傳感新品

【美國威斯康星大學：研究可擴展石墨烯傳感器陣列，應用于水中毒素的實時監測】

飲用水中的有毒元素暴露了全球數億人口于危險的污染物之中，這可能威脅公共衛生，并導致各種疾病的傳播，如腹瀉和癌癥。聯合國可持續發展目標要求到2030年實現對安全、負擔得起的飲用水的普遍和公平訪問，該水應免受糞便污染（例如細菌）和重要化學污染物（例如重金屬）的影響。因此，迫切需要識別水中的潛在健康危害，以提供早期警告并預防災難事件，這需要智能、快速、適應性強且持續監測的傳感系統來預測水污染。與基于最先進的質譜技術的耗時、昂貴和龐大的實驗裝置相比，這些實驗裝置限制了它們進行連續在線監測的能力，電子傳感器表現出在這方面有望完成任務的潛力，因為它們具有卓越的性能（例如，快速響應、高靈敏度和選擇性、低成本和易操作性）以及與現有水基礎設施和無線數據傳輸的集成潛力。

基于二維（2D）層狀納米材料的場效應晶體管（FET）已成功用于化學和生物傳感（例如，重金屬離子、氣體/生物分子和細菌。然而，用于實時水質感知的2D FET傳感器的商業化仍然面臨挑戰，主要原因是設備質量控制不佳，導致響應趨勢、校準和可靠性在設備之間存在差異。當前解決這些問題的嘗試主要集中在控制傳感器通道材料的先決步驟上，包括2D納米材料的大規模化學氣相沉積生長、直接印刷其薄膜、旋涂在基底上的自組裝。在這些方法中，通過旋涂工藝將2D層狀納米材料濕法轉移到基底上，可以是大規模電子器件納米制造的高效、多功能和快速方法。然而，識別納米材料的單層和隨后在FET傳感器中形成對電極的圖案化是一項繁瑣、能源密集和成本高昂的工作。相比之下，通過交錯電極并聯連接多個薄片可以更快速地擴大2D FET的制造規模，同時降低能源消耗和商業化成本。然而，目前尚無可綜合考慮設備變異的方法，可以通過直接將有問題的傳感器設備與非破壞性測量相關聯，在大規模制造過程中將它們隔離開來，也沒有用高級數據分析來模擬理想設備的傳感器響應以實現高度精確的預測。

鑒于此，美國威斯康星大學Junhong Chen等人報告了一種自底向上的方法，用于在大規模制造過程中對2D FET傳感器設備的質量進行戰略性控制，這種方法使得能夠可靠且實時地監測流動水中的毒素，如在基于石墨烯的場效應晶體管（GFET）傳感器陣列中所展示的。重金屬（鉛和汞）以及大腸桿菌細菌被選為代表性的污染物進行測試，因為它們是飲用水供應中的主要污染物。技術上，首先通過在水中濕法轉移單層氧化石墨烯（rGO）分散液并隨后形成交錯電極的圖案來制備晶圓傳感器器件，以通過它們的電子特性對均勻設備進行預篩選。我們發現，在熱退火后，大多數（約60%）的設備都實現了相對較窄的電子分布（相對于眾數值的變化在±10%范圍內），無論是電阻還是漏電流開關比。具有窄電子特性分布的初始制造過程只是獲得最佳傳感器的先決條件。然后，通過將非理想的響應行為（即雙向性）與低頻時測得的阻抗比Zˊ/Z?>1000相關聯，成功地識別了有問題的設備，這可能歸因于介電層（3納米Al2O3）中的光學不可見缺陷。漏電流噪聲功率譜密度（PSD）進一步表明，在預篩選后，近乎理想的傳感器器件中不存在任何重要類型的缺陷，并驗證了表面吸附的化學柵效應。最后，通過機器學習（ML）建模進行了GFET傳感器陣列的響應校準，用于同時檢測流動水中所選重金屬和細菌種類，實現了在ppb（cfu/mL）水平上的高精度分類和定量。

總之，我們展示了一種可擴展的方法，用于開發GFET傳感器陣列設備，其具有多個生化配體和抗體作為特定探針，可以同時檢測流動自來水中的重金屬和大腸桿菌。通過在硅襯底上旋涂GO分散液的晶圓尺寸沉積，提供了電子傳感器中極為理想的電阻和電流開/關的分布，這在商業化電子傳感器中非常理想。為了消除具有非理想感測動力學的傳感器，可以通過高頻阻抗和低頻噪聲測量來預先選擇類似理想的設備。借助ML的幫助，可以成功地識別和高精度地定量實際自來水流中的多種毒素。我們的FET傳感器制造和減小設備變異的策略為未來實時監測水風險中各種有害物質的動態預測提供了希望。

