对半导体的认识

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇对半导体的认识范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

对半导体的认识范文第1篇

关键词：半导体；光电信息功能材料；研究与创新

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.218

0 前言

从远古到现代，从石器时代到如今的信息时代，历史的发展表明信息科学技术发展的先导和基础是半导体信息功能材料的进步，伴随着时展的特征，我们可以很容易的分析出，光电信息功能材料在方方面面深刻的影响着人类的生产和生活方式。现如今，随着光电信息功能材料的不断普及以及各行各业的的综合应用，其技术得到了光速的更新，例如其信息的存储已不再受低级别的限制，其存储量已被提高到KT级别，当然为了使之更好地适应社会，发挥出更大的作用，生产商与使用者对光电信息功能材料的研究与创新从未停止。光电信息功能材料的发展，同样也与国家生产力的发展有着密切的联系，它是国家经济发展的根本保障之一。对于目前正处在快速发展中的我国来说，大力发展半导体光电信息功能材料十分必要。

1 半导体光电信息材料简述

科学技术之所以得到不断发展的原因之一，便是有着信息研究材料的支持，人类对不同材料的研究与创新，是科学技术飞速发展，科学规律不断修正完善的基础。20世纪60～70年代，光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明，是人们进入了光纤通信，高速、宽带信息网络的时代。半导体光电材料――半导体是一种介于绝缘体导体之间的材料，半导体光电材料可以将光能转化为电能，同样也可以将电能转化为光能，并且可以处理加工和扩大光电信号。在当今社会，其应用正在逐步得到普及。半导体信息光电材料，对于我们来说并不陌生，其存在于我们的日常生活中，并且无时无刻的不在影响着我们，所以我们应正确的认识半导体信息光电材料，并且可以为半导体光电信息材料的发展贡献出自己的力量。

2 半导体光电信息材料研究的必要性

2.1 电子材料研究的意义

量子论为人们研究电子在原子中的运动规律提供了重要依据，其主要作用是揭示了原子最外层电子的运动规律方面，正是由于此方面研究取得了初步的进展，从而极大地促进了有色合金，不锈钢等金属材料的发现于研究。此外，半导体材料的开发，是得电子信息技术得大了极大地发展，并且逐步兴盛起来，于是出现了我们现在正在普遍应用的采用电子学器件小型化及电子回路集成化等科学技术制造而成的电器，极大地方便了我们的生活。

2.2 光学材料研究的意义

70年代光纤技术的发展，又引起了一轮新的技术浪潮，光学材料的研究正是在此时得到了大力发展，光学材料的研究极大地促进了光纤技术的进步，进而光纤技术的迅速发展，又带动了信息技术的革新，这使得研究材料的范围逐步的被扩大。于是，多媒体电能与光纤通信技术二者逐渐的结合起来，综合应用，从而极大地提高了网络技术的发展速度，大容量的存储，大范围的交流与传输通道，在很大程度上减少了时间与空间对多媒体信息交流的限制。

2.3 技术兴国的意义

在当前信息高能时代，发展对半导体光电信息的研究，在大的方面，能在很大的程度上，帮助我国提高科技水平，进而提高国际地位，争取在国际科技方面的话语权，在小的具体方面，它能帮助政府改善人民生活水平，提高人民生活质量，因此不管于大于小，发展对半导体光电信息功能材料的研究十分必要。

3 半导体光电信息材料研究研究进展

虽然当代国际信息技术水平在不断的发展，各国的科技水平都在提高，但是相对于国际水平或者其他发达国家来说，我国在半导体光电信息材料的研究方面还是相对落后的。我国在其功能材料的研究方面的问题主要有以下几个方面

3.1 科技水平低技术发展受到阻碍

我国科技水平相对于国际科技水平来说相对落后。我国科技发展方面存在的主要问题是发展滞缓，与国际脱节，更新换代慢。然而，科技水平的高低对于半导体光电信息材料的研究起着决定性的作用，所以要想更好地促进半导体光电信息材料的发展，我国首先需要做的便是努力提高科技发展水平，紧跟国际科技发展的步伐。提高自身的科技水平，为半导体光电信息功能材料的研究提供强大的科技后盾。

