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集成光子学的国际路线图

荷兰的PhotonDelta和麻省理工学院微光子学中心已经制定了集成光子学的国际路线图。该计划涉及400多个组织的贡献，包括空中客车公司，Meta，美国宇航局，杜邦电子公司，通用汽车公司，欧洲航天局和沃达丰Ziggo。 集成光子学系统路线图（IPSR-I）是在过去3年中制定出来的，它确定了集成光子学可以彻底改变射频光子学（无线通信）、3D成像、数据通信和传感等行业的关键技术差距。这对欧洲半导体公司来说是一个重大推动力。 光子学与电子学的集成是创造更小、更快、更节能的器件的关键推动因素。该集成有可能扩展功能并创建大量新应用程序，并有助于解锁许多领域的重大进步，包括自动驾驶汽车、数据电信和医疗保健。集成光子学也是用于传感和通信应用的光生成、处理和检测的技术。 IPSR-I描述了来自100多个讲习班和13个会议的400多名专家达成的共识。它全面概述了PIC批量生产的主要技术差距，并详细分析了集成光子学行业为实现其潜力而需要克服的挑战。 PhotonDelta首席技术官Peter van Arkel表示：「利用综合光子学行业和学术界的所有研发资源来解决IPSR-I确定的技术差距，将有助于以惊人的方式解决巨大的社会挑战。路线图的核心是集成光子学行业的全球方法，以团结起来应对核心挑战。对于如此多样化的贡献者群体，就这些技术差距达成共识是非常具有挑战性的。从结果来看，这绝对是值得的。」 麻省理工学院材料科学与工程托马斯·洛德教授莱昂内尔·基默林（Lionel Kimerling）说：「电子光子集成有能力从根本上改变许多行业，并解锁一系列将改变我们生活的新技术。将这一愿景转变为大批量生产需要一个经过深思熟虑的计划，该计划建立在不同领域、组织和国家的大量专家的知识之上。这就是IPSR-I所追求的——它勾勒出一条清晰的前进方向，并指明了未来15年扩展性能和应用的创新学习曲线。」 光子集成电路（PIC）可以比电子集成电路更有效地处理和传输数据。与传统芯片一样，生产过程采用自动晶圆级技术进行。这使得芯片可以大规模生产，从而降低成本。 11亿欧元用于欧洲光子学供应链 PhotonDelta是一个由光子芯片技术组织组成的跨境生态系统，它筹集了公共和私人投资，到2030年，它的目标是创建一个拥有数百家公司的生态系统，服务于全球客户，晶圆产能达到每年100,000+。 整个行业对量子计算、医疗保健和通信的兴趣越来越大。数据网络巨头瞻博网络（Juniper）宣布，它将使用Tower Semiconductor的开放式光子学工艺开发套件（PDK）将其技术分拆到与Synopsys的合资企业中（尽管该套件已被英特尔收购），并宣布在苏格兰建立一个光子学中心，用于太空和量子研发。 PhotonDelta对荷兰的投资包括来自国家增长基金（Nationaal Groeifonds）的4.7亿欧元，其余部分由各种合作伙伴和利益相关者共同投资。这是荷兰政府国家计划的一部分，旨在巩固和扩大该国作为集成光子学世界领导者的地位。 PhotonDelta生态系统目前由26家公司、11家技术合作伙伴和12家研发合作伙伴组成。该组织已共同投资1.71亿欧元给有前途的光子学公司，包括Smart Photonics、PhotonsFirst、Surfix、MicroAlign、Solmates和Effect Photonics。 该计划将持续6年，将使PhotonDelta及其合作伙伴能够进一步投资于光子初创企业和规模化企业，扩大生产和研究设施，吸引和培训人才，推动采用，并开发世界一流的设计库。 光子集成电路将光子功能集成到微芯片中，以创建更小、更快、更节能的器件。PIC目前用于数据和电信行业，以降低每比特的能耗并提高速度，预计到2027年，数据和互联网的使用量将占全球电力消耗的10%左右，这些提供了一种限制对气候影响的方法。 「这项投资改变了游戏规则。这将使荷兰成为下一代半导体的发源地，这将对整个欧洲科技行业产生深远影响，「PhotonDelta首席执行官Ewit Roos说。 「持续的芯片短缺凸显了欧洲迫切需要为战略技术建立自己的生产能力。我们现在将能够支持数百家初创公司、研究人员、生产商和创新者，以推动这个行业的发展，这将与几十年前引入微电子技术一样具有影响力，「他说。 荷兰被认为是PIC技术开发的先驱，由于荷兰政府的持续支持，我们已经能够围绕它建立一个完整的供应链，成为全球公认的光子集成热点。 光子芯片是过去十年中最重要的技术突破之一。它们不仅允许创造更快、更便宜、更强大和更环保的设备，而且还使经济实惠的即时诊断或量子计算等激进的新创新成为现实。 PhotonDelta与埃因霍温理工大学（TU/e）、特温特大学（UT）、代尔夫特理工大学（TUD）、霍尔斯特中心、TNO、IMEC、PITC、CITC、霍尔斯特中心、OnePlanet、Smart Photonics、Lionix International、Effect Photonics、MantiSpectra、PhotonFirst、Phix和Bright Photonics合作。 它还包括与一家代工厂的战略合作伙伴关系，并与供应商Bruco、ASML、Aixtron、Solmates、芯片集成技术中心（CITC）、埃特博朗、爱尔兰廷德尔、萨兰工程、IMS和MicroAlign合作。

