北京理工大学:在非晶光子晶体传感器研究领域取得重要进展

2022-06-20
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摘要 这项研究为智能传感器的发展提供了新的思路,为材料制备的自动化和大规模化提供了方法。


传感新品

【北京理工大学:在非晶光子晶体传感器研究领域取得重要进展】

近日,北京理工大学化学与化工学院孟子晖教授团队在非晶光子晶体传感器方面取得重要进展,相关研究成果发表于国际顶级期刊 Chemical Engineering Journal,题目为《A smart large-scale explosive-responsive amorphous photonic crystal sensor based on color analysis method》。

非晶光子晶体同样是一种具有明亮结构色的纳米材料,但不同于光子晶体,非晶光子晶体具有短程有序长程无序的结构和无角度依赖性的结构色,因此被广泛应用于图案制备,颜料涂层,化学传感等领域。在研究中,将纳米材料与机械装置相结合,利用机械臂实现全自动大面积非晶光子晶体制备。相较于传统非晶光子晶体制备方法,这种方法具有较高的精确度和经济效益,同时,机械臂的高自由度实现了对平面图案和立体模型的喷涂。

之后,结合分子印迹技术,制备了非晶光子晶体传感器,研究了对TNT,RDX和HMX三种爆炸物的响应。结果表明,非晶光子晶体传感器响应时间为10 s,检测浓度可低至0.01 mM。利用HSB和CIE颜色分析方法,结合主成分分析和模式识别等方法,构建了相较于单一传感器具有更高选择性和灵敏度的传感器组,通过响应前后结构色的变化,实现对目标物定性及半定量检测。相较于传统光子晶体传感器,非晶光子晶体传感器具有无角度依赖性的结构色,提供了更加准确的颜色分析结果。这项研究为智能传感器的发展提供了新的思路,为材料制备的自动化和大规模化提供了方法。


传感动态

【芯视达:完成近3亿元人民币C2轮融资,屹唐长厚基金和星河资本联合领投】

CMOS图像传感器供应商芯视达宣布完成近3亿元人民币C2轮融资。本次融资由屹唐长厚基金和星河资本联合领投,无锡联泰投资、玖兆投资等数家机构跟投,原股东张江浩珩继续追加投资。本次融资是继2020年C1轮融资后,芯视达的又一次融资。

芯视达创始人兼CEO杜峥表示,募集资金将主要用于研发团队扩展、新产品研发投入、新增产能、客户拓展等方面。

据了解,芯视达于2013年创立,是一家专业从事CIS图像传感器(CMOS Image Sensor)自主研发的高新技术企业,为客户在手机、安防、车载、可穿戴设备、AIoT等领域提供CMOS 图像传感器芯片。彼时,CIS尤其是中高端技术被SONY、三星、豪威(当时为美国公司)垄断,国内只有极少数公司具备了部分中低端产品的设计开发能力,而同时,国内手机和消费电子行业方兴未艾,品牌升级换代需求极为迫切。公司创始团队捕捉到了这一产业趋势,决定创业打造自主研发的CIS品牌。

芯视达成立以来,致力于CIS产品创新研发,除了在上海设立总部外,在美国设有研发中心,并在深圳、江苏镇江、香港、韩国等地设立了分支机构。目前,公司已组建一支来自全球前沿公司的核心研发团队,拥有多项国内国际自主知识产权,具备设计、研发、工程、市场销售和供应链管理的经验,已研发并量产了多款高中低像素CIS芯片,广泛应用于手机、安防、车载、AIoT、可穿戴设备等多类产品,已实现数千万片芯片的量产出货。

目前,芯视达CMOS图像传感器具有高性能表现,主打中高端市场,手机芯片产品在首次推出即获得了第一梯队品牌客户的认证和量产,并正在多品牌和海外市场推广;车载及安防类产品已向众多知名客户销售,目前正在和Tier one厂商洽谈合作。公司研发从产品定义阶段就与产业方和下游客户紧密配合,布局手机和非手机市场主流产品,以加速产品从研发到流片、量产和技术迭代的周期。

