納米信息與器件的進(jìn)展素材

1、電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1 1 目目 錄錄 一一. .電子信息材料的變革電子信息材料的變革 二二. .信息存儲(chǔ)技術(shù)變革信息存儲(chǔ)技術(shù)變革 三三. .電子材料與器件變革電子材料與器件變革-LTCC -LTCC 四四. . 材料芯片材料芯片 五五. .納米晶芯材與集成薄膜器件納米晶芯材與集成薄膜器件 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2 2 一一. .電子信息材料的變革電子信息材料的變革 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3 3 電子信息技術(shù)的變革電子信息技術(shù)

2、的變革 我們的信息時(shí)代我們的信息時(shí)代 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展 因特網(wǎng)的發(fā)展因特網(wǎng)的發(fā)展 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 數(shù)字家電的發(fā)展數(shù)字家電的發(fā)展 衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展 現(xiàn)代軍事的發(fā)展現(xiàn)代軍事的發(fā)展 0 0 1010 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 20002000 20012001 20022002 20032003 20042004 20052005 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 上網(wǎng)上網(wǎng) 數(shù)字家電數(shù)字家電 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4 4 一、集成電路發(fā)展簡(jiǎn)史一、集成電路發(fā)展簡(jiǎn)史 58年，鍺年，鍺

3、IC 59年，硅年，硅 IC 61年，年，SSI（10 100 個(gè)元件個(gè)元件/ /芯片），芯片），RTL 62年，年，MOS IC ，TTL ，ECL 63年，年，CMOS IC 64年，線性年，線性 IC 加工尺度：微米加工尺度：微米 納米。納米。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5 5 65年，年，MSI （100 3000個(gè)元件個(gè)元件/ /芯片）芯片） 69年，年，CCD 70年，年，LSI （3000 10萬(wàn)個(gè)元件萬(wàn)個(gè)元件/ /芯片），芯片），1K DRAM 71年，年，8位位 MPU IC ， 4004 72年，年，4K DRAM ，I2

4、L IC 77年，年，VLSI（10萬(wàn)萬(wàn) 300萬(wàn)個(gè)元件萬(wàn)個(gè)元件/ /芯片），芯片），64K DRAM ， 16位位 MPU 80年，年，256K DRAM ，2 m 84年，年，1M DRAM ，1 m 85年，年，32位位 MPU ，M68020 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6 6 86年，年，ULSI（300萬(wàn)萬(wàn) 10億個(gè)元件億個(gè)元件/ /芯片），芯片）， 4M DRAM ( 8106, 91mm2, 0.8 m, 150 mm ) ， 于于89年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，95年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要工年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要工 藝技術(shù)：

5、藝技術(shù)：g 線（線（436nm）步進(jìn)光刻機(jī)、）步進(jìn)光刻機(jī)、1：10 投影曝光、投影曝光、 負(fù)性膠負(fù)性膠 正性膠、各向異性干法腐蝕、正性膠、各向異性干法腐蝕、LOCOS元件元件 隔離技術(shù)、隔離技術(shù)、LDD結(jié)構(gòu)、淺結(jié)注入、薄柵絕緣層、多晶結(jié)構(gòu)、淺結(jié)注入、薄柵絕緣層、多晶 硅或難熔金屬硅化物、多層薄膜工藝等。硅或難熔金屬硅化物、多層薄膜工藝等。 88年，年，16M DRAM（3107, 135 mm2, 0.5 m, 200 mm），）， 于于92年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，97 年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要 工藝技術(shù)：工藝技術(shù)：i 線（線（365nm）步進(jìn)光刻機(jī)、選擇）步進(jìn)光刻

6、機(jī)、選擇CVD工藝、工藝、 多晶硅化物、難熔金屬硅化物多層布線、接觸埋入、多晶硅化物、難熔金屬硅化物多層布線、接觸埋入、 化學(xué)機(jī)械拋光（化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝等。）工藝等。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7 7 91年，年， 64M DRAM（1.4108, 198 mm2, 0.35 m, 200 mm），）， 于于94年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，99年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。主要 工藝技術(shù)：工藝技術(shù)： i 線步進(jìn)光刻機(jī)、相移掩模技術(shù)、低溫平線步進(jìn)光刻機(jī)、相移掩模技術(shù)、低溫平 面化工藝、全干法低損傷刻蝕、加大存儲(chǔ)電容工藝、

7、面化工藝、全干法低損傷刻蝕、加大存儲(chǔ)電容工藝、 增強(qiáng)型隔離、增強(qiáng)型隔離、RTP/ /RTA工藝、高性能淺結(jié)、工藝、高性能淺結(jié)、CMP 工藝、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粒子監(jiān)控工藝等。工藝、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粒子監(jiān)控工藝等。 92年，年， 256M DRAM（5.6108, 400 mm2, 0.25 m, 200 mm） ， 于于98年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，2002年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。 主要工藝技術(shù)：準(zhǔn)分子激光（主要工藝技術(shù)：準(zhǔn)分子激光（248 nm）步進(jìn)光刻機(jī)、）步進(jìn)光刻機(jī)、 相移掩模技術(shù)、無(wú)機(jī)真空兼容全干法光刻膠、相移掩模技術(shù)、無(wú)機(jī)真空兼容全干法光刻膠、 10億個(gè)元件億個(gè)元件/ /芯片），芯片

