中國(guó)科學(xué)院微電子研究所項(xiàng)目成果一

中國(guó)科學(xué)院微電子研究所

情況介紹中國(guó)科學(xué)院微電子研究所的前身原中國(guó)科學(xué)院109廠成立于1958年，1986年中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所微電子學(xué)部加入，合并為中國(guó)科學(xué)院微電子中心，2003年9月正式更名為中國(guó)科學(xué)院微電子研究所。微電子研究所是一所專門從事微電子領(lǐng)域研究與開發(fā)的國(guó)立研究機(jī)構(gòu)，是中國(guó)科學(xué)院微電子技術(shù)總體和中國(guó)科學(xué)院EDA中心的依托單位。微電子研究所現(xiàn)有11個(gè)研究室，在職員工750人，科研與專業(yè)技術(shù)人員628人（其中科學(xué)院院士2名，高級(jí)研究人員179名）。設(shè)有博士和碩士學(xué)位授予點(diǎn)和博士后流動(dòng)站，在讀研究生400人。中國(guó)科學(xué)院微電子研究所歷史輝煌，1958年，因研制“兩彈一星”和高頻晶體管計(jì)算機(jī)，微電子研究所的前身中國(guó)科學(xué)院109廠應(yīng)運(yùn)而生，并先后為我國(guó)第一臺(tái)鍺晶體管計(jì)算機(jī)——“109乙機(jī)”研制出合格的半導(dǎo)體晶體管；為我國(guó)第一臺(tái)硅晶體管計(jì)算機(jī)——“109丙機(jī)”研究生產(chǎn)硅平面晶體管，提供了半導(dǎo)體器件；為我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”一號(hào)提供了半導(dǎo)體晶體管；為我國(guó)首臺(tái)1000萬次/秒的晶體管計(jì)算機(jī)757機(jī)承擔(dān)全部集成電路的研制生產(chǎn)任務(wù)。在幾十年的變革與發(fā)展歷史中，微電子研究所幾代科技工作者為中國(guó)微電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展付出了持續(xù)不懈的艱苦努力。承擔(dān)并完成了上百項(xiàng)國(guó)家科研任務(wù)，取得了豐碩的成果，為中國(guó)微電子技術(shù)的進(jìn)步作出了重要貢獻(xiàn)。在新的歷史時(shí)期，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所作為中國(guó)科學(xué)院“知識(shí)創(chuàng)新工程”試點(diǎn)單位，秉承“惟精惟一、求是求新”的辦所精神，確立了當(dāng)前的辦所方針和發(fā)展目標(biāo)；打造現(xiàn)代化的高技術(shù)研究機(jī)構(gòu)。面向國(guó)家在微電子領(lǐng)域的戰(zhàn)略需求，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成，承擔(dān)重點(diǎn)科技攻關(guān)與產(chǎn)品開發(fā)；面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，建設(shè)開放平臺(tái)，通過全方位合作積極推進(jìn)成果的應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；拓展前沿技術(shù)與基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，發(fā)展交叉學(xué)科方向，成為我國(guó)IC技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新基地和高素質(zhì)高層次人才培養(yǎng)基地，為促進(jìn)國(guó)家微電子技術(shù)進(jìn)步和自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。項(xiàng)目成果基于硅液晶微顯示芯片硅器件與集成技術(shù)研究室微顯示驅(qū)動(dòng)課題組成功研制出基于硅基液晶（LiquidCrystalonSilicon，LCoS）微顯示芯片，分辨率為SVGA（800×600）彩色微型投影顯示器。微型投影顯示器的關(guān)鍵部件是LCoS芯片，它除了應(yīng)用于微型投影顯示外，還可以應(yīng)用于大屏幕高分辨率投影顯示、3D顯示、軍用頭盔顯示器等領(lǐng)域，是目前公認(rèn)的最有市場(chǎng)潛力、可便攜的小尺寸，獲得大屏幕顯示的器件之一。該LCoS芯片的設(shè)計(jì)采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的場(chǎng)緩存像素電路，基于中芯國(guó)際0.35μmmix-signalCMOS工藝，應(yīng)用浙江大學(xué)研制的微型投影機(jī)LED三色光源，采用時(shí)序彩色的方式，實(shí)現(xiàn)8bit256級(jí)灰度彩色顯示。