100kΩ、10kΩ、1kΩ時，R5使±200 mV～±2 V的電壓直接通過，R6使±2～±20 V的電壓衰減10倍后通過，R7使±20～±200 V的電壓衰減100倍后通過。再將某┮宦肥涑齙繆咕U1-4/4反相放大，使與實(shí)際被電壓極性一致，并可通過R16調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)（-R16/R15），保證A/D轉(zhuǎn)換電路正常工作所需的輸入電壓。

（3）量程自動轉(zhuǎn)換控制電路工作原理：量程自動轉(zhuǎn)換電路由四4比較器U4、3個反相器（U5內(nèi)）、2個四輸入雙與門U6與U7、分壓電阻R10～R14等組成。由于設(shè)置R1～3為100kΩ，選擇R8（470kΩ可調(diào)）與R9（5kΩ）使ux在R9上的分壓比為1/100，經(jīng)分壓后加到各比較器的反相輸入端。當(dāng)ux分別為±200 mV，±2 V，±20 V，±200 V時，分電壓值分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V。同時，由R10～R14（電阻值如圖2中所示）對VCC分壓獲得各比較器的參考電平也分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V，并分別加至各比較器的同相輸入端。當(dāng)被電壓Ux達(dá)到某量程的滿刻度值時，使比較器的輸出電平由高變低，通過組合邏輯電路產(chǎn)生量程自動控制與標(biāo)志信號（高電平有效）。若Ux位于0～±200 mV，U6-1/2輸出高電平，獲得有效量程控制信號B1，其余B2～B3為低電平；同理，當(dāng)被測電壓分別在±2 V，±2～±20 V，±20～±200 V范圍時，U6-2/2、U7-1/2、U7-2/2分別輸出高電平，獲得量程控制信號B2、B3和B4，狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表1所示。

邏輯表達(dá)式分別為：B1＝W•X•Y•Z，B2＝┆WX•Y•Z，B3＝WX•Y•Z，B4＝WXYZ。Z＝0為超量程標(biāo)志信號。

（4） 被測電壓極性、小數(shù)點(diǎn)位置與超量程的指示信號：被測電壓極性顯示控制信號由U1-2/4提供，用輸出的高或低電平控制“-”或“+”號的顯示；小數(shù)點(diǎn)位置控制信號由量程自動轉(zhuǎn)換控制信號實(shí)現(xiàn)，B1的高電平用于顯示測量范圍為0～±200 mV的小數(shù)點(diǎn)位置，B2的高電平用于顯示測量范圍為±200 mV～±2 V的小數(shù)點(diǎn)位置，B3的高電平用于顯示測量范圍為±2～±20 V的小數(shù)點(diǎn)位置， B4的高電平用于顯示測量范圍為±20～±200 V的小數(shù)點(diǎn)位置，當(dāng)被測量電壓范圍在±200 V以外時，不用小數(shù)點(diǎn)；超量程指示信號由B4的低電平實(shí)現(xiàn)，當(dāng)B4為低電平時，表明被測電壓超過了±200 V的最高上限。

（5） A/D轉(zhuǎn)換、譯碼、顯示電路工作原理：用U1-2/4輸出的信號控制數(shù)碼管最高位“g”段的亮與不亮，實(shí)現(xiàn)極性“-”顯示。當(dāng)U4的4個比較器都輸出高電平量，便發(fā)生了超量程情況，可用它們產(chǎn)生報警與超量顯示信號（本系統(tǒng)未考慮）。當(dāng)程控放大器輸出的信號加到U8的3腳，將模擬電壓轉(zhuǎn)換為BCD碼，并由20、21、22、23腳輸出，經(jīng)U9譯碼為千、百、十、個四位十進(jìn)制數(shù)，同時，由U8的16、17、18、19腳輸出對應(yīng)的選通信號，共同控制數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。

4 結(jié) 語

本測量系統(tǒng)運(yùn)用與門、反相器、比較器、多路模擬開關(guān)集成電路（C4066）等數(shù)字集成電路巧妙組合獲得了被電壓極性判斷、量程自動轉(zhuǎn)換、信號幅度變換、小數(shù)點(diǎn)位置顯示控制、超量程顯示與報警信號。電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看似復(fù)雜，但分立元件少，成本低。具有設(shè)置量程方便、電壓測量范圍寬、功能相對獨(dú)立且容易擴(kuò)展、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，值得借鑒。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞 遠(yuǎn)程故障設(shè)置；汽車燈光電路；實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)

中圖分類號 U46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2015）145-0118-01

隨著汽車功能的增加，電子控制技術(shù)的普遍應(yīng)用，電氣元件越來越多，布線也越來越復(fù)雜。在現(xiàn)代汽車上，電子控制系統(tǒng)與線束有著密切關(guān)系。如果把控制單元、傳感器與執(zhí)行元件的功能用人體來比喻，則控制單元相當(dāng)于人腦，傳感器相當(dāng)于感覺器官，執(zhí)行元件相當(dāng)于運(yùn)動器官，那么線束就是鏈接各器官的神經(jīng)和血管了。汽車線束是汽車電路的主體，連接汽車的電氣電子部件，并使之發(fā)揮功能，沒有線束也就不存在汽車電路。目前，無論是高級豪華汽車還是經(jīng)濟(jì)型普通汽車，線束編成的形式基本上都是由電線、聯(lián)接插件和包裹膠帶組成，這樣既確保電信號的傳輸，又保證了連接電路的可靠性，符合電子電氣部件額定電流的相關(guān)規(guī)定，防止對周圍電路的電磁干擾，避免了電器短路情況的發(fā)生。汽車電路是維修人員的弱項(xiàng)，判斷不出故障點(diǎn)，又或造成短路車自燃、斷路車不啟動等問題，大量更換配件，浪費(fèi)時間和金錢。可見，學(xué)習(xí)汽車線束與布線系統(tǒng)對理解汽車電子控制系統(tǒng)尤為重要。

以汽車燈光照明系統(tǒng)為典型的汽車電路案例是學(xué)生學(xué)習(xí)汽車電路的興趣點(diǎn)。隨著汽車上電氣的日益增多，汽車電路也日益復(fù)雜，汽車電路圖的表達(dá)方法也在發(fā)生變化，主要有以下四種：線路圖（接線圖）、電路原理圖、布線圖、線束圖。目前，學(xué)生在學(xué)習(xí)燈光系統(tǒng)電路時接觸最多的電路原理圖，其次是在燈光實(shí)驗(yàn)時接觸的接線圖。而對于在汽車上能夠?qū)嶋H接觸到的汽車布線圖則很少能看到，甚至看不到實(shí)車的線路，更不要說拆解線束以及對真實(shí)線束電路的檢修了。為此，除非拆卸車身否則無法看到具體線路情況，然而對整車拆卸又不現(xiàn)實(shí)。

1 整體設(shè)計(jì)方案

本實(shí)驗(yàn)臺的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制作基于實(shí)車的燈光線路，是集燈光演示、燈光布線、線路再現(xiàn)、故障設(shè)置與檢修等多功能為一體，其整體功能如圖1。基于遠(yuǎn)程控制模塊，完成無線智能化故障設(shè)置，通過故障設(shè)置檢測箱設(shè)定故障，并利用檢測端子來測量與檢修故障。

2 硬件部分

在實(shí)際車身上，內(nèi)部線束是看不到的。就像人身體中的毛細(xì)血管，實(shí)際復(fù)雜存在著卻表面上看不到。因此，再現(xiàn)線束布線位置，只有對車身進(jìn)行拆解，將線束展現(xiàn)出來。目前國內(nèi)暫無全車線束拆解的實(shí)驗(yàn)臺，只有針對部分車體如車門結(jié)構(gòu)與線束的解剖。實(shí)驗(yàn)臺以燈光系統(tǒng)布線為例，將典型的汽車電路線束拆解出來，保證了教學(xué)與實(shí)際的一致性，實(shí)際線束位置一目了然。對于實(shí)車線束來說，線束與車身是關(guān)鍵點(diǎn)。需從全車線束中摘出燈光線束；而對于車身部分來說，模型固然成本不高，但無法反映出真實(shí)布線情況，因此必須采用實(shí)車車身。

實(shí)驗(yàn)臺主要硬件組成為別克君威車體、智能化遠(yuǎn)程控制模塊、故障設(shè)置檢測箱、外接電源等，采用別克君威原車電路，保持原車全車電路的使用性能及控制方法，加裝智能化故障設(shè)置及排除系統(tǒng)，可以直觀的反映全車電路的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，有助于全車電路的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)。

3 軟件部分

通過設(shè)計(jì)故障模塊軟件完成電路故障的設(shè)置與檢修，此模塊為遠(yuǎn)程故障控制系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)無線設(shè)置十幾個故障，同時包括燈光理論知識模塊和電路測量軟件模塊。教師使用移動終端創(chuàng)建SQL Server數(shù)據(jù)庫，安裝無線網(wǎng)絡(luò)智能化考評系統(tǒng)軟件。無線設(shè)置故障，通過無線發(fā)射與接收模塊控制設(shè)備產(chǎn)生故障，學(xué)生在實(shí)際設(shè)備中排除故障，訓(xùn)練學(xué)生的排故能力。另外，當(dāng)出現(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)失效時，也可使用手動操作完成故障設(shè)置。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)故障控制臺界面后，在設(shè)備控制臺故障列表中選擇故障，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“設(shè)定故障”就可將該故障信號，通過無線控制模塊發(fā)射器將信號傳到位于車身的智能化遠(yuǎn)程控制模塊，進(jìn)而控制車身燈光電路。該遠(yuǎn)程控制模塊同時具備編輯題庫功能。如果遠(yuǎn)程控制故障設(shè)置功能出現(xiàn)問題，則可以使用手動故障設(shè)置。設(shè)計(jì)由解鎖鍵、確定鍵、查詢鍵、清除鍵、復(fù)位鍵及鎖定鍵。以1號故障為例，先輸入1后顯示屏顯示F――1，然后按確定鍵此時顯示屏顯示為P――1，故障設(shè)置完成。設(shè)置多個故障時先輸入一個故障代碼后按確定鍵然后再輸入下一個故障代碼再按確定鍵。設(shè)置完多個故障時顯示屏顯示的是最后一個故障。設(shè)置故障后按清除鍵即可清除所設(shè)置的故障，設(shè)置多個故障后如果想清除單個故障時，按查詢鍵查詢到所要清除的故障代碼此時顯示屏顯示P――X （X 為所要清除的故障所對應(yīng)的故障代碼）按清除鍵即可。設(shè)置故障后為了防止學(xué)員看到所設(shè)置的故障代碼按鎖定鍵即可，鎖定后顯示屏顯示LOCK，鎖定后除解鎖鍵和密碼數(shù)字鍵以外的鍵都不起作用。如果想進(jìn)去智能化故障設(shè)置系統(tǒng)必須按解鎖鍵在輸入密碼即可。