8、）， 1 G DRAM（2.2109, 700 mm2, 0.18 m, 200 mm） ， 2000年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，2004年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。年達(dá)到生產(chǎn)頂峰。 主要工藝技術(shù)：主要工藝技術(shù)：X 射線光刻機(jī)、超淺結(jié)（射線光刻機(jī)、超淺結(jié)（0.05 m）、）、 高介電常數(shù)鐵電介質(zhì)工藝、高介電常數(shù)鐵電介質(zhì)工藝、SiC 異質(zhì)結(jié)工藝、現(xiàn)場(chǎng)異質(zhì)結(jié)工藝、現(xiàn)場(chǎng) 真空連接工藝、實(shí)時(shí)控制工藝的全面自動(dòng)化等。真空連接工藝、實(shí)時(shí)控制工藝的全面自動(dòng)化等。 97年，年， 4 G DRAM （8.8109, 986 mm2, 0.13 m, 300 mm），）， 2003年進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。年進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。

9、 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 9 9 集成電路的發(fā)展規(guī)律集成電路的發(fā)展規(guī)律 Intel 公司的創(chuàng)始人摩爾于公司的創(chuàng)始人摩爾于1975 年總結(jié)出了年總結(jié)出了 IC 工業(yè)發(fā)展的工業(yè)發(fā)展的 一個(gè)重要規(guī)律，即一個(gè)重要規(guī)律，即 摩爾定律：摩爾定律：IC 的集成度將每年翻一番。的集成度將每年翻一番。 1980 年摩爾定律被修改為：年摩爾定律被修改為： IC 的集成度每的集成度每1.5年翻一番，年翻一番， 即每即每3年乘以年乘以4。 IC 發(fā)展的另一些規(guī)律為：發(fā)展的另一些規(guī)律為： 建立一個(gè)芯片廠的造價(jià)也是每建立一個(gè)芯片廠的造價(jià)也是每3年乘以年乘以4。 線條寬

10、度每線條寬度每 6 年下降一半。年下降一半。 芯片上每個(gè)器件的價(jià)格每年下降芯片上每個(gè)器件的價(jià)格每年下降 30% 40% 。 晶片直徑的變化：晶片直徑的變化： 60年：年：0.5英寸，英寸， 65年：年：1英寸，英寸， 70年：年：2英寸，英寸， 75年：年：3英寸，英寸， 80年：年：4英寸，英寸， 90年：年：6英寸，英寸， 95年：年：8英寸（英寸（200 mm ），）， 2000年：年：12英寸（英寸（300 mm）。）。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1010 集成電路的發(fā)展展望集成電路的發(fā)展展望 目標(biāo)：集成度目標(biāo)：集成度 、可靠性、可靠

11、性 、速度、速度 、功耗、功耗 、成本、成本 。 努力方向：線寬努力方向：線寬 、晶片直徑、晶片直徑 、設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù) 。 1992 1995 1998 2001 2004 2007 比特/ 芯片 16 M 64 M 256 M 1 G 4 G 16 G 特征尺寸 （ m） 0.5 0.5 0.35 0.35 0.25 0.25 0.18 0.18 0.12 0.12 0.07 0.07 晶片直徑 （mm） 200 200 200 200 200 -200 - 400 400200-200-400400200-200- 400 400200 -200 -400400 美國(guó)美國(guó)1992 20

12、07 年半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展規(guī)劃年半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 11 11 美國(guó)美國(guó)1997 -1997 - 2012 2012 年半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展規(guī)劃年半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展規(guī)劃 1997 1999 2001 2003 2006 2009 2012 比特/ 芯片 256M 1G 4G 16G 64G 256G 特征尺寸特征尺寸 m m） 0.25 0.18 0.15 0.13 0.1 0.07 0.05 晶片直徑晶片直徑 （mmmm） 200 300 300 300 300 450 450 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)

13、 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1212 材料材料 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 芯片制造芯片制造 封裝封裝 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1313 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1414 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1515 High Temp. Annealing Furnace Annealed Wafer Defect Free Surface by Annealing (Surface Improvement） Surface Defect Map Polishe

14、d Wafer 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1616 橫向加工：圖形的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移（又稱為光刻，包括曝光、橫向加工：圖形的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移（又稱為光刻，包括曝光、 顯影、刻蝕等）。顯影、刻蝕等）。 縱向加工：薄膜制備（蒸發(fā)、濺射、氧化、縱向加工：薄膜制備（蒸發(fā)、濺射、氧化、CVD 等），等）， 摻雜（熱擴(kuò)散、離子注入、中子嬗變等）。摻雜（熱擴(kuò)散、離子注入、中子嬗變等）。 在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，光刻技術(shù)的作用約在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，光刻技術(shù)的作用約 占占2/ /3，其它技術(shù)約占，其它技術(shù)約占1/ /3 。本課程的課時(shí)分配大

15、約也按照這一。本課程的課時(shí)分配大約也按照這一 比例進(jìn)行。比例進(jìn)行。 3.芯片制造芯片制造 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1717 涂光刻膠（正）涂光刻膠（正）選擇曝光選擇曝光 熱氧化熱氧化 SiO2 工藝流程舉例（制作工藝流程舉例（制作PN結(jié)）結(jié)） 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1818 去膠去膠摻雜摻雜 顯影（第顯影（第1次圖形轉(zhuǎn)移）次圖形轉(zhuǎn)移）刻蝕（第刻蝕（第2次圖形轉(zhuǎn)移）次圖形轉(zhuǎn)移） N P 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 1919 蒸發(fā)鍍蒸發(fā)鍍A