除此以外，課題組還對(duì)LCoS液晶盒的制備與液晶灌裝的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)，并基于FPGA芯片成功開發(fā)了LCoS芯片視頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的完全國(guó)產(chǎn)化，為L(zhǎng)CoS微顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化打下很好的基礎(chǔ)?；诠枰壕@示芯片IGBT系列產(chǎn)品中國(guó)科學(xué)院微電子研究所是國(guó)內(nèi)最早從事IGBT、VDMOS等功率器件開發(fā)的單位之一，技術(shù)領(lǐng)先實(shí)力雄厚。目前硅器件與集成技術(shù)研究室已開發(fā)完成15-100A/1200V、20-100A/1700V非穿通型平面柵和溝槽柵IGBT系列產(chǎn)品以及配套FRD產(chǎn)品，已完成6500V系列IGBT芯片樣品的開發(fā)，正在開發(fā)2500V，3300V和4500V系列產(chǎn)品。IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、高速列車、新能源發(fā)電、新能源汽車、工業(yè)變頻、家用電器等諸多領(lǐng)域，是關(guān)系國(guó)家能源、交通、工業(yè)、家電等國(guó)計(jì)民生的核心電子元器件，具有重要的戰(zhàn)略意義。目前我國(guó)IGBT與FRD產(chǎn)品的技術(shù)和市場(chǎng)完全被少數(shù)國(guó)外企業(yè)壟斷，尤其在高端應(yīng)用領(lǐng)域。目前1200V、1700V的IGBT已經(jīng)面向產(chǎn)業(yè)化，后續(xù)的3300V、6500V。產(chǎn)品也已投入研發(fā)，保持了較好的研發(fā)層次性。自主研發(fā)的1200V、1700V的IGBT產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如下表所示：擊穿電導(dǎo)通壓開關(guān)損產(chǎn)品名產(chǎn)品規(guī)格制造商壓降耗KWBW25N120S微電子>1200V1.9V6.0mJ所KWBW25N120F1200V/25A>1200V2.2V5.5mJSKW25N120英飛凌>1200V3.1V3.7mJ微電子KWMFZ800N170F>1700V2.8V310mJ1700V/800A所FZ800R17KF6C_B2英飛凌>1700V2.6V625mJ從表中可以看出，自主研發(fā)的產(chǎn)品達(dá)到和國(guó)外產(chǎn)品同類水平，部分技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。已開發(fā)出的1200V/1700VIGBT芯片/器件/模塊產(chǎn)品IGBT器件結(jié)構(gòu)：（a）平面柵非穿通型（b）溝道柵非穿通型（c）平面柵場(chǎng)截止型和（d）溝道柵場(chǎng)截止型IGBT廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、高鐵、新能源、新能源汽車、家用電器等領(lǐng)域高可靠功率VDMOS晶體管系列產(chǎn)品硅器件與集成技術(shù)研究室研發(fā)成功國(guó)內(nèi)首款高可靠功率VDMOS晶體管系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品已經(jīng)順利通過設(shè)計(jì)定型，并已經(jīng)開始批量供貨（已供貨4000多只）。所研制產(chǎn)品采用具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高可靠VDMOS晶體管工藝和設(shè)計(jì)等方面的加固技術(shù)，該系列產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)已達(dá)到JCT級(jí)，產(chǎn)品抗總劑量（大于300krad（Si））和抗中子注量（大于5E13n/cm2）等主要技術(shù)指標(biāo)均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白，達(dá)到世界先進(jìn)水平，并得到行業(yè)專家與用戶專家的高度肯定，作為重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域“十一五”成果展的重要亮點(diǎn)，是我國(guó)正在實(shí)施的多項(xiàng)重大工程急需產(chǎn)品，具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值和社會(huì)效益。高可靠功率VDMOS晶體管系列產(chǎn)品極低功耗語音信號(hào)處理器FlexEngine智能數(shù)字助聽器系統(tǒng)由麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、鋅空氣電池、開關(guān)/音量旋鈕和助聽器SOC核心芯片組成。其中SoC芯片是核心，它通過ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后在數(shù)字域?qū)β曇籼幚?