中国行业发展报告

【摘要】　　4月13日，集微网讯，来自中国科大的消息显示，中国科大郭光灿院士团队在集成光学芯片领域取得新进展，该团队邹长铃研究组在集成光子芯片上实现了基于微腔简并模式的高效光子频率转换，并进一步探究了微腔内的级联非线性光学效应，实现跨波段的频率转换和放大。据悉，相干光学频率转换在经典和量子信息领域都有广泛的应用，如通讯、探测、传感，成像，同时其也是连接光纤通讯波段和各种原子的跃迁波段的工具，对分布式量子计算和量子网络而言更是不可或缺的接口。因此，最近国际上有大量关于实现高效频率转换器件的实验研究。邹长铃研究组提出了一种新颖的简并和频效应，仅需要两个光学模式就可以实现高效率的相干频率转换；研究组还实现了工作波长的精确调控，即通过控制芯片基底温度实现了频率转换匹配窗口的粗调，范围可达100 GHz；除此之外，研究组基于前期光致微腔加热效应的相关工作，实现了MHz量级的精细调控。基于理论并通过实验验证了“模式简并频率转换的信号还有可能获得一定的增益”这一物理现象，研究组预言称，可通过对芯片的工艺参数的进一步调控实现效率超过100%的频率转换，同时实现信号的转换和放大。

【关键词】中国科大，光学芯片，频率转换

【摘要】　　4月6日，集微网讯，据外媒Wccftech报道，根据美国利福尼亚州索诺玛县的测试数据，特斯拉CEO埃隆·马斯克（ElonMusk）旗下太空探索技术公司?SpaceX?的“星链”（Starlink）卫星互联网服务的试用速度已突破200Mbps。据测试，星链卫星互联网服务的最低下载速度为44Mbps，最高突破了200Mbps，远远超过了竞争对手HughesNet和ViaSAT。据?SpaceX?与美国联邦通信委员会（FCC）共享的数据，“星链”卫星互联网服务的平均下载速度已达到80Mbps。埃隆·马斯克在2015年1月宣布了“星链”卫星互联网服务项目，该项目旨在为世界各地的用户提供高速互联网接入，特别是在农村和偏远地区。到目前为止，SpaceX?已经发射了1300多颗星链卫星，这些卫星已经开始为美国、加拿大、英国部分地区提供宽带服务。从2020年10月底开始，SpaceX在美国对其星链互联网服务启动公开Beta测试。目前，该公司的星链项目还处于测试阶段。

【关键词】SpaceX，星链卫星，互联网服务网速

【摘要】　　3月17日，集微网讯，近日，中科院大连化学物理研究所研究员刘生忠团队与陕西师范大学研究员刘渝城、美国西北大学教授Mercouri G. Kanatzidis合作，研发了一种有效的晶体生长策略，制备出尺寸高达几英寸的高质量多元混合离子钙钛矿单晶，并利用该种钙钛矿单晶设计制备出自驱动集成光探测器。该合作团队选用还原剂来抑制晶体生长过程中的相分离，进而制备出大尺寸的三阳离子混合卤化物钙钛矿单晶。这种基于还原剂策略稳定生长的钙钛矿单晶具有相对更长的载流子寿命、更高的电荷迁移率、更长的载流子扩散距离、优异的均匀性和长期稳定性，因此基于该单晶设计生产的自驱动光探测器具有响应率高、光电导增益大、探测率高、以及响应速度快等优点。此外，基于该单晶制备的12×12像素探测器阵列具有均匀的光响应，从而对一个2×2像素的阵列进行选择性辐照时在像素之间显示出良好的分辨力。这种设计为钙钛矿自驱动集成电路成像应用开辟了一条新途径。

【关键词】中科院，自驱动，光探测器

【摘要】　　3月17日，集微网讯，据新华视点报道称，中国电子科技集团有限公司对外公布，该集团旗下装备子集团攻克系列“卡脖子”技术，已成功实现离子注入机全谱系产品国产化，包括中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机，工艺段覆盖至28nm，为我国芯片制造产业链补上重要一环，为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案。

