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第1篇

微电子论文3100字(一)：微电子控制机电设备在工业中的具体应用论文

摘要：在科学技术快速进步的背景下，工业自动化水平取得了比较明显的提升，在机械制造方面表现的更加明显，基于各种因素的影响，微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此，本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用，希望能够为实际提供良好的借鉴意义，以供参考。

关键词：微电子；机电设备；工业；应用探讨

信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来，所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合，再综合应用于实际的综合技术，现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点：第一，直接控制机械工业生产过程；第二，机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试，进行测试结果的显示记录，在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标；第三，进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择，怎样设计硬件系统，怎样组织软件开发，怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的，也是值得探索的

课题。

1微电子控制机电设备系统的组成和原理

在某微电子控制机电系统当中，主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中，管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量，接着将数据信号向PLC当中传送，并且通过PLC进行分析和计算，将信号发送信号控制器，通过信号控制器来控制水泵运转，在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合，并且对变频器的输出频率进行确认，输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义，和系统的控制息息相关，在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化，主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算，可以有效的调节循环泵的频率，合理的分配能源，让工作的效率提高，起到节约资源的

作用。

2微电子控制机电设备在工业中的具体应用

1）可编程序控制器（PLC）的应用。从PLC的角度进行分析，其主要优势在于具有很强的控制能力，而且稳定性较高，机身体积相对较小，可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中，因为机电设备往往会占据一定的面积，如果想让其厂房中的占比较高，就一定要注意让厂房的空余面积加大，尽量让控制器的数量减少，让机电设备的数量增多，与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比，其他的控制系统可以节约资源，让工业生产的成本支出降低，让企业的经济效益增加，由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合，可以灵活方便的在厂房当中进行布设，让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化，对设备维护中耗费的人力物力进行控制，减少人力输出，可以将人力有效的分配到工业生产当中，让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间

进行连接，有效的监控工业生产，可以动态化的监控生产的全过程，确保在生产过程中，第一时间解决生产时产生的故障，避免由于机械故障而导致生产进度停滞，让设备的维护开支得到控制，PLC的计算速度很快，可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制，有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题，PLC还可以进行相关的升级，伴随当前经济快速发展，就算生产线当中的产品产生了变动，只需要正确的调整，控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。

相比于其他编程操作，PLC控制器在编程的过程中较为方便，员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧，在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单，可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作，由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言，就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解，当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。

2）变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类，手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为，经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比，PLC控制可节电，更好进行水泵磨损控制，在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。

第一，和传统正弦波控制技术相比，因变频器用到了电压空间矢量控制技术，先进性和独特性在性能上得到充分凸显，同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征，这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二，变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可输入多种模拟信号（如电流、电压、频率等效范围检测，转速追踪等）；并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三，因变频器全系列元件应用的是西门子产品，有极强的保护性能，可靠稳定，能很好的避免过流、短路、过压等问题，确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性，产品质量好，设定简单等使得其有更强的适用性。

3）电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候，保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中，应该采取边安装边测电的方式，这样更能使电流稳定，这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后，不要急着通电，应该先再次检查电路是否安装正确，查看是否有少安装或者多安装的情况。另外，测量一下接触元器件的连接点，这样可以发现一些接触不良的地方，若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用，在安装电路的时候，一定要小心谨慎，综合考虑多方面因素，不要遗漏一些小问题，有时一些小问题也可能出大错，保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路，查看电路有无正确安装，或存在设备多安装或少安装的现象，同时应认真检测每个接触元器件连接点，明确有无接触不良或短路现象，若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下：

第一，应认真查看明确电路整体状况，了解电路面板线有无准确连接，有无看似连接实际并未连接的线，或易短路的线；是否存在两条或多条线混淆的情况；此后，使用最小量程档的万用表对电路面板进行检查，查看开路处和闭路处有无正确开路与闭路，地线是否漏接，电源连线连接的安全性等，同时需测量电源有无短路现象。测量期间可直接进行元器件连接点测量，如此可明确有无以上情况的同时又弄清楚是否存在接触点不良现象。第二，电路调试过程的关键环节之一即硬件电路调试。调试期间务必要注意细小环节的把控，根据电路功能原理做好各个单元电路的调试，再作整体调试，后进行整个电路的调试。电路在工业生产里发挥的作用是相当大的，电路安装过程里务必要综合考量多方因素，认真谨慎，切不可遗漏或放过存在的小问题，确保电路稳定性得到保障。