3.2 技术型人才需予以增加

受我国应试教育的影响，我国高校培养出的人才过于依赖理论，缺少创新意识。然而，半导体光电信息功能材料的研究需要的不仅仅是拥有渊博理论知识的人，其更需要的是拥有灵活大脑，创新意识的人才。因此，我国应改进相关的教育政策制度，鼓励高校培养出更多拥有创新精神、灵活头脑的人。同时，我国在进行技术型人才培养方面要注重其专业性的提高，注重专业素质的培养。从而让更多的具有专业型的人才满足社会需要，满足半导体光电信息材料研究的需要。

3.3 政策缺失

现阶段，处于发展中状态的我国在半导体光电信息材料研究中，各方面政策制度还不够完善，比如在半导体光电信息材料的研究方面，国家并没有明确地提出相应的鼓励措施促进此方面技术的发展。因此，现在国家需要作出努力的便是组织相关部门，制定相关奖励政策，来促进半导体光电信息材料的研究。政策的制定需要立足于我国的现实和实际，相关部门要对半导体光电信息材料进行仔细研究，通过政策的制定很好的指导其发展和拓新。

4 结语

从上文中可以我们可以看出，在当代信息技术高速发展的时期，半导体光电信息功能资料的研究，对一国的生产力发展，经济进步，起着重要的决定性作用，半导体光电信息功能材料普遍存在于一国人民的日常生活当中，每一个人都应当成为半导体光电信息材料研究的推动者，只有全民努力，其材料研究才能得到长足发展。

参考文献：

对半导体的认识范文第2篇

为了开发电子管的替代产品，美国贝尔实验室主任凯利将目光放在了半导体材料上，他深信人们会找到一种更好的放大元件代替真空电子管。1936年，凯利广纳贤才，成立了半导体研究小组，肖克利和布拉顿都是其中的成员，他们共同研究的课题是氧化铜的工作原理。肖克利想以氧化铜制成半导体三极管，但实验屡次失败。

随着二战爆发，研究课题被搁置下来。战争结束后，肖克利和布拉顿又回到了贝尔实验室，并于 1946 年1月成立固体物理研究小组，肖克利担任组长。肖克利上任后做的第一件事就是聘用巴丁和其他一些科学家。一开始，布拉顿和巴丁采用肖克利提出的场效应概念，将一片金属覆盖在半导体上，利用金属与半导体之间的电压所产生的电场来控制在半导体中通过的电流。不幸的是，布拉顿等人进行了多次实验都没有成功。

分析失败原因后，巴丁提出了表面态理论。根据这一新的原理，在1947年12月23日的实验中，他们终于取得了意义重大的成功。巴丁和布拉顿把两根细金属丝放置在锗半导体晶片的表面，其中一根接通电流，使另一根尽量靠近它，并加上微电流，这时，通过锗片的电流突然增大，这就是一种信号放大的现象。巴丁和布拉顿实验成功的这种晶体管，是金属触丝和半导体的某一点接触，故称“点接触晶体管”。

这项伟大的发明使许多专家大为惊讶。然而，对它的实用价值，人们大都表示怀疑。在公众心目中，晶体管不过是实验室的珍品而已，估计只能做助听器之类的小东西，不可能派上大用场。

然而，贝尔实验室的科学家们坚信晶体管大有前途，它的巨大潜力还没有被人们发掘。之后，肖克利对半导体的性能进行了更为深入地研究，并认识到过去进展不大的主要原因是一味地模仿真空三极管。于是，他又构思了一种新型晶体管，其结构像三明治夹心面包一样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间。由于技术条件的限制，肖克利整整花费了一年的时间，直到1950年，才成功制造出第一个PN结型晶体管，这正是现代晶体管的正宗始祖。

对半导体的认识范文第3篇

关键词：半导体器件物理；教学改革；探索与实践

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0222-03

一、引言

随着全球信息化进程的加快，微电子产业得到了迅速的发展，作为向社会输送技能型人才的高职院校，培养微电子专业学生具备一定理论基础和较强的实践创新能力显得尤为重要。《半导体器件物理》是高职院校微电子专业的一门重要的专业基础课，主要讲授的是半导体特性、PN结原理以及双极型晶体管和MOS型晶体管的结构、工作原理、电学特性等内容，该课程教学的目的是让学生掌握微电子学专业所用的基本器件知识，为学习集成电路工艺和设计打下理论基础。

