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  • 宁波材料所在天然海水直接电解制氢研究方面
  • 国家纳米科学中心在亚纳米材料普适性制备方面取得新进展
  • 国家纳米科学中心提出筛选抗菌纳米材料的集成方案
  • 国家纳米科学中心在磁性电极无损转移制备高性能自旋电子器件方面取得新进展
  • 国家纳米科学中心在构建高阶DNA折纸结构方面取得新进展
  • 国家纳米科学研究中心在功能氧化物薄膜研究领域取得进展
  • 国家纳米科学中心在有机小分子分离膜和单分子层COF膜方面取得进展
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台积电 2025技术路线图, FinFlex 和 3DFabric 介绍

半导体世界消息,11月10日,台积电院士兼副总裁LC.Lu做了一个演讲,他在短短26分钟内用数十张幻灯片谈到了实现系统创新。台积电是全球排名第一的半导体代工企业,他们的开放式创新平台(OIP)活动很受欢迎,参加人数也很多,因为所提供的工艺技术和IP对许多半导体设计领域都非常有吸引力。台积电技术路线图显示了到2025年的FinFET和Nanosheet计划的时间表。 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 从N3开始,出现了一种名为FinFlex的新产品,它使用设计技术协同优化(DTCO),有望为节能和高性能等细分市场改进功率、性能和面积(PPA)。借助FinFlex方法,设计人员可以根据其设计目标从三种晶体管配置中进行选择: 3-2 fin blocks,用于高性能 2-2 fin blocks,高效性能 2-2 fin blocks,功率最低,密度最佳 工艺节点N16到N3中使用的Fin块选择的历史如下所示: 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 EDA供应商Synopsys、Cadence、Siemens EDA和ANSYS已经更新了他们的工具以支持FinFlex,并且在单个SoC中,您甚至可以混合使用Fin块选项。沿着时序关键路径,您可以使用高Fin单元,而非关键路径单元可以是低Fin。作为进程缩放优势的示例,Lu展示了一个ARM Cortex-A72 CPU,在N7中实现,具有2个Fin,N5具有2个Fin,最后是N3E具有2-1个Fin: 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 N3E的IP单元来自多家供应商:TSMC、Synopsys、Silicon Creations、Analog Bits、eMemory、Cadence、Alphawave、GUC、Credo。IP准备状态分为三种状态:硅报告准备就绪、硅前设计套件准备就绪和开发中。 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 模拟IP 在台积电,他们的模拟IP使用结构化程度更高的常规布局,这会产生更高的产量,并让EDA工具自动化模拟流程以提高生产率。TSMC模拟单元具有均匀的多晶硅和氧化物密度,有助于提高良率。他们的模拟迁移流程、自动晶体管大小调整和匹配驱动的布局布线支持使用Cadence和Synopsys工具实现设计流程自动化。 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 模拟单元可以通过以下步骤进行移植:原理图移植、电路优化、自动布局和自动布线。例如,使用模拟迁移流程将VCO单元从N4迁移到N3E需要20天,而手动方法需要50天,速度快了2.5倍。 3D布料 台积电需要考虑三种类型的封装: 二维包装 InFO_oS InFO_PoP 2.5D包装 CoWoS 3D包装 芯片 InFO-3D 3DFabric中有八种包装选择: 台积电2025技术路线图,FinFlex和3DFabric介绍 最近使用SoIC封装的一个例子是AMD EPYC处理器,这是一种数据中心CPU,它的互连密度比2D封装提高了200倍,比传统3D堆叠提高了15倍,CPU性能提高了50-80%。 3D IC设计复杂性通过3Dblox解决,这是一种使用通用语言实现EDA工具互操作性的方法,涵盖物理架构和逻辑连接。四大EDA供应商(Synopsys、Cadence、Siemens、Ansys)通过完成一系列五个测试用例,为3Dblox方法准备了工具:CoWoS-S、InFO-3D、SoIC、CoWoS-L 1、CoWoS-L 2. 台积电通过与以下领域的供应商合作创建了3DFabric联盟:IP、EDA、设计中心联盟(DCA)、云、价值链联盟(VCA)、内存、OSAT、基板、测试。对于内存集成,台积电与美光、三星内存和SK海力士合作,以实现CoWoS和HBM集成。EDA测试厂商包括:Cadence、西门子EDA和Synopsys。IC测试供应商包括:Advantest和Teradyne。 概括 AMD、AWS和NVIDIA等半导体设计公司正在使用3DFabric联盟,随着2D、2.5D和3D封装的使用吸引了更多的产品创意,这个数字只会随着时间的推移而增加。台积电拥有世界一流的DTCO工程团队,国际竞争足以让他们不断创新新业务。数字、模拟和汽车细分市场将受益于台积电在FinFlex上宣布的技术路线图选择。3D芯片设计得到3DFabric联盟中聚集的团队合作的支持。