3结束语

微电子控制机电设备的组成包括变频调速器、可程序控制器等，由于操作相对简便、效果好，在工业中发挥了不可忽视的作用。微电子控制机电设备在实践中不断完善，将理论与实践相互结合，明确各个方面的要点，有效提升生产效率，在工业领域发挥出最大化价值，推动社会进步和发展。推动电子设备的可持续发展也是当今社会经济发展所提出的必然要走的道路，顺应经济发展的趋势，才能不落后于其他国家的工业化改革。

微电子毕业论文范文模板(二)：关于现阶段国家示范性微电子学院建设的几点思考论文

[摘要]文章浅述了国家示范性微电子学院的建设背景及历程。借鉴示范性软件学院建设经验并结合现阶段浙江大学示范性微电子学院建设经验，从学科划分、考核体系、校企合作、平台建設和国家支持等方面进行思考和总结，阐述如何围绕“以人才培养为中心”和“产学协同育人”这两个核心问题，进行国家示范性微电子学院建设。

[关键词]示范性微电子学院；集成电路；人才培养；产学协同

[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）07-0001-04

回顾整个中国特色社会主义建设历程，作为高等教育中至关重要的一部分，工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中，我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院，再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出，中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中，2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”，发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上，结合现阶段示范性微电子学院的建设情况，对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。

一、示范性微电子学院成立背景

21世纪初，信息化在世界范围内开始普及，软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业，呈现出向发展中国家大规模转移的趋势，国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发，于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院，首批试点35所（后增加至37所），均由国家重点高校负责建设；2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后，各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所，对软件人才进行储备。从2001年至今，示范性软件学院经历了十多年的建设与发展，在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间，我国的软件产业获得了长足的发展，其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。

经过十多年的积累和追赶后，我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题，而且在部分领域超过了发达国家，并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来，国家开始效仿软件产业发展模式，对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来，在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下，从晋华、中兴到华为、大疆，以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻，发展变得刻不容缓。

2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称《纲要》），指出“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式，为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题，示范性微电子学院应运而生。

二、示范性微电子学院的成立

《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施，指出“加大人才培养和引进力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后，国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。

2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》（以下简称《通知》），明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院，支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院，示范性微电子学院建设序幕自此开启。

三、示范性微电子学院定位及现状

《通知》指出：示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心，深入开展产学合作协同育人，加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出，“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求，“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。

自2015年第一批示范性微电子学院成立至今，各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同，有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设，有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行，有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期，不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索，或大刀阔斧，或小步慢跑。目前，各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。

与此同时，示范性微电子学院在建设的过程中，也都面临一些共性的难题，如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合，以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等，这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。

四、对示范性微电子学院建设的几点思考

当然，示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考，2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴，特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而，软件行业和集成电路行业相差较大，而且当今的时代背景和2000年也完全不同，如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院，需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学（以下简称“浙大”）示范性微电子学院建设的实践出发，分享一些经验与思考。

（一）学科划分与评估体系

学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题，关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系，不仅能加强微电子学院的独立性办学，也能更有效地促进微电子学院建设的展开。

1.设置微电子一级学科

人才作为第一资源以及集成电路产业的核心，微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制，现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人，而且缺口仍在扩大，可见，扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例，2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右，即使示范性微电子学院成立以后，新增了微电子本科专业，微电子学院每年本硕博招生也不足200人，以如此培养速度，根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的，这就涉及一级学科设置的问题。

目前，浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术，其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科，其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是：电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分，前者主要包括集成电路设计，后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。

此外，微电子一级学科问题，除了与扩大招生名额相关外，也和微电子学院的建设成败有关，因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题，以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时，由于学科划分的问题，就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”，学科资源配置之争。最终，2011年教育部将软件工程提升为一级学科，这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看，将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要，且宜早不宜迟。

2.修订学科评估体系

微电子学院建设要求以“人才培养为中心”，而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样，在进行微电子学院建设时，学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用，甚至因为分流限制了已有学科的建设，学校不仅不会支持微电子学院的建设，甚至可能还会限制其发展。因此，在现有学科评估体系下，示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心，只能“教学科研”兼顾，最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过，且仍未得到有效解决，这也是很多软件学院选择异地发展的原因，其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。

