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由中電云腦（天津）科技有限公司（簡稱“中電云腦”）聯(lián)合天津大學共同研發(fā)的國產(chǎn)首款腦機編解碼集成芯片——“腦語者”是一款擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高集成腦-機交互芯片，可適用于特種醫(yī)學、康復醫(yī)學、腦認知、神經(jīng)反饋、信號處理等腦-機混合智能的重點應用領(lǐng)域。“腦語者”芯片是中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團（簡稱“中國電子”）和天津大學

面向日益復雜多樣的電子產(chǎn)品應用場景，電子設備的小型化進程不斷加快，對于高集成、多模式、多功能的芯片需求飛速高漲。本項研究成果針對生物醫(yī)療電子、個人無線體域網(wǎng)、近距離無感支付、車載定位、戰(zhàn)場實時感知、無人機導航等應用需求，提出一種超寬帶無線通信兼具FMCW雷達測距的復合型收發(fā)機創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)。收發(fā)機采用超寬帶射頻調(diào)頻+可再生型鑒頻技術(shù)，實現(xiàn)通信及雷達的共架構(gòu)方案；提出多相中頻時差測距機理，將分辨率提高2個數(shù)量級，達到mm級精確測距，動態(tài)范圍擴大4倍；射頻前端基于電流共享技術(shù)，實現(xiàn)射頻振蕩器+功放、低噪放+鑒頻+混頻的一體化實現(xiàn)，系統(tǒng)功耗優(yōu)化40%；提出子載波發(fā)生器+頻率校正環(huán)路的數(shù)字化復用結(jié)構(gòu)，發(fā)射機可半數(shù)字化實現(xiàn)，從而得到一款支持無線數(shù)據(jù)傳輸、時差/頻差/相差雷達測距的極低功耗復用型收發(fā)芯片。 圖1.研制的通信+雷達集成收發(fā)機芯片顯微照片

微晶玻璃腔體是激光陀螺的重要元件和組成部分，為了降低對進口材料的依賴程度、提高國產(chǎn)化水平，對國產(chǎn)微晶玻璃腔體在激光陀螺批量化生產(chǎn)中的可行性進行分析，主要研究內(nèi)容包括：國產(chǎn)微晶玻璃的制造工藝；采用國產(chǎn)微晶玻璃腔體與采用進口微晶玻璃腔體的激光陀螺性能比較；使用國產(chǎn)微晶玻璃腔體激光陀螺樣機。使用國產(chǎn)化微晶玻璃腔體激光陀螺樣機零偏穩(wěn)定性和溫度零偏變化率能夠達到現(xiàn)有水平。