【关键词】离子注入机，芯片制造，设备国产化

【摘要】　　3月9日，集微网讯，近日，清华大学交叉信息研究院段路明研究组在量子信息领域取得重要进展，首次在实验中实现了量子中继协议中的两个中继模块间的高效纠缠连接，成功展示了量子中继模块连接效率的规模化提升，是实现实用化的量子中继器的一个关键步骤。在此项工作中，研究人员通过将超低温铷原子气体囚禁在一维光晶格中，通过光学泵浦将原子制备在对磁场变化不敏感的钟态，并且精确调控施加在原子所在位置的磁场，成功将冷原子量子中继的相干时间提升至数十毫秒量级并能保证读取的量子态具有很高的保真度。此外，结合实时反馈的高速控制系统，通过将先产生量子纠缠的中继模块存储至相邻中继模块也产生量子纠缠之时，实现了相邻两个量子中继模块内部的量子纠缠的异步制备。最后在两个模块之间通过纠缠交换，实现量子中继模块的高效纠缠连接。通过这种方式进行纠缠连接，其连接效率线性正比于单个模块内部纠缠制备所需要的时间。当未来量子中继模块从两个扩展到N个时，这种效率提升对应了量子中继器对直接传输量子通讯在量子纠缠分发效率上的指数级提升。因此该工作通过使用量子存储，首次实现了不同量子中继模块的按需式纠缠连接，且连接效率得以规模化提升，展现了量子中继器对长程量子通信的核心加速能力。

【关键词】清华大学，量子中继器，核心加速

【摘要】　　3月3日，电子工程世界讯，为了探索更具应用前景的锂电池，科学家们都将目光投向了基于纯锂的金属阳极方案，而不是当前普遍采用的混合材料。与此同时，为了攻克其在低温下性能不佳的缺点，研究这一领域的科学家们也一直在“绞尽脑汁”，并已取得了一些突破。据报道，加州大学圣迭戈分校（UCSD）的研究团队就在试图开发一种可以在极低温度下充电和放电的电池，这通常需要额外的加热系统，不过此次他们将重点放在了电解质上，依靠电解质中的弱结合性，令锂金属电池在寒冷条件下释放出空前性能。具体而言，研究人员用了两种类型的电解质进行实验，其中一种可与离子牢固结合、另一种则要弱得多，进而验证哪种情况更适用于低温工况。结果发现，在-60℃（-76℉）环境下，采用牢固结合电解质的这组实验电池仅能坚持两个循环，而后就停止了工作。而与之相对的是，使用弱结合电解质的电池在循环50次后仍能平稳运行，并保持76%的容量。若将工作温度改为-40°C（-40°F），这种方案甚至能保持84%的容量。值得一提的是，针对此类概念验证电池的进一步研究还表明，弱结合电解质能够让离子更均匀地沉积在电池阳极上，而强结合电解质则会导致块状和针状的沉积（枝晶）。

【关键词】极低气温，锂电池，新妙招

【摘要】　　2月25日，集微网讯，2月25日，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心（HZB）以及德国联邦物理技术研究院（PTB）的合作团队在《自然》（Nature）上发表了题为“稳态微聚束原理的实验演示”（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究论文，报告了一种新型粒子加速器光源“稳态微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首个原理验证实验。基于SSMB原理，能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射，波长可覆盖从太赫兹到极紫外（EUV）波段，有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。SSMB概念由斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授赵午与其博士生Daniel Ratner于2010年提出。赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。2017年，唐传祥与赵午发起该项实验，唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计，并开发测试实验的激光系统，与合作单位进行实验，并完成了实验数据分析与文章撰写。EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走，基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的“卡脖子”难题。

【关键词】清华团队，光刻机，自研难题

【摘要】　　2月20日，集微网讯，2月18日，中国科学技术大学程林教授课题组在国际固态电路会议上，提出一种新型隔离电源芯片设计方案。他们提出的架构通过在单个玻璃衬底上利用三层再布线层，实现高性能微型变压器的绕制，并完成与发射和接收芯片的互联，有效地提高了芯片转换效率和功率密度。据安徽网报道，程林教授课题组利用先进的玻璃扇出型晶圆级封装技术，将接收和发射芯片通过封装上可再布线层制成的微型变压器进行互联封装，不需要额外的变压器芯片，克服了现有芯片设计中需要3颗甚至4颗芯片的缺点，大大提高了隔离电源转换效率和功率密度。测试结果表明，该隔离电源芯片实现46.5%的峰值转换效率和最大1.25瓦的输出功率，最终封装尺寸仅有5毫米×5毫米，在目前所报道的无磁芯隔离电源芯片中效率和功率密度均为最高。此外，该研究还提出一种采用了可变电容的功率管栅极电压控制技术，实现了在更宽电源电压范围下，控制栅极峰值电压使其保持在最佳安全电压范围，而无需采用特殊厚栅氧工艺的功率管。