二、目前课程面临的问题

1.学生的知识基础的不足。要系统而深入地学习《半导体器件物理》课程，一般要求具备量子力学、固体物理及统计物理等前导课程的基础知识。高职院校的学生，虽然是高中起点，但其中有很多文科毕业生，物理、数学基础较差，缺乏现代物理学方面的基本概念和相关理论知识，面对《半导体器件物理》课程的学习，知识上难以顺利衔接。

2.缺乏适合高职学生的教材。高职院校的微电子专业通常起步较晚，目前适合高职教育的《半导体器件物理》教材很少，比较成熟的几乎全部都是本科教材，其基础知识起点较高、数学推导繁杂，内容覆盖太广，不能适应高职学生的需求[1]。

3.教学模式的限制。《半导体器件物理》这门课理论性很强，通常把它定位于纯理论课程，在教学模式上通常以板书为手段，以讲授为主。其实，这门课是一门理论性和实践性并重的专业基础课，要求学生在掌握知识的同时学会科学的思维方法、具备开放的研究能力。但是传统的教学模式对这些能力的培养是一个束缚。

4.教学资源的匮乏。在教学过程中为提高教学效率、增强学生兴趣，强调充分应用现代教育技术和手段。但本课程缺乏直观生动、富有动态变化，切实反映物理过程的辅助用PPT，另外，网络资源很少，学生无法通过现代信息技术手段来实现自主学习。

三、课程教学改革探索与实践

1.编写适合高职学生的教材。基于高职学生的特点和培养高技能应用型人才的目标，在教学内容的选择上应以必须、够用为度，突出基础性、实践性。例如在半导体材料特性这一部分，我们注意和高中物理的衔接，删去K空间、布里渊区等过于艰深内容，增加了原子物理的基本概念，顺利引出能带论。在讲双极和MOS器件时，我们将半导体器件版图的内容渗透到教学内容中，让学生形成基本概念，有利于和《半导体集成电路》、《集成电路版图设计》等课程的衔接；同时引入半导体器件工艺流程，为学习《半导体制造工艺》打下基础，课程的实践性也得以体现。另外，教学过程中的数学推导尽可能简洁或者略去，注重通过图例阐述物理过程，避免学生的畏难情绪。

本课程的内容按照知识内在的逻辑关系，可以分为三个模块。集成电路的设计与制造是围绕着半导体材料特性展开的，是微电子专业课程的基础；PN结原理是双极型晶体管的基础、半导体表面特性是MOS型晶体管的基础；我们把这三块内容确定为基础模块。常规的半导体器件不是双极性型的就是MOS型的，集成电路的基本单元也就是这两种类型的晶体管，这是后续课程学习的关键，也是岗位职业能力的基础。我们把这两块内容定为核心模块。功率器件、太阳能电池、LED属于新兴的产品，对他们的结构原理的介绍也是有必要的，归为拓展模块。教学过程中要夯实基础（模块），突出核心（模块），介绍拓展（模块）。以期打好后续课程的基础，全面培养学生的职业能力。基于上述教学内容选择及组织形式，在多年教学实践的基础上，我们编写了一本文字浅显易懂、图例直观明了、论述明白流畅、数学表达简洁、理论联系实际、内容够用即可的校本教材。通过试用学生反映较好，为教学工作带来极大的便利。目前，教材《半导体器件物理》[2]已由机械工业出版社正式出版。

2.推进理实一体化教学改革。以前，教师通常将这门课当成一门理论课来上，以教师讲课为主，实行的是填鸭式的灌输教育，大部分学生对这种教学模式不感兴趣。笔者以为，《半导体器件物理》这门课是理论性和实践性并重的一门课程。在教学改革中我们将半导体实验嵌入其中，作为理实一体化项目。把原来的验证性实验改变为探究性实验，让学生通过实验现象自行分析研究，发现规律、得出的结论，从而提高学习积极性，增强感性认识，最终达到切实掌握知识的目标。

以PN结的正向特性——肖克莱方程为例，肖克莱方程的引入是个难点，完整的推导至少需要一个课时，作为高职院的学生来说，能听懂的是少数。现在我们讲完正向导通的物理过程之后，运用半导体管特性图示仪测量出PN的正向特性曲线（如图2），然后直接引入肖克莱方程：

I=I■exp■-1

我们根据实测曲线给出理想曲线（如图3）并进行对照，通过对比发现差异，然后介绍阈值电压及其产生机理。这样既避开了烦琐的数学推导，又使得阈值电压的概念能够牢固的掌握。