篇3

當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)以及我國鐵路行業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營中面臨的內(nèi)外形勢是比較復(fù)雜的。鐵路企業(yè)要想提高自己的經(jīng)濟(jì)效益就需要加強(qiáng)管理，會計(jì)工作是鐵路企業(yè)財務(wù)管理中的重點(diǎn)，會計(jì)工作能為鐵路企業(yè)的發(fā)展決策提供一定的參考依據(jù)。目前會計(jì)電算化已經(jīng)成為會計(jì)工作的發(fā)展趨勢，鐵路企業(yè)在運(yùn)行的過程中也應(yīng)該順應(yīng)這種形勢，實(shí)施會計(jì)電算化。

一、鐵路會計(jì)電算化過程中存在的主要風(fēng)險

雖然對于各行各業(yè)來說，會計(jì)電算化的實(shí)施對企業(yè)會計(jì)工作產(chǎn)生了很多積極的影響，鐵路企業(yè)也同樣對會計(jì)電算化的依存度提高，但是由于電算化中會計(jì)工作硬件、軟件方面存在的缺陷，往往會導(dǎo)致在電算化過程中各種風(fēng)險的發(fā)生，這些風(fēng)險不僅僅是對會計(jì)工作本身產(chǎn)生不利的影響，而且很有可能導(dǎo)致鐵路企業(yè)信息泄露，甚至給鐵路企業(yè)造成非常大的損失。所以鐵路企業(yè)在實(shí)施會計(jì)電算化的過程中要有效規(guī)避風(fēng)險，做好風(fēng)險控制工作。根據(jù)筆者近年來的調(diào)查和總結(jié)，鐵路企業(yè)在會計(jì)電算化過程中面臨的主要風(fēng)險有以下幾種：

1.決策不科學(xué)導(dǎo)致的風(fēng)險

鐵路企業(yè)實(shí)行會計(jì)電算化是企業(yè)把具體決策的實(shí)施，由于不同的企業(yè)實(shí)際情況是不一樣的，實(shí)施電算化會計(jì)的最佳時機(jī)也是不一樣的。在進(jìn)行電算化決策的過程中企業(yè)應(yīng)該充分了解自己的實(shí)際情況，需要明確本企業(yè)是是否適合開展會計(jì)電算化，適合什么時候開或者是在哪些項(xiàng)目中開比較合適。如果鐵路企業(yè)對這些沒有進(jìn)行全面的了解的話，那么很有可能做出的會計(jì)電算化的決策是錯誤的，不僅不能有效提高會計(jì)工作效率，而且浪費(fèi)了鐵路企業(yè)的人力物力。

2.硬件設(shè)備不安全導(dǎo)致的風(fēng)險

企業(yè)實(shí)施會計(jì)電算化必然要配備完善的硬件設(shè)施，會計(jì)電算化中完善的硬件設(shè)備主要包括：服務(wù)器、顯示器、主機(jī)以及各種計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和充足的電源，這些設(shè)備必須在會計(jì)工作的過程中是完好無損的。如果鐵路企業(yè)在選擇這些設(shè)備的時候沒有對其性能了解不夠，那么很有可能導(dǎo)致在會計(jì)電算化的過程中會計(jì)工作中斷，不能保證會計(jì)電算化的順利進(jìn)行。例如，在會計(jì)電算化中如果電源供應(yīng)中斷，那么就會給會計(jì)人員帶來很大的麻煩，甚至導(dǎo)致會計(jì)信息的丟失。

3.軟件系統(tǒng)不安全導(dǎo)致的風(fēng)險

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，會計(jì)工作軟件的種類也在逐漸增多，軟件的使用環(huán)境是不一樣的，并且各種軟件的更新?lián)Q代也比較頻繁。鐵路企業(yè)實(shí)施會計(jì)電算化的時候應(yīng)該選擇合適的會計(jì)軟件，軟件的安全性和可靠性有深入的了解。一旦會計(jì)電算化軟件由于設(shè)計(jì)人員的問題存在漏洞，那么在使用的過程中會計(jì)信息的存儲和處理就會存在比較嚴(yán)重的問題，甚至很多會計(jì)數(shù)據(jù)會出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，嚴(yán)重降低鐵路企業(yè)會計(jì)工作質(zhì)量。

4.會計(jì)人員導(dǎo)致的風(fēng)險

對于完整的會計(jì)電算化流程來說，主要的執(zhí)行者有會計(jì)電算主管、軟件操作人員、系統(tǒng)維護(hù)人員以及電算審查人員，要保證會計(jì)電算化的順利實(shí)施這些人員的素質(zhì)要求應(yīng)該是比較高的。但是從實(shí)際的情況來看，這些人員的素質(zhì)有高有低一些人員在操作的過程中并不能很好遵守各種規(guī)則，對會計(jì)數(shù)據(jù)的安全性產(chǎn)生威脅，導(dǎo)致會計(jì)電算化過程中各種問題的出現(xiàn)，嚴(yán)重阻礙了鐵路企業(yè)會計(jì)電算化的順利實(shí)施。

5.制度不健全導(dǎo)致的風(fēng)險

任何的會計(jì)活動都需要一定的制度作保障，會計(jì)電算化的實(shí)施也是一樣的。不僅針對所有的環(huán)節(jié)制定相關(guān)的制度，而且要保證制度的可操縱性和實(shí)效性，從而使其能保證會計(jì)電算化工作的順利開展。但是鐵路企業(yè)在運(yùn)行的過程中往往對會計(jì)電算化工作制度建設(shè)不重視，對相關(guān)人員的行為沒有相應(yīng)的法律制度作保障，使得會計(jì)電算化實(shí)施中比較混亂，導(dǎo)致鐵路企業(yè)中會計(jì)電算化的實(shí)施效果降低。

二、如何有效控制鐵路電算化中的風(fēng)險

1.嚴(yán)格遵循決策程序，保證決策的科學(xué)性

會計(jì)電算化的直接目的是為了提高企業(yè)會計(jì)工作效率，從而

為企業(yè)財務(wù)管理水平的提高服務(wù)。但是會計(jì)電算化是企業(yè)在一定的發(fā)展階段進(jìn)行的，在制定會計(jì)電算化發(fā)展決策的時候鐵路企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自己的實(shí)際情況開展，規(guī)范決策程序。一方面，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者或者是會計(jì)師要在會計(jì)電算化過程中擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)，對會計(jì)電算化的實(shí)施時間以及實(shí)施項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)劃，充分論證會計(jì)電算化化的可行性。另外一方面，鐵路在決策過程中還應(yīng)該積極聽取群眾的意見，進(jìn)行民主決策，防止“一言堂”，通過這樣的程序提高決策的科學(xué)性和合理性。

2.加強(qiáng)硬件購置和管理

各種硬件設(shè)備是會計(jì)電算化的物質(zhì)基礎(chǔ)，硬件設(shè)備的性能對會計(jì)電算化的正常開展有很大的影響。所以從硬件設(shè)備的購置到使用都應(yīng)該加強(qiáng)管理。在購置過程中，鐵路企業(yè)要對計(jì)算機(jī)設(shè)備的種類、數(shù)量等有清晰的了解，同時要做好網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)，保證會計(jì)電算化的順利進(jìn)行，在硬件連接中要使用服務(wù)器—客戶機(jī)的方式，保證會計(jì)信息安本文由收集整理全。另外在后期的硬件管理中，要對各種硬件進(jìn)行定期的維修，保證硬件設(shè)備可以充分發(fā)揮其功能，在日常操作中要做好備份，避免因?yàn)樗罊C(jī)等原因?qū)е聲?jì)數(shù)據(jù)丟失。

3.重視軟件購置和管理

軟件是會計(jì)電算化過程中的一個重要組成部分，軟件的性能直接影響到會計(jì)工作的效率和會計(jì)工作質(zhì)量。鐵路企業(yè)購買會計(jì)電算化軟件的時候要對會計(jì)軟件的安全性進(jìn)行驗(yàn)證，而且會計(jì)軟件必須經(jīng)過財政部門的評審，通過實(shí)踐的方式確保軟件的安全性。如果是鐵路企業(yè)自發(fā)研制的會計(jì)軟件，那么要保證研發(fā)過程的規(guī)范性，同時在正式的使用之前要經(jīng)過一段時間的試運(yùn)行，再試運(yùn)行的過程中對軟件的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，對于出現(xiàn)的各種漏洞要求研發(fā)人員改進(jìn)，有效能提高會計(jì)電算化軟件的安全性和可靠性。

4.建立健全會計(jì)電算化管理制度

鐵路企業(yè)推行會計(jì)電算化是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作，設(shè)計(jì)的人員和環(huán)節(jié)比較多，所以需要嚴(yán)格的制度作保障。第一，要建立崗位責(zé)任制。會計(jì)電算化過程中的環(huán)節(jié)比較多，崗位兼任往往會發(fā)生會計(jì)信息泄露的事故。所以要建立崗位責(zé)任制，明確相關(guān)人員的崗位責(zé)任，并且將不相容的崗位分離，例如，會計(jì)電算化操作人員不能兼任軟件編制崗位，也不能對已存在的會計(jì)資料進(jìn)行審核工作。第二，完善操作管理制度。鐵路企業(yè)要對各操作崗位進(jìn)行嚴(yán)格的制度管理，在操作系統(tǒng)設(shè)置一定的密碼和電子口令，只有擁有相關(guān)權(quán)限的人員才能對系統(tǒng)進(jìn)行操作，有效避免了細(xì)心泄露。第三，對于鐵路企業(yè)的會計(jì)電算化來說，還應(yīng)該建立一些其他的制度。例如，操作人員要進(jìn)行操作的時候應(yīng)該征求審查人員的同意，或者是在操作過程中防止攜帶各種移動存儲設(shè)備等等。

5.加強(qiáng)人員素質(zhì)建設(shè)

鐵路企業(yè)會計(jì)電算化中加強(qiáng)會計(jì)人員素質(zhì)建設(shè)需要從兩個方面做起。一方面要不斷提高會計(jì)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，通過培訓(xùn)以及個人自學(xué)，使他們能掌握最新的會計(jì)知識，同時也能掌握相關(guān)的會計(jì)電算化軟件操作知識，更好的適應(yīng)會計(jì)電算化的開展。另外一方面，要加強(qiáng)他們的職業(yè)道德建設(shè)。職業(yè)道德是保障會計(jì)人員的基本職業(yè)要求，通過宣傳教育應(yīng)該使會計(jì)電算化工作人員在工作中能堅(jiān)持基本的職業(yè)道德，提高會計(jì)電算人員的責(zé)任意識，從而能真正發(fā)揮會計(jì)電算化的效力。

