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硅芯片是當(dāng)代信息技術(shù)的核心，當(dāng)前正向“深度摩爾”（More Moore）和“超越摩爾”（More than Moore）兩個方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用是“超越摩爾”技術(shù)路線中相當(dāng)重要的一環(huán)，需要數(shù)量巨大的集成電路芯片來分析處理來自外部傳感器件的海量信號。目前，大多數(shù)傳感信號采集器件和信號處理單元均為分離設(shè)計，將在整體上產(chǎn)生更大功耗并占據(jù)更大的空間。由此，復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結(jié)合和組裝，構(gòu)造了對不同環(huán)境變量進行檢測和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統(tǒng)。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴展性，還可與當(dāng)前集成電路先進制造工藝相兼容。5月2日，相關(guān)研究結(jié)果以《面向智能數(shù)字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》（“Silicon Nanomembrane Phototransistor Flipped with Multifunctional Sensors towards Smart Digital Dust”）為題發(fā)表在《科學(xué)進展》（Science Advances）上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測功能的集成。圖1：(A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學(xué)顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流。智能材料在環(huán)境刺激中可以發(fā)生折射率、顏色、晶體結(jié)構(gòu)等方面的光學(xué)性質(zhì)變化，但一般需要光譜設(shè)備或比色卡才能進行比對。而翻轉(zhuǎn)的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區(qū)域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區(qū)，智能材料內(nèi)部物理性質(zhì)變化引起了微小光學(xué)性能改變，從而表現(xiàn)在輸出的光電流上，因此可以在同一個芯片上實現(xiàn)對多種不同信號的同時檢測。圖1A展示了傳感器件典型的功能層結(jié)構(gòu)，頂層的智能薄膜材料對環(huán)境刺激發(fā)生響應(yīng)，進而改變下方硅單晶薄膜光電晶體管的輸出信號。具有2微米厚的熱氧化二氧化硅層則作為光電晶體管的封裝，對下方器件進行保護。硅薄膜光電晶體管完全由晶圓級先進集成電路工藝方法制備而成，結(jié)合了傳統(tǒng)硅基光電子器件的高性能和硅納米薄膜超薄厚度下的優(yōu)良柔性。圖1B是貼附于半徑僅為2毫米直徑玻璃管上的柔性器件陣列，表現(xiàn)出良好的彎曲性能。圖1C是單個器件功能區(qū)域的特寫，在藍色虛框部分集成不同智能材料即可實現(xiàn)對不同環(huán)境信號的檢測。圖1D是具有完備傳感與數(shù)據(jù)處理功能的柔性系統(tǒng)合成圖，包括傳感與參比器件、邏輯與存儲單元、信號放大器和電源。研究團隊利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了對環(huán)境中濕度的實時、快速檢測，演示的信號為依次減小的三個濕度脈沖。整個過程中直接對環(huán)境變化做出響應(yīng)的信號，即參比器件與傳感器件輸出電流隨時間的變化如圖1E中所示。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化（如圖所示通入氫氣），傳感器件的輸出電流大幅增加，而參比電流保持平穩(wěn)，再利用差分電路處理，即可給出所檢測的環(huán)境參數(shù)的值。研究團隊開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續(xù)信號處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數(shù)檢測方面的能力，已經(jīng)初步具備了未來的“智能數(shù)字灰塵”的雛形。該策略也可以應(yīng)用于其他的數(shù)字傳感系統(tǒng)，在后摩爾時代中將具有巨大的應(yīng)用潛力。論文主要由李恭謹博士，博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學(xué)Taeyoon Lee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、復(fù)旦大學(xué)和專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室等大力支持。

（ (A) 器件主要功能層示意圖；(B) 貼附于曲面上的柔性傳感器件陣列；(C) 智能傳感器件功能區(qū)的光學(xué)顯微照片；(D)用于濕度傳感的集成系統(tǒng)構(gòu)造圖；(E) 氫氣通入前后參比器件與檢測器件的電流變化，紅色為參比電流，藍色為檢測電流 ）

本發(fā)明公開了一種柔性視網(wǎng)膜芯片。頂層和底層聚合物薄膜之間設(shè)置有規(guī)則分布的硅島和通孔，硅島內(nèi)含有用于模擬生理性功能的功能單元，通孔與硅島交錯分布，硅島與頂層聚合物薄膜之間設(shè)置有引線層；底層聚合物薄膜上的空隙處與頂層聚合物薄膜緊密粘合于一起；電極為功能單元的一部分、或者位于頂層聚合物薄膜或底層聚合物薄膜上。該芯片采用 MEMS 工藝流程化制作，實現(xiàn)了微功能單元和柔性基底的集成。本發(fā)明芯片表面布有密集的通孔，形成鏤空格柵狀，有利于芯片上下層組織間營養(yǎng)物和代謝物的交流，保證了生物功能的完整性，保證整個視網(wǎng)膜

TDA（芯片熱設(shè)計自動化）軟件是清華航院曹炳陽教授團隊全自主研發(fā)的國際首個芯片跨尺度熱仿真與設(shè)計系統(tǒng)。TDA軟件可實現(xiàn)芯片從納米至宏觀尺寸的熱設(shè)計與仿真，支持芯片微納結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱輸運過程的模擬研究，直接提高芯片熱仿真精度與結(jié)溫預(yù)測準(zhǔn)確度，進而提高芯片性能、壽命和可靠性。

