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2016年第14期(发布时间: Nov 24, 2016 发布者:腾飞)  下载: 2016年第14期.doc       全选  导出
1   2016-10-24 16:13:06.677 中国科学家找到微电子设备发热原因 或推进核电池的发展 (点击量:25)

上世纪70年代,一个叫做戈登·摩尔的人凭着自己对于半导体行业的感觉提出了预测,每18个月就能将芯片的性能提高一倍。这个预测在过去的40年中一路证明了自己的正确,而芯片中晶体管的密度也跟着翻倍,翻倍,再翻倍。

对于熟悉芯片的人来说,高性能通常伴生这高发热,随着我们对电子产品的依赖程度日益增加,手机、平板、笔记本电脑等的发热问题,不仅对使用体验造成负面影响,同时还阻碍着生产商设计出更加美观、轻便的新产品。

要解决电子产品,尤其是微电子器件的发热问题,首先要理解这些热量产生的根本原因。而这个答案可能就藏在廖浡霖博士最新发表的论文中。这位前四川省高考状元师从陈刚教授,今年从麻省理工学院获得了博士学位。

他所在的研究团队精确测量了电子与声子的相互作用,所得成果不仅解释了微电子设备的发热原因,同时还能用以进一步提高热电材料的性能。

随着半导体芯片的发展,越来越多的晶体管被塞入了越来越小的空间中。麻省理工学院的工程师最新发现,手机、笔记本电脑等其他电子设备会发烫,主要原因在于电子和携带热能的声子相互作用。

这样的相互作用曾一度被科学家们忽略,然而最新的研究结果显示,在微电子设备中,这种相互作用对散热起到了重大的影响,相关的研究结果发表在了10月12日的《Nature Communication》上。

在实验中,研究小组使用精确定时的激光脉冲在一片超薄硅薄膜中测量了电子和声子的相互作用。测量结果显示:随着薄膜中电子浓度增加,会有更多声子因被电子散射而导致散热困难。

麻省理工学院(MIT)毕业的廖浡霖博士是这篇论文的第一作者,他说道:“电脑运行时会产生热量,你肯定希望这些热量快速散掉(被声子带走)。但是,如果声子被电子散射,它们的散热效果就会变差。随着芯片越造越小,这个问题必须得到解决。” 但凡事既有一弊,必有一利,同样的现象对热电发电却会带来好处。热电材料可以直接将热能转化为电能,被散射掉的声子越多,意味着越少的热量流失,因此会大大提高热电装置的效率和性能。

热电材料具有非常广阔的应用范围,其中包括了热量探测仪和NASA最新提出用于太空探测设备的核电池。

声子被电子散射的现象并不是什么新发现,但是长期以来一直被科学家们忽略,随着半导体技术的不断发展,电子的浓度变得越来越高,这种现象变得不可忽视。

科学家们必须思考如何更操控电子-声子相互作用,这样才能一方面增加热电装置的效率,而另一方面防止微电子设备发烫。

这篇论文其他作者都来自MIT,其中包括了廖浡霖的博导,MIT机械工程系主任陈刚教授。

声子和电子的碰碰车游戏

无论是在晶体管(半导体材料,如硅)还是导线(导体材料,如铜)中,电子都是电流运动的主要媒介。电阻之所以会存在,主要原因是电子流动时会遇到路障——携带热能的声子会与电子碰撞,将其弹出电流的路径外。

很久以来,科学家就在研究电子-声子相互作用所带来的各种影响,但侧重点主要集中于电子,而没有太关注这种相互作用是如何影响声子的。

“科学家很少研究这个相互作用对声子的影响,因为他们认为这个效应不重要,”廖浡霖说道,“但是牛顿第三定律告诉我们,每个力都有一个反作用力。只是我们不知道在什么情况下反作用力才会变得重要。”

散射,散热难以两全

根据廖浡霖和同事先前的计算,当电子浓度超过每立方厘米1019个时,在硅(半导体材料最常用到的物质)中电子和声子的相互作用会对声子产生巨大的散射作用。当电子浓度到达每立方厘米1021个时,材料的散热能力将因声子的散射而降低50%。

“这是相当显著的效应,但很多人却对此存疑,”廖浡霖说道。

这主要是因为在之前用到高浓度电子材料的实验中,科学家们都假设散热能力的下降不是因为电子-声子相互作用,而是由于材料的缺陷造成的。

这些缺陷的存在是因为人们对材料进行了掺杂(doping),以硅为例,磷和硼是常用的掺杂原子,目的是为了增加材料的电子浓度。

因此,要验证廖浡霖的理论,就必须分离电子-声子相互作用和缺陷对散热能力造成的影响。具体的实施方法就是,提高材料中的电子浓度,但不能引入任何缺陷。

研究小组发展了一种称作“三脉冲声光波谱”(three-pulse photoacoustic spectroscopy)的技术,通过光学的方法精确地在硅晶体薄膜中增加电子的浓度,并测量材料中的对声子产生的任何影响。