傳感動態

【電子設備、醫療設備等均將受益！新型傳感器比頭發還細50萬倍……】

據報道，澳大利亞的研究人員已經開發出一種分子大小的、更高效的、廣泛使用的電子傳感器，這一突破可能會帶來廣泛的好處。

壓阻式傳感器通常用于檢測電子產品和汽車的振動，例如在智能手機中計數步驟，以及在汽車中部署安全氣囊。它們還用于醫療設備，如植入式壓力傳感器，以及航空和太空旅行。因此，尺寸越小越好。

在一項最新研究中，由澳大利亞科廷大學所領導的一組研究人員開發出了一種比人類頭發還細50萬倍的壓阻式傳感器。

最新研究成果已于近期發表在了《自然通訊》雜志上。

根據研究人員的說法，他們已經開發出一種更靈敏、更小型化的關鍵電子元件，它可以將力或壓力轉換為電信號，并在許多日常應用中得到應用。

他們說，“由于它的尺寸和化學性質，這種新型壓阻式傳感器將為化學和生物傳感器、人機界面和健康監測設備開辟一個全新的機會領域。”

“由于它們是基于分子的，我們的新傳感器可用于檢測其他化學物質或生物分子，如蛋白質和酶，這可能會改變檢測疾病的游戲規則。”他們補充道。

據悉，這種新的壓阻式傳感器是由一個單一的牛烯分子（bullvalene）制成的，當機械拉伸時，它會反應形成一個不同形狀的新分子，通過改變電阻來改變電流。

研究人員說，“不同的化學形式被稱為異構體，這是它們之間的反應第一次被用來開發壓阻式傳感器。我們已經能夠模擬發生的一系列復雜反應，了解單個分子如何實時反應和轉化。”

他們指出，這項研究的意義在于，它能夠以大約每1毫秒一次的速度，用電檢測反應分子形狀的變化。他們說，“通過電導率來檢測分子的形狀是化學傳感的一個全新概念。”

研究人員還稱，了解分子形狀和導電性之間的關系，將有助于確定分子和附著的金屬導體之間連接的基本特性。

“這種新能力對所有分子電子器件的未來發展至關重要，”他們說。

【龍芯中科在全國布局的首個芯片封裝項目投產】

10月12日，龍芯中科芯片封裝基地項目投產儀式在河南鶴壁科創新城舉行。

鶴壁新聞消息顯示，龍芯中科芯片封裝基地位于鶴壁科創新城百佳智造產業園，是龍芯中科在全國布局的首個芯片封裝項目。項目一期今年4月正式動工，建成千級潔凈廠房402平方米、萬級潔凈廠房226平方米、恒溫恒濕庫房92平方米，現已具備龍芯一號芯片封裝測試的基礎條件。

龍芯中科相關負責人表示，項目一期引進的晶圓存儲設備、粘片機、銀膠固化機、等離子清洗機、鍵合機、推拉力檢測設備、塑封成型機、大規模集成電路測試機、測試光檢打標一貫機、打包機等10余個工藝步驟設備全部來自國內合作伙伴。該項目已初步具備鍵合封裝龍芯一號芯片的封裝、測試、包裝出貨能力，并加快構建龍芯一號系列芯片,以及電源/時鐘芯片系列芯片的封裝測試能力。

此前消息顯示，龍芯中科芯片封裝項目于2022年12月簽約落地，主要對龍芯一號、二號、三號等系列芯片進行封裝測試。項目分為三期進行，目前重點推進一期項目建設，未來3至5年，將根據市場需求有序推進二期、三期建設。三期項目全部達產后，年可封裝測試芯片3000萬片。

【中國移動與中興、聯想等簽署 5G 射頻收發芯片合作協議，填補國內空白】

10 月 13 日消息，2023 中國移動全球合作伙伴大會期間，中國移動與中興、聯想、京信、銳捷等十家設備商正式簽署“破風 8676”芯片應用合作協議，共享關鍵技術突破成果，加速芯片整機集成、網絡應用、商用落地速度。

本次合作協議的正式簽署將進一步加快可重構 5G 射頻收發芯片破風 8676 在整機集成、網絡應用、商用落地的速度，有利于形成穩定、多樣、繁榮的移動通信產業生態鏈，助力移動通信產業的高質量發展。