在现有学科评估体系下，即使能做到以“教学”为中心，也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化，重理论而轻实践，无论是“教学”还是“科研”，学生注重“卷面”，教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业，注重实践，产学协同，因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。

其实，2016年教育部提出新工科建设，其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革，如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系；对应用性学科，如新工科，则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多，做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性，上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点，实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。

（二）师生考核体系

示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”，在国家层面需要解决的是学科问题，具体到学校和学院操作时，就要考虑内部的考核与评价问题，其中主要涉及两个方面，一是教师的考核，二是学生的考核。

1.教师考核体系

以人才培养为中心，要求教师的工作重心应该是教学，因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别，比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性，所以在教学考核中，要突出工程实践的教学内容。另外，在引进师资时，可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师，形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局，这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。

为了保证公平性，调动教师的积极性，可以实行聘岗制和聘期制，不同岗位考核不一样、聘期不一样，如在浙江大学，对不同类别的教师设置有：教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等，其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。

2.学生考核体系

微电子学院要培养“工程型”人才，因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前，要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同，是要在工业生产的背景下，通过“做中学”和“基于项目学习”，进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境，两者有着本质的区别。

正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景，这就要求企业参与培养，这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得，这一点至关重要。也只有这样，学生毕业后进入企业才能立即上手，无须企业的再熏陶和培训。

浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先，针对低年级的本科生，加大培养方案中实验课程的比例和学分，以此来培养学生的“动手操作”能力。其次，对于高年级的本科生，则是通过到企业实习、参与导师企业课题（学业导师制）、科创实验（SRTP）、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后，到研究生阶段，通过企业、导师联合制定课题，学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主，这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密，互相促进，“如何引入企业参与到高校的人才培养”，从而达到“产学协同”。

校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨，具有一定的公益性，而企业以利益为根本，公益性只是其附带属性，只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合，使得“企业愿意参与，高校愿意放开”是困难所在。从需求来看，高校育人，企业用人，高校和企业合作的纽带在人——学生，解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。

从软件学院的经验看，多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式，想要长久有效就必须做到互惠互利，纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看，比较有效的手段之一是：通过导师与企业的横向合作为依托，以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”，企业提出技术需求和课题资金，学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目，将学校、学生、企业串联起来，形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外，不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业，面向企业培养人，甚至可以对重点企业进行定向培养，吸引企业深度参与学院建设。

校企合作不仅仅是学校和企业的问题，政府的作用也尤为重要，因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性，促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起，就是通过高校（实验室）、企业、政府三方的共同发力，成立“VLSI技术研究组合”，从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分，所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。

（四）硬件建设及平台共享

集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高，这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑，因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设，并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大，很难靠一己之力来进行建设，如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万，绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学，尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式，把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。

（五）国家和学校支持

从软件学院的建设经验来看，建设成功与否与国家和学校的支持息息相关。因为软件学院建设经费自筹，所以从建立之初，就面临着资金的压力。从十多年后的评估结果来看，发展得好的软件学院与学校的长期支持密不可分；纯粹依靠企业、学费等来进行市场化运作则很难实现。以浙江大学软件学院为例，软件学院之所以能在宁波办学，首先与宁波市政府给予启动资金、场地、师资、经费等全面的支持分不开，此外，与浙大持续的师资、运营等投入也密不可分，可以说宁波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大软件学院就不会有今天的规模。从产业性质来看，因为集成电路行业对硬件的要求要比软件行业高很多，这就决定了微电子学院的硬件投入要比软件学院投入要大得多，所以微电子学院势必更需要从国家、从学校争取更多可持续的资金，如专项经费、低息贷款等，这样才有可能实现跨越式的发展。

第2篇

微电子技术，它是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息化时代具有巨大影响。其之所以称为核心虚拟网络技术，主要是因为整个计算机网络的任意2个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路，而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台，如internet，ATM（异步传输模式），FrameRelay（帧中继）等之上的逻辑网络，用户数据在逻辑链路中传输。它涵盖了跨共享网络或公共网络的封装、加密和身份验证链接的专用网络的扩展。核心技术主要采用了隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术。在虚拟专用网络设计之前，要严格划分煤炭矿区资源线路数据，并实施图层管理，再通过矢栅划分的方式进行数据储存，这是因为存储空间数据的格式在系统端口缓存中有着至关重要的作用。计算机核心技术中的虚拟专用网络属于远程访问技术。在虚拟专用网络系统中，用户端设计通常由11个功能模块组成，这11个功能模块中都可以2次划分为多个子功能，而且各个系统功能、子功能之间又进行再扩充，依据用户的不同需求实施调整维护。并根据其不同功能进行不同设计。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭运输计划信息化的作用，可以为虚拟专用网络模型提供很多实用服务。服务器的ArcMS与空间数据库建立连接要通过ArcSDE，它可提供大量专业GIS服务。在核心网络模型组成部分中服务器端缓存模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。