利用大規(guī)模集成硅基納米光量子芯片技術(shù)，實現(xiàn)對高維度光量子糾纏體系的高精度和普適化量子調(diào)控和量子測量。 （圖一）基于硅納米光波導的大規(guī)模集成光量子芯片(可實現(xiàn)對高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測量)       集成光學量子芯片技術(shù)，基于量子力學基本物理原理，使用半導體微納加工工藝實現(xiàn)單片集成光波導量子器件（包括單光子源、量子操控和測量光路，以及單光子探測器等），可以實現(xiàn)對量子信息的載體單光子進行處理、計算、傳輸和存儲等。集成光學量子芯片具有集成度高、穩(wěn)定性高、性能好、體積小、制造成本低等諸多優(yōu)點。因此，該技術(shù)被普遍認為是一種實現(xiàn)光量子信息應用的有效技術(shù)手段。      利用硅基納米光波導技術(shù)實現(xiàn)的光量子芯片具有諸多獨特優(yōu)點，例如與傳統(tǒng)微電子加工工藝兼容、可集成度高、非線性效用強、以及工作波長與光纖量子通信兼容等。然而，迄今為止光量子芯片的復雜度僅限于小規(guī)模的演示，如集成少數(shù)馬赫-曾德干涉儀對光子態(tài)進行簡單操控。因此，我們迫切需要擴大集成量子光路的復雜性和功能性，增強其量子信息處理技術(shù)的能力，從而推進量子信息技術(shù)的應用。       相干且精確地控制復雜量子器件和多維糾纏系統(tǒng)是量子信息科學和技術(shù)領(lǐng)域的一項難點。相對于目前普遍采用的二維體系量子技術(shù)，高維體系量子技術(shù)具有信息容量大、計算效率高、以及抗噪聲性強等諸多優(yōu)點。最近，多維度量子糾纏系統(tǒng)已分別在光子、超導、離子和量子點等物理體系中實現(xiàn)。利用光子的不同自由度，如軌道角動量模式、時域和頻域模式等，可以有效編碼和處理多維光量子態(tài)。然而，實現(xiàn)高保真度、可編程、及任意通用的高維度量子態(tài)操控和量子測量，依然面臨很多困難和挑戰(zhàn)。       針對上述問題，英國布里斯托爾大學、北京大學、丹麥技術(shù)大學、德國馬普研究所、西班牙光學研究所和波蘭科學院的科研人員密切合作，并取得了突破性進展。研究團隊提出并實現(xiàn)了一種新型的多路徑加載高維量子態(tài)方式，即每個光子以量子疊加態(tài)的形式同時存在于多條光波導路徑，從而實現(xiàn)了一個高達15×15的高維量子糾纏系統(tǒng)。通過可控地激發(fā)16個參量四波混頻單光子源陣列，可以制備具有任意復系數(shù)的高維度量子糾纏態(tài)。通過單片集成通用型線性光路，可對高維量子糾纏態(tài)進行任意操控和任意測量。因此，該多路徑高維量子方案具有任意通用性。與此同時，團隊充分利用集成光路的高穩(wěn)定性和高可控性，實現(xiàn)了高保真度的高維量子糾纏態(tài)，如4、8和12維度糾纏態(tài)的量子態(tài)層析結(jié)果分別為96、87% 和 81%保真度，遠超其他方式制備的高維量子糾纏態(tài)性能。       更重要的是，團隊通過硅基納米光子集成技術(shù)，實現(xiàn)了目前集成度最復雜的光量子芯片（圖一所示），單片集成550多個光量子元器件，包括16個全同的參量四波混頻單光子源陣列、93個光學移相器、122個光束分束器、256個波導交叉結(jié)構(gòu)以及64個光柵耦合器，從而達到對高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測量。       研究進一步利用該高維光量子芯片技術(shù)，驗證高維度量子糾纏系統(tǒng)的強量子糾纏關(guān)聯(lián)特性，包括普適化貝爾不等式和EPR導引不等式等，證明量子物理和經(jīng)典物理定律的重要區(qū)別。例如，對4維度量子糾纏態(tài)，實驗觀察得到了2.867±0.014的貝爾參數(shù)，不僅成功違背經(jīng)典物理定律61.9個標準差，而且超過普通二維糾纏體系的最大可到達值的2.8個標準差。研究還首次實現(xiàn)高維量子系統(tǒng)的貝爾自檢測和量子隨機放大等新功能，例如，對3維度最大糾纏態(tài)和部分糾纏態(tài)的自檢測保真度約為76%，對14維以下糾纏態(tài)均實現(xiàn)了量子隨機放大功能。

已有樣品/n針對各種生物醫(yī)用儀器對心電、腦電、肌電、神經(jīng)電等電生理信號采集與分析的需求，研制出了一系列專用集成電路芯片。其中包括：1、一款適合大多數(shù)生理信號的通用前端集成電路，完成從電生理傳感器輸出市場預期：市場需求量：芯片300萬顆/年，傳感器3000萬-5000萬顆/年；可應用系統(tǒng)：小型化便攜式電生理檢測設備、移動健康產(chǎn)品、穿戴式健康產(chǎn)品。的原始信號到CMOS或TTL等標準數(shù)字電平信號之間的轉(zhuǎn)換，這款前端電路的功能包括跟隨、前放、A/D、濾波等基本功能。2、多款專用的信號處理后端集