16、l 膜膜光刻光刻Al 電極電極 CVD 淀積淀積SiO2 膜膜光刻引線孔光刻引線孔 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2020 襯底制備襯底制備 一次氧化一次氧化 隱埋層光刻隱埋層光刻 隱埋隱埋 層擴(kuò)散層擴(kuò)散 外延淀積外延淀積 熱氧化熱氧化 隔離光刻隔離光刻 隔隔 離擴(kuò)散離擴(kuò)散 熱氧化熱氧化 基區(qū)光刻基區(qū)光刻 基區(qū)擴(kuò)散基區(qū)擴(kuò)散 再分布再分布 及氧化及氧化 發(fā)射區(qū)光刻發(fā)射區(qū)光刻 （背面摻金）（背面摻金） 發(fā)射區(qū)擴(kuò)發(fā)射區(qū)擴(kuò) 散散 再分布及氧化再分布及氧化 接觸孔光刻接觸孔光刻 鋁淀積鋁淀積 反反 刻鋁刻鋁 鋁合金鋁合金 淀積鈍化層淀積鈍化層 壓焊塊光刻壓

17、焊塊光刻 中測(cè)中測(cè) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2121 二二. .半導(dǎo)體技術(shù)革命半導(dǎo)體技術(shù)革命 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2222 信息技術(shù)信息技術(shù)-半導(dǎo)體革命半導(dǎo)體革命 電子是電子是“電荷電荷”的載體，電子和空穴的輸運(yùn)研的載體，電子和空穴的輸運(yùn)研 究引起究引起2020世紀(jì)電子學(xué)的一場(chǎng)革命世紀(jì)電子學(xué)的一場(chǎng)革命半導(dǎo)體晶體半導(dǎo)體晶體 管產(chǎn)生！管產(chǎn)生！ 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2323 信息技術(shù)信息技術(shù)-晶體管革命晶體管革命 電子同時(shí)是電子同時(shí)

18、是“自旋自旋”的載體，自旋效應(yīng)的載體，自旋效應(yīng) 和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)能否引起新世紀(jì)的一場(chǎng)革和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)能否引起新世紀(jì)的一場(chǎng)革 命命產(chǎn)生自旋晶體管？產(chǎn)生自旋晶體管？ 答案是肯定的?？梢詮慕陔娮有畔㈩I(lǐng)答案是肯定的?？梢詮慕陔娮有畔㈩I(lǐng) 域重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三步曲予以證明域重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的三步曲予以證明： 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2424 重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一 計(jì)算機(jī)硬盤計(jì)算機(jī)硬盤自旋閥效應(yīng)自旋閥效應(yīng) 19881988年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)GMRGMR效應(yīng)，效應(yīng)，IBMIBM的自旋閥硬盤磁頭于的自旋閥硬盤磁頭于 19961996年上市，目前計(jì)算機(jī)硬盤容

19、量達(dá)年上市，目前計(jì)算機(jī)硬盤容量達(dá)100GBit100GBit 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2525 重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之二重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之二 MRAMMRAM芯片芯片自旋隧道效應(yīng)自旋隧道效應(yīng) 20002000年以來(lái)，世界頂級(jí)公司和科研機(jī)構(gòu)研發(fā)焦點(diǎn)是年以來(lái)，世界頂級(jí)公司和科研機(jī)構(gòu)研發(fā)焦點(diǎn)是 自旋型自旋型MRAMMRAM存貯芯片，目前已有存貯芯片，目前已有10M Bit10M Bit數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī) 用存貯芯片上市，用存貯芯片上市，20042004年年100MBit100MBit預(yù)計(jì)上市預(yù)計(jì)上市. . 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)

20、 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2626 重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之三重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之三 自旋晶體管自旋晶體管 自旋輸運(yùn)效應(yīng)自旋輸運(yùn)效應(yīng) 目前正在熱點(diǎn)研究，未來(lái)應(yīng)用最廣泛，科學(xué)性最強(qiáng)，產(chǎn)生目前正在熱點(diǎn)研究，未來(lái)應(yīng)用最廣泛，科學(xué)性最強(qiáng)，產(chǎn)生 劃時(shí)代變革的頂尖研究主題；劃時(shí)代變革的頂尖研究主題； 將替代半導(dǎo)體晶體管，替代半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，應(yīng)用于未來(lái)將替代半導(dǎo)體晶體管，替代半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，應(yīng)用于未來(lái) 的量子計(jì)算機(jī)、邏輯單元等領(lǐng)域的量子計(jì)算機(jī)、邏輯單元等領(lǐng)域。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2727 -自旋晶體管的優(yōu)點(diǎn)自旋晶體管的優(yōu)點(diǎn) 自旋晶體管內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力是基極 的非平

21、衡磁化，基極越薄，面 積越小，晶體管效應(yīng)越強(qiáng)- “納米結(jié)”的引入 集成度高，自旋載流子濃度大， 速度快，非易失性，電阻率低， 功耗小，線性I-V特性，抗電磁 干擾. . 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2828 -自旋晶體管原理自旋晶體管原理 e IP I B e 1 nM B enAd IEPP V eFs s 5 . 1 21 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 2929 -自旋晶體管模型自旋晶體管模型 “納米結(jié)納米結(jié)”物理模型物理模型 納米結(jié)自旋晶體管納米結(jié)自旋晶體管 晶體管圖晶體管圖 納米結(jié)自旋晶體