篇4

 

0 引言

 

現(xiàn)階段微電子技術(shù)在社會生產(chǎn)生活中具有重要的地位，軟件和集成電路已經(jīng)成為21世紀(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)。微電子技術(shù)作為高新技術(shù)的組成部分之一，逐漸成為電子信息技術(shù)的核心部分，深入到社會生產(chǎn)生活的每一個角落。電子器件的小型化和微型化是現(xiàn)代微電子技術(shù)的重要特征之一，其核心是系統(tǒng)集成(SOC)和集成電路(IC)。

 

1 微電子技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

 

微電子技術(shù)一門以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，其具有工作速度快、重量輕、體積小、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。微電子技術(shù)是一項(xiàng)起源于19世紀(jì)末20世紀(jì)初的新興技術(shù)，微電子技術(shù)的發(fā)展史從某種意義上說是集成電路的發(fā)展史。

 

現(xiàn)階段大規(guī)模集成電力的集成度代表這微電子技術(shù)的發(fā)展水平。從集成電路在1958年被發(fā)明以來，集成電路的發(fā)展規(guī)律依然遵循著“摩爾定律”，即DRAM的儲存量每隔3年就變?yōu)樵瓉淼?倍，集成電路芯片上的元件數(shù)量每18個月增加1倍(具體見表1)。微電子技術(shù)的發(fā)展歷程如下，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于 1947年制造出第一個晶體管，這為制造體積更小的集成電路奠定了相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)。1958年美國德克薩斯儀器公司的基比爾于研究員制造出第一個集成電路模型，并與次年該公司宣布發(fā)明了第一個集成電路。1959年美國仙童公司將微型晶體管的制造工藝—“平面工藝”經(jīng)過一定的技術(shù)改進(jìn)后用于集成電路的制造過程中，實(shí)現(xiàn)了集成電路由實(shí)驗(yàn)階段向工業(yè)生產(chǎn)階段的過渡。1964年相關(guān)的技術(shù)人員又研制出PMOS集成電路，大大減小了集成電路的體積，其與分立元件相比較PMOS集成電路具有可靠性高、功耗低、制造工藝簡單和適于大量生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。到目前為止，與第一塊集成電路相比集成電路的集成度的尺寸縮小了200 多倍，集成度提高了550多萬倍，元件成本降低了100多萬倍。

 

在當(dāng)今社會中微電子元件可以說是無處不在，每個人都在享受這微電子技術(shù)帶來的方便快捷。集成電路被廣泛應(yīng)用于社會的各個行業(yè)，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、環(huán)境工程、交通醫(yī)療等領(lǐng)域。微電子技術(shù)對各種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有強(qiáng)有力的帶動作用，幾乎所有的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與微電子技術(shù)結(jié)合，利用芯片更新技術(shù)，都可給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入活力。例如，像汽車的電子化使傳統(tǒng)的汽車工業(yè)滲透進(jìn)了微電子技術(shù)，采用微電子技術(shù)的電子引擎監(jiān)控系統(tǒng)“汽車安全防盜系統(tǒng)”出租車的計(jì)價器等已得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車上有時甚至要有十幾個到幾十個微處理器又如，印刷工業(yè)采用了微電子技術(shù)排版不再采用鉛字，文字的增添“刪除“編排，字體的選取等都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，在很短的時間內(nèi)就可以全部按需要設(shè)置完成，與傳統(tǒng)印刷工業(yè)改動一字就要涉及全局已不可同日而語。

 

微電子技術(shù)不僅在工業(yè)制造中應(yīng)用廣泛，同時為商業(yè)的發(fā)展提供了巨大的方便。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，商場超市傳統(tǒng)的記賬方式發(fā)生了巨大的變化，賬目的記錄、查詢、統(tǒng)計(jì)和存儲方式發(fā)生了巨大的變化。另外，隨著其他技術(shù)和微電子技術(shù)的相互融合滲透逐漸發(fā)展出新的技術(shù)。比如微電子技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)造出數(shù)字地圖，其通過無線電傳輸?shù)确绞侥軌驗(yàn)槿藗兲峁┧诘貐^(qū)的天氣狀況、地理狀況等所有信息，為人們的出行和野外作業(yè)等提供便利。

 

2 微電子技術(shù)發(fā)展展望

 

微電子技術(shù)作為一門隨著集成電路發(fā)展起來的新興技術(shù)，其只要包括器件物理、工藝技術(shù)、材料研制、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和封裝組裝等技術(shù)，簡單而言主要包括材料、系統(tǒng)和器件三部分。

 

2.1 新型半導(dǎo)體材料的研制

 

其中，材料作為微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，對于先進(jìn)材料的研制一直是微電子技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。在未來的一段時間對于對新型半導(dǎo)體材、化合物和納米材料的研發(fā)是重點(diǎn)。

 

新的碳化硅(SiC)材料具有禁帶寬、高熱導(dǎo)率、漂移速度快、高擊穿電壓等諸多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)能夠保證元件在高溫高壓下進(jìn)行工作，同時元件的功率比較大，能夠進(jìn)行高頻工作并且集成度高。現(xiàn)階段，新型研制出的氧化硅晶體管能夠在520℃下進(jìn)行工作并且擊穿電壓能夠達(dá)到800℃。另外和其他寬緊帶的材料相比較，碳化硅材料能夠通過熱氧化的方式生成二氧化硅(SiO2)。

 

氮化鋁(AlN)是一種舉要抗輻射性能高、高擊穿電壓和寬禁帶的材料，并且絕緣體上的硅具有低功耗、高速、抗輻射、無栓鎖等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，銦磷化合物也是一種新型的半導(dǎo)體材料，它能夠很好的將數(shù)字功能和射頻集中在同一個芯片上，它的運(yùn)行功耗更加低，運(yùn)行速度比硅型芯片的更加快。

 

雖然上面有很多的新型材料但是晶體管的尺寸受到熱效應(yīng)、磁場效應(yīng)和量子效應(yīng)的影響，傳統(tǒng)的微電子發(fā)展正面臨嚴(yán)重的瓶頸。現(xiàn)在對納米尺度下新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)的研究成為國際上近年來的研究熱點(diǎn)，新型納電子器件得以迅速發(fā)展。碳納米管(CNT)是其中的一員，它(CNT)是人工合成的天然納米線，由于是一維輸運(yùn)，所以它的電子遷移率比體硅高很多，特別是可能實(shí)現(xiàn)彈道輸運(yùn)。另外由于CNT具有非常高的擊穿電場(最高可達(dá)108V /cm)，所以CNT中的電子漂移速度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅反型層中的電子，故被業(yè)界一直認(rèn)為最有可能成為硅材料的未來最終繼承者。因?yàn)樗瓤沙袚?dān)導(dǎo)線的功能，又可承擔(dān)半導(dǎo)體(即晶體管開關(guān))的功能，但其技術(shù)走向市場還有待成熟。如IBM公司于2002年宣布開發(fā)出性能優(yōu)異的碳納米晶體管，但同時宣稱從硅電子時代過渡到碳納米為代表的納米電子時代可能要10年左右。在芯片集成方面的重要發(fā)展方向是SOC和SIP。

 

2.2工藝手段越來越先進(jìn)

 

隨著集成電路集成度的不斷提高，技術(shù)人員不斷縮短光刻波長并且改進(jìn)透鏡的孔徑，通過各種手段改進(jìn)光刻技術(shù)。光刻技術(shù)現(xiàn)階段主要研究的是深紫外線光刻技術(shù)和沉浸光刻技術(shù)。沉浸光刻技術(shù)是指在原來的光刻設(shè)備的透鏡和晶圓之間灌滿水，從而達(dá)到提高孔徑數(shù)值和透鏡分辨率的目的。沉浸光刻技術(shù)是下一代光刻技術(shù)的主要發(fā)展方向。比如荷蘭的ASXN公司采用190nm 的深紫外光源并且采用沉浸透鏡技術(shù)其應(yīng)用極限達(dá)到30nm，很有希望突破遇到的光刻障礙。現(xiàn)在除了業(yè)界看好的沉浸光刻技術(shù)外，正在研究的其他新工藝也比較多。別如電子束技術(shù)、微型電子束陣列和X射線等等。

 

3 結(jié)論

 

21世紀(jì)社會將成為一個信息化的社會，微電子技術(shù)在信息化社會發(fā)展中將占有及其重要的位置，同時也將成為本世紀(jì)最為活躍的科技領(lǐng)域。本文對微電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，同時展望了微電子技術(shù)未來的發(fā)展方向。

篇5

【關(guān)鍵詞】 集成電路 關(guān)鍵設(shè)備 市場分析 發(fā)展戰(zhàn)略

引言：

信息技術(shù)的發(fā)展，集成電路是一項(xiàng)重要的標(biāo)志，而信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程中，相關(guān)設(shè)備成為了集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。集成電路關(guān)鍵設(shè)備的制造，半導(dǎo)體制造裝備發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用，特別是工藝技術(shù)的發(fā)展，給集成電路產(chǎn)業(yè)賦予了生機(jī)和活力。集成電路的關(guān)鍵設(shè)備作為電子設(shè)備的核心部分，在電子制造也中占有重要的地位，因此，要推進(jìn)集成電路關(guān)鍵設(shè)備的快速發(fā)展，就要針對關(guān)鍵設(shè)備的現(xiàn)行市場運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，并具有針對性地提出發(fā)展戰(zhàn)略。

一、集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場分析

從電子產(chǎn)品的消費(fèi)市場來看，價位低，集成度高的芯片依然占據(jù)著主流市場，而且對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動作用。早在2004年，集成電路的芯片銷路就非常好，并創(chuàng)造了可觀的業(yè)績，甚至突破了所預(yù)測的2005年的銷售額度。自2008年以來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就呈現(xiàn)出強(qiáng)大的增長態(tài)勢，平均增長率為9.7%。到2008年，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國和印度成為了生產(chǎn)的和核心和銷售的核心，而且此時的半導(dǎo)體生產(chǎn)率以平均10%的速度遞增。2010年，世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的銷售額突破了5000億美元，對電子設(shè)備市場起到了重要的支撐作用。

近年來，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，原有的分散管理逐漸向聚集為一個整體產(chǎn)業(yè)，其中的一些大型的且資金雄厚企業(yè)起到了龍頭的作用，將小型的企業(yè)兼并后，使得企業(yè)規(guī)模化快發(fā)展。

