新型传感器比头发还细50万倍！智创芯微电子与意法半导体签署战略合作协议

传感新品

【美国威斯康星大学：研究可扩展石墨烯传感器阵列，应用于水中毒素的实时监测】

饮用水中的有毒元素暴露了全球数亿人口于危险的污染物之中，这可能威胁公共卫生，并导致各种疾病的传播，如腹泻和癌症。联合国可持续发展目标要求到2030年实现对安全、负担得起的饮用水的普遍和公平访问，该水应免受粪便污染（例如细菌）和重要化学污染物（例如重金属）的影响。因此，迫切需要识别水中的潜在健康危害，以提供早期警告并预防灾难事件，这需要智能、快速、适应性强且持续监测的传感系统来预测水污染。与基于最先进的质谱技术的耗时、昂贵和庞大的实验装置相比，这些实验装置限制了它们进行连续在线监测的能力，电子传感器表现出在这方面有望完成任务的潜力，因为它们具有卓越的性能（例如，快速响应、高灵敏度和选择性、低成本和易操作性）以及与现有水基础设施和无线数据传输的集成潜力。

基于二维（2D）层状纳米材料的场效应晶体管（FET）已成功用于化学和生物传感（例如，重金属离子、气体/生物分子和细菌。然而，用于实时水质感知的2D FET传感器的商业化仍然面临挑战，主要原因是设备质量控制不佳，导致响应趋势、校准和可靠性在设备之间存在差异。当前解决这些问题的尝试主要集中在控制传感器通道材料的先决步骤上，包括2D纳米材料的大规模化学气相沉积生长、直接印刷其薄膜、旋涂在基底上的自组装。在这些方法中，通过旋涂工艺将2D层状纳米材料湿法转移到基底上，可以是大规模电子器件纳米制造的高效、多功能和快速方法。然而，识别纳米材料的单层和随后在FET传感器中形成对电极的图案化是一项繁琐、能源密集和成本高昂的工作。相比之下，通过交错电极并联连接多个薄片可以更快速地扩大2D FET的制造规模，同时降低能源消耗和商业化成本。然而，目前尚无可综合考虑设备变异的方法，可以通过直接将有问题的传感器设备与非破坏性测量相关联，在大规模制造过程中将它们隔离开来，也没有用高级数据分析来模拟理想设备的传感器响应以实现高度精确的预测。

鉴于此，美国威斯康星大学Junhong Chen等人报告了一种自底向上的方法，用于在大规模制造过程中对2D FET传感器设备的质量进行战略性控制，这种方法使得能够可靠且实时地监测流动水中的毒素，如在基于石墨烯的场效应晶体管（GFET）传感器阵列中所展示的。重金属（铅和汞）以及大肠杆菌细菌被选为代表性的污染物进行测试，因为它们是饮用水供应中的主要污染物。技术上，首先通过在水中湿法转移单层氧化石墨烯（rGO）分散液并随后形成交错电极的图案来制备晶圆传感器器件，以通过它们的电子特性对均匀设备进行预筛选。我们发现，在热退火后，大多数（约60%）的设备都实现了相对较窄的电子分布（相对于众数值的变化在±10%范围内），无论是电阻还是漏电流开关比。具有窄电子特性分布的初始制造过程只是获得最佳传感器的先决条件。然后，通过将非理想的响应行为（即双向性）与低频时测得的阻抗比Zˊ/Z˝>1000相关联，成功地识别了有问题的设备，这可能归因于介电层（3纳米Al2O3）中的光学不可见缺陷。漏电流噪声功率谱密度（PSD）进一步表明，在预筛选后，近乎理想的传感器器件中不存在任何重要类型的缺陷，并验证了表面吸附的化学栅效应。最后，通过机器学习（ML）建模进行了GFET传感器阵列的响应校准，用于同时检测流动水中所选重金属和细菌种类，实现了在ppb（cfu/mL）水平上的高精度分类和定量。

总之，我们展示了一种可扩展的方法，用于开发GFET传感器阵列设备，其具有多个生化配体和抗体作为特定探针，可以同时检测流动自来水中的重金属和大肠杆菌。通过在硅衬底上旋涂GO分散液的晶圆尺寸沉积，提供了电子传感器中极为理想的电阻和电流开/关的分布，这在商业化电子传感器中非常理想。为了消除具有非理想感测动力学的传感器，可以通过高频阻抗和低频噪声测量来预先选择类似理想的设备。借助ML的帮助，可以成功地识别和高精度地定量实际自来水流中的多种毒素。我们的FET传感器制造和减小设备变异的策略为未来实时监测水风险中各种有害物质的动态预测提供了希望。