研究背景 芯片是人類最偉大的發(fā)明之一，也是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心。小到手機、電腦、數(shù)碼相機，大到6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算均基于芯片技術(shù)的不斷突破。半導體光刻工藝水平的發(fā)展是以芯片為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，目前半導體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來越小，芯片內(nèi)晶體管單元已經(jīng)接近分子尺度，半導體制作工藝的“瓶頸效應”越來越明顯。隨著全球化以及科技的高速發(fā)展，急劇增長的龐大數(shù)據(jù)量要求數(shù)據(jù)處理模型和算法結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，帶來的結(jié)果就是對計算能力和系統(tǒng)功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計算力瓶頸等現(xiàn)象，已越來越難以滿足大數(shù)據(jù)時代對計算力與功耗的需求，因此提高運算速度同時降低運算功耗是目前信息工業(yè)界面臨的緊要問題。 如當年集成電路開創(chuàng)信息時代一樣，當下已經(jīng)普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進，光子芯片向小型化、集成化的發(fā)展趨勢已是必然。相對于電子驅(qū)動的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點，利用光信號進行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發(fā)展空間和巨大的潛能。 項目功能 本項目瞄準光通信關(guān)鍵技術(shù)及核心芯片，基于量子阱二極管發(fā)光探測共存現(xiàn)象，探索關(guān)鍵微納制造技術(shù)，研制出可以同時實現(xiàn)通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術(shù)路線 一、技術(shù)原理及可行性 本項目主要負責人王永進教授發(fā)現(xiàn)如圖1所示的量子阱二極管發(fā)光探測共存現(xiàn)象，首次研制出同質(zhì)集成發(fā)射、傳輸、調(diào)制和接收器件的光電子芯片，這些原創(chuàng)工作引起了業(yè)界相關(guān)科研小組地廣泛關(guān)注，化合物半導體同質(zhì)集成光電子芯片成為研究熱點。香港大學的蔡凱威小組和申請人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術(shù)，在藍寶石氮化物晶圓上實現(xiàn)LED基同質(zhì)集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學Ooi教授和美國加州大學圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質(zhì)集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調(diào)制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實現(xiàn)Gbps的光發(fā)射、調(diào)制和探測速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發(fā)基于光子傳輸?shù)幕衔锇雽w同質(zhì)集成光電子芯片以實現(xiàn)片上光子通信是可行的。   二、總體結(jié)構(gòu)設計及工藝流程 本項目提出的同時通信/感知一體化光電子芯片基于常規(guī)的藍寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進行設計，無需特殊定制的外延結(jié)構(gòu)。以典型的2寸氮化鎵基藍光LED外延片為例，其外延片結(jié)構(gòu)如圖2所示，從下至上依次為藍寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調(diào)節(jié)InGaN/GaN多量子阱層的參數(shù)（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長的光源器件。   圖3為本項目所提出的同時通信/感知一體化光電子芯片結(jié)構(gòu)。在藍寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級微納加工技術(shù)，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術(shù)直接與基板相連，光線從透明的藍寶石襯底發(fā)出，這樣不僅使得器件具有優(yōu)良的電性能和熱特性而且簡化了其后期的封裝工藝。 三、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強PD對藍寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統(tǒng)性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發(fā)展趨勢； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統(tǒng)異質(zhì)的、分立的LED和PD簡化了封裝形式和工藝，不再需要對LED和PD進行單獨的封裝，而且同質(zhì)集成器件的基板也較異質(zhì)結(jié)構(gòu)的簡單統(tǒng)一，極大地縮短了集成系統(tǒng)的制作周期； 3、同時通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡化了生長異質(zhì)材料的復雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進行批量生產(chǎn)，有效地降低了生產(chǎn)成本。 四、實驗驗證 本項目團隊所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測試與電學性能測試平臺，并且項目成員積累了豐富的測試技術(shù)與經(jīng)驗，能夠滿足本項目的同時通信/感知一體化光電子芯片測試同時表征光電參數(shù)與電學參數(shù)的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項目利用單個多功能集成器件成功實現(xiàn)了對人體脈搏的監(jiān)測功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實現(xiàn)了照明、成像和探測功能為一體的LED陣列系統(tǒng)，如圖6所示。該系統(tǒng)可以在點亮照明的同時，實現(xiàn)對外界光信號的探測與感知，通過后端系統(tǒng)處理后，再將信息通過陣列顯示出來，實現(xiàn)多種功能的集成。 項目負責人王永進教授是國家自然基金委優(yōu)秀青年項目、國家973項目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學術(shù)期刊發(fā)表一系列高質(zhì)量研究論文，獲授權(quán)中國發(fā)明專利23項，美國發(fā)明專利2項，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報道，榮獲2019年中國電子學會科學技術(shù)獎（自然科學）、2019年南京市十大重大原創(chuàng)成果獎等。