2024-04-10  (点击量：34)

美国在芯片制造方面即将被中国超越，难怪掏500亿补贴美芯

2023年的数据显示美国唯一的芯片代工企业格芯与联电的差距较大，与紧随其后的中国大陆芯片企业中芯国际的差距也在缩小，即将跌至第五名，难怪美国慌了，大举补贴美国的芯片制造，试图稳住阵脚。 分析机构芯思想研究院给出2023年全球前十大芯片代工厂的数据显示，格芯位居全球芯片代工市场第四名，与第五名的中芯国际的市场份额分别为6.58%、6.03%，两者的差距只有0.55个百分点，并且差距还在缩短。 至于美国芯片制造龙头Intel则又跌出了芯片代工市场，Intel曾进入芯片代工市场第九名，如今却又被挤出，而中国大陆的芯片代工企业晶合集成则再次进入芯片代工TOP10。 如此一来，中国大陆又有中芯国际、上海华虹和晶合集成三大芯片代工企业位居全球芯片代工TOP10，凸显出中国大陆在芯片制造行业的强势，依托于中国大陆庞大的芯片市场，中国大陆的芯片制造可望进一步增强实力。 芯片制造曾不受美国芯片行业重视，它们曾认为将芯片制造交给亚洲的芯片代工企业是一个不错的做法，可以提升美国芯片行业的利润，而美国则掌握住芯片行业利润最丰厚的部分，然而随着芯片市场格局的变化，美国芯片行业正重新认识到芯片制造的重要性。 美国芯片的代工企业主要是台积电，然而数年前中国一家芯片企业通过与台积电合作，在芯片技术水平方面追上了美国芯片，让美国芯片行业深感压力，于是美国迫使台积电暂停为这家中国芯片企业代工。 美国还促使台积电和三星前往美国设厂，借此增强美国的芯片制造能力，然而由于美国在芯片补贴方面的分配倾向于美国本土的Intel和格芯，而且美国的芯片制造成本市值太高了--跟随台积电赴美设厂的产业链企业表示美国制造芯片的成本高出三倍，这就导致台积电和三星放缓了美国工厂的量产进程。 美国认识到最终还是得靠美国本土的Intel和格芯，由此给这两家企业的芯片补贴高达数百亿美元，其中格芯得到的芯片补贴达到近20亿美元，Intel得到的芯片补贴更是高达近200亿美元，还有美光得到100多亿美元，美国试图通过金钱援助提升美国在芯片制造方面的实力。 然而从2023年的情况可以看出，即使美国给予本土芯片代工企业巨额资金援助，仍然无法帮助它们提升实力，与亚洲等芯片代工企业的差距还在拉大，美国的做法显然没能达成它的目的，这让美国颇受困扰。 中国芯片制造行业能得到持续的提升，在于中国本土市场的庞大以及中国制造较低的成本，近期就有消息指出中国芯片制造企业给出的代工价格远比海外芯片企业的低，这让部分海外芯片企业包括美国的芯片企业都有意下单，而暂缓给格芯、三星、台联电等下单，芯片代工价格优势让它们承受着较大的压力。

2024-02-26  (点击量：13)
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前沿 | 科学家提出高频引力波探测新方案