随着5G、自动驾驶等新技术的推广,CIS在手机、汽车和安防各自领域独有的技术显现出相互融合的趋势,比如智能手机需要摄像和视频功能多样化;汽车领域需要高可靠性、高动态和高灵敏度;监控领域需要低功耗和无光环境清晰度;医疗领域需要小型化;工业控制领域需要高动态和识别能力;物联网大范围应用需要高性能和低成本等。顺应这一趋势,也有很多优秀的公司和团队在AI+影像、3D传感、ISP等视觉光学领域进行各种技术和产品的创新。芯视达将进一步发挥在这些领域积累的优势,增加中高阶产品研发投入和市场开拓,通过技术创新提升CIS芯片的抓取、分析、感知、处理能力和更多功用化的开发。

日前,芯视达最新款16MP 1.0μm像素尺寸高分辨率C16390图像传感器一次性流片和点亮成功,该产品基于Cista 1.0μm H2-PIX和Q-PIXEL像素技术、光学尺寸1/3英寸,作为芯视达CIS手机系列的最新产品,采用Quad Bayer Pattern色彩模式,搭载多项先进图像处理算法,集成了芯视达多年积累的前沿核心科技成像技术,彩色滤光片阵列兼具高感光度和高分辨率,可赋能智能手机一流的静态图像和视频拍摄。C16390集成的Q-PIXEL 像素技术,在低光照和高光照条件下,通过四像素合并技术、Bayer图像再生成技术和颜色串扰消除技术,实时输出4倍感光度和更高信噪比的视频和图像。目前,C16390已接受送样,预计将于三季度实现量产。

在完善手机和安防产品的同时,团队也看到汽车电动化和智能化对汽车视觉的更高要求,自动驾驶技术日益成熟也对搭载图像传感器的车载摄像头产生大量需求。目前已有奔驰宝马大众等多个欧美进口品牌和比亚迪吉利等国产品牌使用了800万像素车载CIS,对内置、前视、后视、环视等摄像头需求增长迅速,还有众多造车新势力加入这一队伍。芯视达技术研发团队正在和一线车厂、头部自动驾驶芯片企业、Tier one模组厂商和零部件供应公司洽谈合作,凭借多年车载市场经营、研发团队车载类产品经验和基于四像素四次曝光技术的HDR等技术积累,从应用需求端精准定义车载CIS产品的研发,作为公司中长期发展的更大助力。

芯视达创始人兼CEO杜峥先生表示:“CIS市场空间巨大但技术门槛和客户门槛很高,因此历来被索尼、三星等巨头垄断。手机和汽车采用的 ‘多摄像头’趋势推动行业持续增长,据YOLE统计,2020年CIS行业全球收入为207亿美元,其中手机市场占比70%,电脑、汽车和安防市场占比合计约20%,而索尼、三星两家公司的市场占有率就超过60%。近年来,下游客户的集中化、上游晶圆产能紧缺和关键技术人员的稀缺性也使得更多想进入这一行业的初创企业面临更高的门槛。但是我们欣喜地看到,近两年国内厂商市场份额不断扩展,垄断的市场格局正在逐步打破,国产芯片替代的趋势日益明显。”


【全球晶圆代工厂营收排行:台积电、三星、联电、格芯、中芯国际前五】

今日,TrendForce 集邦咨询发布报告称,由于 2022 年第一季度产出大量涨价晶圆,推升该季度产值连续十一季度创下新高,达 319.6 亿美元(约 2147.71 亿元人民币),环比增长 8.2%,较上一季度略为收敛。排名方面,最大变动为合肥晶合集成(Nexchip)超越高塔半导体(Tower)至第九名。

具体来看,台积电(TSMC)在去年第四季度全面调涨晶圆价格,该批晶圆主要于 2022 年第一季度产出,加上高性能运算需求持续旺盛及较佳的外币汇率助攻,使台积电本季度营收达 175.3 亿美元(约 1178.02 亿元人民币),环比增长 11.3%。

