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  • 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
  • 用国产高性能材料支撑航空梦
  • 新型“活材料”设计的“IT+BT”新范式
  • 西安交大&华中科大Nat.Commun.：多组元金属间化合物燃料电池催化剂合成新方法
  • 半导体所在反型结构钙钛矿太阳能电池方面取得重要进展
  • 国家纳米科学中心：在双曲自然材料中实现红外频段的反向切伦科夫辐射
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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：4459)

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：4144)
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美参议员提出《2023年人工智能研究、创新和责任法案》

美参议员于15日推出《2023年人工智能研究、创新和问责法案(AIRIA)》，旨在保护消费者和企业家，并责成商务部承担新的监管工作。该法案提出对“高影响”和“关键影响”的人工智能系统进行明确区分，并要求其进行自我认证。法案大致分为两个主题：主题一侧重于鼓励创新的立法举措，包括开放数据政策的修订、人工智能紧急行为检测标准以及在线内容验证方法的研究；主题二建立了一个问责框架，包括定义许多相关术语、报告义务、风险管理评估协议、认证程序、执行措施以及推动更广泛的人工智能消费者教育。 来源：https://meritalk.com/articles/senators-unveil-certification-bill-for-high-impact-ai/

2023-11-27  (点击量：1700)

“美国芯片”计划发布《国家先进封装制造计划的愿景》

据美国国家标准技术研究院11月20日消息，拜登政府当日宣布了利用约30亿美元推进国家先进封装计划（NAPMP），提高美国先进封装能力的愿景。其中，报告公布了NAPMP的优先投资领域：一是封装材料和基板，包括要求新基板支持多级精细布线和过孔间距、低翘曲、大面积及有源无源元件集成；二是设备、工具和工艺，包括要求CMOS5设备和工艺适用于处理与不同类型衬底兼容的芯片和晶片；三是先进封装组件的电力传输和热管理，包括亟需新的热材料并采用先进衬底和异质集成的新型电路拓扑；四是光通信和连接器，包括需要低误码率的光子学和高密度、高速、低损耗的有源连接器来支持长距离通信；五是Chiplet（芯粒）生态系统，包括确保芯粒的高可复用性、设计和存储；六是多芯粒系统与自动化工具的协同设计。值得一提的是，NAPMP隶属于“美国芯片”计划的一部分，其他三个项目还包括国家半导体技术中心（NSTC）、芯片计量项目以及美国制造研究所。

2023-11-27  (点击量：1599)
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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