，最后利用DAC將結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出至揚(yáng)聲器。專用集成電路與系統(tǒng)研究室相關(guān)團(tuán)隊(duì)突破SOC芯片極低功耗的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)出面向數(shù)字助聽器應(yīng)用的極低功耗語音信號(hào)處理器平lexEngine，可以根據(jù)不同聽障患者的聽力損失情況，定制個(gè)性化的多通道聽力補(bǔ)償，同時(shí)具有自動(dòng)背景噪聲消除、自動(dòng)反饋聲抑制等核心功能，能有效提高患者的聆聽舒適度。該平臺(tái)在5MHz頻率下工作，功耗僅為600μW。性能和功耗指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)知名助聽器廠商的中、高端產(chǎn)品要求。智能數(shù)字助聽器結(jié)構(gòu)演示圖助聽器SOC芯片版圖FlexEngine測(cè)試系統(tǒng)以及技術(shù)發(fā)展歷程動(dòng)力電池組監(jiān)控與管理模擬前端芯片與系統(tǒng)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）的核心之一是電池組監(jiān)視模擬前端關(guān)鍵芯片技術(shù)。電池組管理系統(tǒng)模擬前端芯片作為電動(dòng)汽車技術(shù)研究當(dāng)中的一個(gè)重要組成部分，在電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化發(fā)展中起到重要的作用。電池組管理芯片不僅可以為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池組提供安全良好的運(yùn)行保證，還可以降低電動(dòng)汽車的整車成本以普及電動(dòng)汽車的大眾化要求。總之，電池管理系統(tǒng)前端芯片技術(shù)，對(duì)于電動(dòng)汽車發(fā)展起著重要作用，扮演著重要角色。它對(duì)電池及能量的每一分監(jiān)測(cè)與優(yōu)化，都是電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的每一步前進(jìn)。動(dòng)力電池組的應(yīng)用領(lǐng)域動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)監(jiān)控軟件界面動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)與實(shí)物超大規(guī)模高可靠SOI專用集成電路2011年，微電子所專用集成電路與系統(tǒng)研究室在推進(jìn)超大規(guī)模高可靠SOI工藝專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)和開發(fā)方面取得了突出的成績(jī)：1、全定制自主設(shè)計(jì)單元庫(kù)（0.35um）完整版release；2、基于單元庫(kù)成功實(shí)現(xiàn)100萬門級(jí)專用集成電路。該芯片基于0.35um高可靠SOI工藝，電路規(guī)模、工作頻率、抗總劑量等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，在國(guó)內(nèi)SOI高可靠ASIC領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位，這標(biāo)志著我所的高可靠產(chǎn)品布局得到進(jìn)一步完善。高可靠性專用集成電路設(shè)計(jì)組，得到了一室加固工藝支撐和實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的大力支持，在SOI工藝研發(fā)與優(yōu)化的同時(shí)，掌握自主建立高可靠標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)的流程和方法，完成基于自主研發(fā)單元庫(kù)的超大規(guī)模高可靠SOI工藝ASIC設(shè)計(jì)、加工和試驗(yàn)。高可靠性專用集成電路設(shè)計(jì)組積極打造“一站式”高可靠ASIC服務(wù)平臺(tái)，在集成電路設(shè)計(jì)過程的各個(gè)層面和階段進(jìn)行加固設(shè)計(jì)手段的介入，高效、快速滿足復(fù)雜、高性能、高可靠電子器件的設(shè)計(jì)需求。對(duì)促進(jìn)我國(guó)重點(diǎn)工程領(lǐng)域電子器件國(guó)產(chǎn)化，突破國(guó)外技術(shù)壁壘封鎖具有重要作用。超大規(guī)模高可靠SOI專用集成電路基于原位顯微探測(cè)技術(shù)的阻變存儲(chǔ)器阻變存儲(chǔ)器(RRAM)是下一代高密度非易失存儲(chǔ)器的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一。然而，阻變機(jī)理的不清晰阻礙了其快速發(fā)展。從微觀層面探討RRAM阻變機(jī)制，對(duì)于控制和提高器件存儲(chǔ)特性、建立和分析器件失效模型具有非常重要作用。