TrendForce 集邦咨询表示,由于电视,智能手机等市况萎靡,导致 System LSI CIS、驱动 IC 等需求减弱,加上 4nm 扩产与良率改善速度不如预期,位居第二名的三星(Samsung)成为本季度唯一营收负增长晶圆代工厂,营收达 53.3 亿美元(约 358.18 亿元人民币),环比减少 3.9%,市占率也因此下滑至 16.3%。

此外,联电(UMC)同样受益于涨价晶圆带动,营收创下 22.6 亿美元(约 151.87 亿元人民币),环比增长 6.6%,位居第三名。格芯(GlobalFoundries)本季度营收达 19.4 亿美元(约 130.37 亿元人民币),环比增长 5.0%,位居第四名。中芯国际(SMIC)第一季度营收达 18.4 亿美元(约 123.65 亿元人民币),环比增长 16.6%,位居第五名。

第六名至第十名依次为华虹集团(HuaHong Group)、力积电(PSMC)、世界先进(VIS)、合肥晶合集成(Nexchip)、高塔半导体(Tower)。


【追赶台积电,三星计划 2025 年开始大规模生产基于 GAA 的 2nm 芯片】 

据 BusinessKorea 报道,三星电子正计划通过在未来三年内打造 3 纳米 GAA(Gate-all-around)工艺来追赶世界第一大代工公司 —— 台积电。

据悉,GAA 是下一代工艺技术,改进了半导体晶体管的结构,使栅极可以接触到晶体管的所有四面,而不是目前 FinFET 工艺的三面,GAA 结构可以比 FinFET 工艺更精确地控制电流。

根据 TrendForce 的数据,在 2021 年第四季度,台积电占全球代工市场的 52.1%,远远超过三星电子的 18.3%。

三星电子正押注于将 GAA 技术应用于 3 纳米工艺,以追赶台积电。据报道,这家韩国半导体巨头在 6 月初将 3 纳米 GAA 工艺的晶圆用于试生产,成为全球第一家使用 GAA 技术的公司。三星希望通过技术上的飞跃,快速缩小与台积电的差距。3 纳米工艺将半导体的性能和电池效率分别提高了 15% 和 30%,同时与 5 纳米工艺相比,芯片面积减少了 35%。

继今年上半年将 GAA 技术应用于其 3 纳米工艺后,三星计划在 2023 年将其引入第二代 3 纳米芯片,并在 2025 年大规模生产基于 GAA 的 2 纳米芯片。台积电的战略是在今年下半年使用稳定的 FinFET 工艺进入 3 纳米半导体市场,而三星电子则押注于 GAA 技术。

专家称,如果三星在基于 GAA 的 3 纳米工艺中保证了稳定的产量,它就能成为代工市场的游戏规则改变者。台积电预计将从 2 纳米芯片开始引入 GAA 工艺,并在 2026 年左右发布第一个产品。对于三星电子来说,未来三年将是一个关键时期。

最近,三星宣布,在未来五年内,将在半导体等关键行业投资共计 450 万亿韩元(约 2.34 万亿元人民币)。然而,三星在 3 纳米工艺方面遇到了障碍。与三星一样,台积电在提高 3 纳米工艺的产量方面也有困难。

了解到,台积电原本计划从 7 月开始用 3 纳米技术为英特尔和苹果大规模生产半导体,但在确保理想的产量方面遇到了困难。DigiTimes 报道称,台积电在确保 3 纳米工艺的理想产量方面遇到了困难,因此多次修改其技术路线图。

三星电子也面临着类似的情况,3 纳米工艺的试生产用晶圆已经投入使用,但由于产量低的问题,该公司一直在推迟宣布正式的大规模生产。现代汽车证券的研究主管 Roh Keun-chang 说:“除非三星电子为其 7-nm 或更先进的工艺确保足够的客户,否则可能会加剧投资者对三星电子未来业绩的焦虑。”


【欧盟:将推出后百亿亿级超级计算机Jupiter 追平中国和美国】

今年上半年的全球超级计算机 TOP500 榜单日前已经揭晓,首次入榜的美国超级计算机“前沿”位列榜首,这是全球首台运算能力达每秒100亿亿次浮点运算的超算,拉开后百亿亿级超级计算机的时代。