    国家纳米科学中心郑强课题组与清华大学材料学院李千课题组等合作，在功能氧化物薄膜电畴翻转微结构表征与光电性能调控领域取得系列研究进展。相关成果以Giant electric field-induced second harmonic generation in polar skyrmions和Tuning the electro-optic properties of BaTiO3 epitaxial thin films via buffer layer-controlled polarization rotation paths为题，分别在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications 2024, DOI:10.1038/s41467-024-45755-5）和《先进功能材料》（Advanced Functional Materials 2024, DOI:10.1002/adfm.202315579）上。     近年来，电光调制器、频率梳、量子光源等新兴集成光子学器件的高速发展，对集成光子器件中的关键材料在性能和调制方面提出了更高的要求。多功能氧化物薄膜体系为光、电、磁等外场调控提供了良好平台，研究其内部电畴翻转、晶格畸变等微结构变化特征，并阐明这些微结构与光电性能之间的关联机制，对于实现功能氧化物薄膜宏观光电性能的调控至关重要。配有球差校正器的扫描透射电子显微学（scanning transmission electron microscopy，STEM）先进技术能在亚埃米尺度上精准探测畴结构、局域晶格和电子结构变化特征，为深入研究功能氧化物薄膜中极性斯格明子有序化、铁电极化翻转以及光电响应关系提供关键信息。     国家纳米科学中心郑强团队与清华大学李千团队、浙江大学洪子健团队合作，对具有高度有序化极性斯格明子的PbTiO3/SrTiO3超晶格薄膜进行了电镜显微表征和相场理论模拟研究，深入阐明了极性斯格明子电场诱导二次谐波产生（EFISH）效应的微观机制。该研究利用球差校正STEM的高角度环形暗场像（HAADF）定量获取原子尺度极性位移信息，并通过差分相位衬度（DPC）成像模式半定量地提取局部电场信息，证实了高质量的PbTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中存在有序化的极性斯格明子（图1）。进一步的STEM原位电学实验以及理论模拟结果揭示了极性斯格明子在不同方向外加电场作用下迥异的变化过程，厘清了其晶体结构、极化构型和光学二次谐波产生（SHG）响应之间的关联性，对新型非线性集成光子学材料平台的实空间可视化表征及性能调控具有重要意义。     上述研究中，郑强研究员与清华大学材料学院李千副教授、浙江大学洪子健研究员为论文的通讯作者，清华大学材料学院2020级博士生王思旭、2021级博士生李为为论文的共同第一作者，国家纳米科学中心科研助理高汉滨为本文合作作者。论文的重要合作者还包括清华大学材料学院南策文院士、李敬锋教授、上海同步辐射光源李晓龙研究员、美国威斯康星大学麦迪逊分校Paul G.Evans教授等。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45755-5     此外，郑强团队与李千团队在另一项针对BaTiO3薄膜领域的合作研究中，利用STEM原子尺度定量分析技术发现，借助GdScO3缓冲层可在BaTiO3薄膜中实现逐渐过渡的极化旋转路径，并通过调控缓冲层厚度可获得一系列不同相结构的BaTiO3薄膜（图2）。随着缓冲层厚度的增加，薄膜相结构从面外四方相过渡至中间菱方相，并最终稳定为面内四方相。同时，基于STEM图像的几何相位分析（GPA）表明，这种结构调控策略的有效性源于GdScO3缓冲层的慢应变释放方式。该工作通过对系列样品的实空间表征和分析，对BaTiO3薄膜电光响应背后的畴翻转动力学进行了系统解析，为高性能电光材料和集成光子器件的设计提供了有效方案。郑强研究员与清华大学材料学院李千副教授、李敬锋教授、邓晨光博士后为论文的通讯作者，清华大学材料学院2023级博士生于涵、国家纳米科学中心2021级直博生郭宁、清华大学材料学院邓晨光博士后为论文的共同第一作者。论文的重要合作者还包括清华大学马静副教授，北京师范大学张金星教授等。原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202315579     国家纳米科学中心的双球差校正透射电子显微镜在以上两项研究工作中均发挥了重要作用。郑强团队通过改进硬件和数据采集方式，编写相关数据处理算法，在该电子显微镜上实现了同步分析原子尺度电场/电荷分布和晶格结构的皮米级变化。这些技术改良是定量表征上述两类功能氧化物薄膜原子尺度极化特征、重构局域电场分布并建立两者之间关联性的关键。   图1.具有有序化极性斯格明子的PbTiO3/SrTiO3超晶格的结构特征及基于STEM的电场重构   图2.不同GdScO3缓冲层厚度的BaTiO3薄膜STEM表征结果

2024-05-21  (点击量：0)

