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篇集成电路的研制范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:集成电路布图设计;知识;保护
前言:
当今世界,随着科学技术的迅速发展,电子科技迎来了蓬勃的发展机遇,在短短的几十年时间内,电子行业发展到了一个前所未有的高度。尤其是计算机行业,更是电子行业中的领导者。但是,在这些电子行业中,最离不开的,便是集成电路系统,即集成电路系统行业的发展影响着电子行业的发展。由于集成电路产业的迅速发展,在其知识产权保护方面存在的问题也逐渐的暴露了出来。本文便着重于集成电路布局设计的知识及知识产权保护方面进行研究,从而为我国的集成电路事业的健康发展指出一条清晰明确的道路,顺应时展的潮流。
1 集成电路布图设计概述
1.1 集成电路布图设计的概念
集成电路系统的基础是半导体,即由半导体材料作为集成电路的基本元件,经由多个元件进行合并连接,共同置于由半导体组成的基片上,最终组装好的集成电路在电子器械或电子系统中控制电流,进而发挥其电子功能的部件。在计算机技术并不发达的初级阶段,由于材料学以及电子工程学的发展比较落后,使得计算机内部的电子元件是经由导线进行彼此之间的连接,这种搭设方式不但增加了电流流动的时间,减缓了信息传输的速度,还极大的增加了计算机内部的集成电路所占用的空间,使得计算机的体积极大,且信息处理缓慢,功能缺乏。但随着时代的发展,材料科学的不断进步,人们找到了良好的电子材料进行集成电路的搭建,因此,在集成电路的布局设计上能否取得进步便成为了计算机事业能否发展的关键所在。所谓的计算机部件设计,是经由软件或者图纸进行电路布局的3D模型规划,其就与土木工程中的建筑设计图纸相似,能够为产品的制造进行技术支持与步骤提供。可以说,集成电路布局设计在集成电路发展事业中所占的位置是最重要的,且在资金的投入上也是最高的。通常需要巨大的资金投入与人才投入才能设计出合理的集成电路布局。
1.2 集成电路布图设计的基本特征
集成电路布局设计的基本特征可以大体分为三个方面,依次为无形性,复制性以及表现形式的非任意性。在无形性上,由于计算机中的集成电路布局是由专业技术人员进行的智慧创造,仅仅能记录在图纸上以及电子储存设备中。可以说,这种思维创作的智慧结晶仅能通过有限的载体进行反映,进而被人了解知晓。这些都是集成电路布局设计的无形性的体现。在复制性上的体现更为明显,当集成电路的布局设计储存在电子储存设备当中时,通过计算机中的软件便可进行信息的复制,从而使得集成电路的布局设计被复制为多份。当不具备集成电路的布局规划信息与图纸时,想要了解某一电子设备中的集成电路布局状况,可以对该电子设备进行拆分处理,将内部的集成电路暴露出来,通过照相仪器或扫描仪器进行内部布局信息采集,便可以采集到集成电路的布局信息。这种信息的采集可以极大的降低集成电路设计者的工作难度与工作量。在表现形式的非任意性上,集成电路在原材料的使用,元件的基本参数,工艺技术要求等等方面都有极其严格的要求。在技术规范与原则上也有一定的套路,因此说,在集成电路的表现形式上,其具有非任意性。
1.3 以电磁炉为例的集成电路