2023-02-09  (点击量:6410)

190.6亿元!日本政府再花重金补贴半导体厂商

日本经济产业省公开表示,为扶持日本半导体产业,保障日本国内的纯电动汽车(EV)等半导体产业链的稳定供应,增添了在经济安全保障推进法中列为“特定重要物资”的通用半导体的支援内容。据悉,本次补贴将动用2022年度第2次补充预算的1.3万亿日元(约合672.1亿元人民币)中的3686亿日元(约合190.6亿元人民币)。至此,日本政府将总共投资约2万亿日元(约合1034亿元人民币)用于发展半导体产业。 据了解,日本经济产业省此次颁布的补贴以在日本投资建厂的企业为对象,无论是否为日本企业。主要针对制造纯电动汽车搭载的控制电压和电流的功率半导体、控制汽车行驶的MCU、将热和声音转化为数字信号的模拟半导体等电动车用半导体厂商,补贴率最多为1/3。半导体制造设备的补贴率同样定为最多1/3,稀有气体等半导体原料则定为最多1/2。但要求受到援助的企业必须持续生产10年以上,并且在各类产品供不应求时,优先向日本境内企业供货。 此前,日本政府还宣布向日本半导体厂商Rapidus提供700亿日元(约合36.2亿元人民币)的初始资金,助其建厂和购买生产设备。近日,Rapidus总裁小池敦义表示,Rapidus将在2025年上半年之前建造一条2纳米半导体原型产线。但还需要大约7万亿日元(约合3610亿元人民币)的资金,才能在2027年左右开始大规模生产先进的逻辑芯片,希望日本政府的持续投资。

2023-02-09  (点击量:6093)

国家纳米科学中心在亚纳米材料普适性制备方面取得新进展

与材料组成和结构一样,尺寸(维度和尺度)同样可以调控材料性能。例如,2010和2023年的诺贝尔物理和化学奖分别授予二维材料和胶体量子点方面的开创性工作,凸显了材料维度和尺度的重要性。 国家纳米科学中心张勇团队致力于极小尺度材料的物理制备及性能研究。前期,提出了二元协同球磨方法,将球磨极限推进至量子尺度;开发出全物理方法,实现了量子尺度材料的普适和规模制备。相对于狭义方法(盐辅助球磨,Nano Lett.2017,17,7767),广义方法(硅球辅助球磨,Mater.Horiz.2019,6,1416;Nanoscale 2021,13,8004)具有更多优势。层状材料(Mater.Horiz.2019,6,1416)、非层状材料(Nanoscale 2021,13,8004)、非平面层状材料(ACS Appl.Mater.Interfaces 2020,12,47784)、非范德华层状材料(J.Phys.Chem.Lett.2022,13,3929)等都能够通过广义方法达到量子尺度(Small Sci.2023,3,2300086)。性能研究方面,揭示了材料性能(荧光、非线性光学、电催化、载流子动力学)随材料尺寸的变化规律(Mater.Chem.Front.2021,5,7817;Nano Today 2022,46,101592;Nano Lett.2022,22,5651)。实现了(可见光波段)最高记录的非线性饱和吸收性能,以及非线性饱和吸收的超高响应与超低功率激发(Nanoscale Horiz.2023,8,1686)。 近期,张勇团队联合刘新风课题组、郑强课题组合作攻关,提出了三元协同球磨方法,将球磨极限推进至亚纳米尺度,实现了亚纳米材料的普适制备。他们先以过渡金属二硫族化合物为研究对象,确立了三元协同球磨方法的有效性。单次循环制备产率分别为7.2 wt%(二硫化钼)和4.8 wt%(二硫化钨)。所得亚纳米二硫化钼/二硫化钨横向尺寸约为0.44和0.47 nm,厚度约为0.55和0.61 nm,从而证实了其亚纳米尺度。与纳米尺度和量子尺度相比,亚纳米尺度能够极大提升材料的荧光和非线性光学性能。他们再以石墨为研究对象,确立了三元协同球磨方法的普适性。同样操作,单次循环制备产率为2.3 wt%。所得亚纳米石墨烯横向尺寸约为0.54 nm,厚度约为0.37 nm,从而证实了其亚纳米尺度(破缺单胞状态)。考虑到上述制备策略的机械/力学属性以及单层石墨烯具有已知最高断裂强度,亚纳米石墨烯的成功制备证明了这一策略的高度普适性。亚纳米材料普适制备的实现,展示了自上而下物理制造的极限能力以及破缺晶格的真正潜力,为研究非平衡亚纳米材料的性质和相互作用奠定了重要基础,有望促进亚纳米材料的规模制备和全面开发。 相关研究成果分别以Sub-1 nm MoS2 and WS2 with extremely enhanced performance和Tailoring graphite into subnanometer graphene为题发表在Nano Today和Advanced Materials上。制备方法已申请中国发明专利。该研究工作得到了国家自然科学基金,中国科学院战略性先导科技专项和国家重点研发计划等的支持。 论文1链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013223003754 论文2链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310022 图1.亚纳米二硫化钼/二硫化钨物理制备。 图2.亚纳米石墨烯物理制备。