未來的幾十年，集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場依然呈現(xiàn)出發(fā)展的態(tài)勢，而且隨著電子市場的全面開放，集成電路的銷售狀況更為看好，而且預(yù)期平均每年的銷售增長率可以達(dá)到9%至10%。

二、集成電路關(guān)鍵設(shè)備的市場發(fā)展戰(zhàn)略

2.1將促進(jìn)集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策制定出來

要促進(jìn)集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展，就要在政策上跟進(jìn)。從政策的角度出發(fā)，給集成電路關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)提供優(yōu)惠政策，包括投資、稅收以及貸款等方面都基于優(yōu)厚的待遇，特別要采取有效策略針對目前集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中所存在的融資問題予以解決。針對集成電路專用設(shè)備制造業(yè)、半導(dǎo)體也都享受部分國家優(yōu)惠政策和鼓勵政策，對集成電路專用設(shè)備的進(jìn)口方面要予以嚴(yán)格管理，特別是進(jìn)口的二手設(shè)備，需要增加額度較高的環(huán)境保護(hù)稅。對于國外出廠時間很長的二手設(shè)備，則要通過嚴(yán)格檢查而避免類似的設(shè)備進(jìn)入到中國市場。

2.2集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度

集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度還能夠與國外同行業(yè)競爭而獲得市場競爭優(yōu)勢。集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場的技術(shù)創(chuàng)新，政府投入力度的增加實(shí)施關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有必要將集成電路專用設(shè)備的發(fā)展基金建立起來，為集成電路起到一定的扶持作用。特別是集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新要與生產(chǎn)線結(jié)合起來，以促進(jìn)中國集成電路產(chǎn)業(yè)的整體性提升。

2.3集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展需要構(gòu)建多元的融資渠道

集成電路關(guān)鍵設(shè)備市場發(fā)展，投資是需要重視的環(huán)節(jié)。如果沒有充裕的資金，就很難獲得發(fā)展。因此，政府要發(fā)揮作用將社會投資和民間融資帶動起來，以使集成電路產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中可以多方籌集資金，以確保集成電路的設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)順利展開。特別要鼓勵國外的企業(yè)到中國投資集成電路產(chǎn)業(yè)，并帶來新的技術(shù)，以對中國的集成電路產(chǎn)業(yè)起到推動作用。

對外開放可以加大中國與國外企業(yè)的合作力度不僅可以吸引國外投資，而且還能夠引進(jìn)行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，并促進(jìn)中外合作針對集成電路的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。

2.4集成電路關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)要以市場為導(dǎo)向

為了在集成電路關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)突破，就要將國內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，從構(gòu)造簡單、工序簡單的設(shè)備開始研發(fā)，向大型的繼承電路過渡，逐漸形成生產(chǎn)鏈，以在關(guān)鍵設(shè)備的研制和生產(chǎn)上有所突破。集成電路關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)要以市場為導(dǎo)向，不僅僅是國內(nèi)市場，還包括國外市場的集成電路關(guān)鍵設(shè)備發(fā)展趨勢都要有所關(guān)注。基于國內(nèi)外同行業(yè)競爭力，就要推動中國的集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到世界主流市場。

篇6

【關(guān)鍵詞】 雷達(dá) 微電子技術(shù) 分析

在現(xiàn)代化的軍用雷達(dá)與電子設(shè)備之中軍用微電子技術(shù)屬于非常重要的技術(shù)之一，是現(xiàn)代軍事信息作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。在軍用微電子工業(yè)當(dāng)中，集成電路屬于最具活躍的產(chǎn)品。在美國非常重視開發(fā)與應(yīng)用軍用集成電路。美國相關(guān)的國防部門早在十幾年前曾提出^超高速集成電路與微波單片集成電路的發(fā)展規(guī)劃。只要真正的實(shí)現(xiàn)這兩者的發(fā)展計(jì)劃對于軍用雷達(dá)與武器裝備未來的發(fā)展有著巨大的影響，對打贏未來信息戰(zhàn)爭發(fā)揮舉足輕重作用。

一、超高速集成電路與微波單片集成電路的特點(diǎn)

1、超高速集成電路的特點(diǎn)。在未來的信息作戰(zhàn)當(dāng)中，電磁信號的環(huán)境十分匯集而且復(fù)雜，軍用雷達(dá)與電子情報系統(tǒng)需要面對一百至二百萬脈沖美妙的信號方面的強(qiáng)度，處理信號的系統(tǒng)極有可能需要執(zhí)行幾十億條指令。面對極其復(fù)雜的信息作戰(zhàn)環(huán)境，然而目前一般的集成電路處理信號系統(tǒng)的效率很難滿足相關(guān)的需求。要想真正的處理好這方面的問題，美軍便加大力度促進(jìn)超高速集成電路發(fā)展。

2、微波單片集成電路的特點(diǎn)。微波單片集成電路將超大規(guī)模集成電路、超高速集成電路以及超高性能集成電路使用至數(shù)字電路中的微波電路，它屬于集成電路處于微波電路中主要的發(fā)展。微波單片集成電路將諸多晶體管、電阻、電容等管線集中至一個芯片上，制成許多功率放大器、低噪聲放大器、移相器等。僅有很少的微波單片集成電路芯片組合起來就能組成一個收發(fā)構(gòu)件，用來代替很多元件。

二、超高速集成電路與微波單片集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀

1、超高速集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀。美國國防部門早在很多年前年對超高速集成電路的發(fā)展就已經(jīng)開展實(shí)施以硅為主要材料發(fā)展計(jì)劃，之后又轉(zhuǎn)化成將硅和砷化稼作為主要材料并舉的超高速集成電路發(fā)展計(jì)劃，為了促使軍用電子系統(tǒng)發(fā)展的快速進(jìn)程。此計(jì)劃主要是為了促進(jìn)民用半導(dǎo)體商家的發(fā)展所難以解決的軍用信號需要的元器件工藝，就是為了滿足軍用信號處理、抗輻射、故障容限等能力的有關(guān)需求所提出的。這個計(jì)劃的的總提目標(biāo)就是為了研制出功能先進(jìn)、價格合理、高質(zhì)量的超高速集成電路芯片，確保處理信號速率、功耗減少、可靠性、維護(hù)性合理提高的終點(diǎn)目標(biāo)，并且使目前具備處理數(shù)據(jù)的速度必須提升一級。其實(shí)際的目標(biāo)是為了使芯片的微加工線寬達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，各項(xiàng)功能要比同樣種類民用的產(chǎn)品高出百倍，將其的可靠性提升十倍。按照制定的范圍超高速集成電路應(yīng)當(dāng)于1990年完成計(jì)劃，共投資量達(dá)到十億美元，通過集中開發(fā)了來實(shí)現(xiàn)亞微米特有的尺寸要求的技術(shù)。

2、60年代中期才得到逐漸的發(fā)展，70年代，砷化鎵材料制造工藝的逐步成熟，對于微波單片集成電路的發(fā)展形成了很大影響。因?yàn)樯榛壊牧系碾娮舆w移率比硅高出7倍，且半絕緣砷化鎵的電阻率的高度達(dá)到108，因此砷化鎵屬于最合理的微波傳輸介質(zhì)材料，非常適合用在單片微波單片集成電路的襯底。正是因?yàn)樯榛壖夹g(shù)的普遍推廣，促進(jìn)了工業(yè)界集團(tuán)朝向微波單片集成電路的方向發(fā)展。

三、超高速集成電路與微波單片集成電路在信息作戰(zhàn)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、超高速集成電路在雷達(dá)和軍用電子設(shè)備中的應(yīng)用。超高速集成電路應(yīng)用至軍事雷達(dá)與電子裝備系統(tǒng)中有效的提高了的在戰(zhàn)場上獲取情報、偵查情報、分析目標(biāo)、處理數(shù)據(jù)等方面的能力；在很大幅度上，有效的提高了雷達(dá)、電子設(shè)備、武器系統(tǒng)在復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，以最快的速率反應(yīng)能力與應(yīng)變能力，實(shí)現(xiàn)了信息作戰(zhàn)武器系統(tǒng)的高速、高效和精準(zhǔn)性。

2、微波單片集成電路在軍用雷達(dá)中的應(yīng)用。與普通使用的陸基雷達(dá)相比較之下，微波單片集成電路器件與之同樣的雷達(dá)在相同條件下所耗費(fèi)的性能提高十倍。相控陣?yán)走_(dá)的真正優(yōu)勢在于產(chǎn)生的微波功率的與傳輸效率較高，發(fā)射機(jī)的功能消耗等于使用功率管的三分之一，同時接收機(jī)的靈活度也提高了2倍。另一方面的優(yōu)勢在于可靠性較強(qiáng)，在此過程中，就算其中有百分之五的構(gòu)件失靈。雷達(dá)系統(tǒng)依然能保證供應(yīng)更好更多功能工作性能。微波單片集成電路 T/R組件極具緊湊、可靠性高、重量輕、成本低等結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢。

結(jié)束語：綜上所述，超高速集成電路能夠有效的提高處理信號與處理數(shù)據(jù)的能力，還能增強(qiáng)信號方面的接收、傳輸、發(fā)射能力的微波單片集成電路電路能實(shí)現(xiàn)構(gòu)建出新一代全新的軍用微電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在軍事信息作戰(zhàn)領(lǐng)域特別是雷達(dá)和電子設(shè)備中擁有良好的應(yīng)用前景。在下一代中的軍用雷達(dá)關(guān)鍵特征在于它器件方面的模塊化與集成化，而超高速集成電路與微波單片集成電路屬于提高軍用雷達(dá)器件集成化、模塊化過程中最重要手段之一。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]嚴(yán)偉. 微電子組裝技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)中的應(yīng)用[J]. 微電子學(xué)，1994，01：59-63.