22、管納米結(jié)自旋晶體管 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3030 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3131 是一種先進(jìn)的混合電路封裝技術(shù)是一種先進(jìn)的混合電路封裝技術(shù) 它是將四大無(wú)源器件，即變壓器（它是將四大無(wú)源器件，即變壓器（T T）、電容器（）、電容器（C C）、）、 電感器（電感器（L L）、電阻器（）、電阻器（R R）集成，配置于多層布線基）集成，配置于多層布線基 板中，與有源器件如：功率板中，與有源器件如：功率MOSMOS、晶體管、晶體管、ICIC電路模電路模 塊等）共同集成為一完整的電路系統(tǒng)。塊等

23、）共同集成為一完整的電路系統(tǒng)。 有效地提高電路的封裝密度及系統(tǒng)的可靠性 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3232 LTCCLTCC技術(shù)的概念及其分類技術(shù)的概念及其分類 The character of Thick Film、LTCC、HTCC technology 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3333 LTCCLTCC技術(shù)的概念及其分類技術(shù)的概念及其分類 LTCCLTCC技術(shù)的研究技術(shù)的研究 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 生磁料帶技術(shù) 混合集成技術(shù) 混合集成混合集成生磁料帶制造生磁料帶制造 電子科技大學(xué)電子科技大

24、學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3434 LTCCLTCC技術(shù)的概念及其分類技術(shù)的概念及其分類 Cross-section of LTCC multilayer device showing the individual components that can be integrated Individual components that can be integrated in LTCC 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3535 LTCCLTCC技術(shù)的概念及其分類技術(shù)的概念及其分類 LTCC INDUCTOR LTCC

25、BANDPASS FILTER 3D LAYOUT LTCC INDUCTOR have been used 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3636 LTCCLTCC技術(shù)的概念及其分類技術(shù)的概念及其分類 LTCC substrate with integrated passives Construction of typical LTCC mutilayer device Construction of typical LTCC mutilayer device 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 373

26、7 A O B 在雙性復(fù)合磁電材料原子團(tuán)族設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了探在雙性復(fù)合磁電材料原子團(tuán)族設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了探 索，發(fā)現(xiàn)索，發(fā)現(xiàn)ABOABO3 3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦結(jié)構(gòu)與NiO-MnONiO-MnOFeOFeO復(fù)合可復(fù)合可 形成納米雙性（形成納米雙性（C,L)C,L)材料材料 A.A.新理論新理論 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3838 106107108109 0 2 4 6 8 10 12 Permeability Frequency / Hz x=0.25 x=0.25 x=0.00 x=0.00 106107108109 10 20 30 40 5

27、0 60 70 Dielectric constant Frequency / Hz x=0.00 x=0.05 x=0.15 x=0.20 x=0.25 B.新發(fā)現(xiàn)：新發(fā)現(xiàn)： 不同不同母體母體的納米復(fù)合材料中，晶粒形狀不同，使材料性能的納米復(fù)合材料中，晶粒形狀不同，使材料性能 不同。不同。 A5 SEMA5 SEM圖圖 B5 SEMB5 SEM圖圖 介電譜介電譜鐵磁譜鐵磁譜 A-A-復(fù)合材料晶粒為片狀，復(fù)合材料晶粒為片狀，B-B-材料晶粒中有條形晶體。材料晶粒中有條形晶體。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 3939 現(xiàn)象：介電常數(shù)介電常數(shù)隨復(fù)合量

28、的增加而增大，隨復(fù)合量的增加而增大， 1MHz1MHz附近時(shí)，復(fù)合量為附近時(shí)，復(fù)合量為25wt25wt的的 比比0wt% 0wt% 大大6-76-7倍。倍。 原因原因：鐵電材料與鐵磁材料復(fù)合時(shí)發(fā)生互替代化學(xué)反應(yīng)，材料中鈦礦相與尖晶石相鐵電材料與鐵磁材料復(fù)合時(shí)發(fā)生互替代化學(xué)反應(yīng)，材料中鈦礦相與尖晶石相 共存，但共存，但Fe,Ni,ZnFe,Ni,Zn離子替代鈦礦相中離子替代鈦礦相中Ba,TiBa,Ti離子，相反離子，相反Ba,TiBa,Ti離子也參與替代離子也參與替代 B.新發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn) 理論模擬理論模擬結(jié)果實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)

29、 4040 設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)RJ-45EMIRJ-45EMI濾波器組建，可應(yīng)用于濾波器組建，可應(yīng)用于ADSL, ADSL, LANLAN和和VDSLVDSL service internet provider 雙絞線 電話交 換 局 寬 帶 變 壓 器 高 通 濾 波 器 低 通 濾 波 器 C entral office m odem 寬 帶 變 壓 器 高 通 濾 波 器 低 通 濾 波 器 H om e m odem A D SL芯 片 A D SL芯 片 C. C. 設(shè)計(jì)及應(yīng)用設(shè)計(jì)及應(yīng)用 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4141 LTC