目前课程运用的理实一体化项目有14个，如表1所示，占约占总课时的30%。

3.采用多元化教学方法。为了帮助克服学生学习“半导体器件物理”课程理论性较强和抽象难懂的困难，我们在实际的教学过程中，多采用启发式和讨论式教学，将理论学习和实践练有机结合起来，增强学生创新思维和参与意识。在课堂教学中，采用启发式教学，注重师生互动，改变以往的灌输教育，使学生真正参与进来，加强他们学习的主动性，提高教学效率。采用讨论式教学可以使学生在学习中由被动变为主动。在课堂上教师提出一些问题，让学生自己查阅相关文献寻找解决的办法。然后就该问题组织学生展开讨论。例如MOS管栅电极两边出现电场峰值，会降低击穿电压，应当怎么改善？在讨论过程中教师总结和点评时，要指出为什么对，为什么错[3]。在教学过程中，课程组设计完成一套多媒体课件，注重反映重要的概念与公式以突出基本概念和基本计算，展示器件等图例，既方便说明问题，又可以减少板书时间，将更多的时间留给学生交流讨论。PPT中还表现了物理现象的变化过程，将抽象理论知识动起来，大大激发了学生的学习热情，加深了学生对理论知识的深刻理解。

4.将版图设计软件引入教学。Cadence virtuoso是一款功能强大的版图设计软件，运用cadence配套的specture仿真工具，也可以对半导体器件进行仿真分析，在这方面cadence软件也有不俗的表现。下面采用该软件对mos特性曲线在不同器件参数下进行量化分析。

图1是标准NMOS器件的特性曲线仿真结果，宽长比为1μm∶1μm；改变其宽长比为1μm∶10μm，特性曲线仿真结果如图2。通过对比让学生理解半导体器件结构参数的改变将造成电学特性的变化，掌握如何合理选择参数的方法。在教学过程中利用版图设计软件来进行仿真，增强了学生的感性认识，有助于学生的对理论知识的理解。同时让学生初步接触专业软件，为后续的《集成电路版图设计技术》等课程打下基础。

5.建立课程网站。目前，课程已建立了网站，将课程信息、教学内容、多媒体课件、课外习题及答案等材料上网。课程网站的设立共享了教学内容，指导学生学习方法，方便学生自主学习。

四、总结与展望

在《半导体器件物理》课程改革的探索实践过程中，我们使用课程组编写的适合高职学生的教材，推进理实一体化的教学模式，在教学过程中恰当的运用启发、讨论等教学方法、制作直观、动态的PPT辅助教学，收到了良好的教学效果，学生在学习过程中的畏难情绪明显减少，主动性得到了显著提升，和往届相比，学习成绩获得一定的提高，后续课程的老师反映学生对基本概念的掌握更为扎实，教学改革获得了初步成效。

目前已建立了《半导体器件物理》课程网站，但是缺乏互动。下一步的设想是：利用学校的Kingosoft高校网络教学平台，创建了《半导体器件物理》教学网站，开展网络化教学。要设立多媒体课件、课程录像、网络资源、交流论坛、课程信息、课外习题、习题解答等栏目，积极拓展学生的学习空间，加强学生之间、教生之间的交流，以期方便不同理论基础的学生进行学习，提高学生的自主学习能力，进一步调动了学习的主观能动性。

参考文献：

[1]陈国英.《半导体器件物理基础》课程教学的思考[J].常州：常州信息职业技术学院学报，2007，（6）.

[2]徐振邦.半导体器件物理[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3]李琦，赵秋明，段吉海.“半导体器件物理”的教学探讨[J].南京：电子电气教学学报，2011，（2）.

对半导体的认识范文第4篇

太阳能作为一种清洁无污染的新型能源，受到了各国政府和组织的青睐，而太阳能电池正是目前最主流的转换和储存太阳能的方式。数十年来，人类对太阳能电池高效率的追求从未停止。从简单的单晶硅太阳能电池，到异质结太阳能电池、薄膜太阳能电池，再到目前研究火热的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池，光伏材料的能量转换效率不断被刷新。在对光伏材料的研究过程中，我们对半导体中载流子的运动规律有了清楚的认识，可以通过设计光伏结构和组分来调节载流子的输运行为，同时也发展了一系列新颖的实验观测手段。鉴于单节光伏电池的效率已经开始逼近肖克基（ShockleyQueisser）极限，因此很有必要对目前的光伏发展现状进行总结，同时对今后的新型光伏材料探索提供指导，本书就是以此为出发点而写作的。