【关键词】中国科大，隔离电源，芯片设计

【摘要】　　2月8日，电子工程世界讯，现如今，计算机消耗的能量惊人。根据最近的一项估计，仅数据中心就消耗了全球2%的电力，预计到本世纪末，这一数字将攀升至8%。不过，为了扭转这一趋势，也许位于计算机世界中心的微处理器可以以全新的方式进行精简。日本的一个研究小组已经将这个想法发挥到了极限，创造了一个超导微处理器，一个电阻为零的微处理器。近日，在IEEE固态电路杂志上发表的一项研究报告中描述了这种新器件，这是同类器件中的第一种。日本的研究小组试图制造一种绝热的超导体微处理器，这意味着，原则上，在计算过程中，能量不会从系统中获得或损失。这种新的微处理器原型称为MANA（单绝热集成体系结构），是世界上第一个绝热超导体微处理器。它由超导铌组成，并依赖于称为绝热量子通量参量电子（AQFP）的硬件组件运行。每个AQFP由几个快速作用的约瑟夫森结开关组成，这些结开关只需很少的能量即可支持超导体电子设备。MANA微处理器总共由20000多个约瑟夫森结开关（或10000多个AQFPs）组成。由于MANA微处理器需要液氦水平温度，它更适合大型计算基础设施，如数据中心和超级计算机，在那里可以使用低温冷却系统。

【关键词】日本，超导微处理器，电阻为零

【摘要】　　2月2日，电子产品世界讯，2021年5G的重要性无需多言，刚刚联发科发布了第二代5G基带M80，相比上代的M70正式加入了毫米波技术支持，5G标准终于完整了。M80基带将支持5G Sub-6G及mmWave毫米波两种5G频段，在技术水平上看齐高通的骁龙X60，不过网速更快，上行速率3.67Gbps，下行速率7.67Gbos。作为对比，骁龙X60的上行、下行速度分别是3Gbps、7.5Gbps，三星的Exynos 2100上行、下行分别是3.67Gbps、7.35Gbps，华为的麒麟9000因为不支持毫米波，上行、下行分别是2.5、4.6Gbps。换句话说，联发科的M80基带在网速上将是目前最快的。除此之外，M80基带还支持5G双SIM卡、5G双SA、5G双VoNR，还支持运营商的FDD+TDD CA载波聚合、DSS动态频谱共享，后者允许在同一网络频段上部署4G和5G NR，节省投资。M80基带还支持联发科特色的UltraSave技术，针对单芯片架构做了改进，可以根据网络环境动态调整功耗及工作频率以达到节能的目的。

【关键词】联发科，5G基带，网速测定

【摘要】　　1月29日，集微网讯，今天小米手机官方微博宣布，小米首发隔空充电技术。手机不插线，不用底座，无论在手上还是兜里，都能远距离无线充电，还支持边玩边充，多设备同时充，有遮挡也不影响。据官方介绍，小米隔空充电技术核心在于空间定位和隔空能量传输。自研的隔空充电桩内置5个相位干涉天线，可以对手机进行毫秒级空间定位，精准探测手机位置。144个天线构成的相位控制阵列，通过波束成形将毫米波定向发射给手机。在手机端，小米也自研了天线阵列的小型化设计，内建「信标天线」和「接收天线阵列」。信标天线通过低功耗方式在空间场内广播位置信息，14根天线组成的接收天线阵列，将充电桩发射的毫米波信号，通过整流电路转化为电能，实现科幻的隔空充电体验。目前小米隔空充电技术，已经实现了数米半径内，单设备5瓦远距离充电。不仅于此，多设备也可以同时充电(每台设备均支持5瓦)，甚至异物遮挡也不降低充电效率。整套自研系统，小米拥有17项技术专利。

【关键词】小米公司，远距离充电，技术首发

【摘要】　　1月20日，电子产品世界讯，南京大学中科院院士祝世宁团队将2架无人机空中编组，通过光学中继，在2个相距1千米的地面站之间实现了纠缠光子分发，验证了多节点移动量子组网的可行性，标志着量子网络向实用化迈出关键一步。相关成果近日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。去年，我国国际学术期刊《国家科学评论》报道了该团队首次使用单一无人机成功进行量子通信。然而，从单节点量子链路发展到移动量子网络，中继节点必不可少，要求无人机数量实现“从一到二”的提升。经过多次实验，团队最终证明光学中继高度保持了光子对的纠缠特性，是一个有效的量子链路。团队谢臻达教授表示，新成果证明了移动量子组网的可行性，未来可以用高空巡航无人机建立距离300公里以上的量子链路，低成本的小型无人机负责城市和农村的小范围量子通信，充分利用无人机编组的灵活性，搭建移动量子网络。