此处以电磁炉的集成电路为例进行简单分析。SM16312集成电路主要控制电磁炉中的显示屏部分。通过中央处理器的控制将电信号转化为数据信号,进行编码转化显示在显示屏当中。且当电磁炉的集成电路出现问题进行更换时,需要注意的问题更多,首先便要保证维修环境的整洁,防止环境中污染物的影响使得电磁炉的显示屏部位出现问题。由集成电路控制的显示屏灯管比较脆弱,电路维修时操作手段的不当会使得灯管破碎或传输导线的断裂。进行导线焊接时,时间不可过长,否则容易导致电路控制的显示屏部位完全损坏。
2 集成电路布图设计的知识保护
2.1 对集成电路布图设计进行保护的意义
之所以对于集成电路布局设计进行保护,是因为布图设计是脑力劳动者脑力创作的成果与智慧的结晶。集成电路布图属于电子产业中专业要求较高的行业,如果不具备高端的专业知识与专业素养就无法进行集成电路的布图设计。在设计者进行布图设计的过程中,设计人员要对电路中的各个元件有详细而充分的了解,在进行布图设计时,既要考虑到固有的一些设计规定与功能布局,还要充分发挥设计者的创造力,只有将这两点进行有机的结合,才能够创造出优秀的集成电路布图。由于电路布图的这种设计是一种无形的资产,只能通过有形的载体进行信息承载才能够被人们了解。所以要对这种无形的设计进行产权保护,才能够在最大程度上保证布图设计者的权益不受到侵害。在创造性与实用性上,由于集成电路的布图需要脑力的劳动,一旦创造出独特的且信息处理迅速的电路布图设计则会产生巨大的经济效益,且有可能会对电子行业的进步与革新产生较大的影响,因此需要进行知识产权保护。
2.2 集成电路布图设计保护模式选择
对集成电路布图设计进行保护,就需要依靠法律的力量。国家制定了相应的《关于保护集成电路知识产权条约》。其中对于集成电路的保护就有明确的规定,既要求布局设计自身是由设计者自身进行独立的思维创造或与其他人共同合作进行创造进而得到的成果。对于那些根据别人的集成电路布局设计进行模仿或复制的布局设计,不但不对其进行法律保护,还要追究其法律责任。由于集成电路布图设计涉及到原创性,创造性与新颖性这三个方面,因此,知识产权在对其进行保护时,既要保护到成果作品自身,还要对其中蕴含的创新点与思维创造部分进行保护,这有这样,才能对与集成电路布图设计进行充分的保护,进而保护设计者的智力成果与财产安全。
2.3 集成电路布图设计专有权设计
对于集成电路布图设计的专有权进行保护,需要对主体,客体以及内容这三方面进行保护。在主体保护方面,涉及到布图设计的设计者,这既包括设计者自身与在思维创造过程中一同参与的合作者,还包括布图设计的相关法人与组织,另外,相关的可以享受该成果的权利委托人也是保护主体之一。而保护的客体,指的则是设计者创造出的具备思维创造性的布图设计。对于集成电路布图设计的内容保护既是对于设计专有权的具体权能进行保护。具体包括有复制权,商业利用权。
3 结语
当今世界,随着科学技术的迅速发展,电子科技迎来了蓬勃的发展机遇,在短短的几十年时间内,电子行业发展到了一个前所未有的高度。集成电路是以半导体材料为基础的,由多个元件进行线路连接,设置在基片之上,以达到一定功能的电子产品。本文通过对集成电路布图设计进行概述,并对集成电路布图设计的知识保护进行分析,从而促进我国的集成电路事业的发展,使我国的电子产业赶上时代潮流。
参考文献
[1]蒋黎.集成电路布图设计法律保护研究[D].吉林大学,2013.