篇7

隨著國際各大半導(dǎo)體制造企業(yè)進(jìn)入中國，中國的半導(dǎo)體測試業(yè)伴隨半導(dǎo)體設(shè)計(jì)/制造業(yè)一樣進(jìn)入國際化。中國的半導(dǎo)體測試業(yè)必須選擇恰當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)，在滿足現(xiàn)有低端測試服務(wù)的基礎(chǔ)上，大力開拓中端市場；在高端市場上積極開展合作，引進(jìn)技術(shù)，爭取跨越式發(fā)展。

測試對設(shè)備的新要求

隨著IC設(shè)計(jì)、制造業(yè)的快速發(fā)展，高速、高密度、SOC、ASIC等新型芯片不斷出現(xiàn)，對測試設(shè)備提出了高速、高密度、通用性、高性/價比的要求。但高速、高密度、高性能的要求，必然導(dǎo)致測試系統(tǒng)的工藝、結(jié)構(gòu)、器件性能、復(fù)雜性的提高，從而使得測試系統(tǒng)體積增加、成本提高。雖然新技術(shù)、新器件的使用，提高了測試系統(tǒng)的速度和性能，降低了功耗和成本，但測試性能永遠(yuǎn)要高于被測芯片的性能，新型高性能IC的速度達(dá)到幾百兆甚至幾千兆，通道數(shù)達(dá)到幾百個到幾千個。所以高端、高性能的測試系統(tǒng)仍然是高價格、大體積的特點(diǎn)。

國際上先進(jìn)的測試設(shè)備制造商都針對主流測試市場推出中、高檔測試設(shè)備、但任何一款測試設(shè)備都不能滿足不斷更新的測試需求，性能、價格的矛盾，適應(yīng)性和復(fù)雜性的矛盾仍需解決。各大測試設(shè)備制造商（如泰瑞達(dá)、愛德萬）都先后提出測試系統(tǒng)的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化，使系統(tǒng)具有靈活配置、不斷升級、快速編程，以適應(yīng)各種測試需求。但目前國際化的測試系統(tǒng)開放性標(biāo)準(zhǔn)仍未形成。主要是各大測試設(shè)備制造商都希望采用各自的標(biāo)準(zhǔn)。所以目前測試系統(tǒng)的開放標(biāo)準(zhǔn)都有局限性。

國內(nèi)測試市場正以前所未有的速度增長，隨著中國CAD設(shè)計(jì)水平的提高，將會有大量的各類SOC、ASIC等國產(chǎn)芯片出現(xiàn)，貼近測試市場，提供快速、靈活配置，優(yōu)良的技術(shù)服務(wù)，符合國內(nèi)市場需求價位的國產(chǎn)測試設(shè)備，將是最受歡迎的測試設(shè)備。為此,北京自動測試技術(shù)研究所早在1998年就開展了開放性測試系統(tǒng)的研發(fā)，我們采用國際儀器、測控行業(yè)推行的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化總線VXI、PXI總線，使我們的設(shè)備從低端到中高端產(chǎn)品都建立在統(tǒng)一的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)上，保證了產(chǎn)品的兼容性、延續(xù)性、開放性及標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，加快了產(chǎn)品的升級換代。利用其開放性、標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，可方便插入各儀器制造商提供的通用VXI、PXI測量，測試模塊靈活配置系統(tǒng)。這對今后大量涌現(xiàn)的數(shù)模混合、SOC芯片測試提供了大量測試資源。能夠根據(jù)測試需求，以最優(yōu)性/價比配置系統(tǒng)。

測試服務(wù)業(yè)的新機(jī)遇

到2010年，全國集成電路產(chǎn)量將要達(dá)到500億塊，將占當(dāng)時世界市場份額的5％，滿足國內(nèi)市場50％的需求，基本形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)群和較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。集成電路產(chǎn)業(yè)是由設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)和測試業(yè)等四業(yè)組成。測試業(yè)的生存和發(fā)展與IC產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。

篇8

對于這類比較器的設(shè)計(jì),減小失調(diào)電壓是一個大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),常用的技術(shù)有輸入失調(diào)存儲和輸出失調(diào)存儲等。在文獻(xiàn)[10]中,介紹了同時采用輸入失調(diào)存儲和輸出失調(diào)存儲兩種技術(shù)的自動歸零高速比較器。以上文獻(xiàn)介紹的比較器的輸出級都是由使用正反饋環(huán)的高速鎖存器組成的,但是,對于連續(xù)時間的鑒別器,其輸出級需要采用電流放大器來代替[11],因?yàn)楣怆娞綔y器的輸出多為電流信號,所以電流模式的比較器[12]在前端電子中也比較受歡迎。在上述文獻(xiàn)中,提出采用正反饋機(jī)制來提高電流鏡的響應(yīng)速度。對于光電探測器,輸出電流的幅度和它們下降沿的斜率與入射的電荷數(shù)有關(guān)。入射的電荷數(shù)不同,下降沿的斜率也不同,這將導(dǎo)致一個稱為“時間偏移”的誤差。時間移步是探測器前端電子的固有誤差,可以通過測量測得,并通過非在線的程序糾正。但是,采用恒比定時鑒別器的在線校正是另一個解決方案。峰值探測采樣和保持經(jīng)過成形的脈沖波形包含了反映被探測器粒子的能量信息,為了完成能量測量,這個脈沖電壓的峰值應(yīng)該被探測、采樣并保持,為后續(xù)的數(shù)字化做準(zhǔn)備。因此,峰值探測器是前端電子一個重要模塊。目前,峰值探測有三種常用的方法。第一種是對于經(jīng)過CR-RC成形或半高斯成形的脈沖,可以用一個固定的延遲信號來采樣峰值電壓[13]。這是因?yàn)?對所有輸入電荷量級,經(jīng)過調(diào)制的脈沖都有相同的成形時間。可以利用鑒別器采樣到的時間標(biāo)記信號經(jīng)過一個精確的延時電路來實(shí)現(xiàn)。這種方法一般采用一個采樣信號控制的開關(guān)-電容模擬存儲器來實(shí)現(xiàn),精確延時采用一個單穩(wěn)態(tài)電路(Monostablecir-cuit)實(shí)現(xiàn)。第二種是,峰值電壓可采用一個專用的峰值跟蹤采樣保持電路[14],這樣峰值的探測與時間標(biāo)記無關(guān)。第三種是借助于高速ADC采樣成形過的脈沖電壓,然后采用擬合算法恢復(fù)這個重建脈沖,并算出其最高點(diǎn)的電壓[15]。這種電路是新穎的前端電子,目前還在實(shí)驗(yàn)階段。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換隨著VLSI和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,前端電子也進(jìn)入了“盡快進(jìn)入數(shù)字世界(Godigitalassoonaspossible)”的時代,這種需求推動了高分辨率、高速和低功耗的ADC的開發(fā)。近年來,集成ADC技術(shù)的發(fā)展使得將ADC集成到前端讀出ASIC中成為一種可能,因此,信號數(shù)字化成為前端電子開發(fā)中的一個重要部分。這里,模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換指的是將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的操作。模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換一般包括兩部分:采樣/保持(S/H)操作和數(shù)字量化。對于一個時間連續(xù)的輸入信號Vin,ADC輸出一系列數(shù)字碼。對于輻射探測器應(yīng)用,多通道和高于6位的動態(tài)范圍是很平常的,選擇一個合適的ADC用于特殊應(yīng)用是一個非常困難的工作,現(xiàn)在很多ADC結(jié)構(gòu)都可以作為候選。在文獻(xiàn)[16]中,作者調(diào)查了過去20年中將近1000個商業(yè)ADC的指標(biāo)和性能,給出了不同結(jié)構(gòu)ADC的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。對于PET前端電子系統(tǒng),快閃(Flash)結(jié)構(gòu)一般被排除在外,雖然它能夠獲得超高速,但是其消耗的大功率和電路面積大不符合前端電子系統(tǒng)中需要的高分辨率和多通道要求。半快閃(Half-Flash)和流水線(Pipeline)結(jié)構(gòu)是很多現(xiàn)代商業(yè)ADC的基礎(chǔ),能很好地滿足要求,但是這些ADC,特別是在很好的微分非線性需要的情況下,設(shè)計(jì)復(fù)雜度較大。逐次逼近ADC設(shè)計(jì)相對簡單,但是如果需要大動態(tài)范圍和好的線性度,它們的面積讓人望而卻步。Σ-ΔADC結(jié)構(gòu)能夠獲得高達(dá)24位的分辨率,但是,它的速度一般限制在1MS/s以下。最后,單斜坡或Wilkinson結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是低功耗和多通道,但是其采樣率由分辨率和參考時鐘頻率限定,當(dāng)時鐘為100MHz,一個12位單斜坡ADC的采樣率僅幾百kS/s。Wilkinson結(jié)構(gòu)非常適合于前端電子高分辨率多通道的要求,并且廣泛應(yīng)用于前端電子系統(tǒng)中。時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換TDC是量化兩個信號(定義為“Start”和“Stop”)之間的微小時間間隔并提供這個時間間隔的數(shù)字信號表示的基本電子器件,它的功能如同一個量化電壓的ADC,只是TDC處理的模擬量是時間,而ADC處理電壓信號。其概念和轉(zhuǎn)換曲線如圖5(a)和(b)所示,所測時間間隔為Start信號和Stop信號上升沿50%處的相位差。在圖5(c)中,輸入模擬量為時間,輸出量為二進(jìn)制數(shù)字碼。由于受到非匹配和噪聲的影響,實(shí)際的轉(zhuǎn)換曲線一般偏移理想的曲線并生成量化誤差。