阻變存儲(chǔ)器是32nm節(jié)點(diǎn)以下的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的一種重要的替代方案，具有存儲(chǔ)單元尺寸小、高速度、非揮發(fā)性、高耐受性、穩(wěn)定性好、功耗低、工藝及器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可嵌入功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)于現(xiàn)有主流存儲(chǔ)器，在新型存儲(chǔ)技術(shù)中居于前列，其中過渡金屬氧化物RRAM在近兩年內(nèi)得到國(guó)際重要大公司的同時(shí)力推，包括三星、SHARP、IBM、NEC等。目前研究成果均為試驗(yàn)芯片，研究進(jìn)展也主要集中在材料、單元和關(guān)鍵工藝的研究和小規(guī)模演示電路的水平。RRAM目前存在的主要問題是電阻轉(zhuǎn)變機(jī)理不明確，限制了RRAM性能尤其是穩(wěn)定性的提高。納米加工與新器件集成技術(shù)研究室相關(guān)課題組針對(duì)阻變機(jī)制開展了深入系統(tǒng)的研究，從電學(xué)上間接證明了多根金屬性導(dǎo)電細(xì)絲形成和破滅主導(dǎo)的阻變機(jī)制(APL,223506,2008；APL,023501,2009)；隨后通過TEM證實(shí)了導(dǎo)電細(xì)絲的存在，并實(shí)現(xiàn)了細(xì)絲生長(zhǎng)的可控性(ACSNano,6162,2010)。與東南大學(xué)合作，基于原位顯微探測(cè)技術(shù)，成功獲得導(dǎo)電細(xì)絲生長(zhǎng)和破滅的動(dòng)態(tài)過程，建立了細(xì)絲生長(zhǎng)/破滅的動(dòng)力學(xué)模型，獲得了AdvancedMaterials審稿人高度評(píng)價(jià)，被認(rèn)為是“本領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)”?；谠伙@微探測(cè)技術(shù)獲取的RRAM導(dǎo)電細(xì)絲生長(zhǎng)和破滅動(dòng)態(tài)過程石墨烯電子器件作為國(guó)家集成電路重大專項(xiàng)計(jì)劃，本課題涉及的前瞻性研究的目的是探索研究新材料石墨烯在大規(guī)模集成電路應(yīng)用方面的可行性和潛力。充分發(fā)揮石墨烯優(yōu)良的材料特性與硅集成電路技術(shù)相融合的特點(diǎn)，以生產(chǎn)應(yīng)用為目標(biāo)，形成新器件與電路設(shè)計(jì)、制造所需的設(shè)備、工藝、材料綜合解決方案。本課題采用微機(jī)械剝離方法、SiC外延生長(zhǎng)法和化學(xué)氣相淀積(CVD)法生長(zhǎng)出新型石墨烯材料上，成功研制出高性能石墨烯電子器件。石墨烯電子器件SEM照片(b)石墨烯器件測(cè)試結(jié)果微機(jī)械剝離法得到大面積石墨烯材料，創(chuàng)新的采用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，器件最高截止頻率達(dá)到18GHz(圖(b)所示)，達(dá)到國(guó)內(nèi)石墨烯電子器件的最高水平。采用SiC外延生長(zhǎng)法制備晶圓級(jí)石墨烯電子器件照片(b)石墨烯器件測(cè)試結(jié)果SiC外延生長(zhǎng)石墨烯上器件最高截止頻率ft達(dá)到4.6GHz(圖(b)所示)，器件成品率達(dá)到90%以上；在CVD方法生長(zhǎng)石墨烯上器件最高截止頻率ft達(dá)到6GHz，fmax達(dá)到7GHz(圖3所示)，器件成品率達(dá)到80%以上，成為國(guó)內(nèi)首家公開報(bào)道在SiC外延方法生長(zhǎng)石墨烯和在CVD方法生長(zhǎng)石墨烯上制備出截止頻率達(dá)GHz以上的團(tuán)隊(duì)。采用CVD方法生長(zhǎng)石墨烯制備晶圓級(jí)器件測(cè)試結(jié)果以上研究成果利用石墨烯優(yōu)良的材料特性，實(shí)現(xiàn)了石墨烯從機(jī)理和材料到器件研究的突破，開拓出一條延續(xù)摩爾定律和超越硅CMOS技術(shù)的新途徑，打造石墨烯從材料到器件的完整科研鏈條，為推進(jìn)微電子器件和集成電路的可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新跨越奠定基礎(chǔ)。“航芯5號(hào)”商用型高性能衛(wèi)星導(dǎo)航基帶芯片通信與多媒體SOC研究室在導(dǎo)航方面有深厚積累，研發(fā)的“航芯3號(hào)”GPS基帶芯片和“航芯4號(hào)”GPS/Galileo雙?；鶐酒捎弥鲝氖浇Y(jié)構(gòu)，有效降低了系統(tǒng)成本和功耗，捕獲靈敏度到-147dbm，跟蹤靈敏度達(dá)到-162dbm，定位精度達(dá)到2.5米，首次定位時(shí)間小于40秒，以上核心指標(biāo)均達(dá)到或接近國(guó)際一流芯片水平。在上述“航芯3號(hào)”和“航芯4號(hào)”的基礎(chǔ)上，通過與合作伙伴德賽集團(tuán)車載GPS導(dǎo)航部門充分溝通，采用多項(xiàng)創(chuàng)新性算法完成了“航芯5號(hào)”的原型機(jī)開發(fā)?！