传感动态

【电子设备、医疗设备等均将受益！新型传感器比头发还细50万倍……】

据报道，澳大利亚的研究人员已经开发出一种分子大小的、更高效的、广泛使用的电子传感器，这一突破可能会带来广泛的好处。

压阻式传感器通常用于检测电子产品和汽车的振动，例如在智能手机中计数步骤，以及在汽车中部署安全气囊。它们还用于医疗设备，如植入式压力传感器，以及航空和太空旅行。因此，尺寸越小越好。

在一项最新研究中，由澳大利亚科廷大学所领导的一组研究人员开发出了一种比人类头发还细50万倍的压阻式传感器。

最新研究成果已于近期发表在了《自然通讯》杂志上。

根据研究人员的说法，他们已经开发出一种更灵敏、更小型化的关键电子元件，它可以将力或压力转换为电信号，并在许多日常应用中得到应用。

他们说，“由于它的尺寸和化学性质，这种新型压阻式传感器将为化学和生物传感器、人机界面和健康监测设备开辟一个全新的机会领域。”

“由于它们是基于分子的，我们的新传感器可用于检测其他化学物质或生物分子，如蛋白质和酶，这可能会改变检测疾病的游戏规则。”他们补充道。

据悉，这种新的压阻式传感器是由一个单一的牛烯分子（bullvalene）制成的，当机械拉伸时，它会反应形成一个不同形状的新分子，通过改变电阻来改变电流。

研究人员说，“不同的化学形式被称为异构体，这是它们之间的反应第一次被用来开发压阻式传感器。我们已经能够模拟发生的一系列复杂反应，了解单个分子如何实时反应和转化。”

他们指出，这项研究的意义在于，它能够以大约每1毫秒一次的速度，用电检测反应分子形状的变化。他们说，“通过电导率来检测分子的形状是化学传感的一个全新概念。”

研究人员还称，了解分子形状和导电性之间的关系，将有助于确定分子和附着的金属导体之间连接的基本特性。

“这种新能力对所有分子电子器件的未来发展至关重要，”他们说。

【龙芯中科在全国布局的首个芯片封装项目投产】

10月12日，龙芯中科芯片封装基地项目投产仪式在河南鹤壁科创新城举行。

鹤壁新闻消息显示，龙芯中科芯片封装基地位于鹤壁科创新城百佳智造产业园，是龙芯中科在全国布局的首个芯片封装项目。项目一期今年4月正式动工，建成千级洁净厂房402平方米、万级洁净厂房226平方米、恒温恒湿库房92平方米，现已具备龙芯一号芯片封装测试的基础条件。

龙芯中科相关负责人表示，项目一期引进的晶圆存储设备、粘片机、银胶固化机、等离子清洗机、键合机、推拉力检测设备、塑封成型机、大规模集成电路测试机、测试光检打标一贯机、打包机等10余个工艺步骤设备全部来自国内合作伙伴。该项目已初步具备键合封装龙芯一号芯片的封装、测试、包装出货能力，并加快构建龙芯一号系列芯片,以及电源/时钟芯片系列芯片的封装测试能力。

此前消息显示，龙芯中科芯片封装项目于2022年12月签约落地，主要对龙芯一号、二号、三号等系列芯片进行封装测试。项目分为三期进行，目前重点推进一期项目建设，未来3至5年，将根据市场需求有序推进二期、三期建设。三期项目全部达产后，年可封装测试芯片3000万片。

【中国移动与中兴、联想等签署 5G 射频收发芯片合作协议，填补国内空白】

10 月 13 日消息，2023 中国移动全球合作伙伴大会期间，中国移动与中兴、联想、京信、锐捷等十家设备商正式签署“破风 8676”芯片应用合作协议，共享关键技术突破成果，加速芯片整机集成、网络应用、商用落地速度。

本次合作协议的正式签署将进一步加快可重构 5G 射频收发芯片破风 8676 在整机集成、网络应用、商用落地的速度，有利于形成稳定、多样、繁荣的移动通信产业生态链，助力移动通信产业的高质量发展。

