研究论文

7 MEMS微波功率检测芯片的分布式静态模型

随着第五代移动通信技术（5G）、物联网（IoT）和雷达传感技术的快速发展和广泛应用，微波功率传感器的工作频段不断向更高频率的毫米波波段延伸，同时信号调制方式也日益复杂。这些发展给微波功率检测芯片的性能带来了前所未有的挑战。检测灵敏度作为一项关键性能指标，其要求也变得越来越严苛。悬臂梁结构作为微机电系统（MEMS）中最基础的结构之一，因其具有高灵敏度而备受关注。为了提高电容式微波功率传感器的检测精度，更好的为器件结构设计提供指导，研究者提出了集总参数模型和枢纽式模型，但其预测结果与实验数据相比仍存在较大的误差。

近日，南京邮电大学王德波教授课题组基于欧拉-伯努利梁的挠度方程，推导出分布式静态模型。他们通过精确表征悬臂梁的弯曲特性，建立了相应的解析框架。该框架能够准确提取关键机电参数，并系统研究这些参数与几何尺寸变化之间的关联性。研究结果表明，吸合电压随间隙增大而升高，随长度增加而降低。通过分布式静态模型预测的吸合电压与仿真结果相比，相对误差仅为6.5%，显著低于其他两种对比模型。此外，研究还分析了过载功率和灵敏度，以优化芯片设计中的性能权衡。实测结果显示，在8–12 GHz频段内，回波损耗在-66.46 dB至-10.56 dB之间变化，呈现V形趋势。同时，实测灵敏度为66.5 fF/W，与理论值69.3 fF/W高度吻合，相对误差为5.6%。

分布式模型在预测精度和物理真实性方面均优于已有模型，有助于通过优化几何尺寸来实现性能间的权衡，为微波功率检测芯片的设计提供了重要参考依据。

图1. 分布式静态模型的理论结构。

图2. 不同模型300 μm梁的吸合电压随初始间隙的变化曲线。

该文章以题为“A distributed static model of capacitive MEMS microwave power detection chip”发表在Journal of Semiconductors上。

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A distributed static model of capacitive MEMS microwave power detection chip

Ruifeng Li, Debo WangJ. Semicond.  2026, 47(3): 032302  doi: 10.1088/1674-4926/25100007

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8 基于40 nm CMOS平台的工艺优化实现嵌入式阻变存储器性能与良率协同提升

针对传统显示驱动集成电路（DDIC）依赖外置NOR Flash和SRAM所带来的结构复杂、功耗较高及成本受限等问题，北京大学吴燕庆教授团队提出一种基于40 nm高压CMOS逻辑平台的嵌入式阻变存储器（RRAM）集成解决方案。该团队围绕RRAM量产过程中存在的良率波动及稳定性难题，开展了系统的工艺优化，实现了器件性能与良率的协同提升。通过对薄膜溅射工艺及预沉积处理流程的改进，缺氧层（ODL）薄膜的片内电阻均匀性（RSU）由11%改善至8%，片间工艺稳定性波动由23%降至6%以下。最终，将8 Mb嵌入式RRAM的量产良率由87%提升至98.5%。在器件性能方面，该RRAM表现出4.8 ns的高速读取，95 ℃下可耐受高达3 × 10⁸次的读取干扰，1 Mb单元的擦写耐久度达10³次，125 ℃下实现12.5年的数据保持能力。高温工作寿命（HTOL）测试后，器件高低阻态窗口保持稳定。本研究为高集成度、低功耗嵌入式RRAM显示驱动芯片的量产提供了可行的工艺优化策略及可靠性保障框架。

图1. （a）RRAM芯片的光学图像；（b）RRAM阵列区域的TEM横截面图像。

该文章以题为“Synergistic performance and yield improvement of embedded RRAM product through process optimization in 40 nm CMOS platform”发表在Journal of Semiconductors上。

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Synergistic performance and yield improvement of embedded RRAM product through process optimization in 40 nm CMOS platform