PET前端讀出電路芯片的研究進(jìn)展

上個世紀(jì)80年代后期,專用集成電路技術(shù)開始應(yīng)用于PET成像系統(tǒng)的前端電子中,前端讀出電路的設(shè)計(jì)與具體的應(yīng)用、所用的探測器模塊和總體的系統(tǒng)性能相關(guān),因而,開發(fā)前端電路芯片對專用集成電路設(shè)計(jì)者來說是一項(xiàng)全定制的復(fù)雜工作。早期PET用VLSI研究早在1988年,文獻(xiàn)[23]介紹了PET成像前端的VLSI體系結(jié)構(gòu),但是,沒有發(fā)現(xiàn)所提結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的報告,原因是第一代PET是一個二維成像儀器,不需要復(fù)雜的前端電子。5年后,應(yīng)用于高分辨率PET掃描儀的數(shù)字前端電子專用集成電路實(shí)現(xiàn)由D.Newport等人發(fā)表[24],該專用集成電路由37000門數(shù)字電路組成,采用1μmCMOS門海工藝實(shí)現(xiàn),前端電子的組織依舊是采用離散器件組成的電路在PCB上實(shí)現(xiàn)。用于PMT的專用集成電路1997年,W.Wai-hoi等人介紹了采用四象限PMT探測器陣列的可變場PET照相機(jī)的前端電子[25],這個工作建立了基于PMT的PET前端電子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),采用四象限PMT探測器陣列的PET系統(tǒng)是早期開發(fā)中的重要一支。2002年,B.Swann等人介紹了一款用于這個PET系列的全定制混合信號CMOS集成電路[26],所提出的芯片采用0.5μm的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝用于LSO/PMT探測器模塊,集成了前端讀出電路和時間測量電路,其時間分辨率為312.5ps,這個值在當(dāng)時是相當(dāng)先進(jìn)的,但是,能量數(shù)字化電路沒有和其他模塊一起集成。這個芯片的測量結(jié)果和特性在文獻(xiàn)[27]中發(fā)表,基于這顆芯片的電子系統(tǒng)也兼容基于BGO的探測器模塊。用于APD的專用集成電路1999年,文獻(xiàn)[28]介紹了一個新穎的基于APD的探測器模塊,用于多模PET/SPECT/CT掃描儀,這拉開了用于APD探測器的專用電路芯片的序幕。同時,小動物PET的概念也開始出現(xiàn),一些科學(xué)家開始致力于這些系統(tǒng)的前端電子的開發(fā)。在2001年和2002年的IEEE核科學(xué)和醫(yī)學(xué)成像國際會議上,大量文章涉及了APD前端信號處理芯片。在文獻(xiàn)[29]中,M.L.Woodring等人介紹了一款基于APD的小動物PET前端讀出芯片。另外,用于小動物PET的前端電子和數(shù)據(jù)采集方法也在文獻(xiàn)[30-31]中得到報道。2004年,因?yàn)槲恢渺`敏的APD比PMT具備更好的性能,致力于APD探測器的前端讀出電路變得越來越重要。但是,APD生成的信號比PMT弱,以至于為PMT開發(fā)的傳統(tǒng)技術(shù)不能直接用在APD的讀出上。因而,需要開發(fā)新穎的前端電子,特別是低噪聲的前端讀出電路。文獻(xiàn)[32-35]等主要介紹了基于APD的PET系統(tǒng)的低噪聲前端電路和信號處理技術(shù)。這些貢獻(xiàn)為后續(xù)的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。用于TOFPET的專用集成電路傳統(tǒng)的PET成像系統(tǒng)中飛行時間信息只決定兩個被探測的光子是否處于時間符合窗口來判斷它們是否來自同一個湮滅時間,它不能用來決定響應(yīng)直線上的兩個光子源,因此,響應(yīng)線上的所有位置發(fā)射的概率相同,飛行時間的信息不能為圖像重建提供幫助。但是,TOFPET成像系統(tǒng)利用飛行時間差來更好的定位發(fā)射光子的湮滅位置[36-37]。具備“飛行時間”功能的PET需要一個時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)來測量兩個光子從湮滅位置到晶體的時間間隔。由于需要高分辨率的時間甄別和諸如“時間偏移(TimeWalk)”等問題,使用高精度TDC需要考慮新穎的前端讀出芯片的結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[38]介紹了一個用于TOFPET的多通道讀出專用電路芯片,該芯片可以獲得105ps(FWHM)的固有時間精度。采用LYSO晶體和PMT的原型系統(tǒng)可以獲得330ps的符合時間分辨率,采用22Na示蹤劑和片上電荷積分電路能夠獲得13%的能量分辨率。用于帶DOI的PET的專用集成電路對于某些PET來說,測量反應(yīng)深度可以提供更精確的湮滅位置。文獻(xiàn)[39]介紹了一款64通道的混合信號前端集成電路,用于讀取基于LSO晶體和光電二極管的PET前端信號。這個PET需要測量反應(yīng)深度(DOI,Depthofinteraction),每個通道由一個低噪聲電荷靈敏放大器、一個CR-RC脈沖成形器和一個“勝者為王”(Winner-take-all)多路復(fù)用器。這個復(fù)用器能夠選擇有最大信號的通道,其好處是該模擬復(fù)用器不需要譯碼電路。J.F.Pratte等人在文獻(xiàn)[40]中也介紹了一個快速成形放大器,應(yīng)用于基于APD帶DOI的PET/CT,電路采用0.35μm的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制造,獲得1.49ns的時間分辨率。國內(nèi)PET系統(tǒng)及前端讀出芯片設(shè)計(jì)技術(shù)研究進(jìn)展國內(nèi)研究和開發(fā)PET成像系統(tǒng)晚于西方發(fā)達(dá)國家,但已經(jīng)小有成就。在PET整機(jī)方面,中科院高能物理研究所[41]從1983年開始研制PET成像設(shè)備,三年后研制出第一臺樣機(jī)。1992年高能所與廣州威達(dá)公司合作研制第一臺兩環(huán)PET,并于兩年后交付醫(yī)院臨床使用,后來又對原有PET進(jìn)行了升級改造。2005年,高能所研制成功第一臺小型PET成像系統(tǒng)。其次,東軟集團(tuán)在2005年引進(jìn)美國派斯通公司技術(shù),成立“沈陽東軟派斯通醫(yī)療系統(tǒng)有限公司”作為PET的生產(chǎn)研發(fā)基地,于2009年在沈陽研制成功東軟Truesight系列PET,包括NSP-P8和NSP-P6C兩個型號的產(chǎn)品,已經(jīng)達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平,填補(bǔ)了我國在大型高尖端醫(yī)療裝備領(lǐng)域的一項(xiàng)空白,并獲得了美國FDA(美國食品藥物管理局)認(rèn)證。東軟成為我國第一家能夠生產(chǎn)并面向國際市場銷售PET的公司[42]。另外,2010年12月23日,華中科技大學(xué)PET儀器開發(fā)與多模醫(yī)學(xué)成像實(shí)驗(yàn)室研制的PET樣機(jī),是我國制成的第二臺小動物PET樣機(jī),也是國內(nèi)第一臺從源頭創(chuàng)新,自主開發(fā)的全數(shù)字化平板PET樣機(jī)[43]。目前,國內(nèi)中國科技大學(xué)、清華大學(xué)、湖南大學(xué)等開始了PET前端電子的研究。王永綱介紹了基于雪崩光電二極管(APD)陣列的PET探測器模塊電子學(xué)[44]。相關(guān)文獻(xiàn)[45-46]介紹了采用FPGA成功實(shí)現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)和時數(shù)轉(zhuǎn)換電路(TDC)。另外,浙江大學(xué)、東南大學(xué)、四川大學(xué)等高校也開始了PET系統(tǒng)、圖像重建和應(yīng)用等方面的研究,但是沒有單片集成的多通道前端讀出和信號處理電路系列芯片的相關(guān)報道。西北工業(yè)大學(xué)嵌入式系統(tǒng)集成教育部工程研究中心于2007年4月開始啟動生物醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用的前端讀出芯片研發(fā)項(xiàng)目,通過與法國斯特拉斯堡大學(xué)(UniversityofStras-bourg,France)合作,重點(diǎn)展開了PET成像系統(tǒng)前端讀出電路芯片的研發(fā)。目前,已經(jīng)研制了用于PET成像系統(tǒng)的低噪聲多通道前端讀出電路、高分辨率多通道TDC和ADC等原型電路芯片[47-49]。

PET前端讀出芯片發(fā)展動態(tài)分析

近幾年來,隨著小動物PET的開發(fā),時空分辨率變得越來越小,例如,MicroPET-II[50]的空間分辨率已經(jīng)減小到1mm3,時間分辨率下降到500ps,這使得前端專用集成電路的設(shè)計(jì)越來越難。因而,需要新的前端電路結(jié)構(gòu)和信號處理技術(shù)。J.D.Martinez等人在文獻(xiàn)[51]中發(fā)表了他們關(guān)于PET成像高速數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理系統(tǒng)的工作,主要用于乳腺癌的探測和外科手術(shù)指導(dǎo),這是首次提出采用數(shù)字信號處理器(DSP)來處理前端數(shù)據(jù)采集和處理,這個主意實(shí)際上激發(fā)了在PET前端電子集成DSP的趨勢。關(guān)于這個主題的研究還可以在文獻(xiàn)[15,52-53]中找到。這些新穎的電子包括:一是采用高速ADC和數(shù)字處理算法的流水線結(jié)構(gòu),其原理來自光傳感器信號中的流水線處理技術(shù)采用的結(jié)構(gòu),在經(jīng)過讀出、成形和高速采樣之后,前端信號采用數(shù)字濾波和專用算法進(jìn)行能量和時間提取,在存儲之前先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和選擇。這種方法也被P.Guerra等人提出[52],而且他們還介紹了高分辨率PET掃描儀的新穎嵌入式數(shù)字前端。這種方法最近被J.F.Genat等人再次提出,用于皮秒級時間測量。比較常用的其他方法,采用高速ADC和DSP技術(shù)可以獲得幾個皮秒的精度。二是集成前端能量測量電路、時間測量電路和模擬-數(shù)字接口的單片前端讀出芯片,這樣,每個前端讀出芯片的能量和時間信息均為數(shù)字輸出,這些數(shù)字信號可以簡單和高效地讀出,而且可以用FPGA和成像專用數(shù)字信號處理器來處理采集到的數(shù)據(jù)。相關(guān)的產(chǎn)品已經(jīng)可從TexasInstruments公司找到[54]。另外,文獻(xiàn)[55]中提出了一個多閾值電壓采樣和時間測量的數(shù)據(jù)處理方法。這種方法假定探測器輸出信號可以建模成一個線性直線和指數(shù)曲線的數(shù)學(xué)模型,設(shè)置不同的閾值電壓,可以采樣到兩個點(diǎn)之間的時間間隔,利用數(shù)字信號處理算法可以重建原始探測器輸出信號,從而可以通過軟件獲得相應(yīng)的能量和時間信息。

結(jié)論和展望

篇9

早在2006年，鉅泉公司授讓了珠海炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司有關(guān)電能計(jì)量系列芯片的專有技術(shù)，雙方簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同及補(bǔ)充協(xié)議，合同總價款為1200萬元。此后，鉅泉公司進(jìn)行后續(xù)研發(fā)，并于2008年將研發(fā)完成的布圖設(shè)計(jì)到國家知識產(chǎn)權(quán)局申請登記了ATT7021AU布圖設(shè)計(jì)，獲得專有權(quán)。然而鉅泉公司很快發(fā)現(xiàn)，在深圳剛剛成立才一年的銳能微公司于2009年研制的單相多功能防竊電專用計(jì)量芯片RN8209系列，嚴(yán)重“抄襲”了鉅泉公司申請的布圖設(shè)計(jì)。銳能微公司官方網(wǎng)站顯示，該芯片在2010年7月獲得中國電子工程權(quán)威雜志電子工程專輯評選的“2010年度熱門產(chǎn)品獎”，2010年9月銷售量突破1000萬片。

2010年1月，鉅泉公司在公證人員陪同下，前往雅創(chuàng)公司經(jīng)營場所購買了RN8209G型號的集成電路芯片100片。3月，鉅泉公司向上海市第一中級人民法院提訟。法院根據(jù)鉅泉公司申請，作出證據(jù)保全裁定。扣押了銳能微公司RN8209G芯片2片，并復(fù)制含有集成電路布圖設(shè)計(jì)的相關(guān)資料。