关键词:输电线路;工程技术;施工质量;控制问题
中图分类号:TM752 文献标识码:B 文章编号:1674-3954(2013)21-0292-02
1 前言
输电线路在整个电力系统运行中,起着输送电能和分配电能的重要作用,对变电站及发电厂运行有效性具有重要意义。但是由于输电线路施工存在危险度高、环境复杂、难度较大等问题,如果不能及时解决,将对输电线路运行造成严重影响,同时危及人们生命财产安全。因此,施工人员必须对输电线路工程施工质量进行有效的控制,以保证输电线路的高效运行。
2 输电线路施工质量控制原则
2.1 特殊性原则
输电线路施工特殊性原则,要求施工单位必须与其他部门进行有效的沟通及全面的合作,对输电线路工程施工过程进行严密的控制,以提高输电线路工程的施工质量,保证电力系统的安全运行。同时加强输电线路工程施工管理力度,防止各种施工质量影响因素的产生。
2.2 多变性原则
在输电线路施工容易受到各种外部因素影响,例如环境因素、天气因素等,导致多变性施工质量问题的产生,而这些质量问题的长期遗留,将对其余工程质量造成一定的影响。因此,要求施工人员要及时发现输电线路施工中存在质量问题,并及时进行修复,以防止质量问题的严重化。
2.3 重要性原则
由于输电线路施工质量对电力系统安全运行起着至关重要的作用。因此,要求施工人员在质量控制过程中,要遵守其重要性原则,对输电线路整个施工过程进行有效的管理和控制,以避免施工质量问题的产生,对电力企业造成严重经济损失,对人们生命产生安全造成严重威胁。
3 输电线路工程施工质量控制措施
3.1 勘测作业质控措施
在输电线路施工前,施工人员必须对施工环境进行有效的勘测,并制定出相应的施工图纸,才能保证输电线路施工作业顺利进行。输电线路勘测质控措施:①在输电线路工程勘测作业中,必须对其转角参数、平距参数测量质量进行严格控制,以避免漏测或者误测等现象的产生。②要勘测人员严格按照工程规程要求进行操作,并实行审查制度,以保证勘测数据的准确性。③定期对勘测人员进行培训和考核,以提高勘测人员勘测能力,保证输电线路施工勘测质量。
3.2 基础施工质控措施
基础工程作为输电线路工程的重要基础,能够有效防止输电线路杆塔沉降、倒塌或者变形问题的产生,对输电线路安全运行起着至关重要的作用。输电线路基础工程主要是由混凝土及钢筋混凝土浇筑而成的,其基础设施主要包括转角塔、岩石基础及浇筑承台。①转角塔基础。在基础工程施工过程中,由于转角塔向上力相对较大,所以必须以稳定性较高的钢筋混凝土为施工基础。②岩石基础。在施工过程中,必须做好输电线路四周岩石的勘察工作,查看岩石基础是否能够满足工程施工要求,如果实际岩石基础与设计岩石基础存在较大差异,则需采取必要的变更措施。③承台基础。主要是在输电线路岩石上钻孔、锚筋、灌浆、浇筑,以形成一定的承台。但是注意,在施工过程中,不能对岩石结构造成破坏,锚筋安置位置要准确,并做好混凝土的养护工作。
3.3 杆塔施工质控措施
杆塔施工质控措施主要体现在两个方面,即杆塔类型及杆塔组立。①选择适宜的杆塔类型。杆塔类型决定了输电线路施工速度、维修效率及经济效益,因此,选择适宜杆塔类型很重要。若杆塔施工条件较为方便,如平地地区、丘陵地区等,则可以选用钢筋混凝土结构的杆塔或者预应力混凝土结构的杆塔。若杆塔施工条件较为复杂,如跨度大地区、档距宽地区等,则应该以铁塔为主,如图1。②选择适宜的杆塔组立。现阶段输电线路杆塔组立主要分为两种,即整体性杆塔组立和分解性杆塔组立。由于杆塔强度与杆塔施工质量有着密切关系,因此必须按照工程需求,选择强度相对较大杆塔,并对杆塔材料、结构及受力状况进行充分的考虑,使杆塔负载能够满足输电线路及其避雷设备的需求,以避免杆塔出现严重变形问题。
3.4 光缆施工质控措施
