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  • 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
  • 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
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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：4460)

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：1600)
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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

自旋电子器件以高效的方式利用电子自旋进行信息存储、传输和处理，目前已成功应用于电脑硬盘。为了实现性能更加优异、功能更加丰富的自旋电子器件，分子半导体材料凭借其远高于其他材料的自旋寿命而成为近年来自旋电子学领域的研究热点。孙向南课题组长期专注于分子自旋电子器件的研究，目前已在分子半导体材料与自旋特性的构效关系（Angew.Chem.Int.Ed.2023,62,e202213208）、分子自旋电子器件中的界面效应（Adv.Mater.2023,35,2300055）、新型功能性分子自旋电子器件（Science 2017,357,677;Nano Today 2023,49,101763）等方面取得系列研究进展。 近日，孙向南课题组开发了一种聚合物薄膜辅助应变限制无损转移铁磁电极的方法，并成功应用于高性能和高重复性自旋电子器件的构筑。相关成果以Strain-restricted transfer of ferromagnetic electrodes for constructing reproducibly superior-quality spintronic devices为题在线发表于Nature Communications上。 由两个铁磁电极和非磁性中间层组成的垂直三明治结构是自旋电子器件最典型的器件结构。然而，在现有的顶部磁性电极直接沉积过程中，高动能和热能的电极金属原子往往会侵染并损伤非磁性中间层，从而严重影响器件的性能和可重复性。为避免金属电极直接沉积过程带来的界面金属丝渗透和破坏脆弱中间层的问题，出现了电极转移技术。该技术依赖于金属电极的预沉积并将其转移到目标材料上。然而，目前为止无论是湿法还是干法转移技术都面临严重的挑战。湿法转移过程使用的溶剂往往会引入新的杂质，造成额外的散射中心；干法转移过程产生的应变会损伤铁磁电极原本的特性。目前仍然缺少一种无损转移铁磁电极的方法。 最新的研究工作中，孙向南团队通过使用高模量聚合物支撑薄膜将铁磁电极的应变限制在极低水平（<0.025%），以确保在转移过程中铁磁电极的特性得以保持。首先，该工作成功实现了铁磁电极的高质量转移，其微观形貌、电学、磁学等性质在转移前后均保持不变。其次，通过这种无损转移铁磁电极的方法，构建了界面均匀且无侵染的自旋电子器件，降低了界面处的自旋相关散射，提高了器件的性能和可重复性。此外，该方法还具有普适性，能够适用于包含不同类型材料和结构的器件，为构建高质量的半导体器件提供了一种新的途径，同时还展现了在大面积器件阵列中的潜在应用。 该研究工作由国家纳米科学中心孙向南研究团队主导，国家纳米科学中心副研究员郭立丹、特别研究助理谷现荣、博士研究生胡顺华为文章的共同第一作者，国家纳米科学中心孙向南研究员和山东大学秦伟教授为通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金项目和中国科学院战略性先导科技专项B类等项目的资助。  图.铁磁电极无损转移制备自旋电子器件的步骤示意图 原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45200-7

2024-05-21  (点击量：0)

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

国家纳米科学中心丁宝全研究员与亚利桑那州立大学颜颢教授团队合作，在构建支链核酸用于引导DNA折纸结构进行精确共组装方面取得重要进展。研究成果以Chemically Conjugated Branched Staples for Super-DNA Origami为题，发表在J.Am.Chem.Soc.杂志上（DOI:10.1021/jacs.3c13331）。 DNA折纸作为一类具有代表性的核酸纳米结构，在构建精细的纳米器件和智能的药物递送系统等方面发挥了重要作用。DNA折纸结构通常由一条长的脚手架链和上百条短的订书钉链退火共组装而成。然而，由于常用的脚手架链的核酸序列长度有限，DNA折纸结构的尺寸被严重限制。丁宝全研究员团队在前期研究中发现，经共价偶联所制备的支链核酸结构具有非常高的热稳定性，有望作为构建高阶DNA折纸结构的连接枢纽（CCS Chem.2023,5,2125;J.Am.Chem.Soc.2021,143,19893;Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,1853;J.Am.Chem.Soc.2019,141,19032）。   图.利用共价偶联的支状订书钉链组装高阶DNA折纸结构 在前期研究的基础上，该团队提出通过构建支状订书钉链来组装高阶DNA折纸结构的概念。首先，将线型订书钉链共价偶联成支状订书钉链，并将其直接引入到DNA折纸结构组装体系中，相对于传统的两步组装体系（产率<10%），可一步制备得到尺寸可控且产率高达80%以上的高阶DNA折纸结构。随后，通过设计具有不同订书钉序列的杂合型支状订书钉链，经多级次组装，可获得形貌各异的杂合型高阶DNA折纸结构。最后，在支状订书钉链的桥联作用下，可高效得到微米尺度的含有100个DNA折纸结构单元的10×10高阶DNA折纸阵列。该类尺寸形状可控的高阶DNA折纸阵列仍然具有非常好的纳米级位点可寻址性，可作为高清模板呈现出预先设计的纳米图案。该研究利用共价偶联的支链核酸结构为连接枢纽，充分展示了核酸结构的精确共组装能力，实现了对各类高阶DNA折纸结构的高效制备，为大尺寸核酸纳米结构的构建和功能化提供了新的研究策略。 国家纳米科学中心与郑州大学联合培养的硕士毕业生王宇昂、国家纳米科学中心特别研究助理王洪和国家纳米科学中心与吉林大学联合培养的博士毕业生李燕为本文的共同第一作者。国家纳米科学中心丁宝全研究员、刘建兵副研究员和亚利桑那州立大学颜颢教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技新星计划和中国科学院青年创新促进会等项目的支持。     论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13331

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：1125)

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