30、CLTCC技術(shù)之國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀技術(shù)之國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 僅以對(duì)低溫共燒片式電感器的需求為例 電子產(chǎn)品名稱電子產(chǎn)品名稱平均單機(jī)用量（只）平均單機(jī)用量（只）電子產(chǎn)品名稱電子產(chǎn)品名稱平均單機(jī)用量（只）平均單機(jī)用量（只） 移動(dòng)電話手持機(jī)移動(dòng)電話手持機(jī)3030筆記本計(jì)算機(jī)筆記本計(jì)算機(jī)2424 中文中文BPBP機(jī)機(jī)1010硬盤驅(qū)動(dòng)器硬盤驅(qū)動(dòng)器8 8 數(shù)字?jǐn)?shù)字BPBP機(jī)機(jī)1010軟盤驅(qū)動(dòng)器軟盤驅(qū)動(dòng)器6 6 錄像機(jī)錄像機(jī)2020程控交換機(jī)程控交換機(jī)2/2/線線 傳真機(jī)傳真機(jī)4 4開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源4 4 無(wú)繩電話無(wú)繩電話1212超薄超薄WALKMANWALKMAN8 8 大屏幕彩電機(jī)芯大屏幕彩電機(jī)芯4 4便攜式便攜

31、式CDCD唱機(jī)唱機(jī)7 7 DVDDVD和和VCDVCD1212數(shù)字電視（機(jī)頂蓋）數(shù)字電視（機(jī)頂蓋）4040 攝錄一體機(jī)攝錄一體機(jī)3535其他其他2020 國(guó)內(nèi)需求情況國(guó)內(nèi)需求情況 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4242 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4343 1 1. .傳統(tǒng)的磁光記錄傳統(tǒng)的磁光記錄： 理論極限為理論極限為100Gbit/in100Gbit/in2 2，而應(yīng)，而應(yīng) 用領(lǐng)域需求將超過(guò)用領(lǐng)域需求將超過(guò) 1000Gbit/ in1000Gbit/ in2 2 2.2.隨機(jī)固態(tài)存儲(chǔ)領(lǐng)域：隨機(jī)

32、固態(tài)存儲(chǔ)領(lǐng)域： FRAM,MARMFRAM,MARM替代傳統(tǒng)的替代傳統(tǒng)的RAM,SRAM,DRAMRAM,SRAM,DRAM和和FLASHIFLASHI 3.3.磁光，光電存儲(chǔ)領(lǐng)域：磁光，光電存儲(chǔ)領(lǐng)域： 納米點(diǎn)陣存儲(chǔ)代替連續(xù)的數(shù)字存儲(chǔ)納米點(diǎn)陣存儲(chǔ)代替連續(xù)的數(shù)字存儲(chǔ) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4444 1.信息存儲(chǔ)焦點(diǎn)問(wèn)題信息存儲(chǔ)焦點(diǎn)問(wèn)題 磁存儲(chǔ)記錄密度在不久的將來(lái)會(huì)達(dá)到由超順 磁決定的理論極限（100Gbit/in2) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4545 一一2.解決的方法（續(xù)）解決的方法（

33、續(xù)） 解決方法之一就是采用光磁混合超高密度 記錄技術(shù)(石榴石MO-GMR可達(dá)到728Gbit/ in2 ) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4646 一一3.目前的材料狀況（續(xù)）目前的材料狀況（續(xù)） 目前尚沒(méi)有合適的混合記錄最佳介質(zhì)， Areal Density -VS- Dynamic Coercivity 0 100 200 300 400 500 600 700 800 57.51012.51517.520 Dynamic Coercivity (kOe) Areal Density (Gbits/inch2) BA: 10 SNR: 23

34、BA: 1 SNR: 23 BA: 10 SNR: 16 BA: 1 SNR: 16 Longitudinal Head Fields Perpendicular Head Fields T.C Arnoldussen, M. Mirzamaani, M. Doerner, K. Tang, X. Bian, J. Feng and M. Gatherwright, “Correlation of thermal stability and signal-to-noise ratio of Thin film recording media”, IEEE Trans. Mag., Vol 36

35、, pg 92 (2000) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4747 4.對(duì)材料的要求（續(xù)）對(duì)材料的要求（續(xù)） Bi代石榴石（Bi,Cu:DyIG)磁光記錄介質(zhì)可能滿足混合記 錄 適合短波長(zhǎng)記錄-大的記錄密度 氧化物，化學(xué)穩(wěn)定性好-可抗毀傷 成本低,有大的飽和磁距Ms-便于GMR磁頭讀 可利用雙層或多層結(jié)構(gòu)增強(qiáng)矯頑力信息碼穩(wěn)定 激光調(diào)制寫利用納米分子掩膜可形成2030nm 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4848 5.目前的技術(shù)考慮（續(xù)）目前的技術(shù)考慮（續(xù)） 將光磁混合介質(zhì)(Bi,Cu:DyIG)非連

36、續(xù)化 （patterned），可以進(jìn)一步提高記錄密度- 700GBit/in2, 3.5英寸盤可達(dá) 7 TBit容量。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 4949 25.特色與創(chuàng)新工作特色與創(chuàng)新工作 研究用于光磁混合記錄的耦合型雙層（或多層）石 榴石磁光納米球薄膜新材料； 在此研究基礎(chǔ)上，擬采用納米球光刻技術(shù)制備亞微 米/納米級(jí)石榴石磁光記錄薄膜單元，系統(tǒng)研究氧 化物型磁性單元的基本特性。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5050 6.納米球掩膜研究 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電