4月，銳能微公司向國家知識產(chǎn)權(quán)專利復(fù)審委員會提出相關(guān)撤銷申請，專利復(fù)審委員經(jīng)審查后未發(fā)現(xiàn)鉅泉公司布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)存在不符合規(guī)定可以被撤銷的缺陷，遂于6月終止撤銷程序。在一審過程中，鉅泉公司直指銳能微公司、雅創(chuàng)公司侵犯了其集成電路布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)，要求兩被告立即停止侵權(quán)行為、銷毀侵權(quán)產(chǎn)品及產(chǎn)品宣傳資料、在相關(guān)媒體公開道歉、賠償鉅泉公司經(jīng)濟(jì)損失等共計(jì)1500萬元。

爭論焦點(diǎn)

銳能微公司在訴訟中向國家知識產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會提出撤銷鉅泉公司涉案布圖設(shè)計(jì)專有權(quán)的申請，以達(dá)到“釜底抽薪”效果，后國家知識產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會因未發(fā)現(xiàn)可被撤銷的缺陷而終止了撤銷程序。

銳能微公司委托上海一家鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)論是鉅泉公司所主張的10個獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)不具有獨(dú)創(chuàng)性，屬于常規(guī)設(shè)計(jì)。但因系單方委托，法院未予采信。鑒于案件涉及專業(yè)知識，一審法院委托北京紫圖知識產(chǎn)權(quán)司法鑒定中心（以下簡稱紫圖鑒定中心）對關(guān)乎構(gòu)成侵權(quán)與否的關(guān)鍵問題進(jìn)行司法鑒定，即銳能微公司制造、銷售的RN8209G和RN8209集成電路產(chǎn)品中的布圖設(shè)計(jì)與鉅泉公司 ATT7021AU集成電路布圖設(shè)計(jì)是否相同或者實(shí)質(zhì)性相似，以及如存在相同或者實(shí)質(zhì)性相似則該部分的布圖設(shè)計(jì)是否具有獨(dú)創(chuàng)性。

經(jīng)技術(shù)對比和判斷，紫圖鑒定中心出具的《鑒定意見書》最終認(rèn)定，銳能微公司產(chǎn)品RN8209、RN8209G中的布圖設(shè)計(jì)與鉅泉公司主張的獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)5（數(shù)字地軌與模擬地軌銜接的布圖）相同和獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)7（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的布圖）中第二區(qū)段獨(dú)立升壓器電路的布圖相同；上述兩個點(diǎn)具有獨(dú)創(chuàng)性，且不屬于常規(guī)設(shè)計(jì)。

對此，鉅泉公司基本認(rèn)同，而銳能微公司則強(qiáng)烈質(zhì)疑，認(rèn)為上述兩個獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)屬于常規(guī)設(shè)計(jì)；即使具有獨(dú)創(chuàng)性，該兩部分布圖設(shè)計(jì)亦僅占整個芯片布圖設(shè)計(jì)的很小部分，不到1%，兩家公司布圖設(shè)計(jì)的相似度很低，既不相同，也不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性相似，不應(yīng)當(dāng)判定為侵權(quán)。

經(jīng)各方當(dāng)事人質(zhì)證，并結(jié)合鑒定專家意見，一審法院最終采信了紫圖鑒定中心鑒定意見，并據(jù)此作出了銳能微公司構(gòu)成侵權(quán)，承擔(dān)停止侵權(quán)，賠償鉅泉公司經(jīng)濟(jì)損失及為制止侵權(quán)行為所支付的合理開支，共計(jì)人民幣320萬元的判決。

篇10

關(guān)鍵詞:硅基;鍺,外延;光電探測器

Epitaxy and application of Ge layer on Silicon substrate

Huiwen Nie1, Buwen Cheng2

(1.Hunan Chemical Engineering Machinery School, Hunan Industrial Technology College

2.State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute

of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083)

Abstract: Silicon is the most important semiconductor material and it is irreplaceable in the information industry. But Silicon also has some shortcomings, such as very low luminescence efficiency and low device speed due to the indirect bandgap and low carrier mobility. Growing other semiconductors on Si substrate can take the advantages of the different semiconductors and improve the performance of the Si-based devices and integrated circuits. The progress of Ge growth on Si was introduced in the paper. The application of the Si-based Ge epitaxy layer was discussed, especially the application on Si-based high speed photodetectors operating at long wavelength.

Key words: Si-based, Germanium, Epitaxy, Photodetector

1引言

硅基光電集成將微電子技術(shù)和光子學(xué)技術(shù)進(jìn)行融合,是微電子技術(shù)的繼承和發(fā)展,是信息技術(shù)發(fā)展的重要前沿研究領(lǐng)域。其研究內(nèi)容包括硅基高效光源、硅基高速光電探測器、硅基高速光調(diào)制器、低損耗光波導(dǎo)器件等。硅襯底上外延生長的鍺(Ge)材料是硅基高速長波長光電探測器的首選材料[1]。近幾年來人們在硅基Ge材料外延生長方面取得了突破性進(jìn)展,并用它研制出了3 dB帶寬達(dá)40 GHz的高速光電探測器,解決了硅基光電集成的探測器研制難題。

Ge的電子和空穴遷移率都很高,Ge是所有半導(dǎo)體體材料中空穴遷移率最高的材料,所以Ge是研制高速集成電路的可選材料。人們曾經(jīng)用Ge研制出了第一只半導(dǎo)體晶體管,但是由于Ge的氧化物不穩(wěn)定,界面態(tài)控制困難,限制了其在集成電路方面的應(yīng)用,使載流子遷移率并不高的Si材料成為集成電路和信息產(chǎn)業(yè)的支柱。硅集成電路遵循摩爾定律飛速發(fā)展著,但是隨著特征線寬的進(jìn)一步縮小,集成電路的集成度和性能的提高遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。人們在不斷提出創(chuàng)新性的方案以使硅集成電路繼續(xù)沿著摩爾定律發(fā)展,包括應(yīng)變硅技術(shù)、高K介質(zhì)技術(shù)等等。利用新的高遷移率半導(dǎo)體材料來替換(部分替換)Si材料,研制新型高速電路也是一個很好的途徑。近年有很多的研究組開展了Ge高速集成電路方面的研究,取得了很多重要的進(jìn)展。但是Ge材料的機(jī)械加工性能比硅差、Ge襯底材料的尺寸比較小、Ge材料價格昂貴、地球上Ge的豐度小,這些將是限制Ge集成電路發(fā)展的重要障礙。在硅襯底上外延出Ge材料,并用它研制高速電路,則可以解決上述障礙,并且可以充分發(fā)揮Si和Ge的各自優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)Si CMOS和Ge CMOS集成的高速集成電路,所以硅基Ge外延材料在新型高速集成電路方面將有可能發(fā)揮重要作用。

另外,由于Ge的晶格常數(shù)與GaAs的晶格常數(shù)匹配較好,硅基Ge外延材料可以作為GaAs系材料外延的襯底材料,制備化合物半導(dǎo)體材料與硅材料集成的新型材料,在多節(jié)高效太陽能電池、硅基高速電路、硅基光電單片集成等方面具有潛在的重要應(yīng)用前景。所以硅基Ge材料是近年最重要的硅基異質(zhì)外延材料之一。本文將重點(diǎn)介紹硅基Ge材料的外延生長方法及其在硅基光電探測器方面的應(yīng)用。

2硅基Ge材料的生長

材料的平衡生長模式有三種:Frank-van der Merwe模式(FM,層狀)、Volmer-Weber模式 (VW,島狀)和Stranski-Krastanow模式 (SK,先是層狀生長,然后是島狀生長)。圖1示出了三種生長模式的生長過程。晶體薄膜的平衡生長按哪一種模式生長取決于襯底表面能、薄膜表面能和界面能。如果薄膜表面能和界面能之和總是小于襯底的表面能,即滿足浸潤條件,則是層狀生長,反之,如果薄膜表面能與界面能之和總是大于襯底的表面能,則生長會是島狀生長模式。如果在開始生長時,滿足浸潤條件,是層狀生長,但由于存在應(yīng)變,隨生長層數(shù)的增加,應(yīng)變能增加,使界面能增加,從而使浸潤條件不再滿足,外延層會形成位錯以釋放應(yīng)變或者在表面原子有足夠的遷移率時,形成三維的島,從而生長轉(zhuǎn)化為島狀生長。雖然大多數(shù)的低溫生長過程是遠(yuǎn)離平衡態(tài)或接衡態(tài)的生長,但平衡生長模式是材料生長的熱力學(xué)極限情況,對真實(shí)的材料生長模式有重要的決定作用。

硅和鍺具有相同的金剛石結(jié)構(gòu),但它們的晶格常數(shù)不同,Si的晶格常數(shù)為0.5431 nm,Ge的晶格常數(shù)為0.5657 nm,Si襯底上外延生長Ge時,其晶格失配達(dá)4.2%。Ge-Ge鍵比Si-Si鍵弱,所以Ge具有比Si小的表面能。在Si上生長Ge時,開始時滿足浸潤條件,生長是層狀生長,隨生長厚度的增加,由于晶格失配,應(yīng)變能增加,浸潤條件不再滿足,生長將轉(zhuǎn)化為島狀生長。所以Si襯底上生長Ge是典型的SK生長模式。而且由于晶格失配,將會形成高密度的失配位錯,難于在Si上生長出高質(zhì)量的Ge材料,需要在工藝技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新研究,將失配位錯限制在界面附近,從而保持表面器件層材料有好的晶體質(zhì)量。

目前在Si襯底上生長Ge材料的主要工藝有三種:

(1) 組分漸變的SiGe Buffer層工藝[2][3]。該工藝首先生長Ge組分從0到100%逐漸增加的SiGe Buffer層,使應(yīng)變逐漸釋放,以獲得位錯密度低的Buffer層,然后在其上生長Ge外延層。該方法可以生長晶格質(zhì)量很好的Ge材料,位錯密度可以達(dá)到106 cm-2量級,但是由于表面會有很大的起伏,必須在生長后或生長中間插入化學(xué)機(jī)械拋光工藝流程,制作的工藝復(fù)雜耗時,而且為了獲得好的晶體質(zhì)量,SiGe Buffer層中Ge組分的增加速度必須控制在≤0.1/μm,所以SiGe組分漸變層的厚度將達(dá)到10μm以上,這樣的材料不利于制作集成器件。