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

国家纳米科学中心研究员唐智勇和李连山团队在有机小分子分离膜和用于有机体系盐差能转化的单分子层COF膜方面的研究取得新进展。其中有机小分子分离膜的工作以Regulating the Layered Stacking of aCovalent Triazine Framework Membrane for Aromatic/Aliphatic Separation为题，发表在《德国应用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.）上。单分子层膜的相关工作以Boosting Osmotic Energy Harvesting from Organic Solutions by Ultrathin Covalent Organic Framework Membranes为题，发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。 分离功能膜材料在诸多领域具有重要的应用价值，尤其是在水体系中的应用，如海水淡化，污水处理等领域已成功实现商业化应用。然而，相较于水体系而言，膜材料在有机体系中的应用严重滞后。研究团队在前期分离功能膜材料在水体系盐差能转化（Nat.Nanotechnol.,2022,17,622-628）和限域膜通道中纳米流体输运机制研究（J.Am.Chem.Soc.,2023,145,17786-17794）的基础上，进一步探索分离功能膜在有机体系中的应用。 目前，异构体、共沸物等有机小分子混合物分离、离子分离及其衍生的离子电子器件、生物膜通道和神经拟态器件等均是膜技术的科学前沿。其中，芳烃和脂肪烃的膜分离是石油工业中的关键要求。然而，由于缺乏能够耐受有机溶剂、具有分子特异性并便于加工的膜材料，这项任务面临着重大挑战。为此，该团队提出了一种通过采用混合单体制备共价三嗪框架（CTF）膜的策略。通过将一个空间单体与一个平面单体共聚，能够微妙地调节孔径和膜亲和力，使得分子量低于200道尔顿（Da）的芳烃优先于脂肪烃渗透，从而实现了芳烃/脂肪烃混合物的全液相分离。研究发现分子尺寸筛选和渗透分子与膜之间的亲和力的协同效应在分离这些相似的有机小分子中起着关键作用。此外，该膜在实际操作条件下表现出优异的稳定性，包括长时间运行、不同的进料组成、不同的应用压力和多种进料成分。这种多功能共聚策略为制备芳烃/脂肪烃选择性膜提供了可行的途径，从而在解决通过膜技术分离有机小分子的挑战中迈出了重要一步。 通过反向电渗析从废弃的有机溶液中提取渗透能代表着一种有前景的能源提取方式，可以重新利用这些工业废物，并有助于缓解不断增长的能源需求。该团队采用界面预组装聚合策略合成了单分子层厚度的共价有机框架（COFs）薄膜，用于研究其在有机溶液中的离子传输行为。这种超薄COF膜在有机溶液中呈现出电荷控制的离子传输行为。由于纳米尺度限制效应对分子间相互作用的影响，导致了溶液表观粘度的变化，使得离子传导率与溶液粘度倒数之间的关系偏离了经典理论下的线性关系。此外，我们还研究了这种超薄COF膜在有机系统中的盐差能转化，结果显示在1000倍浓度梯度下，膜表现出超过84.5 W/m2的高输出功率密度，同时具有良好的转化效率和稳定性。这些发现为未来有机纳流体研究和有机系统盐差能转化提供了重要的理论指导。 有机小分子分离膜方面的工作，国家纳米科学中心博士后刘璀静、博士生侯郡郡为文章的共同第一作者，国家纳米科学中心李连山研究员为通讯作者。有机单分子层方面的工作，国家纳米科学中心博士生方慕楠、严壮为文章的共同第一作者，国家纳米科学中心李连山研究员、张晓鹏博士和浙江理工大学陈夏超教授为共同通讯作者。该工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院人才项目及中国科学院战略性先导科技专项B类等项目的支持。    图a：通过平面和非平面单体的共聚策略，调控二维堆积的层间距，进行孔尺寸和孔表面性质的协同调控，实现有机芳烃和烷烃小分子的分离； 图b：在单分子COF膜中发现离子输运速率和溶剂粘度倒数偏离正比关系，研究了不同溶剂粘度对有机体系盐差能转化效率的影响。

2024-05-21  (点击量：0)
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机构称中国半导体领域科研论文数量持续保持全球第一

据韩媒报道，韩国科学技术情报院（KISTI）日前发布《从学术论文数据看全球半导体技术霸权竞争》的报告。对2000-2021年全球发表的半导体相关论文1926890篇进行了主要国家研究能力分析。 从论文总数来看，2000-2010年美国发表论文最多。然而，自2011年以来，中国已经超越美国跃居榜首，其后中国科研论文在数量和质量上都持续增长，在过去五年（2016-2021年）中被引用前10%的论文数量比较中也已经排名第一。2010-2021年，中国发表半导体相关论文533811篇，占总数的30.2%。美国以351070排名第二，韩国以133880排名第五。 报告分析称，中国在纳米粒子、有机半导体、光触媒等方面的研究已经超越美国，在纳米机电系统、钙钛矿太阳能电池等有机半导体材料及应用领域紧追美国。 总体而言，韩国的研究规模和水平都在增长，但质的增长有些欠缺。特别是，显示特定研究领域的活跃度和影响力的“优势研究领域”的研究课题数量低于领先国家。从2016年到2021年，韩国在其优势研究领域的研究课题只有10个，落后于美国的51个、英国的43个和德国的41个。

2023-02-09  (点击量：539)

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：1124)

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