37、子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5151 第一步第一步 自旋自旋S-G方法鍍球膜方法鍍球膜 采用自旋鍍方法采用自旋鍍方法 應(yīng) 用 甲 醇 稀 釋 聚 本 已 稀 ，應(yīng) 用 甲 醇 稀 釋 聚 本 已 稀 ， 100010003000 rpm3000 rpm， 繼續(xù)應(yīng)用去離子水，甲醇和表繼續(xù)應(yīng)用去離子水，甲醇和表 面活化劑來(lái)稀釋聚本已稀，面活化劑來(lái)稀釋聚本已稀， 讓襯底斜讓襯底斜1010度蒸發(fā)度蒸發(fā) 應(yīng)用去離子水來(lái)稀釋溶液應(yīng)用去離子水來(lái)稀釋溶液 高壓噴灑自旋鍍來(lái)進(jìn)行鍍制高壓噴灑自旋鍍來(lái)進(jìn)行鍍制 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5252 第二步膜質(zhì)量的控制第二

38、步膜質(zhì)量的控制 襯底表面必須應(yīng)用襯底表面必須應(yīng)用3 3：7 7 的的H H2 2O :HO :H3 3SiOSiO4 4清洗清洗 為了形成均勻的納米球?yàn)榱诵纬删鶆虻募{米球 掩摸，轉(zhuǎn)速必須調(diào)整掩摸，轉(zhuǎn)速必須調(diào)整 溶液的濃度必須調(diào)整到溶液的濃度必須調(diào)整到 最佳位置最佳位置 稀釋的材料，稀釋的材料，PHPH值都要值都要 調(diào)整調(diào)整 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5353 第三步第三步 球孔的移動(dòng)形成球孔的移動(dòng)形成 四羥基有機(jī)物熔解毛刺 超聲5分鐘 去離子水20秒 第一步環(huán)型孔代替方型孔 收縮 軟的球有利與孔形成 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子

39、科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5454 第四步第四步 快速退火處理快速退火處理 快速退火處理在快速退火處理在200C200C 三角型收縮成環(huán)行三角型收縮成環(huán)行 退火在真空度退火在真空度1010-2 -2 時(shí)間必須嚴(yán)格控制時(shí)間必須嚴(yán)格控制 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5555 A.A.新理論：新理論： a.a. 建立了紫藍(lán)光域四能級(jí)量子躍遷模型，提建立了紫藍(lán)光域四能級(jí)量子躍遷模型，提 出新一代磁光材料的法拉弟增強(qiáng)效應(yīng)理論，出新一代磁光材料的法拉弟增強(qiáng)效應(yīng)理論， 尋找到最新紫藍(lán)光域材料及配方尋找到最新紫藍(lán)光域材料及配方 BiBiy yDyDy

40、3-y 3-y- - FeFe5-x 5-xAl Alx xO O12 12， ，x=0.8-1.2x=0.8-1.2，y=1.0-1.96y=1.0-1.96 b.b. 提出層狀薄膜的疇動(dòng)力學(xué)理論模型，解決提出層狀薄膜的疇動(dòng)力學(xué)理論模型，解決 了納米點(diǎn)陣存儲(chǔ)的信息疇穩(wěn)定難題了納米點(diǎn)陣存儲(chǔ)的信息疇穩(wěn)定難題 c.c. 理論發(fā)現(xiàn)電磁脈沖對(duì)理論發(fā)現(xiàn)電磁脈沖對(duì)MODMOD的毀傷來(lái)源于反磁的毀傷來(lái)源于反磁 化核形成化核形成 -發(fā)現(xiàn)新材料發(fā)現(xiàn)新材料 -“0”或或“1”位疇形成位疇形成 -磁光盤的穩(wěn)定磁光盤的穩(wěn)定 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5656 B.新

41、發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn)- 紫 紫- -藍(lán)光域的短波長(zhǎng)新材料藍(lán)光域的短波長(zhǎng)新材料 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5757 B.新發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn) MOMO信息記錄分疇信息記錄分疇 - -與尺度和性能參數(shù)的規(guī)律與尺度和性能參數(shù)的規(guī)律 單元信息位疇單元信息位疇“0 0”或或“1 1”形成條件：形成條件： 臨界尺度臨界尺度30nm, 30nm, 矯頑力大于矯頑力大于3000Oe3000Oe 理論模擬的結(jié)果 磁力顯微鏡動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5858 B .新發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn) MOD的毀傷機(jī)理的毀傷機(jī)理-電磁脈沖

42、作用次數(shù)電磁脈沖作用次數(shù) (b)5000個(gè)周期個(gè)周期 (c) 10000個(gè)周期個(gè)周期 M (a)(a)初始態(tài)初始態(tài) 100nm 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 理論模擬結(jié)果理論模擬結(jié)果 反磁化核的形成是反磁化核的形成是MOD毀傷的主要原因毀傷的主要原因 ，反磁化核，反磁化核的形成是在的形成是在50005000次反復(fù)次反復(fù) 脈沖作用后形成的脈沖作用后形成的 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 5959 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6060 D DR RA AM MS SR RA AM MF Fl la as sh hM

43、 MR RA AM M 非非易易失失性性無(wú)無(wú)有有 寫寫 時(shí)時(shí) 間間50 ns10 ns100 ns10-20 ns 讀讀 時(shí)時(shí) 間間50 ns10 ns50 ns10-20 ns 低低 電電 壓壓有限制是否是 重重復(fù)復(fù)次次數(shù)數(shù)1015101510121015 單單元元尺尺寸寸小大小小 MRAMMRAM不僅具有不僅具有SRAMSRAM存取速度快、工作電壓低，存取速度快、工作電壓低，DRAMDRAM重復(fù)擦寫次數(shù)多重復(fù)擦寫次數(shù)多 的優(yōu)點(diǎn)，而且具備的優(yōu)點(diǎn)，而且具備FLASHFLASH的非易失性，并且由于其自身結(jié)構(gòu)的抗電磁干擾、的非易失性，并且由于其自身結(jié)構(gòu)的抗電磁干擾、 抗輻射、大容量存儲(chǔ)等優(yōu)勢(shì)，將在