昂叫?號(hào)”芯片作為微電子所和德賽集團(tuán)合資創(chuàng)辦的高技術(shù)公司的首款核心芯片產(chǎn)品，瞄準(zhǔn)業(yè)界最好的SiRF-4芯片進(jìn)行開發(fā)，努力改善用戶體驗(yàn)和極端情況下的接收機(jī)性能，并保持良好的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)?！昂叫?號(hào)”芯片的主要?jiǎng)?chuàng)新性技術(shù)如下：（1）研制了一款高速GPS衛(wèi)星信號(hào)捕獲引擎，可以在0.5秒內(nèi)完成所有32顆GPS衛(wèi)星的搜索，冷啟動(dòng)首次定位時(shí)間（TTFF）為30秒，冷啟捕獲靈敏度可達(dá)-147dBm；（2）針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用，專門研制了一款電路規(guī)模小、靈活性高的導(dǎo)航專用處理器“SmartDSP”及導(dǎo)航專用加速協(xié)處理器。該架構(gòu)與ASIC導(dǎo)航基帶芯片相比，大幅度提高了靈活性、減小了電路規(guī)模；（3）研制了一款新型自適應(yīng)跟蹤引擎，該跟蹤引擎綜合了多種跟蹤模式，能在各種模式下自適應(yīng)工作，大幅度提高了弱信號(hào)跟蹤靈敏度；（4）提出了新型“多徑和互相關(guān)消除算法”，使芯片在惡劣環(huán)境下的定位能力大幅度提高。目前該原型機(jī)的TTFF、捕獲靈敏度、跟蹤靈敏度等多項(xiàng)核心指標(biāo)接近了市場(chǎng)主流芯片SiRF-4指標(biāo)，在車載GPS導(dǎo)航儀和智能手機(jī)GPS等領(lǐng)域擁有廣闊的市場(chǎng)前景。中國(guó)科學(xué)院微電子研究所研制的衛(wèi)星導(dǎo)航芯片是一種支持GPS定位系統(tǒng)的基帶芯片，主要針對(duì)車載和智能移動(dòng)終端市場(chǎng)，并可擴(kuò)展至授時(shí)、交通運(yùn)輸、物流等行業(yè)應(yīng)用。目前，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位市場(chǎng)以車載和個(gè)人娛樂等消費(fèi)類應(yīng)用為主，已經(jīng)成為世界上最主要的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)新興市場(chǎng)。未來隨著我國(guó)北斗二代系統(tǒng)的建設(shè)，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)將迎來爆發(fā)式的增長(zhǎng)?！昂叫?號(hào)”原型機(jī)的復(fù)雜測(cè)試場(chǎng)景所示測(cè)試場(chǎng)景的跟蹤結(jié)果（左圖為頻率跟蹤、右圖為載噪比計(jì)算）低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心芯片及片上系統(tǒng)由微電子所電子系統(tǒng)總體研究室牽頭6家單位組成的聯(lián)合課題組在低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心芯片及片上系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究上取得突破，由聯(lián)合課題組自主研制的低功耗和高性能兩款SiP芯片組成的無線傳感網(wǎng)于2011年11月通過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要支撐，這些即將量產(chǎn)的芯片將推動(dòng)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。每款芯片由一個(gè)通信芯片和一個(gè)MCUSoC芯片組成，通信芯片集成了780MHzRF電路、基帶電路、ADC和DAC，MCUSoC芯片集成了32位RISCCPU、SRAM、FlashMemory和低功耗高精度傳感器接口等電路，芯片在同等功耗下與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品性能相當(dāng)。低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心芯片及片上系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)芯片無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)芯片作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要組成部件，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)傳感器信號(hào)采集、處理和無線傳輸。通過系統(tǒng)封裝技術(shù)將數(shù)字基帶芯片和射頻收發(fā)芯片封裝在單芯片中，極大地減少了系統(tǒng)面積，且功耗低、效能高、配置靈活，支持大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用。