Zhenchao Sui, Yanqing Wu, Zhichao Lv, Xing Zhang

J. Semicond.  2026, 47(3): 032303  doi: 10.1088/1674-4926/25100021

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9 采用大规模生产兼容工艺实现具有39.1 cm²V^-1s^-1高迁移率与优异均匀性的柔性ITO薄膜晶体管

随着可穿戴设备、增强现实、裸眼3D等新兴显示技术的发展，市场对超高清柔性显示屏的需求日益增长。这类应用对驱动背板的核心元件——薄膜晶体管提出了更高的要求，尤其是在迁移率、均匀性和机械柔韧性等方面。目前商用的IGZO TFT虽具备低漏电流和良好的大面积均匀性，但其迁移率普遍仅约为10 cm²V^-1s^-1，难以满足未来高分辨率显示的需求。研究者们开始探索高铟含量的非晶氧化物半导体（如ITO）和二维材料。然而，二维材料的转移工艺和CVD技术尚不成熟，实际应用中的迁移率大打折扣。而ITO虽然在低温下即可实现超过30 cm²/V·s的高迁移率，但受限于衬底变形、水氧渗透等问题，其在柔性衬底上的应用仍未见报道。

近日，东南大学集成电路学院吴汪然教授课题组首次在柔性聚酰亚胺衬底上成功制备了高性能ITO薄膜晶体管，并实现了与大规模生产工艺兼容的全流程制造。该研究的核心优势在于通过优化衬底的平坦度和热膨胀系数，大幅提升器件迁移率，平均值达39.1 cm²V^-1s^-1，最高超过48 cm²V^-1s^-1，远超市售IGZO TFT的性能水平。在7.5 cm × 7.5 cm的大面积衬底上，200个器件的电学参数分布高度集中，阈值电压、迁移率和亚阈值摆幅波动极小，良率达到100%，展现出优异的大面积均匀性。在此基础上，该研究进一步验证了器件的可靠性和机械柔韧性：在正/负偏压应力及光照应力测试中，器件表现出良好的电学稳定性，阈值电压漂移控制在1 V以内；在7 mm弯曲半径下，迁移率仅下降5.5%，阈值电压偏移0.45 V，经过13,000次动态弯曲测试后性能未见明显退化，充分证明了ITO TFT在柔性显示应用中的可行性。

本研究首次在柔性衬底上实现了高性能ITO TFT的大规模兼容制备，填补了该领域的研究空白。ITO材料凭借其高迁移率、低温制备兼容性和优异的机械柔韧性，成为未来超高清柔性显示、可穿戴电子、折叠屏设备等领域的理想候选材料。此外，该工艺与现有生产线高度兼容，具备良好的产业化前景。

图1. （a）7.5 × 7.5 cm²衬底上的TFT实物图；(b) 均匀分布于衬底上的200个TFT的转移曲线；（c）场效应迁移率、（d）阈值电压和（e）亚阈值斜率的热力图；（f）三者的累积概率分布函数。

 图2. （a）不同弯曲半径下TFT的转移特性，插图为弯曲TFT的照片；不同弯曲半径下TFT的（b）阈值电压和（c）场效应迁移率的统计分布；（d）动态弯曲测试装置照片；（e）不同弯曲次数后的TFT转移特性；(f) 阈值电压和场效应迁移率随弯曲次数的变化关系。

该文章以题为“Flexible ITO TFTs with high mobility of 39.1 cm²V^-1s^-1 and excellent uniformity fabricated via mass-production compatible process”发表在Journal of Semiconductors上。

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Flexible ITO TFTs with high mobility of 39.1 cm²V^-1s^-1 and excellent uniformity fabricated via mass-production compatible process

Zuoxu Yu, Yuzhen Zhang, Tingrui Huang, Wenting Xu, Mingming Liu, Di Gui, Kaizhi Sui, Guangan Yang, Weifeng Sun, Runxiao Shi, Wangran Wu

J. Semicond. 2026, 47(3): 032304  doi: 10.1088/1674-4926/25060021

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