44、近期和未來(lái)軍事信息領(lǐng)域發(fā)揮重大的抗輻射、大容量存儲(chǔ)等優(yōu)勢(shì)，將在近期和未來(lái)軍事信息領(lǐng)域發(fā)揮重大的 作用。作用。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6161 近期應(yīng)用情況及應(yīng)用前景分析近期應(yīng)用情況及應(yīng)用前景分析 應(yīng)用工程應(yīng)用工程具體系統(tǒng)具體系統(tǒng)提高性能情況提高性能情況國(guó)外軍事研制單位國(guó)外軍事研制單位 “控制與探測(cè)”軍事移動(dòng)通信 彈、星機(jī)載動(dòng)態(tài)隨存儲(chǔ)器 芯片 存儲(chǔ)容量從256Kbit增 加到4Mbit，VMRAM 可 增 加 到 極 限 容 量 400Gbit/in2 美國(guó)Honeywell公司 美國(guó)NVE公司 美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室 航空航天單片控制固態(tài)存儲(chǔ)器

45、替代flash 替代SRAM 替代DRAM 存取時(shí)間從幾百納秒 減到幾個(gè)納秒，容量 可達(dá)到100Gbit/in2 美國(guó)莫托羅拉公司 美國(guó)IBM公司 比利時(shí)IMEC 艦船及航母預(yù)警系統(tǒng)隨機(jī)固態(tài)存儲(chǔ)器 信號(hào)處理系統(tǒng)固態(tài)存儲(chǔ)器 導(dǎo)彈指令系統(tǒng)存儲(chǔ)器 存取時(shí)間達(dá)到ns量級(jí) 存取容量的單芯片達(dá) 到4Mbit 美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室 日本防務(wù)廳 韓國(guó)三星公司信息存 儲(chǔ)分部 衛(wèi)星通信并行數(shù)據(jù)處理隨機(jī)存儲(chǔ)器 固態(tài)寄存移位器 非易失隨機(jī)存儲(chǔ)器 容量提高幾個(gè)數(shù)量級(jí) 工藝簡(jiǎn)單可行 日本防務(wù)廳 （東北大學(xué)信息所） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)固態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 固態(tài)移位寄存器 容量大于4Mbit 存取時(shí)間幾個(gè)納秒 IBM公司 匈牙利INESC

46、電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6262 MRAMMRAM單元的設(shè)計(jì)及制作工藝單元的設(shè)計(jì)及制作工藝: : Cu 字線電流 感線電流NiFe NiFe 位線 傳感電流（讀模式） 字線 AlOx PSV PSV 單元單元 MTJMTJ單元單元 通過(guò)深亞微米光刻技術(shù)、多掩膜工藝、等離子蝕刻，通過(guò)深亞微米光刻技術(shù)、多掩膜工藝、等離子蝕刻， 制備制備PSVPSV和和MTJMTJ材料單元。并研究單元熱穩(wěn)定性、單元材料單元。并研究單元熱穩(wěn)定性、單元 一致性、單元電阻率與偏壓等關(guān)系。一致性、單元電阻率與偏壓等關(guān)系。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大

47、學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6363 芯片結(jié)構(gòu)芯片結(jié)構(gòu) 利用利用CMOSCMOS工藝，采用多掩膜、多次光刻工藝、實(shí)工藝，采用多掩膜、多次光刻工藝、實(shí) 現(xiàn)輔助電路、字線、感線、位線的制作，采用高真空現(xiàn)輔助電路、字線、感線、位線的制作，采用高真空 濺射沉積工藝實(shí)現(xiàn)磁性層單元的制作，并利用半導(dǎo)體濺射沉積工藝實(shí)現(xiàn)磁性層單元的制作，并利用半導(dǎo)體 的絕緣膜層工藝實(shí)現(xiàn)絕緣，最終完成的絕緣膜層工藝實(shí)現(xiàn)絕緣，最終完成MRAMMRAM芯片的制作芯片的制作。 MRAMMRAM材料芯片設(shè)計(jì)及制作材料芯片設(shè)計(jì)及制作 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6464 電子科技大學(xué)電

48、子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6565 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6666 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6767 5.理論模型建立研究理論模型建立研究C-BC-B方法方法 C-B理論的Sandwich模型（虛線是一個(gè)假想界面） -b -a 0 a b z E ADBC Z x y E 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6868 GMR理論模型建立理論模型建立微磁學(xué)模型微磁學(xué)模型1 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大

49、學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 6969 Micro-magnetic model for GMR element GMR理論模型建立理論模型建立微磁學(xué)模型微磁學(xué)模型2 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7070 五五. .納米晶芯材與納米晶芯材與 集成薄膜器件集成薄膜器件 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7171 B B新發(fā)現(xiàn)新發(fā)現(xiàn) 發(fā)現(xiàn)納米芯材料的臨界阻抗效應(yīng)為發(fā)現(xiàn)納米芯材料的臨界阻抗效應(yīng)為10nm10nm， 可從理論上設(shè)計(jì)出芯片料材的頻域?？蓮睦碚撋显O(shè)計(jì)出芯片料材的頻域。 電子科技大學(xué)電子