▲破風 8676 芯片

今年 8 月，中國移動正式發布國內首款可重構 5G 射頻收發芯片“破風 8676”。射頻收發芯片是無線電波和數字信號之間的翻譯器件，是 5G 網絡設備中的關鍵器件，研發難度高，產業應用需求迫切，被稱為 5G 基站上的“明珠”。

該芯片可廣泛商業應用于云基站、皮基站、家庭基站等 5G 網絡核心設備。這項核心自主創新成果實現了從零到一的關鍵性突破，填補了該領域的國內空白，有效提升了我國 5G 網絡核心設備的自主可控度。

【智創芯微電子與意法半導體簽署戰略合作協議】

根據RISC-V基金會的數據，2022年采用RISC-V芯片架構的處理器核已出貨100億顆，其中一半來自中國。ARM 架構用了 17 年完成 100 億內核出貨量，而 RISC-V 只用了 12 年。

同時，有數據預測，到2025年RISC-V架構的處理器核的出貨量將突破800億顆，年復合增長114.9%，且應用將從IoT向手機、PC、服務器、AI、汽車等高端、核心領域擴展，占據全球14%的CPU市場、28%的IoT市場、12%的工業市場、10%的汽車市場。

由此看來，未來主流CPU架構格局中，RISC-V將與X86、ARM三分天下，RISC-V不屬于任何機構或國家，開源免費，想用就用的特性，在“卡脖子”的競爭時代，或將成為中國最受歡迎的架構。

越來越多的企業開始擁抱 RISC-V，智創芯微電子就是其中一家。

近日，智創芯微電子與意法半導體簽署戰略合作協議，雙方就發展MCU生態及共同推廣客戶達成合作。

智創芯微電子也是RISC-V行業的佼佼者。目前已有兩款芯片已面世，打通了RISC-V從芯片設計到終端應用的最重要一環，實現CPU國產替代和生態普惠性建設，并完成了數千萬元營收。

公開資料顯示，智創芯微電子創立于2018年，公司創始人陳昊曾任職阿里巴巴平頭哥半導體市場與營銷副總裁，擁有多年的行業經驗，核心團隊由多位具有深厚芯片產業背景的專家，和來自Infineon，Atmel，Synopsys，LSI，Brite等國際一流半導體公司的人員組成。團隊曾服務了300多家芯片設計公司，CPU累計出貨超過30億顆。

同時，智創芯微電子也與伊萊特、科卓爾、長豐影像、烽火富華、稻興科技、超元半導體等領先的產業鏈上下游Tier-1企業展開合作，確保RISC-V芯片能被廣泛使用于AIoT產品終端，預計年芯片用量將超過10億顆。

2022年2月智創芯微電子獲得了太和基金、大公資本的戰略輪投資。大公資本認為 ，芯片是國之重器。目前國家政策力度加大，國產“芯”賽道正在多方位提速。“十三五”期間中 國芯片設計業的規模從1325億元增長到3819億元，年均復合增長率達到23.6%，是同期全球半導體產業年均復合增長率的近6倍，顯示出***崛起的實力。大公資本高管團隊曾主導投資了易兆微、勁芯微、吉迪思、珠海博雅科技等多家優秀的芯片企業。

RISC-V的全球生態正在不斷壯大。

玩家方面，據RISC-V國際基金會數據，截至2023年6月底，有超過70個國家或地區的3664家單位成為RISC-V基金會會員，包括高通、英特爾、谷歌、阿里平頭哥、華為等眾多頭部企業。其中，RISC-V國際基金會全球24個高級會員中有13個來自中國。

系統方面，系統方面，2022年安卓官方首次實現對RISC-V架構的原生支持，同時，RISC-V已實現了對LiteOS、FreeRTOS 、Linux、安卓AOSP等眾多操作系統的兼容，打通了通過云、桌面、終端等承接各類應用的能力。

軟件方面，Synopsys、Cadence、西門子等EDA企業，IAR Systems、SEGGER等工具鏈企業也紛紛加入RISC-V生態系統，全方位支持RISC-V芯片落地。

縱然，RISC-V架構起步較晚，但憑借成本、安全等優勢已得到多國政府的高度重視，成為大國科技競爭的新焦點，已在物聯網市場展現了優秀成績，并有望在高性能服務器中實現應用。

審核編輯 黃宇