①光缆施工前质控。按照我国《电力工程管理与实务》和《电力法》的要求,对光缆施工图纸、施工材料及施工设备质量进行严格检查;利用OTDR对每盘光缆进行详细的检查和记录,并使输电光缆保持良好的运行状态。②光缆施工中质控。在光缆施工时,不可对光缆进行强制性的拉扯,应由专业人员进行协调合作,以避免光缆打结现象的产生。同时将每盘光缆的长度控制在2~3km之间,其弯曲半径应为外径的15倍;做好光缆的配盘工作,选择适宜接头及其接头盒,并将其安置在易于熔接或者交通便利的位置;在光缆熔接前,需进行熔接模拟,主要是在光缆熔盘内将光缆余纤制成一个圆形,每个熔盘绕三圈即可。③光缆施工后质控。当光缆连接完成后,需将光缆接头盒防止与吊线上方,沿着光缆接头盒放线,按照一定顺序,对剩余光缆进行有效的收集和整理。
3.5 架线施工质控措施
①做好施工前准备工作。保证架线牵引地区和架线张力地区的平整度;架线前将架线道存在杂物进行彻底清除;将架线绝缘子进行准确悬挂,同时按照一定预偏角度,将架线滑车悬挂至耐张塔上。②选择适宜的架线牵张区域。架线牵力区域与张力区域面积分别为30m×25m和55m×25m;每相导线放置完成后,则对架线大牵力机、大张力机方向做适当调整,并在其相邻杆塔上设置相应的导线悬挂基点,而架线大牵力机、大张力机则根据导线牵放流程,分别设置于导线垂直方向底端;同时对牵张机与相邻杆塔角度、距离进行合理的调整和控制。③准确划分张力放线路段。一般情况下架线张力段长度应在5~8km质检,对于跨越较为重要张力放线段可适宜的缩短其长度;架线张力放线段应选择在地形平坦且交通便利的直线杆塔上;架线起始段和终止段,应该选用上场式的杆塔。④引绳放牵控制。引绳放牵过程中,必须把牵引绳盘内φ24的钢丝绳移至滑车上,并通过张力轮引出,然后再把引绳内φ16的钢丝绳和牵引绳进行有效的连接,并通过小牵引机引出,安置在导引绳盘,同时在牵引绳和导引绳上分别安装接地滑车,以做好接地保护措施,如图2。⑤利用张力放置导线。在利用张力放置导线之前,必须把牵引区域的牵引绳从牵引滑轮内引出。当首组线头自出绳引出后,应把其绑扎至距离尾部20~50mm位置,并利用黑胶布进行包裹和密封。然后将张力机开启,并通过人工方式,把导线头有效的引出,长度应在4~5mm之间。在牵引绳通过牵引绳盘大概3~4圈之后,即可停止牵引,并将绳盘连接器拆除,将空绳盘换上。而导线盘内只有3~5圈时,即可停止牵引,利用张力机把φ16的尼龙绳经过卡线,并对其进行暂时性的锚固,将导线盘内剩余导线倒出,将空盘导线盘拆下,将新的导线盘换上。当导线盘更换结束后,可将张力机开启,引出3~5m的导线,并对牵引绳进行暂时锚固,再开启张力机,把子导线引出,并使连接点设置在地面的帆布上,进行有效地压接。当压接结束后,设置相应护线管,在对下个路段进行施工。
4 结语
输电线路工程施工质量控制是一个系统性的管理工程,因此要求施工单位必须对输电线路每个施工工序采取有效的质量控制措施,主要包括施工勘测质量、基础施工质量、架线施工质量、光缆施工质量及杆塔施工质量等,以保证电力系统运行的安全性和可靠性。
参考文献
[1]王新社,110kV输电线路的施工[J],中国新技术新产品,2011,9(11):87~88
【关键词】双极性器件;热现象;集成电路;可制造性设计
1.引言
技术计算机辅助设计(TCAD)主要是研发新的半导体器件结构和优化工艺流程及其器件物理特性参数的技术,在过去的二十年中,从纳米级微处理器到高压功率器件的研究过程中,TCAD已经成为集成电路设计非常重要的工具,随着计算机处理能力和运算速度的提高,TCAD在研究新的器件结构以及优化工艺流程的效率越来越来高,使用TCAD工具可以大大提高成品率,缩短产品开发周期和上市时间。