50、科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7272 感抗耦合理論，國(guó)際上已設(shè)計(jì)和研究感抗耦合理論，國(guó)際上已設(shè)計(jì)和研究 出出SiSi上集成薄膜變壓器和電感器系列上集成薄膜變壓器和電感器系列 C C設(shè)計(jì)及應(yīng)用設(shè)計(jì)及應(yīng)用 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7373 人工神經(jīng)元模型人工神經(jīng)元模型 n j ijiji xwI 1 )( ii IfO i I i e O 1 1 Sigmoid函數(shù)作 為激發(fā)函數(shù) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7474 三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

51、 X1、X2、 X3為輸 入?yún)?shù)， Y1、Y2 為輸出 參數(shù) 為權(quán) 值 ij W 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7575 給定W(1)、H1 得整體誤差)( )1( WE 得梯度向量)( )1( WE 確定 )(k 修正權(quán)值，得 )1( k W 得 ，達(dá)到精度？)( )1( k WE得)( )1( k WE 停止 Y N 反向傳播 反向傳播 正向傳播 正向傳播 計(jì)算 ，k=k+1 1k H K=1 具體算法流程圖 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7676 BP算法基本思想算法基本思想 （1 1）先輸入

52、）先輸入P P個(gè)個(gè)n n維的學(xué)習(xí)樣本維的學(xué)習(xí)樣本x x1 1,x,x2 2, ,x xP P和和 教師值教師值t t1 1,t,t2 2, ,，t tP P （2 2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸出）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輸出y y1 1,y,y2 2, ,y,yP P 與教師值與教師值 t t1 1,t,t2 2, ,t,tP P的誤差，修改連接權(quán)值和閾值，的誤差，修改連接權(quán)值和閾值， 使誤差變小。使誤差變小。 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7777 I I型薄膜變壓器的簡(jiǎn)化理論模型型薄膜變壓器的簡(jiǎn)化理論模型 磁路不閉合磁路不閉合 磁路閉合磁路閉合 )1(1 / 2 0 sd

53、mmm sNlNwtL 2 ) 12(lnkkN d mm m tw l k 2 )2/( 2 0mmms lNwtL 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7878 四陣列四陣列I型薄膜變壓器型薄膜變壓器結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 7979 制作試樣的形貌圖制作試樣的形貌圖 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 8080 薄膜變壓器制作工藝流程薄膜變壓器制作工藝流程 基 片 清 洗 裝 架 鍍 下 電 極 鍍 絕 緣 層 鍍 磁 芯 層 鍍 絕 緣

54、層 鍍 上 電 極 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 8181 磁芯對(duì)變壓器性能的影響磁芯對(duì)變壓器性能的影響 1)1)磁芯的薄膜變壓器磁芯的薄膜變壓器 初次級(jí)電感均大于初次級(jí)電感均大于 空心薄膜變壓器空心薄膜變壓器 2)2)Q Q值大值大, Q, Q值隨頻率值隨頻率 升高而增大升高而增大 3 3）R R、 Z Z值變大值變大 0.010.1110 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 # t m=0.2um 2 # t m=0 Prim

55、ary Inductor(nH) Frequency(MHz) 0.010.1110 50 100 150 200 250 300 350 400 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 #t m=0.2um 2 #t m=0 Secondary Inductor(nH) Frequency(MHz) 0.010.1110 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 # t m=0.2um 2 # t m=0 Primary Quality Frequenc

56、y(MHz) 0.010.1110 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 Secondary Quality Frequency(MHz) 1 # t m=0.2um 2 # t m=0 0.010.1110 15.0 15.2 15.4 15.6 15.8 16.0 16.2 16.4 16.6 16.8 17.0 17.2 17.4 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 #t m=0 2 #t m=0.2um Prim

57、ary Resistance(O) Frequency(MHz) 0.010.1110 15.0 15.2 15.4 15.6 15.8 16.0 16.2 16.4 16.6 16.8 17.0 17.2 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 #t m=0 2 #t m=0.2um Secondary Resistance(O) Frequency(MHz) 0.010.1110 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 #t m=0 2 #

58、t m=0.2um Primary Impedance(O) Frequency(MHz) 0.010.1110 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 Columnar Film Transformer n1:n2=3:3 1 #t m=0 2 #t m=0.2um Secondary Impedance(O) Frequency(MHz) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 8282 膜厚對(duì)變壓器性能的影響膜厚對(duì)變壓器性能的影響 1 1）磁芯薄膜越厚，磁芯薄膜越厚， 截面積越大，電截面積越大，電 感量越大感量

59、越大 2）磁芯薄膜太厚，磁芯薄膜太厚， 渦流損耗增加渦流損耗增加 3） 0.010.1110 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 5 # 4 # 3 # 2 # 1 # Primary Inductor(nH) Frequency(MHz) 1 # t m=0.2um 2 # t m=0.4um 3 # t m=0.6um 4 # t m=0.8um 5 # t m=1.0um 0.010.1110 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 # t m=0.2um 2 # t m=0.4um 3 # t m=0.6um 4 # t m=

60、0.8um 5 # t m=1.0um Secondary Inductor (nH) Frequency (MHz) /2 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 8383 The EndThe End 謝謝！謝謝！ 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力， 明辨是非的能力。 所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛閱讀， 古人說(shuō)“書(shū)中自有黃金屋。 ”通過(guò)閱讀科技書(shū)籍，我們能豐富知識(shí)， 培養(yǎng)邏輯思維能力； 通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平， 培養(yǎng)文學(xué)情趣； 通過(guò)閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，擴(kuò)大