2微电子技术在煤矿化工产业上的应用准备

2.1规范制度，端正思想

人们知道，一个良好的组织机构，除具备较好的运行机制和管理制度之外，还应该具有健全的岗位制度而且能够将之贯彻执行。因此，微电子技术在煤矿机械的应用过程中，很需要一个合适的技术管理结构，以便于明确各个技术人员的职权问题，保证个人任务到位，避免权力交叉和责任推诿的现象发生，这些问题都可以通过建立健全的岗位责任制度得以解决。此外，工作人员不但要对微电子技术知识有一定的了解，尽可能全面地掌握综合煤矿机械管理的内容与方法，还要对煤矿生产安全制度和相关法规有着全面的认识，思想上时刻保持着“安全第一”的意识，保证将微电子技术安全意识渗透到工作的每一个层面，最终提升机械作业人员的工作责任心与使命感。

2.2加强微电子技术产品的设备管理

加强设备巡视管理是建筑工程监控的重点，预防设备异常的发生是机械运行管理的主要内容。为了保障煤矿机械施工的安全性与使用性，应该建立完善的设备定检制度，机电一体化产品设备需要进行定期的检测，对于一些使用频率高的机械设备，更是要依据规定检测并建立相应的维护记录以随时了解其运转状态，保证其正常的运行和及时的维护。

2.3提高微电子技术机械监控的技术管理

由于煤矿化工产业存在很大程度上的特殊性，而作为贯彻于机械监控整个流程的重要要素，技术管理在其中的作用不容小觑。因此，加强机械设备的绝缘监督工作，利用声波检测、光谱分析等监督手段，及时地发现并排除故障无疑势在必行。微电子技术工作一旦脱离了技术的支持，就难以称作是有效的监控工作。当煤矿化工产业发生异常情况时，及时采取跟踪测温，利用图谱库进行分析对比，并提出检测修改的建议，以此来加强设备的有效运行。

3基于微电子技术的煤矿化工产业监控系统

3.1智能监控模式的自动化控制和管理

由上述内容可知，在统一模式下的信息系统中，微电子技术对煤矿井下监控子系统的控制管理内容，可以通过4个步骤来得以实现，即自动检查、自动寻的、自动求解和自动执行。其具体自动控制管理框架，可用图1所示来进行加以描述。这当中的“被控制管理的电网子系统”既能够是一个系统层子系统，也可以是电网元件或厂/站层子系统。对于一个系统层子系统而言，其功能就是通过利用各级调度控制中心的管理权限，对智能网络在煤矿井下电网监控系统的安全性、合理性、经济性进行尽可能全面的分析，并对系统的所有目的状态实施检查和监视，实现对智能监控子系统所有状态的智能化监控。图1中的监控子系统表明，如果被监测的煤矿井下状态与目标限定数值不一致，那么智能监控系统就会自动启动相关的任务处理，对限定以外的突发时间进行控制并做状态输出，同时作用在该子系统所包含的元件上，进而对该子系统的输出状态实施调控，最终将它调回正常运行状态。

3.2监测技术的应用

作为煤矿安全生产监控工作的关键性内容，信息的获得无疑至关重要，而获得信息的主要手段就是监测技术。一般而言，通过煤矿安全生产现有的客观资料，人们可以初步确定远程监控的初始方案，进而在煤矿工程运营过程中根据监测数值、经验方法等内容，开展反馈分析等工作，修正初步方案与施工网络计划，以保证工程按照最优的设计与施工方案进行。因此，监控工作的重要性也就显而易见了。针对我国煤矿工程质量中的一些不安全因素，监测技术在远程监控中的应用能够很好地解决此类问题，它不但可以很好地掌握工程的工作运营状态，利用监控数据对流量方案进行整改，并指导开采质量作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给建筑的安全管理提供信息，将事故突发率降至最低，保证了煤矿安全生产的稳定性。此外，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的环保能源。通过太阳能光伏技术，可以很好地将太阳能转换为电能，并广泛应用在远程视频监控系统当中，太阳能供电部分监控结合了煤矿开采的相关特点，对煤矿地点的自然环境等因素进行分析，确定了系统设计相关参数，优化了供电系统的相关参数，对煤矿领域的网络视频监控起到了一定的作用。