这个技术是对传统的“二脉冲声光波谱”(two-pulse photoacoustic spectroscopy)的扩展,在传统的方法中,科学家们通过精确调控,对材料发生两束定时精准的激光。第一束激光在材料中产生声子脉冲,第二束则用来测量声子脉冲的散射或衰减。

廖浡霖引入了第三束激光,这样就能精确地增加硅材料中的电子浓度而不引入任何缺陷。在发射了第三束激光后,测量结果显示,声子脉冲衰减时间明显缩短,这表明了电子浓度的增加了声子的散射并抑制了它的活动。

实验结果显示,第三束激光的引入会造成声子脉冲衰减时间的缩短,激光的强度越大(电子的浓度越高),声子脉冲的衰减时间就越短。

这个结果让廖浡霖团队非常兴奋,因为这很好地吻合了他们之前的计算结果。

“我们现在可以确定效应确实非常明显,而且我们在实验中证实了它,”廖浡霖说道,“这是首个可以直接探测电子-声子相互作用对声子的影响的实验。”

有趣的是,每立方厘米1019个电子的浓度,比现有的一些晶体管还要低,换句话说,最新发现的这种现象,是部分现有的微电子发热发烫的元凶之一。

“根据我们的研究,随着电路的尺寸越来越小,这个效应将会越来越重要,”廖浡霖说道,“我们必须认真考虑这个效应,并且研究如何利用或避免它带来的影响。”

2   2016-10-24 16:12:35.82 研究者发现Intel芯片漏洞 60毫秒绕过ASLR保护 (点击量:12)

来自两所美国大学的信息安全研究人员发现,利用Intel Haswell CPU架构中BTB组件的漏洞可以快速绕过ASLR保护。ASLR是大多操作系统(Windows、Linux、macOS、iOS和Andriod)长期使用的系统防御机制,研究人员已经在Intel Haswell CPU的Linux设备上利用漏洞做了测试。

研究人员为加利福利亚大学河滨分校计算机科学与工程教授Nael Abu-Ghazaleh,纽约州立大学宾汉姆顿分校的Dmitry Evtyushkin和Dmitry Ponomarev,研究论文已经公开发布。

研究人员在研究报告中解释道,“攻击所花时间非常短,只需60毫秒就足够收集必需的样本数。”

ASLR保护(地址空间配置随机化)可以让系统免受普通攻击,例如缓冲区溢出、返回导向编程技术(Return-oriented programming,ROP)攻击等。ASLR通过随机安排计算机内存进程关键数据区的地址空间位置进行保护,使得“劫持式攻击”无法进行。

但在本周发布的研究报告中,专家称,他们发现Intel芯片的BTB组件中存在漏洞:CPU使用BTB加速操作,运作方式就如同浏览器缓存加速常访问的网页。

研究人员表示,BTB易遭受碰撞攻击(用随机数据轰炸BTB,直到它们发现相同的数据已经储存在缓冲区)。研究人员利用特殊的软件程序,绕过了ASLR可实现系统级攻击。该技术允许研究人员从包含ASLR索引表的CPU内核恢复数据,允许攻击者了解具体应用代码执行位置,以便利用漏洞并进行不断调整式破解。从理论上讲,同样的攻击应该应该对其它OS,甚至KVM(内核虚拟机)有效。

研究人员称可行的解决方案是鼓励操作系统厂商在代码功能层面实现ASLR保护修复漏洞。

3   2016-10-24 16:14:09.373 汽车传感器应用加速普及 市场规模将达48亿美元 (点击量:6)

随着中国汽车销量的增加,传感器的应用将快速增长。微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。

根据预测,到2016年我国汽车传感器市场规模将增长到48亿美元,全球汽车传感器市场将会增长33%,达到225亿美元的规模。

总的来看,我国的汽车传感器产业还不发达,国产传感器虽然价格优势明显,但质量上与国外产品相比仍存在一定的差距,一般多应用于对信号要求不高的区域。而重点控制区域,更多的用户还是会选择进口的产品。在高科技技术上,中国的汽车传感器厂商仍有很长的一段路要走,例如国外技术相对成熟的雷达传感器,在国内还没有发展起来。

从发展前景看,随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛,汽车传感器市场需求将保持高速增长,微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。中国的汽车市场在近几年成为全球最快增长速度的汽车市场之一。随着中国汽车销量的增加,传感器的应用将快速增长。