全书共9章：1.传统的三维结构光伏材料，包括Si， 碲化镉（CdTe）， 铜铟硫（CIS），铜铟镓硫（CIGS），砷化镓（GaAs）， 氧化锌（ZnO）等。主要介绍结构设计过程对各项参数的不断优化，尤其是一些微纳米结构的设计。但是如何将微纳米结构中得到的高效率用于大规模实际应用仍是一个巨大的挑战；2. Cu2ZnSn（S，Se）4 （CZTSSe） 光伏材料。该材料最大的优势是所含元素地表储量丰富，成本低廉。本章主要介绍了CZTSSe材料不同的制备方法，包括脉冲激光沉积，磁控溅射、气相沉积等；3.详细分析Cu2ZnSnS4类型材料，通过元素替换和组分调控，实现能带调节与缺陷控制，最终得到最优的组合方式；4.ZnO光伏材料。介绍n型、p型和共掺杂的ZnO， 实现了结构调控与性能优化；5.利用可见光在TiO2/Metal/CdS三明治结构中实现产氢与光降解过程。主要介绍材料制备和表征方法，并对反应机理进行了分析；6.有机光伏材料。有机材料制备成本低廉，同时具有极好的可印刷性，是未来光伏电池领域极具应用潜力的材料之一；7.有机半导体光伏材料中的{米调控。通过掺杂和热处理等手段，实现能带的调控和最优的光伏性能；8.光伏电池的表征手段；9.太阳能光伏电池的实际应用。

本书内容详实，对从事光伏材料研究的科研人员和教学工作者是一本极好的参考资料。低年级研究生可以重点参考第8章，学习光伏材料表征的基本手段和分析方法。对于从事产业化研究的学者，学习第9章的内容也许大有裨益。对于绝大部分从事新型光伏材料的研究人员，从中汲取灵感，找到光伏材料新的发展方向才是最重要的。自瑞士联邦理工学院Michael Gratzel教授首次发现钙钛矿光伏材料的高转换效率以来，大批的科研人员投身于该新兴领域。2015年，华中科技大学陈炜教授在国际顶级期刊Science上发表文章，实现大面积钙钛矿太阳能电池的国际认可最高效率 （15%），为钙钛矿光伏材料的大规模产业化提供了可能，并且该效率仍有很大的上升空间，所以值得全世界的科研人员投入更多的精力进行研究。

对半导体的认识范文第5篇

关键词：处理器； 存储技术； 电子井； 智能机器人

中图分类号：TN919-34； TP302 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0181-03

Study on Novel Processor and Storage Technology

SHEN Long-zhang, FAN Yu-jin, LI Zhe-kun, LI Fu-yu

(Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

Abstract： Since it is difficult for the semiconductor integrated processor in intelligent robots to handle and simulate human thinking activity, a new type of processor and storage ideas are proposed. The processor can directly conduct the high-speed real-time processing of the ultra-large-scale analog signal. The electronic well is taken as the smallest memory cell and reacts the signal changes in the form of electron beam to produce real-time analog control signal. A new idea p is provided for design of the rocessor in intelligent robot. The working process of the processor and memory is analyzed by means of an example.

Keywords： processor; storage technology; E-well; intelligent robot

收稿日期：2011-07-29

基金项目：国家自然科学基金资助项目（50864008）；科技人员服务企业行动项目（2009GJF30012）0 引 言

在上个世纪晶体管刚被发明的那几十年里，科学家和工程师们都乐观地预测人类离智能化时代已经不远了，特别是日本的某些研究所更是乐观地认为到了21世纪初那些科幻小说里的场景将会在现实中重演，然而直到如今，世界上大部分的科学家和研究人员不得不承认，在现有知识基础上，短期内是无法实现真正的人工智能的。