該芯片接收最大電流6mA，發(fā)射功率0dBm時(shí)，電流小于7mA；FSK最大通信速率達(dá)到100Kbps，整機(jī)靈敏度小于-100dBm，通訊距離大于50m。無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)芯片能夠廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、煤礦生產(chǎn)安全系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)用價(jià)值，且產(chǎn)業(yè)化前景廣闊，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。（a）500MHz~950MHz無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)芯片（b）超低功耗100MHz-500MHzFSK/OOK射頻收發(fā)前端芯片（c）低功耗10BitDAC（d）數(shù)字校正CMOS體溫傳感器芯片（e）Pipeline雙通道ADC（f）780MHz無線健康監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)傳輸芯片高端衛(wèi)星導(dǎo)航定位與通信系統(tǒng)電子系統(tǒng)總體技術(shù)研究室主要從事系統(tǒng)開發(fā)、產(chǎn)品整合與核心技術(shù)研發(fā)工作，在高端衛(wèi)星導(dǎo)航定位與通信系統(tǒng)、射頻與微波系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)、下一代通信核心技術(shù)、高密度系統(tǒng)模塊、芯片與模塊自動(dòng)測(cè)試等方面擁有雄厚實(shí)力，取得了一系列創(chuàng)新成果。研究室擁有完備的芯片、模塊及微系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)和測(cè)試平臺(tái)，已成功研制了高端衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)系統(tǒng)和系列高密度微波模塊、無線健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)無線應(yīng)用系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)終端、通信導(dǎo)航一體化收發(fā)系統(tǒng)、功率放大器數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)，芯片開發(fā)方面的成果主要包括WCDMA手機(jī)功放芯片、物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)芯片、CMMB射頻芯片等系列產(chǎn)品，取得了引人矚目的成績(jī)。研究室作為所內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航的總體室和核心研究部門，近幾年在衛(wèi)星導(dǎo)航方面承擔(dān)了大量的國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，涵蓋了高動(dòng)態(tài)、高靈敏度、高精度的三大熱點(diǎn)方向，涉及接收機(jī)的信號(hào)處理、后端數(shù)據(jù)處理及核心芯片設(shè)計(jì)等核心技術(shù)。另外，研究室還在GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)及航資測(cè)量系統(tǒng)方面取得了顯著成果?；诮鼛啄暝谛l(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的技術(shù)積累，研究室先后研制成功了GPS單模高動(dòng)態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、GG（GPS/GLONASS）雙模高動(dòng)態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、GGB（GPS/GLONASS/BD2）三模衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)和AHRS航姿參考系統(tǒng)，并已交相關(guān)用戶使用。GNSS高動(dòng)態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)（GPS單模、GG雙模），能實(shí)時(shí)接收GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)載體的實(shí)時(shí)高精度三位定位、三位測(cè)速、精確定時(shí)。系統(tǒng)定位精度高、啟動(dòng)時(shí)間短、體積小、功耗低、性能可靠、具有很好的抗沖擊、抗干擾能力，適應(yīng)各類載體。