【关键词】无人机，量子组网，新突破

【摘要】　　1月14日，C114网讯，量子科学与技术是二十一世纪的重要研究领域，引领着物质科学和信息技术的巨大变革。量子传感与精密测量作为量子信息领域的重点研究方向之一，在现实世界有着极富前景的应用。近日，华中科大物理学院量子传感与量子信息实验室蔡建明教授团队提出一种量子临界动力学增强的量子传感新方法，该方法为实现基于量子临界现象的量子传感，突破标准量子极限并达到海森堡极限测量精度，提供了一种新的途径。研究团队通过设计量子体系哈密顿量特定的对易条件，进而保证体系呈现出来的量子临界动力学效应不再依赖于量子基态。研究团队以量子拉比模型（Quantum Rabi Model）为例，详细阐明了这一新型的量子临界传感方法的基本思想。该方法可以在离子阱、冷原子以及超导量子比特等多种量子体系中加以实现，而且可以推广到其他量子模型，比如光参量振荡器、Lipkin-Meshkov-Glick量子多体系统以及团队在前期工作中发展的非厄米量子传感探针等。以上研究工作得到国家自然科学基金的资助。

【关键词】华中科大，量子传感，新方法

【摘要】　　1月4日，集微网讯，近期，中国科学技术大学郭光灿院士团队在该领域取得重要进展，团队中的李传锋、周宗权研究组首次研制出“按需式读取”的可集成固态量子存储器。量子存储器是构建大尺度量子网络的核心器件。而按需式读取，是指光子写入存储器以后再根据需求决定读出的时间，这对实现量子网络中的同步操作等功能至关重要。但目前国际上已有的可集成固态量子存储器均基于简单的原子频率梳方案，读出时间在光子写入之前预先设定，无法按需读取。李传锋、周宗权研究组长期致力于固态量子存储器研究，近年来发展了激光直写技术，在稀土掺杂晶体上制备可集成量子存储器。近期，为实现按需式读取，他们采用了一种改进的量子存储方案，即电场调制的原子频率梳方案，通过引入两个电脉冲可实时操控稀土离子的演化，从而控制存储器的读出时间。使用飞秒激光等技术，研究组首次研制出按需式读取的可集成固态量子存储器，存储保真度达到99.3%±0.2%，表明其具有极高的可靠性。该成果对实现大容量量子存储和构建量子网络都有重要意义。国际知名学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。

【关键词】按需式读取，可集成，量子存储器

【摘要】　　12月30日，IT之家讯，近日，中国科大潘建伟及其同事彭承志、张强等与清华大学王向斌，中科院上海微系统所尤立星等人合作，首次在国际上实现了基于远距离自由空间信道的测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）实验。这项实验成果不仅实现了将 MDI-QKD 从光纤信道拓展到自由空间信道的突破，也开启了在自由空间信道中实现基于远距离量子干涉的更复杂的量子信息处理任务的可能。据了解，MDI-QKD 协议利用双光子干涉技术消除了探测端的所有安全漏洞，无需对测量端的量子设备进行任何安全性假设，被认为是各种量子密钥分发协议中的最佳候选协议之一。该协议自 2012 年首次提出以来，已在光纤信道上得到快速发展，在距离更远、密钥速率更高和网络验证等方向取得了一系列突破。除此之外，该实验发展的相关技术为在自由空间进行量子干涉的相关量子实验开辟了道路，如量子中继器、量子网络，以及在大空间尺度中探索量子力学与广义相对论融合等基本问题。

【关键词】中国科大，量子通信，密钥分发

【摘要】　　12月23日，贤集网讯，12月22日，赛维LDK宣布，经过近10年的研发和多次测试。今天，世界首个旋式铸造单晶炉研制成功。该旋式铸造单晶炉由陈仙辉院士团队和赛维技术团队合作研制，由多晶硅铸锭炉改造而成，单炉硅锭重量可达1200kg，经测算，相比传统直拉单晶工艺，旋式铸造单晶炉制造的单晶成本大幅降低20%；同时，可以改造、升级多晶硅企业现有的多晶硅铸锭炉，盘活多晶硅铸锭设备资产，具有巨大的经济效益。业内专家分析认为，旋式铸造单晶炉一改直拉单晶传统工艺，是一项单晶制造行业颠覆性技术革新。铸造单晶技术比传统直拉单晶更适合HIT高效电池，且成本大幅降低。一经推广开来，也将极大降低单晶制造乃至光伏发电成本，对光伏高质量发展和光伏发电的普及应用都具有里程碑式的推动意义。