2024-05-21  (点击量:959)

国家纳米科学中心提出筛选抗菌纳米材料的集成方案

高兴发课题组在纳米毒理化学的理论设计方向取得新进展,相关成果以Integrated Computational and Experimental Framework for Inverse Screening of Candidate Antibacterial Nanomedicine(抗菌纳米药物反向筛选的计算与实验集成方案)为题发表在ACS Nano。该工作在课题组近期提出的“催化信号转导理论”(Acc.Chem.Res.2023,56,2366-2377;Adv.Mater.,2023,2211151)的基础上,发展了一套集成了科学计算与3D打印技术的方案,实现了从材料数据库中高效、准确地筛选具有抗菌潜力的纳米材料,并通过湿法实验进行了验证(图1)。该方案可移植性强,能够接入人工智能算法,对医用纳米材料的高通量筛选具有重要意义。 图1.筛选抗菌纳米材料的“计算+实验”集成方案。该方案发展了一种针对材料数据库(Materials Project)的计算机程序,实现了HO吸附能(Eads,OH)的高通量自动计算,利用Eads,OH预测合金纳米材料活化H2O2的催化活性,利用元素共价半径(Rc,mix)预测其细胞毒性,利用3D打印技术进行二次筛选,用湿法化学进行实验验证,最终获得了具有优异抗菌活性的合金纳米材料。 高兴发课题组长期从事纳米毒理化学的基础理论研究,发展相关理论模型及计算机辅助方案,在少量实验或无需实验的条件下预测纳米材料杀死有害细胞、保护正常细胞等生物医学功能,以期缩短相关医用纳米材料的研究周期,节约研究成本。在该研究中,他们基于纳米材料通过表面催化作用活化H2O2,氧化细菌有机质,杀死细菌这一关键化学机制,利用他们之前提出的纳米表面活化H2O2理论模型,预测纳米材料的抗菌活性。同时,他们利用前人提出的纳米材料细胞毒性的定量构效关系(Nano-QSAR)模型,预测材料对正常细胞的安全性,发展了从Materials Project材料库中高通量筛选合金纳米粒子的计算方案。该方案同时考虑了材料活化H2O2的抗菌活性以及对正常细胞的安全性,从而能够筛选出具有高效抗菌活性同时对正常细胞具有较低毒性的抗菌材料。随后,利用扫描探针嵌段共聚物光刻技术(SPBCL)制备出高度均匀的金属/合金纳米颗粒,进行二次实验筛选。计算和实验筛选结果表明AuCu3合金兼具高催化活性和安全性,是一种潜在的抗菌纳米药物,最后通过湿化学方法制备了AuCu3纳米材料,验证了其对正常细胞的安全性和优良的抗菌活性,证明了集成筛选方案的可靠性。相关计算机程序已取得中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记认证(图2),可访问https://github.com/xingfagao/PyPOD获得。 图2.高通量筛选抗菌合金材料的计算机程序的著作权登记证书。 国家纳米科学中心征甲甲副研究员为该研究工作的第一作者,高兴发研究员为通讯作者,南京大学、湖南大学、南京林业大学的合作者为共同第一作者或共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划,国家自然科学基金和国家纳米科学中心等项目的资助。 论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09128