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         研發(fā)團隊以設(shè)計制備寬光譜超材料吸收器和像元級集成紅外探測器為研究主線，在超薄寬帶高吸收原理與策略、材料/器件設(shè)計與制備方面取得了突破性進展。圍繞器件吸收率低、噪聲等效溫差（NETD）大、集成兼容性差的難題，提出了無損與損耗型介質(zhì)結(jié)合、多模諧振耦合光吸收的思路，獲得超薄寬帶高吸收率材料；提出將超薄寬帶高吸收率材料與非制冷紅外探測器像元級集成新思路，獲得了寬譜、NETD小、多色探測的非制冷紅外探測器，NETD降低3倍，研究成果已在中國兵器北方夜視廣微科技應(yīng)用轉(zhuǎn)化。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

本發(fā)明公開了一種面向柔性芯片的多頂針剝離裝置，包括固定 座、雙真空腔室、多頂針機構(gòu)和凸輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，其中：雙真空腔 室由分設(shè)在內(nèi)、外側(cè)的真空內(nèi)腔室和真空外腔室共同組成，并且真空 內(nèi)腔室還可獨立發(fā)生上下滑動；多頂針機構(gòu)由同軸安裝且彼此獨立操 控的內(nèi)外圈頂針機構(gòu)共同組成，它們沿著豎直方向整體設(shè)置在真空內(nèi) 腔室下部，并各自包括頂針、支撐架和從動子；凸輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)用 于實現(xiàn)內(nèi)外圈頂針機構(gòu)上下動作時序的控制，同時實現(xiàn)單頂針與多頂 針之間的靈活切換。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的剝離工藝方法。通過本發(fā) 明，能夠顯著提

項目成果/簡介: 陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強度高等諸多優(yōu)點，但有一個致命的缺點——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫(yī)學(xué)、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。如電子計算機的高速硬盤轉(zhuǎn)動系統(tǒng)需要柔性陶瓷軸承；導(dǎo)彈、火箭發(fā)射裝置的關(guān)鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團隊通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術(shù)的改進，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應(yīng)、固相燒結(jié)制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結(jié)溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統(tǒng)陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應(yīng)用于更為苛刻的環(huán)境中，并且在工業(yè)生產(chǎn)中用途更廣、市場大、前景好?？蓮澤皫r可彎砂巖微觀結(jié)構(gòu)圖知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進程度:達到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化、抗壓強度高等諸多優(yōu)點，但有一個致命的缺點——脆性。柔性陶瓷材料作為一種新型材料，在通訊、電子、醫(yī)學(xué)、航空、航天、軍事等高技術(shù)領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。如電子計算機的高速硬盤轉(zhuǎn)動系統(tǒng)需要柔性陶瓷軸承；導(dǎo)彈、火箭發(fā)射裝置的關(guān)鍵部件如透波、鼻錐等要用耐高溫和抗氧化能力極強的柔性陶瓷做天線罩，才能承受高溫氣流的沖刷、摩擦 研究團隊通過對純鈦酸鋁原料制備鈦酸鋁柔性陶瓷技術(shù)的改進，以TiO2、Al2O3為原料，輔以Fe2O3、MgO、SiO2等添加劑，通過固相反應(yīng)、固相燒結(jié)制備出柔性鈦酸鋁陶瓷。能夠降低燒結(jié)溫度，且制備的鈦酸鋁陶瓷具有更高的強度和柔性。將其制備成具有柔性的鈦酸鋁陶瓷材料，將有傳統(tǒng)陶瓷材料沒有的特性，并且能夠進一步提高其抗熱震性，使得柔性鈦酸鋁陶瓷能應(yīng)用于更為苛刻的環(huán)境中，并且在工業(yè)生產(chǎn)中用途更廣、市場大、前景好。 可彎砂巖 可彎砂巖微觀結(jié)構(gòu)圖

柔性軸承是指在外部力或力矩的作用下，利用材料的彈性變形在相鄰構(gòu)件間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的一種鉸鏈結(jié)構(gòu)形式。相比傳統(tǒng)的剛性軸承，柔性軸承有許多優(yōu)點：1. 無間隙和摩擦，可實現(xiàn)高精度運動；2. 無磨損，壽命長；3. 免潤滑，免維護；4. 可真空應(yīng)用。 柔性軸承的主要技術(shù)指標(biāo)：1. 行程：材質(zhì)與幾何形狀決定其運動行程的大??；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承行程可達±25°；2. 精度：由柔性鉸鏈的軸漂大小決定，軸漂越小，精度越高；本單位研制的GCSFP-3柔性軸承軸漂在10°轉(zhuǎn)角時僅為0.8um；3. 剛度：非功能剛度/功能剛度的比值，該比值越大越好；GCSFP-3的徑向剛度/旋轉(zhuǎn)剛度比值為34.65；GCSFP-3的軸向剛度/旋轉(zhuǎn)剛度比值為2.32；4. 疲勞壽命：決定了柔性軸承的可循環(huán)工作次數(shù)。GCSFP-3柔性軸承在±5°轉(zhuǎn)角下達100萬次；±10°轉(zhuǎn)角壽命達18萬次。

本實用新型提供一種柔性驅(qū)動機構(gòu)，包括驅(qū)動單元、力放大單元、控制單元和儲能單元。驅(qū)動單元通過鑲嵌有單向軸承的力放大單元放大輸出力作用于儲能單元。驅(qū)動單元通過不斷往復(fù)運動將能量輸入儲能單元中，當(dāng)儲能單元中的彈性能達到所需的要求時，通過通信單元遙控控制單元將儲能單元中儲存的彈性能一次性釋放出來，以實現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進多種功能以及功能之間的相互切換。本實用新型采用智能軟材料作為驅(qū)動器，其機電轉(zhuǎn)換效率高，能量密度大，噪音低。并且大部分的結(jié)構(gòu)都可以使用柔性材料進行替代，抗破壞能力強；同時柔性驅(qū)動機構(gòu)通過與不同外殼的組合可以同時實現(xiàn)步行、爬行、滾動、跳躍、突進多種功能，可以應(yīng)用于機器人，玩具，能量收集等多方面。