Sentaurus Workbench是当今全球最为著名的IC设计软件开发商美国新思科技(Synopsys Inc.)研发的新一代纳米级TCAD仿真平台,又被称为新一代集成电路虚拟化加工与制造系统。它集成了TCAD各模拟工具,具有直观易操作的图形界面,用户可以通过图形界面来进行半导体器件结构的研究及其制备中工艺模拟和器件仿真的设计、组织和运行,并通过它所提供的数据管理和仿真管理机制,对产品性能进行有效的预测,它自动地管理信息流,其中包括用户输入文件、项目参数信息和运用看图工具来分析器件特性。
2.Sentaurus Workbench的结构和特点
2.1 SWB的结构
SWB仿真系统基于开放性的图形化环境,集成了大量的工艺和器件TCAD仿真工具(图1所示),并嵌入了可对IC加工项目、加工实验类别及实验数据进行管理、组合和优化的功能,实现了对集成电路芯片加工的实际流程进行有效的虚拟化优化模拟。就是在SWB仿真系统中嵌入了实验设计(DOE)处理模块、表面响应建模(RSM)、实验数据统计分析模块、工艺条件优化模块、简洁工艺模型(PCM)、二维和三维可视化绘图支持模块等辅助工具。SWB仿真系统有效解决了IC工艺设计的中心化设计问题,使得半导体工艺条件的优化评估和器件特性的优化分析以及互联、布线设计和寄生效应分析变得更加容易。SWB通过一系列虚拟化仿真技术进行设计评估、产量优化和失效分析,最终确定出最佳工艺条件,从而达到提高效率和节省费用的目的。
2.2 SWB的特点
作为新一代TCAD设计工具,SWB具有以下特点(图2所示)。
多功能直观的图形用户界面,把仿真过程组织到项目和文件夹中,简化了复杂仿真项目的修改和处理;
工艺流程、电学特性测试程序和可视化绘图工具分层封装,保证对模拟数据流和模拟结果的有效管理,允许不同用户共享实验信息与数据;
可以进行实验设计方法、表面响应建模、优化和统计分析功能;
在同一图形用户界面的程序调度工具可以安排和监测正在运行着的仿真程序;
灵活开放的工具界面允许第三方工具软件嵌入并提供软件接口。
3.器件结构及制程的设计
本工作取双极性NPN晶体管为例,研究了NPN晶体管正常工作时体内热现象的分布,在SWB下实现小尺寸双极性器件热损耗结构的可制造性设计,并提出具有建设性意义的研究路线。
我们研究的小尺寸纵向NPN双极性晶体管的结构如图3所示。基极设计采用双多晶硅自对准结构,可以减小基极串联电阻,同时具有更小的寄生面积,从而使寄生电容变小,使器件的速度性能得到增强。采用了多晶硅发射极技术,有助于实现发射极剖面结构的工艺控制,而使薄浅基极的形成更加容易。隔离要考虑的重点是为了降低串联电阻以增加器件的工作速度,我们采用的是浅槽隔离(STI)。
器件制程设计综述如下:衬底参数为:N-外延层、N+衬底;外延层结构:1.6μm,掺杂浓度为2.5×1014cm-3,其上采用双多晶硅自对准结构。首先,淀积厚度为3500的P+多晶硅,在930℃热退火40分钟后形成外基区;然后,注入硼剂量为1.5×1013cm-2,能量为30KeV,800℃下热退火30分钟形成内基区。接下来,淀积SiO2作为隔离墙,再淀积一层厚度为3000的N+多晶硅,注入As剂量为2.4×1016cm-2,在1050℃快速热退火1分钟后形成发射极。淀积铝作为电极引线,N+衬底作为集电极。基区(注入)结深的设计值约为0.38μm,发射区(注入)结深的设计值约为0.24μm,故基区宽度的设计值约为140纳米。
4.可制造性设计的实现
首先,在SWB环境下实现工艺级和器件物理特性仿真,保持VCE=3.0V不变,将VBE作为变量,通过调节VBE使得VCE恒定,由SWB模拟可以得到VBE与晶格温度的关系曲线,如图4所示。
由图4可以看出,随着晶格温度的升高,VBE逐渐增大,在大约T=350K时,VBE达到最大值约0.735V。随后,随着晶格温度的升高,VBE却逐渐减小。
当IC=5×10-4A时,我们得到了与器件结构相对应的温变三维描述,见图5所示。
