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1、针对中科院八大重大创新领域中的“信息”和“基础前沿交叉”领域,充分发挥我所在电子科学与 技术、信息与通信工程两高校科优势,解决智能感知微系统、超导量子器件与电路、高端硅基材料 等方向的重大关键科学和技术难题,实现创新跨越并推广应用,成为信息网络/通信(ICT)领域不 行替代、“四个一流”的国立探讨机构。重大突破方向一:智能感知微系统针对网络化微型传感器阵列、多源传感信息融合与大数据分析的基础科学问题开展系统探讨, 突破如下关键技术:1、阵列化复合传感器技术:研制微型化复合型阵列传感器,将物理类传感器如振动、声响、图 像、红外等传感器与生化类、环境类等传感器相结合,实现多种信息的收集与识别,发挥
2、阵列传感 器在信号处理方面的优势,综合采纳MEMS微系统集成技术的特点,围绕微型化、低功耗和低成本 需求,突破传统器件、系统分层设计理念,将传感探测、信息处理和信息传输作为一个整体考虑, 进行一体化优化设计,逐步将微执行器如电磁干扰器、微动部件等集成为可探测、执行的微纳系统。2、通信技术:探讨适合于传感网的地表宽带通信技术、光互联技术、软件无线电技术,在此基 础上发展频谱感知技术并最终实现自适应的通信、电磁目标感知技术;探讨5G移动通信技术与物 联网传输的统一协议标准设计,实现5G通信与物联网的深度融合。3、一体化技术:开展一体化封装技术探讨和专用基带、射频芯片、协议芯片及信号处理芯片的 研制
3、,实现软硬件一体化集成和传感装备核心芯片的国产化。4、多源信息融合技术:从目标识别和定位动身,根据节点级、网络级、多源信息来源开展多目 标智能化探测、识别分类及多级融合技术,分布式目标定位、跟踪与航迹融合技术,探讨在不同环 境条件下的智能口标探测与识别算法,最终实现混合口标的航迹融合功能,实现人员、车辆等多种 混合目标的精细化识别、精确定位、分类和自动融合处理。5、网络技术:以自组网技术为基础,探讨异构自组织网络,实现多体制下的大规模敏捷组网方 式,最终构建可重构、高抗毁、大数据、大容量的网络规模,提升系统的情报融合、态势评估及实 时预警实力。重大突破方向二:超导量子器件与电路重点开展量子新材
4、料与物理、超导电子器件与电路和超导电子学前沿应用探究三个方面探讨。核心科学问题:超导库珀电子对的配对机理以及空间、位相和激发限制;超导器件噪声机理。关键技术:包括高质量薄膜制备和表面/界面限制、高精度多域原位材料表征、单元工艺和大规 模集成工艺、超导电路设计与仿真以及系统集成、测量表征和牢靠性等内容。成果形式:包括高水平探讨论文、高性能超导薄膜、器件、电路、模块、系统以及相关的核心 专利和专有技术等。成果在国内处于领先地位,并有望产生重要国际影响。重大突破方向三:高端硅基材料及应用1、先进硅基衬底材料:开发下一代智能剥离技术,制备8寸RFSOI片,在新傲实现产业化, 协作我国FDSOI发展战略
5、,开发12寸FDSOI片;引进、消化、汲取、再创新12寸大碎片量产核 心技术,在新昇实现产业化;开发离子注入剥离/层转移和异质外延硅基宽禁带半导体衬底制备技术, 并研制硅基宽禁带半导体器件。2、高牢靠SOI集成电路:开发高牢靠加固8英寸SOI衬底工程化技术;开发高牢靠加固8英 寸130nmsOI模型、PDK、单元库及IP等关键技术;设计高牢靠SOI集成电路。3、集成硅基光电子技术:开发异质集成技术,研发混合集成片上光源,开发全光集成芯片;开 发部分集成的功能集成光收发芯片,满意数据中心和超级计算机市场所需;探究片上光子超控与量 子通讯机理,为硅光子将来应用储备技术。重点培育方向一:特种宽带无线
6、通信技术与装备I、轨道角动量无线通信关键技术探讨:涡旋电磁波的产生与接收、轨道角动量(0AM)复用 对通信容量的影响、0AM模式的复用和解复用、大气的非匀称性和电离层对涡旋电磁波的影响、涡 旋电磁波抗干扰实力等。2、信能共输无线通信关键技术探讨:基于信息和能量同时传输的无线携能通信系统体系架构、 新型信息调制、能量中继、小功率高效整流天线等关键技术。3、高铁专用宽带无线通信技术探讨:针对高铁车地宽带无线通信需求,进一步优化抗多普勒技术、专用切换技术等关键技术,完成新一代车地无线通信系统。4、智能电网专用宽带无线通信技术探讨:针对配电、用电、输电无线通信需求,进一步研发频 谱自适应技术、密集终端