▲破风 8676 芯片

今年 8 月，中国移动正式发布国内首款可重构 5G 射频收发芯片“破风 8676”。射频收发芯片是无线电波和数字信号之间的翻译器件，是 5G 网络设备中的关键器件，研发难度高，产业应用需求迫切，被称为 5G 基站上的“明珠”。

该芯片可广泛商业应用于云基站、皮基站、家庭基站等 5G 网络核心设备。这项核心自主创新成果实现了从零到一的关键性突破，填补了该领域的国内空白，有效提升了我国 5G 网络核心设备的自主可控度。

【智创芯微电子与意法半导体签署战略合作协议】

根据RISC-V基金会的数据，2022年采用RISC-V芯片架构的处理器核已出货100亿颗，其中一半来自中国。ARM 架构用了 17 年完成 100 亿内核出货量，而 RISC-V 只用了 12 年。

同时，有数据预测，到2025年RISC-V架构的处理器核的出货量将突破800亿颗，年复合增长114.9%，且应用将从IoT向手机、PC、服务器、AI、汽车等高端、核心领域扩展，占据全球14%的CPU市场、28%的IoT市场、12%的工业市场、10%的汽车市场。

由此看来，未来主流CPU架构格局中，RISC-V将与X86、ARM三分天下，RISC-V不属于任何机构或国家，开源免费，想用就用的特性，在“卡脖子”的竞争时代，或将成为中国最受欢迎的架构。

越来越多的企业开始拥抱 RISC-V，智创芯微电子就是其中一家。

近日，智创芯微电子与意法半导体签署战略合作协议，双方就发展MCU生态及共同推广客户达成合作。

智创芯微电子也是RISC-V行业的佼佼者。目前已有两款芯片已面世，打通了RISC-V从芯片设计到终端应用的最重要一环，实现CPU国产替代和生态普惠性建设，并完成了数千万元营收。

公开资料显示，智创芯微电子创立于2018年，公司创始人陈昊曾任职阿里巴巴平头哥半导体市场与营销副总裁，拥有多年的行业经验，核心团队由多位具有深厚芯片产业背景的专家，和来自Infineon，Atmel，Synopsys，LSI，Brite等国际一流半导体公司的人员组成。团队曾服务了300多家芯片设计公司，CPU累计出货超过30亿颗。

同时，智创芯微电子也与伊莱特、科卓尔、长丰影像、烽火富华、稻兴科技、超元半导体等领先的产业链上下游Tier-1企业展开合作，确保RISC-V芯片能被广泛使用于AIoT产品终端，预计年芯片用量将超过10亿颗。

2022年2月智创芯微电子获得了太和基金、大公资本的战略轮投资。大公资本认为 ，芯片是国之重器。目前国家政策力度加大，国产“芯”赛道正在多方位提速。“十三五”期间中 国芯片设计业的规模从1325亿元增长到3819亿元，年均复合增长率达到23.6%，是同期全球半导体产业年均复合增长率的近6倍，显示出***崛起的实力。大公资本高管团队曾主导投资了易兆微、劲芯微、吉迪思、珠海博雅科技等多家优秀的芯片企业。

RISC-V的全球生态正在不断壮大。

玩家方面，据RISC-V国际基金会数据，截至2023年6月底，有超过70个国家或地区的3664家单位成为RISC-V基金会会员，包括高通、英特尔、谷歌、阿里平头哥、华为等众多头部企业。其中，RISC-V国际基金会全球24个高级会员中有13个来自中国。

系统方面，系统方面，2022年安卓官方首次实现对RISC-V架构的原生支持，同时，RISC-V已实现了对LiteOS、FreeRTOS 、Linux、安卓AOSP等众多操作系统的兼容，打通了通过云、桌面、终端等承接各类应用的能力。

软件方面，Synopsys、Cadence、西门子等EDA企业，IAR Systems、SEGGER等工具链企业也纷纷加入RISC-V生态系统，全方位支持RISC-V芯片落地。

纵然，RISC-V架构起步较晚，但凭借成本、安全等优势已得到多国政府的高度重视，成为大国科技竞争的新焦点，已在物联网市场展现了优秀成绩，并有望在高性能服务器中实现应用。

审核编辑 黄宇