图5中X坐标与Y坐标分别表示晶体管水平和垂直方向的尺寸。由图5所示,器件器件纵向的温变最大值为437.83K,最小值为432.02K。图5是由工艺级的结构设计结果自动导入器件物理特性分析系统,基于小尺寸热电流三维模型数值求解得到的。显然,图5对于研究器件荷电状态下器件结构与热效应之间的关系是至关重要的。图5中Y方向上的零点为晶圆衬底与外延层的交界位置处,沿纵向点对点的温变定量分析充分地体现出管芯级可制造性设计的技术价值和技术含量。特别是Y轴负方向顶端所涵盖的区域是器件发射极内引线部分,该部分的温变行为将诱发管芯内电极金属化层的电迁移或造成台阶开路,所有这些,都会直接造成器件失效。
5.结束语
本工作基于集成电路模拟系统SWB可制造性设计完成小尺寸双极性晶体管(BJT)热现象相关的研究。客观上为读者展示了可制造性设计平台和典型的可制造性设计的技术路线。研究结果表示出,基于器件内部结构参数的可制造性设计同器件物理特性的虚拟分析构成的所谓TCAD一体化虚拟制造与保持器件特性的最优化设计是相当重要的。
参考文献
[1]王阳元,张兴.面向21世纪的微电子技术[J].世界科技研究与发展,1999,4:6-11.
[2]D.C.Montgomery,Design and Analysis of Experiments,New York:John Wiley & Sons,1997.
[3]R.Myers and D.Montgomery,Response Surface Methodology:Process and Product Optimization Using Designed Experiments,New York:John Wiley & Sons,1995.
[4]施敏著.现代半导体器件物理[M].科学出版社,2001:26-41.
作者简介:
董志强(1955—),男,山东平阴人,海湾电子(山东)有限公司董事长兼总经理。
岳跃忠(1963—),男,山东嘉祥人,海湾电子(山东)有限公司工程部开发处处长,长期负责大功率整流桥系列的开发及性能研究,已有三项专利授权并获得两项山东省省级科技成果。
采用大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)为主要电子器件。美国ILLIAC-IV计算机,是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机,它标志着计算机的发展已到了第四代。
1975年,美国阿姆尔公司研制成470V/6型计算机,随后日本富士通公司生产出M-190机,是比较有代表性的第四代计算机。英国曼彻斯特大学1968年开始研制第四代机。1974年研制成功ICL2900计算机,1976年研制成功DAP系列机。1973年,德国西门子公司、法国国际信息公司与荷兰飞利浦公司联合成立了统一数据公司。共同研制出Unidata7710系列机。
(来源:文章屋网 )
航空微电子及关键技术
以集成电路为核心的微电子技术,在军事通信、军事指挥、军事侦察、电子干扰和反干扰、无人机、军用飞机、导弹,雷达、自动化武器系统等方面得到广泛应用,覆盖了军事信息领域的方方面面。因此,现代信息化战争又被称为“芯片之战”。出于国防装备的需要,世界军事强国不仅重视通用微电子技术发展,也十分重视专用微电子技术的发展。这是因为专用微电子产品不仅在国防装备中应用广泛,而且对国防装备的作战效能起着关键作用。美国提出,在其防务的技术优势中,集成电路是最重要的因素。20世纪80年代美国就将集成电路列为战略性产业。决定航空电子系统成本和技术的关键和核心,是以航空关键集成电路和元器件为核心的航空微电子技术和产品。
当前微电子科学技术一个重要的发展方向,就是由集成电路(IC)向集成系统(IS)转变,并由此产生了微系统。微系统有两重含义:一是将电子信息系统集成到硅芯片上,即信息系统的芯片集成——片上系统或System on-a-Chip(SoC)。另一含义就是微电子机械系统(MEMS)和微光机电系统。