近期，中国科学院高能物理研究所理论物理室副研究员任婧联合香港科技大学的科研人员，在高频引力波探测方面提出了新的实验方案。该研究建议利用具有磁层的太阳系行星如地球和木星等，作为探测高频引力波信号的巨型探测器。该研究发现通过现有的卫星数据可以在广泛的频率范围内对高频引力波给出更强的限制。 此前，激光干涉仪引力波天文台探测到引力波，这推动了探测频率在十千赫兹以下的引力波信号的项目的进展。超出该频率的高频引力波可能在宇宙早期或极端致密天体的剧烈活动中产生，而关于它们的探测将为探索超出标准模型的新物理提供线索。这些引力波的波长较短，因此激光干涉仪难以捕捉到这类“高音”。研究发现，依赖逆格森施泰因效应的探测方法，使高频引力波在磁场中转换成光子以便探测。这一转换过程的效率受到引力波相互作用、磁场强度和传播距离的影响。同时，强度大或空间分布广的磁场可以在一定程度上弥补引力相互作用较弱的影响。现有提案考虑到实验室、致密星或星系内外等不同环境下的磁场，但这些提案的探测效果受限。 该团队提出将太阳系行星作为探测高频引力波信号的实验室，利用环绕行星的科学卫星探测引力波在行星磁层中转换产生的信号光子。考虑到天文观测所涵盖的电磁波段，该方案能够探测到相同频率的引力波转换而成的光子信号，实现对更广泛引力波频段的覆盖。同时，信号光子的特征与引力波的性质及卫星的轨道轨迹相关。与其他探测方案相比，这一方案具有磁场强度确定性高、引力波-光子转换有效路径长、信号通量角分布广等优势。研究表明，应用现有的低轨道地球卫星数据，行星磁层系统能够在广泛的频率范围内对高频引力波给出更强的限制，并覆盖大片之前未涉及的参数空间。上述成果为创新探测方法奠定了基础，也为探索宇宙的隐秘角落开辟了新视角。相关研究成果发表在《物理评论快报》上。 行星磁层系统探测高频引力波示意图（左）；低轨道地球卫星数据对随机高频引力波特征应变的95%置信水平上限（右）

2024-04-17  (点击量：3)

上海光机所提出石英玻璃作为可见光激光材料的新方案

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部胡丽丽研究员课题组，提出一种基于稀土离子Dy3+掺杂石英玻璃作为黄光激光材料的新方案，相关研究成果以“Effect of P/Al ratio on the X-ray induced darkening in Dy-doped silica glasses at visible wavelengths”发表于Journal of the American Ceramic Society。 目前，Dy3+掺杂材料的黄光激光在玻色-爱因斯坦凝聚、光凝治疗等领域具有重要应用潜力。氟化物光纤基质由于其低声子分布而被广泛用作可见光增益光纤的主体材料。然而，氟化物光纤存在化学稳定性和机械性能不好、制备条件苛刻等限制，这大幅增加了制备成本和难度。相比之下，石英玻璃基质因具有物化性能和机械性能优异、光学性能好的优势而获得了快速发展，并成功实现了Dy3+离子的黄光激光输出。然而，掺Dy3+石英光纤在蓝光的激发下存在光子暗化的问题，限制了输出功率的进一步提升。因此，如何抑制光暗化成为了可见光激光器领域亟需解决的关键科学问题。 研究团队提出一种抗光子暗化型掺Dy3+石英玻璃的新方案。该方案通过提升P/Al比，从玻璃基质内部抑制了Dy离子变价以及Al-OHC等缺陷的形成，从而大幅降低了辐照引起的吸收损耗。石英玻璃中，Al是常用的稀土离子分散剂，可以提高稀土离子的分散性和溶解度。但由于Al3+在石英玻璃中的价态与基质Si不匹配，在吸收一定能量后（蓝光、紫外线辐照）很容易产生空穴中心Al-OHC等缺陷。引入P，能够与Al形成价态平衡且稳定的[PAlO4]结构基团，这抑制了Al相关缺陷的形成，从而提升了掺Dy石英玻璃的抗光暗化性能。该工作为可见光光纤激光器提供关键材料和方法支撑。 图1提升P/Al比抑制了石英玻璃辐照诱导产生的缺陷

2024-04-17  (点击量：2)
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2023年半导体市场收入比2022年下降了9%