【关键词】旋式铸造，单晶炉，研制成功

【摘要】　　12月16日，集微网讯，来自华为官网的消息显示，日前，华为在超高速信号处理技术方向实现了突破，首次实现220 GBaud超高速信号传输（业界商用能力最高仅为95GBaud，学术研究最高水平为192 GBaud），奠定了未来向单波速率超Tbit级别传输的技术基础。据了解，华为的此项研究成果是在ECOC 2020（欧洲光纤通讯展览会）上作为PDP（Post-deadline paper，在截稿日期之后被接收的论文）论文发表时披露的。本届ECOC大会共有460篇论文参与评审，PDP文章仅有7篇，而华为的论文是唯一1篇来自中国设备商的研究成果。在超高速传送领域，通过提高信号的符号速率是利用数字相干技术实现大容量传输系统的重要研究方向之一，尤其在单波速率向超Tbit级别演进，基于高符号速率的传输系统往往可以实现更好的传输效果。当前业界商用最顶尖的单波800G传输技术采用95 GBaud 左右的信号，业界同类研究中最高速率纪录是2019年由日本NTT研究人员报道的192 GBaud。此次华为慕尼黑光通信研发团队研发人员借助新型大带宽IQ调制器以及神经元网络的非线性数字信号处理算法，首次突破200GBaud的关卡，首次实现220 GBaud超高速信号传输，刷新业界纪录，同时也为未来单波速率向超Tbit级别的技术演进奠定基础。

【关键词】华为，超高速，光传输研究

【摘要】　　12月10日，集微网讯，2020年EDA行业领军企业国微集团大动作频频，继自动化布局布线工具之后，又一款重量级产品已经蓄势待发--硬件仿真加速器即将震撼发布。国微集团研发的硬件仿真加速器就拥有高效的调试纠错能力，以及精准的功耗分析，保证了芯片验证的“精度”；大大缩短了平台建立时间、提高了编译速度和超高的仿真吞吐量，保证了芯片验证的“速度”。这款硬件仿真加速器最大特点在于可显著提升芯片或系统级设计的验证效率，帮助芯片研发企业在保证产品质量和性能的基础上缩短研发周期，对整个行业的发展具有重要意义。它的研发成功，标志着国产化硬件仿真加速技术又将迈向一个新的里程碑。

【关键词】国微集团，EDA硬件，仿真加速器

【摘要】　　11月26日，贤集网讯，11月22日，宜昌南玻光电玻璃有限公司再传喜讯：经过10个小时的紧张生产及调试，随着过渡辊道的缓缓滚动，0.18毫米超薄电子玻璃“行走”在主传动线上，成功达标量产，日产量达到10000平方米。作为电子显示产业上游关键原材料产品——超薄电子玻璃，在2010年之前一直依赖进口，经过近十年国内企业的不断发展，原先被国外厂商垄断的各厚度产品记录被逐步打破。随着5G的大规模推广运用，各大手机厂商都在积极研发柔性屏移动终端，而玻璃作为优质显示材料，厚度越薄，可弯曲的角度就越大，因此开发更薄厚度的超薄电子玻璃成为必然趋势。而0.2毫米及以下厚度超薄电子玻璃的生产，代表着超薄电子玻璃生产企业最先进的技术水平。此次0.18毫米超薄电子玻璃的成功研发，提升了我国超薄电子玻璃产业国际竞争力，对推动玻璃板块调整和优化升级具有重要意义，为将来开发更薄厚度的超薄电子玻璃奠定了基础。

【关键词】宜昌，超薄电子玻璃，成功量产

【摘要】　　11月17日，电子工程世界讯，目前，重庆邮电大学实验室已成功研发第三代半导体氮化镓功率芯片。重庆邮电大学光电工程学院副教授黄义透露，这款功率半导体芯片电量能节省10%以上，面积是硅芯片的1/5左右，开关速度提升10倍以上。目前，该项目已经到了试验性应用阶段，未来有望在各种电源节能领域和大数据中心使用。据了解，第三代半导体功率芯片主要应用在汽车电子、消费电源、数据中心等方面，具备体积小、效率高、用电量少等特点。值得注意的是，由重庆邮电大学规划的重庆集成电路设计创新孵化中心已入驻西部（重庆）科学城。据悉，该中心将着力建设重庆市集成电路公共设计、测试分析、半导体工艺等为一体集成电路中试平台，结合重庆市新兴产业需求，提供低成本、高效率的集成电路公共服务与专业技术支持；孵化一批人工智能芯片、公共安全专用芯片、化合物半导体芯片等方向的高端科技成果及高科技企业。

【关键词】重庆邮电大学，半导体，氮化镓功率芯片