据悉,第一台后百亿级计算机将是欧盟的 Jupiter(木星)超级计算机,它代表创新和变革性百亿亿级研究的联合承诺。欧洲希望以此与中国和美国进入同一赛道。

欧洲高性能计算联合项目 (EuroHPC JU) 宣布,德国将带来第一个公开的欧洲百亿亿次超级计算机主机,以及其他四个体积更小但仍然强大的超算系统。

Jupiter 将成为“创新和变革性百亿亿次研究的联合事业先驱”。该系统将于明年在 Forschungszentrum Jülich 研究中心的一幢特别设计的大楼里启动,该大楼由 Jülich 超级计算中心 (JSC) 运营,旁边还有现有的 Juwels 和 Jureca 超级计算机。

四个中档系统是: 由希腊国家研究和技术基础设施主办的 Daedalus; 匈牙利政府信息技术发展局的 Levente; 爱尔兰戈尔韦国立大学的卡斯皮尔; 波兰学术计算机中心的 EHPCPL。据 EuroHPC,Jupiter 将被用来帮助科学家解决重要的科学问题,如气候变化,如何对抗流行病,以及可持续的能源生产等领域,并旨在实现人工智能和大数据量分析的应用。

Forschungszentrum Jülich 董事会的 Astrid Lambrecht 教授博士说,达到百亿亿次的水平是高性能计算领域的下一个重大进展。她说:“我们的目标是提供欧洲最强大的基础设施,结合神经形态计算、超级计算和量子计算,确保来自科学和工业的各种用户群体可以一起学习和成长,同时也能彼此受益。”

据介绍,Jupiter 的 5 亿欧元 (约 5.2 亿美元,或 4.3 亿英镑) 资金的一半来自 EuroHPC JU 项目,另一半将由德国联邦教育和研究部 (BMBF) 和北莱茵河-威斯特伐利亚州 (MKW NRW) 文化和科学部提供,也就是 Forschungszentrum Jülich 的所在地。JUPITER 将基于一个动态的、模块化的超级计算架构,这种架构已经被用于“Juwels”超级计算机。这也使得后者在 2020 年迎来了升级,以 CPU 为基础的集群模块与配备了 GPU 的加速模块相结合(基于 Atos BullSequana X 硬件)。

对于 Jupiter,目前已知的基本配置将包括一个通用集群模块和类似的 GPU 加速模块,以及一个大容量的并行存储模块、高带宽闪存以及大容量备份和存储设置。

此外,Jupiter 的可选单元还包括另一个 GPU 加速模块和一个交互式计算和可视化模块,而未来可能还包括一个量子处理单元和一个神经形态处理模块。

与 LUMI 的相似之处在于,这一系列超算可能会再次使用 AMD 的芯片,毕竟能效方面这是有目共睹。目前世界上最快的十台超级计算机中有五台使用 AMD 的硬件,其余也是 Arm 和英伟达,这令人印象深刻。据 Forschungszentrum Jülich 称,Jupiter 显然也被设计为“绿色”超级计算机,并将由绿色能源提供动力,预计 Jupiter 的冷却系统将连接到校园新的低温网络,以便产生的废热可以重复使用。



传感财经

【6月20日传感财经分析:触觉传感器概念报涨,苏州固锝领涨;红外传感器概念报涨,光传感概念盘中报涨,森霸传感领涨】

6月20日盘后,触觉传感器概念报涨,苏州固锝领涨,柯力传感、通富微电、润欣科技、汉威科技等跟涨。

6月20日盘后,红外传感器概念报涨,大立科技(12.48,0.54,4.52%)领涨,森霸传感(9.83,4.02%)、高德红外(12.34,1.56%)、星帅尔(17.72,1.32%)、睿创微纳(41.95,1.28%)等跟涨。

6月20日盘后,光传感概念盘中报涨,森霸传感(9.91,4.87%)领涨,至纯科技、士兰微、万集科技等跟涨。


相关光传感概念股:

1、森霸传感300701:6月20日消息,森霸传感最新报9.91元,涨4.87%。成交量4.28万手,总市值为26.68亿元。

公司经营研究、开发、制造、销售红外传感器、可见光传感器等光电传感器系列产品、相关电子模块、配件、组件传感器及传感器应用系统的研发、设计与以上产品相关的嵌入式软件的开发、销售与以上技术、产品相关的服务。

从公司近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为4.99%,过去三年ROE最低为2019年的16.14%,最高为2020年的26.62%。

2、至纯科技603690:6月20日消息,至纯科技截至13时23分,该股报38.22元,涨1.54%,3日内股价上涨1.09%,总市值为122.59亿元。

公司全资子公司波汇科技主要从事光传感器及光电子元器件的研发、生产及销售,产品下游应用领域主要包括电力电网、轨道交通、光通信器件等行业。公司的滤光片、激光管帽等光电子元器件业务直接客户为光通信器件厂商。 公司于2020年8月17日晚发布非公开发行A股股票预案,拟向不超35名特定投资者发行不超78,005,377股,募资不超18.6亿元用于半导体湿法清洗设备扩产项目、 半导体晶圆再生二期项目、光电子材料及器件制造基地建设项目和补充流动资金或偿还债务。光电子材料及器件制造基地建设项目总投资6.7亿元,拟打造业内领先的光电子材料及器件生产线,实现高端光电子材料及器件的国产化目标。(已核准)

从近三年ROE来看,公司近三年ROE复合增长为-10.45%,过去三年ROE最低为2021年的8.1%,最高为2020年的16.03%。

3、士兰微600460:6月20日消息,士兰微5日内股价上涨0.7%,今年来涨幅下跌-14.3%,最新报46.6元,市盈率为41.5。

2017年,公司加速度计产品已大批量出货,质量保持稳定;六轴惯性单元、光传感器产品、磁传感器产品、压力传感器产品、硅麦克风等产品已开始客户推广。2018年将以较快的速度拓展市场。

从近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为773.78%,过去三年ROE最低为2019年的0.43%,最高为2021年的32.83%。

4、万集科技300552:6月20日盘中消息,万集科技7日内股价上涨9.92%,最新涨0.08%,报24.21元,换手率3.47%。

公司的激光雷达产品、V2X产品均可运用在无人驾驶领域。公司自主研发出单线、8线以及32线激光雷达产品,且在生产和应用等方面积累了较多经验,并在全国上千条车道安装了激光雷达设备。公司是国内第一家自主研发激光传感器并应用在交调领域的厂商,也是目前国内领先的激光交调自主品牌。 公司于2020年6月22日晚发布2020年度创业板非公开公司民币普通股(A股)股票预案,拟向不超35名特定投资者发行不超59,366,304股份,募资不超过9亿元,用于“自动驾驶汽车用低成本、小型化激光雷达和智能网联设备研发及产业化建设项目”、“智能网联研发中心建设项目”和“智慧交通智能感知研发中心建设项目”。自动驾驶汽车用低成本、小型化激光雷达和智能网联设备研发及产业化建设项目总投资5.2亿元,将扩充ETC OBU产能,并实现激光雷达、V2X-OBU和V2X-RSU等智能网联产品的量产。

从近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为-83.96%,过去三年ROE最低为2021年的1.88%,最高为2019年的73.06%。

5、太辰光300570:6月20日消息,太辰光5日内股价上涨8.63%,成交5209.84万元,换手率1.69%。

公司光传感产品主要有对特殊环境的压力、振动、温度和位移等实施监测的光纤光栅传感器及监测系统。随着物联网的发展,光纤传感器因其具有抗电磁干扰、抗腐蚀、无源等特点,有助于解决工业领域基于电传感无法解决的技术难题,具有广阔的应用前景。

从公司近三年ROE来看,近三年ROE复合增长为-33.31%,过去三年ROE最低为2020年的5.87%,最高为2019年的13.49%。



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