人类对于机器人的研究早已有之，但正当各国科学家如火如荼地进行机器人的智能化研究时，在21世纪这个信息爆炸的时期，科学研究似乎遇到了一段极为棘手的瓶颈时期，半导体和布尔代数并没有显示出其万能的一面，全球基本上没有任何一种理论或者算法能赋予机器人生命，也就是说现今机器人除了机械地按照人类设定的程序和指令动作外，不能拥有自我判断能力。但人类并没有因此而放缓研究的脚步，日本一家公司曾从国内大学、公共研究所招聘了20多位脑科学、机器人专业的优秀研究人员，组建了生命力学研究所，专门研究下一代智能机器人。该研究所的5年计划指标是：把世界上脑科学最新理论编制成程序，用100多台计算机并联，处理各种高级信息，并把处理结果用无线技术传输给机器人本体，使之具有自我思考功能，灵活地对应周围环境，进行“人”与自然交流，从而进行自律的智能动作。虽然通过几年的努力取得了不少成果，最终还是以失败告终，仅仅证明了一个结论，人类在现有知识基础上短期内无法研制出拥有自我思考能力的机器人。

处理器作为机器人的心脏，也是整个硬件系统的控制指挥中心，负责对外界信号进行判断、分析、学习，并指挥整个系统的运转，当然需要极高的信息处理能力和智能化。因此，智能机器人发展的关键就在于如何开发出一种信号处理器来模仿人类处理信息的能力，使机器人具有仿人类的大脑［1-2］。本文提出一种新型的处理器及存储理念，即基于人类大脑处理信息的方法，采用特殊的结构从而能够直接对超大规模的模拟信号进行高速实时处理，以电子井作为最小存储单元，并以电子束形式反应信号变化，产生实时模拟控制信号。

1 对现今半导体集成电路的思考

半导体集成电路和微处理器的出现不仅深刻地改变了电子技术的面貌和原有的设计理论基础，而且成为现代科学技术的重要基础之一，人类曾用它创造出自动化程度极高的各种应用系统。但目前越来越多的科学家们认识到了半导体电路的缺陷，虽然它的速度越来越快，稳定性越来越高，应用领域越来越广，然而当人类试图利用它去攀登人工智能的高峰却只能遭受一次又一次的失败。仅具有2种电平变化的数字电路具有稳定性高和易于处理的特性，这也决定了它需要用二进制信息量转换模拟信号的实际信息。对于信息量不是特别大的应用系统，只要缩短处理器的时钟处理周期就能满足信息的处理和传递，但对于人类思维这种信息量极大和实时性要求极高的处理，数字量的信号很难模拟出高级思维活动，就像ADC/DAC无法精确转换非二进制数一样。现今半导体处理器通过位数来提高精度与运算速度，也就是说简单的整数和复杂的开方数都必须占用同样的位数，占用同样的处理时间。而人类思维是通过一系列的电流传递产生的，这种生物细胞间的电流信号是连续的，但如果换算成二进制信号进行处理，那么人脑的复杂程度将增加无穷倍，如此高精度的人类生物神经都无法处理，更何况没有任何应变能力的数字集成电路了。

所以能高速实时处理大信息量的处理器必须直接对模拟信号做出响应，但是当众多模拟量在单片上集成时，相互间的电磁干扰将使电路无法正常工作，于是用电流取代电压，用电子束取代电流变化，以减轻干扰，并使功耗下降几个数量级，最大限度地满足运算需求。

2 新型信号处理器的框架结构与工作原理

作为一种仿生学的处理器与存储技术都是建立在模拟信号处理的基础上的，模拟信号如通过听觉、视觉、触觉等传感器采集的信号再通过放大、滤波、整形后送入处理器(Processor)，先通过一级转换(Tra)，将电压变化量转换为电流变化量，即转换为电子束信号，以配合处理器的处理，在处理的过程中激活学习功能(Study)，而学习功能区将需要记忆的信号送入可学习区，并通过烧写块(Bypass)将一些数据写入学习记忆区(Learning store)，以备下一次直接调用。图1为处理器的框架示意图。

图2为不可记忆存储器最小单元电路，E-well为可触发电子井，分为：

（1） 触发电子井（Trigger E-well）：接收来自总线的信号，产生电子束触发信号，此信号将通过触发通道传递至响应电子井；

（2） 响应电子井(Respond E-well)：接收最近电子井状态，产生电子束响应信号，此信号通过多级响应最终被处理返回数据总线至处理单元；

（3） 监测电子井(Monitor E-well)：实时监测分控活动，可被触发通道产生信号触发，并将监测信息直接传回上一级分控。

所有电子井均可通过离子通道进行联系，而分控可以将信号以离子形式传递至每个电子井。各个电子井通过读写线与最小中间站联系，而每个中间站又通过星型连接传递数据与控制信号，中间站即′Ion and Controller′接收来自上级的控制信号，激发电子井输出数据，并通过总线输出。若此时需处理的信号为声音信号，首先将传感器传入的模拟信号转化为电子束信号［5］，然后进行分级处理将信号转换为编码信号，固定存储区存储基本数据，当接收信号溢出时将激活学习区，然后经过判断是否需要学习，如果是则激活学习记忆区Learning store，即通过图3所示的电路将信号进行存储。