2024-05-21  (点击量:959)

打造石墨烯产业创新高地 这个中心非比寻常

工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。其中,国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波。   那么,这个创新中心今后对科研成果转化,以及产业发展有何重大意义?   布局:制定石墨烯产业技术路线图   “面向国家重大需求和行业发展现实需求,国家石墨烯创新中心将针对石墨烯产业发展的薄弱环节,结合石墨烯制造业高质量发展的必然要求,坚持有所为有所不为的原则,制定了石墨烯产业技术路线图。”11月10日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员、国家石墨烯创新中心主任刘兆平在接受科技日报记者采访时表示。   刘兆平介绍,这个技术路线图围绕制约石墨烯产业发展的石墨烯材料规模化制备、石墨烯材料产业化应用和石墨烯行业质量等三方面关键共性技术问题开展研发攻关,实施石墨烯规模化制备与产业化应用技术创新能力提升工程,并不断增强石墨烯产业技术基础公共服务能力。   为了助推我国石墨烯产业创新发展,“国家石墨烯创新中心将围绕事关我国产业、经济和国家安全的新能源、工业节能、航空航天、电子信息、海洋工程、新材料技术等若干重点领域,建设研发设计中心、行业服务中心、协同创新基地、国际合作基地等四大能力平台,开展关键共性技术攻关、测试验证、中试孵化及行业公共服务等创新能力建设,突破技术成熟度4-7级的石墨烯产业关键共性技术和基础前沿技术,通过融合各创新要素实现技术转移扩散和首次商业化,支撑打造贯穿石墨烯领域创新链、产业链、资金链、人才链、价值链的创新体系。”刘兆平说。   目标:为制造强国提供高质量原材料支撑   当前,世界各国纷纷加大对石墨烯产业布局力度。   “国家石墨烯创新中心的成立非比寻常,堪称中国石墨烯产业发展的里程碑!”国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、石墨烯产业技术创新战略联盟理事长李义春感言。   李义春指出,新材料从研发到应用,周期往往长达十几年甚至几十年,对于“新材料之王”石墨烯,更是如此。国家石墨烯创新中心的获批,让有家国情怀的石墨烯企业家吃上“定心丸”,为石墨烯产业高质量发展注入“强心剂”,有利于加快构建推动石墨烯产业高质量发展的标准体系,加强石墨烯产业创新能力,促进石墨烯材料应用能力,提升高端产品有效供给能力,推进产业基础高级化、产业链现代化,强化对战略性新兴产业和国家重大工程的支撑能力,为制造强国建设提供高质量的原材料支撑。   据了解,国家石墨烯创新中心的股东单位充分汇聚浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。如何同地方一起推动创新中心加快建设?   “要积极探索建立一体化高效运行的新机制,打造石墨烯产业创新联合体,开展跨区域、跨领域的协同创新与开放合作,推动创新要素在更大范围畅通流动,在石墨烯产业发展的聚集地布局协同创新基地,国际合作基地,着力构建开放合作、覆盖全国的‘强核多点’协同创新网络体系。”李义春答道。   最后,李义春表示,依托石墨烯联盟的全球石墨烯朋友圈,我们今后将加强同海外石墨烯创新资源方的交流合作,集聚全球创新要素,全力做强创新引擎,培育发展新动能,建设具有全球竞争力的开放创新生态,全力打造具有世界影响力的石墨烯产业创新高地。

2022-11-11  (点击量:2893)

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