3.3视频流管理服务端口设计

视频流管理服务器是IP视频监控系统的精神内容，具体视频采集预览实现过程如图2所示。服务器端拥有通过查询数据库，进而实现对煤炭安全生产信息化的作用，可以为远程计算机提供很多实用服务。视频流管理服务器与空间数据库建立连接，可提供大量查询服务，例如属性查询服务、矢量和栅格地图服务等。在网络视频监控系统组成部分中视频流管理缓存服务器模块是相当重要的，服务器端缓存模块主要分为缓存管理组件和索引管理组件。2部分组件分工合作，缓存管理组件是根据索引分析所得出的结果，在缓存中处理请求数据然后向客户端发送，或者利用数据库中已存数据，而索引管理组件先索引分析客户端请求，制作出瓦片空间待处理数据列表。若能发展好缓存数据的利用，数据库交互即可免去，同时数据的响应速度也会大大提高。总的来说，视频流管理服务端为煤矿的安全生产提供了有效的图像监视选择和视频存储的功能，可以彻底实现用户权限管理、自动报警与生产安全建议。应该说明的是，视频流管理服务端口设计的研制尚在初步阶段，要想为煤矿系统数据提供一个良好的信息传输平台，尚还任重道远。

4结语

第3篇

预计在未来10到20年，微电子器件抗辐射加固的重点发展技术是：抗辐射加固新技术和新方法研究；新材料和先进器件结构辐射效应；多器件相互作用模型和模拟研究；理解和研究复杂3－D结构、系统封装的抗辐射加固；开发能够降低测试要求的先进模拟技术；开发应用加固设计的各种技术。本文分析研究了微电子器件抗辐射加固设计技术和工艺制造技术的发展态势。

2辐射效应和损伤机理研究

微电子器件中的数字和模拟集成电路的辐射效应一般分为总剂量效应（TID）、单粒子效应（SEE）和剂量率（DoesRate）效应。总剂量效应源于由γ光子、质子和中子照射所引发的氧化层电荷陷阱或位移破坏，包括漏电流增加、MOSFET阈值漂移，以及双极晶体管的增益衰减。SEE是由辐射环境中的高能粒子（质子、中子、α粒子和其他重离子）轰击微电子电路的敏感区引发的。在p－n结两端产生电荷的单粒子效应，可引发软误差、电路闭锁或元件烧毁。SEE中的单粒子翻转（SEU）会导致电路节点的逻辑状态发生翻转。剂量率效应是由甚高速率的γ或X射线，在极短时间内作用于电路，并在整个电路内产生光电流引发的，可导致闭锁、烧毁和轨电压坍塌等破坏［1］。辐射效应和损伤机理研究是抗辐射加固技术的基础，航空航天应用的SiGe，InP，集成光电子等高速高性能新型器件的辐射效应和损伤机理是研究重点。研究新型器件的辐射效应和损伤机理的重要作用是：1）对新的微电子技术和光电子技术进行分析评价，推动其应用到航空航天等任务中；2）研究辐射环境应用技术的指导方法学；3）研究抗辐射保证问题，以增加系统可靠性，减少成本，简化供应渠道。研究的目的是保证带宽／速度不断提升的微电子和光（如光纤数据链接）电子电路在辐射环境中可靠地工作。图1所示为辐射效应和损伤机理的重点研究对象。研究领域可分为：1）新微电子器件辐射效应和损伤机理；2）先进微电子技术辐射评估；3）航空航天抗辐射保障；4）光电子器件的辐射效应和损伤机理；5）辐射测试、放射量测定及相关问题；6）飞行工程和异常数据分析；7）提供及时的前期工程支持；8）航空辐射效应评估；9）辐射数据维护和传送。