《Omdia半导体总体竞争分析工具》报告（Omdia CLT）揭示了半导体行业的下滑，收入从2022年的5,977亿美元下降至2023年的5,448亿美元，跌幅9%。这一下降是在两年创纪录的增长之后发生的，突显了半导体市场的周期性。 "新冠疫情时期开始的长期上升趋势已经结束。在疫情期间半导体需求激增，导致市场短缺之后，情况发生了逆转。由于宏观经济因素，需求疲软，而半导体组件供应有所增加"Omdia半导体研究高级分析师Cliff Leimbach评论道。 2023年，尽管半导体行业整体低迷，但人工智能已成为该行业的重要增长动力，专注于这一领域的公司从中受益。英伟达是这一领域的明显赢家，其半导体收入自2022年翻了一番多，2023年达到490亿美元。英伟达的发展轨迹突显了这一成就，因为在2019年疫情之前，其半导体收入还不足100亿美元。尽管英伟达是人工智能的最大受益者，但值得注意的是，英伟达并不是唯一一家利用这一趋势的公司。 "英伟达半导体收入的快速增长使其成为2023年收入第二大半导体公司，仅次于英特尔。2022年的行业领导者三星在2023年下滑至第三位，因为其内存收入比2021年下降了近一半"Leimbach补充道。 与GPU集成以促进人工智能的高带宽内存（HBM）也出现了强劲的需求，SK海力士在这一领域处于领先地位，其他主要内存制造商也在进军这一领域。尽管内存市场在2022年整体下滑，但在2023年全年，HBM市场呈现了强劲的年增长率，增幅127%。Omdia预测，HBM可能在2024年创下更高的增长率，预估达到在150-200%之间，预计将引领内存市场的增长。 2023年，车载领域在半导体市场的影响力更大，收入增长超过15%，达到750亿美元。电动汽车的增长和智能汽车的集成推动了这一领域对半导体的需求，约占整个半导体市场的14%。 经济低迷对主要内存制造商产生了显著影响，按营收计算，这些制造商传统上都是排名前几位的半导体公司。此前，从2017年到2021年，三星电子、SK海力士和美光科技都位列收入前5位。然而，在严峻的内存市场条件下，三星电子在2023年排名第三，SK海力士排名第六，美光科技排名第十二。

2024-04-07  (点击量：9)

前2个月全国集成电路出口1607.1亿元，增长28.6%

3月7日，海关总署公布全国进出口重点商品量值数据。前2个月，机电产品*进口累计金额为9740.8亿元，累计比去年同期增长11%；出口累计金额为22167.1亿元，累计比去年同期增长11.8%. 其中，自动数据处理设备及其零部件进口金额558.1亿元，累计比去年同期增长72.9%；出口金额1,954.5亿元，累计比去年同期增长7.3%。 二极管及类似半导体器件进口741.7亿个，进口金额为250.7亿元，累计比去年同期增长8.6%； 手机出口12374.5万台，出口金额1374.7亿元，累计比去年同期减少15.8%。 集成电路进口785.2亿个，累计比去年同期增长16.8%，进口金额3886.8亿元，累计比去年同期增长19%；集成电路出口394.1亿个，累计比去年同期增长6.3%，出口金额1607.1亿元，累计比去年同期增长28.6%。 汽车(包括底盘）进口10.3万辆，累计比去年同期减少2.8%，进口金额为429.3亿元，累计比去年同期减少13.2%；出口83.1万辆，累计比去年同期减少22.1%，出口金额1118.9亿元，累计比去年同期减少15.8%。 汽车零配件进口金额285亿元，累计比去年同期增长0.6%，出口金额1046.7亿元，累计比去年同期减少19.7%。

2024-03-18  (点击量：7)
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具有高级降噪功能的超声波耳塞有望在2025年推出