学习存储区比固定存储区增加了学习电子井（Varied E-well）,接受学习控制信号的输入，通过击穿加入的PN结［6］来烧写未处理的记忆区。

3 实例分析处理器具体工作原理

下面以实例来说明处理语音信号的具体工作原理。当传感器接收到外界语音信号如“你好吗？”时，则将其转换为随电压变化的模拟信号［7］。包含字节、语法、音调、声音强度等信息，送入处理器，进行一级处理，将电压信号转换为电子束。以正弦波为例，开始电压为0，电子束中电子数量也为0，然后电压增加，而电子量随电压线性增加［8-9］。

转换出来的类似量子的信号将通过处理器分流，例如“你”由几个实时电子束组成就分流成几份，每一份都通过一个分控去触发下级电子井，而电子井接收到电子信号后吸引来自周围离子通道的游离离子，而接触到被触发电子井对应的响应电子井将响应此信号，经处理后输出同样为电子束形式的信号，再通过语法、音调等处理单元，将最终结果输入处理器，在处理器中利用电子胶卷对电子束进行解析、处理、放大，最终输出响应信号［10-11］。

当监测到电子井未收到响应信号时，将把本信号流送入学习处理单元，在学习处理单元设置应对程序，摒除误操作，存储可学习信息。

4 结 语

本文提出了一种用于处理超大规模实时信息量的新型处理器，对其总体框架进行了分析研究，为智能机器人处理器的设计提供了一种新思路。对于智能机器人这个困扰了全世界的难题，它的研究将是持久的。在机器人领域，人类需要研究和探索的路还很漫长，而机器人的智能研究到目前为止，还是科学界一个不可逾越的鸿沟，无数科学家和世界上的顶尖学者为此注入了毕生精力，最后却以失败告终。本文认为目前所面对的困难只是暂时性的，当人类为机器人设计出聪明的大脑后，一切问题都将会迎刃而解，未来将是一个崭新的智能世界。

参 考 文 献

［1］ 刘文光．EUV波段光子计数成像探测器信息处理器的设计与实现［J］．硅谷，2010(17):95-97.

［2］ 佚名.英特尔推出新型凌动处理器［J］．中国制造业信息化，2009(6):46-48.

［3］ 钱刚，李莉，沈绪榜．一种适用于多媒体处理器的MAC单元的设计［J］．计算机研究与发展，2002,39(7):10-13.

［4］ 杨学军，晏小波，唐滔．流处理器技术研究与发展［J］．计算机工程与科学，2008,30(4):75-77.

［5］ 刘志强，王丽芳，王新民，等．基于存储处理器的Raid控制器研究［J］．西北工业大学学报,2010,28(4):32-35.

［6］ 尹建华，李志伟．半导体硅材料基础［M］．北京:化学工业出版社，2009.

［7］ 史永基，高雅利．生物-化学微传感器技术和应用［J］．传感器世界，2008(10):9-14.

［8］ 王取泉．基于半导体量子点的量子计算与量子信息［M］．北京:中国科学技术大学出版社，2009.

［9］ GORY S M．半导体制造与过程控制基础［M］．北京:机械工业出版社，2009.

［10］ QUIRK Michael, SERDA Julian.半导体制造技术［M］．北京:电子工业出版社，2009.

［11］ SENGUPTA Anirban, SEDAGHAT Reza, ZENG Zhi-peng. Multi-objective efficient design space exploration and architectural synthesis of an application specific processor (ASP) [J ]. Microprocessors and Microsystems, 2011 (35): 392-404.

作者简介: 申龙章 男，1988年出生，湖南邵阳人，硕士研究生。研究方向为数控技术、摩擦学。

樊瑜瑾 男，1962年出生，云南昆明人，教授，硕士生导师,1989年于清华大学获取博士学位。研究方向为摩擦学、CAE及计算机模拟技术。