系統(tǒng)主要功能：支持GPSL1、GLONASSL1多頻點(diǎn)，具有高動(dòng)態(tài)條件下的單系統(tǒng)單獨(dú)定位和多系統(tǒng)聯(lián)合定位功能；實(shí)時(shí)輸出載體的位置信息(經(jīng)度、緯度、高度)；實(shí)時(shí)輸出載體的速度信息(水平方向、垂直方向)；支持衛(wèi)星星歷和歷書的存儲(chǔ)、輸入；支持GNSS的原始數(shù)據(jù)輸出。主要性能指標(biāo)：（1）接收信號(hào)：GPS/GLONASS；（2）通道數(shù)：并行48通道；（3）定位精度：≤5m；（4）測(cè)速精度：≤0.1m/s；（5）1PPS：50ns；（6）平均冷啟動(dòng)時(shí)間：≤35s;（7）平均溫啟動(dòng)時(shí)間：≤30s；（8）平均熱啟動(dòng)時(shí)間：≤1s；（9）失鎖重捕時(shí)間：＜1s；（10）捕獲靈敏度：-142dBm（天線口功率）；（11）跟蹤靈敏度：-148dBm（天線口功率）；（12）測(cè)速范圍：≤4000m/s（可無限制）；（13）加速度：≤80g；（14）使用高度：無限制；（15）定位更新率：1～50Hz;（16）供電電壓：5VDC±10%（17）功耗：≤2.0W。航姿參考系統(tǒng)：該系統(tǒng)為捷聯(lián)式航姿參考系統(tǒng)，系統(tǒng)采用基于MEMS技術(shù)的陀螺儀、加速度計(jì)和磁傳感器，集成度高、體積小、重量輕、成本低，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)載體進(jìn)行全姿態(tài)測(cè)量，實(shí)時(shí)輸出載體的姿態(tài)角(俯仰角、橫滾角、航向角)信息。同時(shí)，系統(tǒng)具有很好的抗干擾能力。系統(tǒng)主要功能包括：實(shí)時(shí)輸出載體的姿態(tài)角(俯仰角、橫滾角、航向角)信息；支持歐拉角輸出；支持四元數(shù)輸出；支持傳感器(陀螺儀、加速度計(jì)、磁傳感器)原始數(shù)據(jù)的輸出。系統(tǒng)主要應(yīng)用于車輛的導(dǎo)航與控制、船舶姿態(tài)的動(dòng)態(tài)測(cè)量、平臺(tái)穩(wěn)定、機(jī)器人和集裝箱跟蹤。AHRS航姿參考系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：（1）更新頻率：１～10０Ｈｚ；（2）啟動(dòng)時(shí)間：<1s；（3）初始化時(shí)間：60s航向角：（1）范圍：±１８０°；（2）正常條件下靜態(tài)精度：＜0.5°；（3）全溫度的靜態(tài)精度：<1°；（4）動(dòng)態(tài)精度：1.5°(RMS)；（5）噪聲：0.01°(RMS)；（6）分辨率：0.1°。姿態(tài)角(俯仰角、橫滾角)：（1）范圍：±90°，±180°；（2）在正常條件下靜態(tài)精度：<0.2°；（3）全溫度的靜態(tài)精度：0.3°；（4）動(dòng)態(tài)精度：0.5°(RMS)；（5）噪聲：0.01°(RMS)；（6）分辨率：0.1°。寬帶無線接入基帶芯片電子設(shè)計(jì)平臺(tái)與共性技術(shù)研究室研發(fā)的寬帶無線接入基帶芯片，作為寬帶無線接入系統(tǒng)的重要組成部分，不僅解決了國(guó)內(nèi)相關(guān)核心芯片缺失的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低功耗分析技術(shù)，具有高帶寬、高利用率和切換靈活等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶無線通信由點(diǎn)到面的覆蓋。該芯片采用ARM926+ZSP500架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)終端物理層、媒體訪問層和應(yīng)用層，具有先進(jìn)的處理能力。工作頻段為300MHz-4GHz；調(diào)制方式為QPSK，16QAM，64QAM可選；支持長(zhǎng)度為2048、1024、512和128的FFT點(diǎn)數(shù)；可在時(shí)分雙工模式(TDD)下工作；帶寬為10MHz；支持120km/h移動(dòng)接入；數(shù)據(jù)吞吐量為3Mbps。該芯片采用AMBA2.0總線架構(gòu)，搭建基于ARM+DSP+FPGA的功耗硬件分析平臺(tái)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率、邏輯資源利用量、端口電壓、節(jié)點(diǎn)的反轉(zhuǎn)率等參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的功耗進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。該芯片中的電源模塊應(yīng)用于無線寬帶接入系統(tǒng)芯片中的各功能單元，主要有：主CPUARM處理器內(nèi)核，用于協(xié)調(diào)各外設(shè)之間的工作；信息處理單元ZSP500內(nèi)核，用于信息處理及數(shù)學(xué)運(yùn)算；還有其他控制及通信模塊等。通過動(dòng)態(tài)切換處理工作模式，使無線寬帶接入系統(tǒng)芯片在不工作時(shí)采用待機(jī)運(yùn)行模式，使外圍器