(2) Si圖形襯底上生長Ge。就是在刻蝕有圖形的Si襯底上進(jìn)行Ge的生長,主要有兩種方式,一種是在Si襯底上刻蝕出一維或二維結(jié)構(gòu)的臺面,然后進(jìn)行Ge的外延生長[4][5][6],該方法使失配位錯只要遷移到圖形臺面的邊沿就可以消失,而不像平面襯底材料,必須遷移到襯底的邊沿,所以圖形襯底可以減小失配位錯遷移的距離,從而減少了位錯的相互作用和衍生的幾率,進(jìn)而降低了位錯密度。另一種圖形襯底是在Si襯底上制備SiO2薄膜,然后光刻并刻蝕SiO2露出生長Ge的窗口,Ge將選擇性地在露出Si的位置生長,并可以橫向過生長而在SiO2表面合并,形成完整的Ge外延層[7][8]。該方法的原理可以理解為與前述方法一樣,但是如果窗口很小,與SiO2層厚度相當(dāng)時,可以有另外一種減少位錯密度的機(jī)制,那就是位錯瓶頸(necking)機(jī)制[9]。Si與Ge之間由于晶格失配形成的穿透位錯一般存在于方向的{111}面,所以如果在(110)橫截面觀察,會發(fā)現(xiàn)位錯與(100)襯底呈54.7度角向表面延伸。當(dāng)SiO2厚度與窗口尺寸相當(dāng),則窗口內(nèi)生長形成的位錯向上延伸過程中將全部或大部分被氧化硅的側(cè)壁所阻檔,從而生長出高質(zhì)量的Ge材料。該工藝過程類似于切克勞斯基(Czochralski) Si單晶拉制過程,在切克勞斯基Si單晶拉制工藝中,在拉制前子晶被限制成很小的尺寸以消除缺陷。結(jié)合低溫Ge Buffer工藝和圖形襯底,Ge層的晶體質(zhì)量可以得到進(jìn)一步的提高,位錯密度可以降低到106 cm-2量級。圖形襯底上生長異質(zhì)結(jié)材料(如Ge/Si, GaAs/Si等)的研究表明,外延層材料的位錯密度與圖形的尺寸密切相關(guān),圖形尺寸越小,位錯密度越低,所以,制作具有小尺寸圖形的襯底是生長低位錯密度材料的基礎(chǔ)。人們開始時利用的是普通的光刻腐蝕方法制備圖形襯底,由于受光刻尺寸的限制,圖形尺寸比較大,為微米量級。電子束光刻可以實(shí)現(xiàn)小尺寸,但不適合于制作大面積圖形襯底,用它難于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。激光干涉法光刻可以制作幾百nm級的小尺寸圖形,而且可以進(jìn)行大面積圖形襯底的制作,是一種很好的方法,被人們所應(yīng)用。但是為了進(jìn)一步提高外延材料的質(zhì)量,減少外延材料的位錯密度,需要制作更小的納米尺寸圖形的襯底,這時,激光干涉光刻法也無能為力了,需要尋求新的方法。利用高密度的反應(yīng)離子刻蝕,可以在Si表面刻蝕出納米微結(jié)構(gòu)的表面。在SF6氣氛下,用脈沖激光照射Si表面,也可以制作出納米微結(jié)構(gòu)的表面。這些制作納米微結(jié)構(gòu)表面的方法被人們用于研制高響應(yīng)度的光電探測器。如果在這些方法制備的具有納米微結(jié)構(gòu)的Si襯底上生長Ge材料,由于其圖形尺寸小,可望獲得低位錯密度的Ge外延材料。另外,采用陽極氧化Al膜的方法也可以制備出納米尺寸的圖形襯底。

(3) 低溫Ge Buffer層工藝。該工藝首先在400℃以下的溫度下生長出應(yīng)力弛豫的Ge Buffer層,厚度約50 nm,然后將襯底溫度提高到600℃左右,生長合適厚度的Ge層。生長后,為了提高材料質(zhì)量,可以進(jìn)行循環(huán)退火處理。最終獲得的材料的位錯密度一般在107 cm-2量級的水平,表面的平整度也比較好。該方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、生長時間短、Buffer層薄、適合制作集成器件。該生長工藝的機(jī)理已經(jīng)為人們所熟悉[10]。人們用MBE在低溫生長Ge層時發(fā)現(xiàn)了H可以當(dāng)作表面活性劑,使之保持二維生長而不是向三維生長轉(zhuǎn)化的SK模式[11][12][13]。根據(jù)這一原理,人們提出了CVD兩步生長Ge的方法,即低溫Ge Buffer層方法[14]。由于CVD方法生長Ge時,在低溫時表面會有H的覆蓋,第一步的低溫過程中Ge的生長將保持二維生長,并且以位錯而不是以起伏的形式釋放應(yīng)力,從而獲得平整弛豫的Ge Buffer層。接著在Buffer層上在約600℃下生長厚的Ge材料。

目前人們基本上傾向于用Ge低溫過渡層技術(shù)來外延生長硅基Ge材料,取得了很好的結(jié)果。圖2是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所用低溫Ge過渡層技術(shù)在Si(100)襯底上外延生長的Ge材料的截面透射電鏡照片[15]。從圖可以看出晶格失配位錯主要是以處于Si/Ge界面附近的Lomer位錯的形式存在,而且分布比較均勻,具有好的周期性,表面附近的Ge外延層中位錯很少。理論計(jì)算表明,如果認(rèn)為應(yīng)力全部由Lomer位錯釋放,位錯將周期性均勻分布,沿(110)方向,位錯分布的周期為9.6 nm。從圖2中可以看出位錯分布周期為9.7 nm,說明絕大部分的應(yīng)力是通過Lomer位錯釋放的。Lomer位錯與生長平面平行,不會向外延的Ge層穿透,這就保障了Ge外延層的晶格質(zhì)量。圖3給出了Si襯底上外延生長的Ge材料的X光雙晶衍射曲線和盧瑟福背散射測量的結(jié)果。從X射線雙晶衍射曲線可以看出,除了Si襯底的衍射峰外,只有一個強(qiáng)而銳的Ge衍射峰,Ge衍射峰的半高寬只有128秒,說明Ge材料具有很好的晶體質(zhì)量。盧瑟福背散射測試結(jié)果可以看出,溝道譜產(chǎn)額與隨機(jī)譜產(chǎn)額之比為3.4%左右,與襯底Si材料的值相當(dāng),說明材料質(zhì)量很好。在Si/Ge界面處,溝道產(chǎn)額有增加,這說明在界面處晶體質(zhì)量要差一些。

3硅基Ge材料的應(yīng)用

硅基Ge材料可能的應(yīng)用范圍很廣。首先,它是硅基長波長光電探測器的首選材料,它的應(yīng)用對推動硅基光電子學(xué)的發(fā)展,特別是硅基單片光電集成具有重要意義。其次,硅基Ge外延材料可以作為硅基高速電路研究的新材料。由于Ge的電子和空穴遷移率都很高,近年人們正在投入大量精力開展Ge MOS電路的研制,并取得了一些很好的結(jié)果,可以預(yù)見,高性能的Ge MOS電路將會很快得以實(shí)現(xiàn)。但是Ge的機(jī)械性能比Si差,價格貴,地球上的豐度低,將硅基Ge外延材料代替Ge單晶材料,在價格、與現(xiàn)有微電子工藝兼容性等方面顯然具有明顯的優(yōu)勢。再其次,Ge與GaAs材料晶格匹配,硅基Ge外延材料可以作為硅基GaAs等材料的襯底,在硅基光電集成、硅基高效太陽能電池研制等方面有重要應(yīng)用前景。

目前,硅基Ge外延材料的主要應(yīng)用是硅基高速長波長光電探測器。如意大利的Silvia Fama等研制出的Si上Ge長波長光電探測器[16],用CVD方法生長4μm的Ge作為光吸收層,垂直入射的探測方式,在1.3μm 和1.55μm處的響應(yīng)度分別為0.89 A/W和0.75 A/W,直徑為135μm的器件的響應(yīng)時間

吸收區(qū)與倍增區(qū)分離的Ge/Si 雪崩光電探測器(SACM-APD)是另一重要的硅基長波長光電探測器。Si是最好的倍增材料,Si APD已經(jīng)很成熟,但是其帶隙決定了它不能實(shí)現(xiàn)1310 nm和1550 nm的光響應(yīng)。在Si上外延生長Ge材料,用Ge作為長波光響應(yīng)吸收材料,而將Si作為倍增材料,可以實(shí)現(xiàn)硅基長波長微弱信號的低噪聲探測。目前Intel公司和中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所都已研制出這種光電探測器。圖6是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研制出的吸收區(qū)與倍增區(qū)分離的Ge/Si雪崩光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖和不同入射光功率下的光電流譜[24]。在N型高摻雜的Si襯底上首先生長700 nm左右的不摻雜的Si倍增區(qū),然后制備100 nm摻雜濃度為1.6×1017 cm-3的電荷層,在電荷層上外延1.0微米的不摻雜的Ge吸收層和0.2微米的p型高摻雜Ge接觸層。制作臺面結(jié)構(gòu)器件,器件的穿通電壓為29 V,擊穿電壓為39.5 V,工作在39 V下,在1310 nm波長光下的光響應(yīng)為20 A/W,對應(yīng)的倍增因子為40。Intel公司對他們研制的Ge/Si SACM-APD進(jìn)行了深入的特性分析,具有很好的直流和高頻特性,增益帶寬積達(dá)到340 GHz[25],是目前報道的所有半導(dǎo)體APD器件的最好結(jié)果。

4結(jié)束語

經(jīng)過不懈努力,人們已經(jīng)可以在硅襯底上外延生長出晶體質(zhì)量優(yōu)良的Ge材料,并用這一材料研制出了多種結(jié)構(gòu)的硅基長波長高速光電探測器及其陣列,取得了重要進(jìn)展。同時,人們也正在努力探索這一材料在其它方面的應(yīng)用,如已經(jīng)用它研制出了室溫電注入發(fā)光器件[26]、在硅基Ge材料上外延生長出了GaAs等化合物半導(dǎo)體材料等。可以預(yù)見,硅基Ge外延材料將以其優(yōu)良的加工性、低廉的價格、優(yōu)良的光電特性、靈活優(yōu)異的集成性等特點(diǎn),在微電子學(xué)、光子學(xué)、光電集成和高效太陽能電池等方面發(fā)揮重要作用。

5致謝

本文介紹的部分工作得到"973"課題(2007CB613404)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(60676005)和"863計(jì)劃"項(xiàng)目(2006AA03Z415)的資助。

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