耳机可能最终会超越几个世纪以来的古老技术，这要归功于一种使用超声波的新型微型扬声器。新的音频芯片可以为降噪耳塞铺平道路，这种耳塞还可以重现来自多个方向的声音效果。 初创公司xMEMS在1月9日的CES 2024上首次展示了其音频芯片Cypress，尺寸约为0.25英寸x 0.25英寸（6.3 x6.5毫米）。该公司表示，它将在明年年底前进入耳塞和耳机。 在传统扬声器中，金属线圈缠绕在磁铁上，电流通过线圈。通过电流产生的电磁力与永磁体的磁性相互作用，永磁体像活塞一样来回推动线圈。该线圈还连接到扬声器锥体或振膜上，该扬声器锥体或振膜推动空气产生声音。该技术于1800年代首次提出，至今仍在耳机中使用。 然而，以这种方式设计的扬声器容易出现损坏、磨损和相位失真等问题，其中，声音波形的形状在信号转换过程中发生变化，造成滞后并导致模糊声音。 Cypress微型扬声器是一种硅芯片，由两个组件组成：ASIC用于处理来自声音文件的电信号和超声波换能器。后一种组件使用压电效应将信号转换为声波，压电效应是指当施加电流时，材料会改变体积（或移动）。 传感器由微机电系统（MEMS）制成，MEMS是包含电子和运动部件的微型机器，它们广泛用于消费电子产品，如蜂鸣器和声音接收器。 与旧技术一样，Cypress换能器震动空气以产生声波。然而，与大多数由压电晶体或陶瓷组成的MEMS不同，Cypress使用了一类由锆钛酸铅（PZT）制成的新型压电薄膜。 PZT与硅扬声器振膜层一起作为半导体制造工艺中的一层。当以这种方式应用时，这些薄膜可以产生高分辨率、高质量的声音。 ASIC芯片首先接收和解释电信号，并将其传输到压电MEMS传感器。薄膜在高超声波频率下振动，产生映射到原始音频信号的空气脉冲。这会在Cypress芯片内部产生气压。最后，解调压电MEMS阀将这种声能转换为我们可以听到的音频。 xMEMS在一份声明中表示，与传统扬声器不同，扬声器输出显示出接近零的相移，因此更适合空间音频等功能，该功能模拟出了被不同位置的扬声器包围的效果。 Cypress芯片还可用于创造更好的降噪技术，该技术可产生量身定制的声波来消除环境噪音。从理论上讲，Cypress更快的机械响应和接近零的相位相干性能够消除更高频率的噪音，而今天的耳机很难掩盖这些噪音。Cypress芯片的这种运动在低频下也会产生更多的能量和压力——是该公司以前的非超声波微型扬声器芯片的40倍。耳机和耳塞将发生巨大变化耳塞和耳机有多种扬声器类型可供选择，但没有一种像微机电系统（MEMS）扬声器那样令人兴奋。在从硬盘驱动器到固态驱动器（SSD）的飞跃中，MEMS扬声器在形式上与传统的动圈或平衡电枢驱动器设计完全不同，并具有令人印象深刻的声明列表。例如，它们显著减轻了质量，提高了电源效率，并且产量高，零件间差异很小，这在制造和性能方面具有优势。 这些组件也称为固态扬声器，可以直接焊接到电路板上，而不是依赖飞线或弹簧端子，并且应该比无法回流到电路板上的传统扬声器更可靠。由于MEMS技术的固有优势，MEMS扬声器的到来将提高微型音频产品在电池寿命、音质和降噪方面的性能上限和下限。 虽然这不会在一夜之间发生，但耳塞转向全频MEMS扬声器而不是平衡电枢和动态扬声器，将吸引制造商希望在拥挤的市场中为他们的产品辩护。尽管上述全频扬声器要到2025年才会上市，但我们已经开始看到MEMS扬声器通过Creative Aurvana Ace 2等产品作为高音扬声器扩散到市场。 虽然个人音频技术在进步，但我们对「好声音」的理解也在进步。哈曼研究人员开发的当前研究和标准提高了我们对人们希望从音频设备中听到的内容的理解，但进步的步伐是永无止境的。在过去的六年中，音频行业采用了来自Bruel&Kjaer和HEAD acoustics等公司的更强大的测试设备，以及围绕听众喜欢的音乐播放系统进行研究的新途径。我们已经看到测量音质以及人们喜欢什么质量变得更加复杂。 例如，Knowles对耳塞反应偏好的研究已经确定了与年龄相关的模式。这种研究得到了最新一代耳朵模拟器的出现，这些模拟器在高于10KHz的频率下是准确的。随着时间的流逝，音频产品应该从这些研究中受益，将声音调谐视为一种更加以用户为中心的努力，而不是一种单一的、一刀切的方法。在Harman、Knowles、HEAD acoustics和其他公司的引领下，我们完全希望看到测量标准和对听觉系统（耳膜之外）的理解不断提高，最终使我们作为音乐消费者的所有人受益。

2024-03-01  (点击量：21)

美光发布最小尺寸 UFS 4.0 手机存储芯片：容量最高 1TB，为电池留出空间

2月27日消息，美光科技在MWC 2024上宣布了其最新手机存储解决方案。 该公司推出了迄今为止最紧凑的UFS 4.0封装，尺寸仅为9 x13毫米，仍然提供最高1 TB的容量和4300 MB/s顺序读取速度、4000 MB/s顺序写入速度。 美光表示，推出较小解决方案的主要原因是智能手机原始设备制造商的反馈。制造商们希望为更大的电池留出更多手机内部空间。 美光在其位于美国、中国和韩国的联合客户实验室开发了该产品，并基于其232层3D NAND技术构建。 与去年6月推出的11 x13毫米解决方案相比，UFS 4.0芯片的占用面积缩小了20%，在不影响整体性能的情况下减少功耗。美光带来了HPM（高性能模式），这是一项专有功能，可在智能手机密集使用期间优化性能，号称启用HPM时速度可提高25%。 美光现已推出三种版本的新型UFS 4.0存储样品：256GB、512GB和1TB，IT之家小伙伴可以期待一下后续搭载产品。

2024-03-01  (点击量：24)

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