7、接入、大规模自组织等关键技术,完成电力专用无线通信系统研制。5、特种宽带无线通信技术探讨:针对各类特种应用模式与详细需求开展技术攻关,重点突破高 速广域覆盖、热点海量连接、低时延高牢靠、全频谱一体化等难点,实现宽带无线技术体制从“通装” 向“专装,的进一步深化发展。重点培育方向二:微纳传感技术与器件探讨的主要科学问题包括:1、面对新一代Combo复合集成传感器,建立能量耗散最小化的模型,实现高精度、高集成度 和技术的国际竞争力;2、面对多种不同生化检测原理,建立体现内在关联性的联合检测方法和模型,实现先进的微系 统集成方法;3、探究诞生化分子敏感表象背后的物理化学参数表征与优化方法,建立新的敏
8、感效应设计模型, 彻底变更目前基于“试错法的生化敏感材料与敏感效应落后探讨方法,将生化传感器的好用化水平 提升到接近物理传感器的水平;4、探究出与生命体和细胞真正兼容的新敏感方法和敏感效应,探究出新一代体内植入和可控降 解的医疗传感新材料、新工艺和新的敏感效应器件。突破的关键技术包括:1、开创出具有中国标签的、具有完整学问产权的标准Comb。传感器芯片先进集成制造工艺:2、将高真空封装融入到芯片内部的结构制造中去;3、采纳微纳米技术兼容集成的方法,将检测仪器微系统化形成类似现场传感器的产品化技术, 在提高检测速度的同时,尽量不降低检测性能。重点培肓方向三:相变存储器与应用科学问题:低功耗、高速
9、、稳定的相变存储单元电学、热学、结晶学机理关键技术:1、热稳定好的相变存储材料与小尺寸制备方法:详细有抑制相变材料氧化与扩散的介质材料; 稳定、高热阻、高电导的电极材料,防氧化纳米结构制备。2、高驱动、低漏导、一样性好的开关二极管:其与CMOS兼容的小尺寸与高密度,保持一样 性,高电导的字线,减小漏导与串扰的器件结构与整列结构,以及3D器件结构的设计与实现。3、低功耗、存储性能稳定的设计方法:详细包括,低功耗的全电路设计参数,抑制阻值分散读、 写、擦操作方式,提高寿命磨损算法、提高速度的数据缓存算法,提高成晶率的冗余算法。重点培育方向四:太赫兹固态技术科学问题:1、THz量子级联激光器(QCL
10、)主动锁模和相位锁定与THz QCL的频率和幅度调制行为;THz 辐射源和探测机理,THz波与物质相互作用;2、以平面肖特基(SBD)器件为核心的THz单片电路,THz室温固态集成频率源倍频方法, 二极管多管级联电流安排机理与电流饱和效应,二极管功率负载效应。关键技术:1、THz固态器件。新型THz固态器件设计:大功率、小型化、高光束质量THz QCL研制;高 灵敏THz量子阱探测器(QWP)及其上转换成像芯片研制;THz通信用单行载流子光电二极管 (UTC-PD)等器件研制。2、THz应用模块和系统。好用化THz辐射源和探测模块制备;高速THz通信技术探讨;多频 段、多体制小型化YX探测器相
11、关器件工程化与弹载应用验证;E/Ka/60GHz-Band无线接入和基站 回传通信;THz远距离大视场动态成像。重点培育方向五:类脑芯片与仿生视觉以仿生视觉传感器作为突破口,从生物学和理工学两个方面、研发类似于人类五官的传感器和 相当于手脚的执行器的仿生视觉系统。1、神经芯片:基于微系统所的核心技术“可实现随意线性传递函数的神经细胞等价电路和数学 模型”设计神经网络,进行可实现运动限制功能的仿生小脑、以及可实现反射限制的仿生中脑的研发, 实现国际最先进的通用型机器人学习限制系统。2、仿生眼:以微系统所现有核心技术“双眼视觉限制系统”为基础,进行泛用型仿生眼的研制, 实现在定位、检测、查寻、识别等整体性能上达到世界最高水准的立体视觉传感器。3、通用机器人模块:基于以上两方面的探讨成果和微系统所的核心技术“机器人软件操作系统 Spark-OS,智能马达限制器”,融合现有人工智能以及机器人领域的原理与技术,完成仿生大脑模块、 仿生中脑模块、仿生小脑模块、仿生脑干模块、仿生眼模块、仿生耳模块、仿生皮肤模块、通用关 节模块的开发,实现智能系统通用的传感器、执行器、处理器的模块化系列产品,促进我国机器人 脑智研发成果的标准化与模块化的更快发展。
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