3抗辐射加固设计技术

3．1抗辐射加固系统设计方法

开展抗辐射加固设计需要一个完整的设计和验证体系，包括技术支持开发、建立空间环境模型及环境监视系统、具备系统设计概念和在轨实验的数据库等。图2所示为空间抗辐射加固设计的验证体系。本文讨论的设计技术范围主要是关于系统、结构、电路、器件级的设计技术。可以通过图2所示设计体系进行抗辐射加固设计：1）采用多级别冗余的方法减轻辐射破坏，这些级别分为元件级、板级、系统级和飞行器级。2）采用冗余或加倍结构元件（如三模块冗余）的逻辑电路设计方法，即投票电路根据最少两位的投票确定输出逻辑。3）采用电路设计和版图设计以减轻电离辐射破坏的方法。即采用隔离、补偿或校正、去耦等电路技术，以及掺杂阱和隔离槽芯片布局设计；4）加入误差检测和校正电路，或者自修复和自重构功能；5）器件间距和去耦。这些加固设计器件可以采用专用工艺，也可采用标准工艺制造。

3．2加固模拟／混合信号IP技术

最近的发展趋势表明，为了提高卫星的智能水平和降低成本，推动了模拟和混合信号IP需求不断增加［2］。抗辐射加固模拟IP的数量也不断增加。其混合信号IP也是相似的，在高、低压中均有应用，只是需在不同的代工厂加工。比利时IMEC，ICsense等公司在设计抗辐射加固方案中提供了大量的模拟IP内容。模拟IP包括抗辐射加固的PLL和A／D转换器模块，正逐步向软件控制型混合信号SoCASIC方向发展。该抗辐射加固库基于XFab公司180nm工艺，与台积电180nm设计加固IP库参数相当。TID加固水平可以达到1kGy，并且对单粒子闭锁和漏电流增加都可以进行有效加固。

3．3SiGe加固设计技术

SiGeHBT晶体管在空间应用并作模拟器件时，对总剂量辐射效应具有较为充分和固有的鲁棒性，具备大部分空间应用（如卫星）所要求的总剂量和位移效应的耐受能力［3］。目前，SiGeBiCMOS设计加固的热点主要集中在数字逻辑电路上。SEE／SEU会对SiGeHBT数字逻辑电路造成较大破坏。因此，这方面的抗加设计技术发展较快。对先进SiGeBiCMOS工艺的逻辑电路进行SEE／SEU加固时，在器件级，可采用特殊的C－B－ESiGeHBT器件、反模级联结构器件、适当的版图结构设计等来进行SEE／SEU加固。在电路级，可使用双交替、栅反馈和三模冗余等方法进行加固设计。三模冗余法除了在电路级上应用外，还可作为一种系统级加固方法使用。各种抗辐射设计获得的加固效果各不相同。例如，移相器使用器件级和电路级并用的加固设计方案，经过LET值为75MeV•cm2／mg的重粒子试验和标准位误差试验后，结果显示，该移相器整体抗SEU能力得到有效提高，对SEU具有明显的免疫力。

4抗辐射加固工艺技术

目前，加固专用工艺线仍然是战略级加固的强有力工具，将来会越来越多地与加固设计结合使用。因为抗辐射加固工艺技术具有非常高的专业化属性和高复杂性，因此只有少数几个厂家能够掌握该项技术。例如，单粒子加固的SOI工艺和SOS工艺，总剂量加固的小几何尺寸CMOS工艺，IBM的45nmSOI工艺，Honeywe1l的50nm工艺，以及BAE外延CMOS工艺等。主要的抗辐射加固产品供应商之一Atmel于2006年左右达到0．18μm技术节点，上一期的工艺节点为3μm。Atmel的RTCMOS，RTPCMOS，RHCMOS抗辐射加固专用工艺不需改变设计和版图，只用工艺加固即可制造出满足抗辐射要求的军用集成电路。0．18μm是Atmel当前主要的抗辐射加固工艺，目前正在开发0．15μm技术，下一步将发展90nm和65nm工艺。Atmel采用0．18μm专用工艺制造的IC有加固ASIC、加固通信IC、加固FPGA、加固存储器、加固处理器等，如图3所示。