本發(fā)明公開了一種石墨烯基雙模混合集成電控液晶微透鏡陣列，包括陣列化控光架構(gòu)、第一驅(qū)控信號輸入端口和第二驅(qū)控信號輸入端口，陣列化控光架構(gòu)的上下層之間順次設置有第一基片、微圓孔形圖案化石墨烯電極、第一液晶定向?qū)印⒌谝灰壕印⒌诙壕Фㄏ驅(qū)印⑹┕驳仉姌O、第二基片、第三液晶定向?qū)印⒌诙壕印⒌谒囊壕Фㄏ驅(qū)印⑽A環(huán)孔形圖案化石墨烯電極、第三基片，微圓孔形圖案化石墨烯電極、石墨烯共地電極和微圓環(huán)孔形圖案化石墨烯電極分別

本成果面向國家亟需的復雜系統(tǒng)集成和功率管理等應用，采用多層次設計的指導思想，研究并突破了系統(tǒng)芯片多層次低功耗關(guān)鍵設計技術(shù)，提出了復雜片上網(wǎng)絡系統(tǒng)建模、低功耗路由及互連、超低功耗模擬電路 IP 設計技術(shù)和高效率集成化功率轉(zhuǎn)換和功率管理技術(shù)。提出的系統(tǒng)芯片低功耗多層次設計技術(shù)廣泛適用于系統(tǒng)集成芯片、數(shù)模混合集成以及功率管理和功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，顯著降低了數(shù)字信號處理器、多模多頻移動基帶等芯片的功耗水平，使單片功耗由瓦級降低到毫瓦級，具有廣泛的適應性和兼容性。 NOC 模擬器軟件支持二維和三維的 Mesh、Torus、Clustered Mesh、Clustered Torus 拓撲結(jié)構(gòu)類型，交換機制為 Wormhole，路由算法為 XY 路由算法，通信模式支持 uniform 和 hotspot 模式，數(shù)據(jù)包長度可調(diào)，片上通信量可配置，最終能評估片上網(wǎng)絡系統(tǒng)芯片的跳轉(zhuǎn)延遲等各種延遲時間參數(shù)、仲裁能耗等各種能耗參數(shù)、實際包產(chǎn)生率、產(chǎn)生成功率、數(shù)據(jù)包分布等性能和功耗參數(shù)。 圖1 NoC仿真軟件 圖2 綠色節(jié)能AC/DC功率轉(zhuǎn)換器芯片

TDA（芯片熱設計自動化）軟件是清華航院曹炳陽教授團隊全自主研發(fā)的國際首個芯片跨尺度熱仿真與設計系統(tǒng)。TDA軟件可實現(xiàn)芯片從納米至宏觀尺寸的熱設計與仿真，支持芯片微納結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱輸運過程的模擬研究，直接提高芯片熱仿真精度與結(jié)溫預測準確度，進而提高芯片性能、壽命和可靠性。

本發(fā)明涉及一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法及裝置，包括以下步驟：1)設計三維芯片的三維結(jié)構(gòu)圖，并轉(zhuǎn)化為片層圖形文件格式；2)開啟三維打印裝置，將打印墨水吸入各個噴頭中；導入片層圖形文件；3)三維打印裝置分別將主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和不同的細胞打印墨水打印到底板系統(tǒng)預先設計的位置；4)重復步驟3)逐層累積完成三維芯片結(jié)構(gòu)打印，直至片層圖形文件打印完成；5)加熱或制冷整體打印完成的三維芯片，使通道犧牲材料變?yōu)槿苣z態(tài)；6)將變?yōu)槿苣z態(tài)的通道犧牲材料使用移液槍吸出，去除通道犧牲材料，形成完整的三維芯片結(jié)構(gòu)；7)對未被融化的細胞打印墨水材料進行交聯(lián)，灌流培養(yǎng)基。