SoC将一个基于PCB上实现的系统功能尽可能的转化为基于功能、性能高度集成的基于硅的系统级芯片实现。因此,SoC尽可能多的集成系统的功能,可以减小系统体积重量,提高系统的性能,提高系统的可靠性,并能降低系统的制造成本。
MCM(Multi-Chip Module)是利用先进的微组装技术将多个(2个或以上)集成电路管芯及其他微型元器件组装在单一封装外壳内,形成具有一定部件或系统功能的高密度微电子组件。基于MCM基础上发展起来的系统级封装SIP(System in Package),是将整个应用系统中所有的电路管芯和其他微型元器件组装在单一封装外壳内的技术。MCM/SIP技术的开发应用将是突破传统封装固有瓶颈的一种有效途径,实现信息技术的发展对集成电路的封装密度、处理速度、体积、重量及可靠性等方面提出新的应用要求。
上世纪90年代,美国NASA为实现太空飞船小型和微型化提出先进飞行计算机计划(AFC),将MCM 作为在微电子领域保持领先地位的重要技术加以发展,并确定其为2010年前重点发展的十大军民两用高新技术之一。 日本一直以来都是MCM 技术的推崇者,他们建立的MCM技术协会进一步促进多芯片组件的发展与应用。
虽然SoC可以集成多种功能IP,但多工艺混合的IP难以采用SoC在单一硅片上实现, 因此虽然SoC发展迅速,但并不能取代MCM/SIP技术,一定程度上来讲,MCM/SIP技术是对SoC实现小型化的重要补充。因此,SoC/MCM(SIP)技术固有的技术优点,是航空电子系统低功耗、高性能、高可靠、超小型化的发展的永恒追求,也是航空电子系统发展迫切需要的核心技术之一。
航空微电子产业的国内外现状
航空电子系统所用关键集成电路与元器件的基本上可以分为四大类别:通用高端芯片、航空专用集成电路、机载任务子系统专用处理芯片、航空核心元器件。
1、通用高端芯片,主要是指处理类、存储类、电源类、A/D、D/A、OP等类别的集成电路。高端通用芯片决定航空电子系统的整体性能,是航空系统中不可缺少的一类重要器件。由于武器装备发展的需求超前于我国集成电路的研制和国产化,各项主战装备进入设计定型时,国内出现无“芯”可用的状况,导致定型装备的高端通用芯片基本依赖于进口,在重点型号中几款用量大的CPU芯片大都要依靠进口,只有少数是国产化的CPU芯片,而且性能都比较低。
2、航空专用集成电路,主要包是指总线网络及相关标准协议,以及使用MCM、SIP设计的模块。航空专用集成电路一般分为两种:第一种是满足航空标准、协议和规范的专用电路,如支持ARINC429协议、1553B协议、光纤通道FC-AE协议等的电路,它决定了航空电子系统的体系结构。这类芯片主要是总线协议处理类芯片,是航空电子系统的“中枢神经”,遍布飞机的各个部件和角落。第二种是满足飞机应用环境要求的专用集成电路。这类芯片是面向航空电子系统的应用需求特点开发的芯片。欧美新一代飞机研制中,广泛使用了SoC/MCM(SIP)技术手段,实现低功耗、高性能、高可靠性、超小型化的最终目标。为了达到F-22等新一代飞机综合核心处理机(ICP)对“性能/体积”方面的要求,美国“宝石台”计划中定义了多达12种MCM。
3、机载任务子系统专用处理电路,主要包括弹载计算机小型化核心芯片、头显定位处理系统芯片、头/平显畸变校正芯片、机载专用远程激光测距芯片以及机载防撞系统综合信号处理芯片等。机载任务子系统专用处理电路是决定航电任务子系统或设备某些特定性能的专用集成电路,如弹载计算机、头显定位处理系统芯片、头/平显畸变校正芯片、机载专用远程激光测距芯片和机载防撞系统综合信号处理芯片。目前国内该类任务子系统多采用专用电路板卡实现,缺点主要在于体积大、功耗高、集成度低、数据处理时间长等。