5重点发展技术态势

5．1美国的抗辐射加固技术

5．1．1加固设计重点技术

美国商务部2009年国防工业评估报告《美国集成电路设计和制造能力》，详细地研究了美国抗辐射加固设计和制造能力［4］。拥有抗辐射加固制造能力的美国厂商同时拥有抗单粒子效应、辐射容错、抗辐射加固和中子加固的设计能力。其中，拥有抗单粒子效应能力的18家、辐射容错14家、辐射加固10家，中子加固9家。IDM公司是抗辐射加固设计的主力军，2006年就已达到从10μm到65nm的15个技术节点的产品设计能力。15家公司具备10μm～1μm的设计能力，22家公司具备1μm～250nm的设计能力，24家公司具备250nm～65nm设计能力，7家公司的技术节点在65nm以下，如图5所示。纯设计公司的抗辐射加固设计能力较弱。美国IDM在设计抗辐射产品时所用的材料包括体硅、SOI，SiGe等Si标准材料，和蓝宝石上硅、SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物、非结晶硅等非标准材料两大类。标准材料中使用体硅的有23家，使用SOI的有13家，使用SiGe的有10家。使用非标准材料的公司数量在明显下降。非标材料中，GaN是热点，有7家公司（4个小规模公司和3个中等规模公司）在开发。SiC则最弱，只有两家中小公司在研发。没有大制造公司从事非标材料的开发。

5．1．2重点工艺和制造能力

美国有51家公司从事辐射容错、辐射加固、中子加固、单粒子瞬态加固IC产品研制。其中抗单粒子效应16家，辐射容错15家，抗辐射加固12家，中子加固8家。制造公司加固IC工艺节点从10μm到32nm。使用的材料有标准Si材料和非标准两大类。前一类有体硅、SOI和SiGe，非标准材料则包括蓝宝石上硅，SiC，GaN，GaAs，InP，锑化物和非晶硅（amorphous）。晶圆的尺寸有50，100，150，200，300mm这几类。抗辐射加固产品制造可分为专用集成电路（ASIC）、栅阵列、存储器和其他产品。ASIC制造能力最为强大，定制ASIC的厂商达到21家，标准ASIC达到13家，结构化ASIC有12家。栅阵列有：现场可编程阵列（FPGA）、掩膜现场可编程阵列（MPGA）、一次性现场可编程阵列（EPGA），共19家。RF／模拟／混合信号IC制造商达到18家，制造处理器／协处理器有11家。5．1．3RF和混合信号SiGeBiCMOS据美国航空航天局（NASA），SiGe技术发展的下一目标是深空极端环境应用的技术和产品，例如月球表面应用。这主要包括抗多种辐射和辐射免疫能力。例如，器件在＋120℃～－180℃温度范围内正常工作的能力。具有更多的SiGe模拟／混合信号产品，微波／毫米波混合信号集成电路。系统能够取消各种屏蔽和专用电缆，以减小重量和体积。德国IHP公司为空间应用提供高性能的250nmSiGeBiCMOS工艺SGB25RH［5］，其工作频率达到20GHz。包括专用抗辐射加固库辐射试验、ASIC开发和可用IP。采用SGB13RH加固的130nmSiGeBiCMOS工艺可达到250GHz／300GHz的ft／fmax。采用该技术，可实现SiGeBiCMOS抗辐射加固库。

5．2混合信号的抗辐射加固设计技术

如果半导体发展趋势不发生变化，则当IC特征尺寸向90nm及更小尺寸发展时，混合信号加固设计技术的重要性就会增加［6］。设计加固可以使用商用工艺，与特征尺寸落后于商用工艺的专用工艺相比，能够在更小的芯片面积上提高IC速度和优化IC性能。此外，设计加固能够帮助设计者扩大减小单粒子效应的可选技术范围。在20～30年长的时期内，加固设计方法学的未来并不十分清晰。最终数字元件将缩小到分子或原子的尺度。单个的质子、中子或粒子碰撞导致的后果可能不是退化，而是整个晶体管或子电路毁坏。除了引入新的屏蔽和／或封装技术，一些复杂数字电路还需要具备一些动态的自修复和自重构功能。此外，提高产量和防止工作失效的力量或许会推动商用制造商在解决这些问题方面起到引领的作用。当前，没有迹象表明模拟和RF电路会最终使用与数字电路相同的元件和工艺。因此，加固混合信号电路设计者需要在模拟和数字两个完全不同的方向开展工作，即需要同时使用两种基本不同的IC技术，并应用两种基本不同的加固设计方法。

6结束语