4   2016-10-24 16:14:53.053 中国具备0.25μm工艺的半导体企业名单 (点击量:7)

中华人民共和国国家发展和改革委员会

中华人民共和国工业和信息化部

中华人民共和国财政部

中华人民共和国海关总署

公告

2016年 第24号

为贯彻《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发[2011]4号),落实现行集成电路生产企业有关进口税收优惠政策,经确认,现将线宽小于0.25微米或投资额超过80亿元、线宽小于0.5微米(含)的集成电路生产企业名单公布(详见附件)。名单中线宽小于0.25微米的企业、线宽小于0.5微米(含)的企业,分别自2015年6月1日和2015年11月20日起执行。

此前相关政策文件公布的享受集成电路生产企业进口税收优惠政策的企业名单与本公告所列名单不一致的,以本公告为准。根据行业发展状况和企业变化情况,企业名单将适时进行调整并公布。

特此公告。

5   2016-10-17 19:40:27.57 200mm晶圆的需求在上升 (点击量:0)

该行业的第一座200mm晶圆厂展望报告出台一年后,SEMI在 2016年10月改进和扩充并发出了2020年200mm晶圆厂的发展趋势的报告预测。这种广泛的报告功能的趋势显示了从2009年到2020年,200mm晶圆厂改变了全世界的活动和容量。SEMI的分析人员更新了近200个设施的信息,包括新的,现有的和关闭的设施。

200mm晶圆的需求不断增长的应用的原因有两个:移动设备和物联网。从2015年至2020年将采用MEMS器件,电源驱动,铸造模拟使工厂的产能的增长。按区域划分,预计容量增长最大的将在中国,南洋,美国,台湾。也观察到另一个趋势是:200mm晶圆厂增加容量提供给过程中低于120nm的晶圆。更高的容量并不意味着更多的工厂,但意味着较少较大的晶圆厂。

6   2016-10-17 19:37:14.207 灵活的汽车电子制造业被大规模定制化 (点击量:0)

汽车制造业大批量生产的发源是在进步的前沿走向个性化,影响了其他消费者和工业部的门类似的变化。

今天的先进的大规模生产技术,其中许多起源于汽车行业,其提供了在负担得起的价格上提供复杂的产品的关键。精益生产已经从该基金会发展,通过消除在整个供应链的浪费实现更高的生产力和更大的成本效益。汽车行业继续推动制造业创新,为客户提供更好的性能和更多的功能,在负担得起的包量身定制中满足他们的愿望和喜好。此外,压力会提供新的和更令人兴奋的选择,在一个频繁的基础上要求非常快的时间并在市场上缩短的整个产品的生命周期。

7   2016-10-17 18:22:33.367 短信任命行业内著名领袖Jeff Clifford作为企业发展新的领导人 (点击量:0)

短信(www.smselectronics.co.uk),英国的电子制造服务(EMS)提供商,宣布任命Jeff Clifford为公司商务开发主管。Jeff Clifford先生带来了超过20年的在环境管理体系行业的经验,并将在销售和营销,以及管理关键客户和供应商关系中起着关键的战略作用。

公司首席执行Andrew Maddock官表示,他扩展网络的一些成员曾与Jeff Clifford先生一起工作当他还在在其他公司时。“我们认识到他带给我们团队的价值,”Maddock先生说。他还补充说道,“Jeff Clifford先生在大和中型的环境管理体系市场的联系和经验,使他完全可以管理我们的业务范围和战略销售增长计划的下一阶段。”

8   2016-10-17 18:18:37.133 全球电工学最高奖授予给博西家电的Uwe Kampet先生 (点击量:0)

电子和电子设备和系统不再是“在一个国家制造”,他们现在是“世界制造”。生产过程遍布许多国家和大洲。只有当国家和公司应用全球统一的技术规则,他们才能在这些价值链中有效地参与。荣获全球电工学最高奖IEC开尔文爵士奖荣誉的Uwe Kampet先生承担着IEC和增加其安全性以及使其技术协调,巩固全球贸易贡献的使命。

这个奖项是以第一个IEC主席,一位杰出的科学家兼发明家Lord Kelvin的名字命名的。他大大推动了现代物理学的进步和电子技术的实际应用。Lord Kelvin与第一个IEC秘书长Charles Le Maistre共同提出的过程和方法,使公司能够广泛传播新技术,并使国家建立更可持续的基础设施。

9   Silego极小封装且集模拟与数字功能于一体的最新款可配置混合信号集成电路产品 (点击量:0)
10   2016年中国集成电路产业销售额预计将超过4300亿元 (点击量:0)
11   中芯国际与中科院微电子所签订MEMS研发代工平台合作协议 (点击量:0)