ISSN 
2022年 第51卷 第6期
2022, 51(6): 802-811.
doi: 10.12178/1001-0548.2022178
摘要:
在大数据背景下，数据安全与身份安全同等重要。其中，身份的盲性值得特别关注。为满足量子委托计算对数据与身份盲性的需求，提出一个在区块链环境下进行，能兼顾数据安全与身份安全的匿名量子委托计算协议。协议不依赖可信的第三方，用户能够匿名地参与委托计算协议，无需展示身份信息就可以完成委托的发送与结果的接收。在发送计算委托时，Alice使用环形网络对身份进行混淆以隐藏发送方。Bob使用受控量子隐形传态安全且匿名地反馈委托计算结果。另外，协议引入区块链技术协助第三方Charlie对用户的支付进行匿名审批。协议使用到的区块链与量子技术基本已实现，因此协议具有较高的可行性。进一步提出了改进协议，用户可以通过比对多委托方的计算结果来实现委托计算结果的可验证。该文提出的协议是一个面向大数据环境的实用协议框架，具有很好的迁移性。
在大数据背景下，数据安全与身份安全同等重要。其中，身份的盲性值得特别关注。为满足量子委托计算对数据与身份盲性的需求，提出一个在区块链环境下进行，能兼顾数据安全与身份安全的匿名量子委托计算协议。协议不依赖可信的第三方，用户能够匿名地参与委托计算协议，无需展示身份信息就可以完成委托的发送与结果的接收。在发送计算委托时，Alice使用环形网络对身份进行混淆以隐藏发送方。Bob使用受控量子隐形传态安全且匿名地反馈委托计算结果。另外，协议引入区块链技术协助第三方Charlie对用户的支付进行匿名审批。协议使用到的区块链与量子技术基本已实现，因此协议具有较高的可行性。进一步提出了改进协议，用户可以通过比对多委托方的计算结果来实现委托计算结果的可验证。该文提出的协议是一个面向大数据环境的实用协议框架，具有很好的迁移性。
2022, 51(6): 812-818.
doi: 10.12178/1001-0548.2022033
摘要:
S盒是SM4分组密码算法中重要的非线性组件。使用Toffoli门、CNOT门和NOT门构建S盒的量子电路。首先，基于S盒的代数表达式，通过同构映射矩阵，将有限域\begin{document}${\rm{GF}}({2^8})$\end{document} ![]()
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S盒是SM4分组密码算法中重要的非线性组件。使用Toffoli门、CNOT门和NOT门构建S盒的量子电路。首先，基于S盒的代数表达式，通过同构映射矩阵，将有限域
2022, 51(6): 820-829.
doi: 10.12178/1001-0548.2022132
摘要:
人工智能首次精确预测蛋白质三维结构入选《Science》杂志2020年十大科学突破，成为结构生物信息学领域的前沿方向。在自然界中，绝大多数单链蛋白中包含多个结构域。从生物学意义上来讲，结构域间缔结与协作对实现多个相关的功能至关重要。首先，介绍了蛋白质结构的预测技术发展及重要国际赛事CASP；其次，以单域蛋白结构预测方法、多域蛋白结构组装方法以及端到端的单体蛋白预测方法3部分对一些具有代表性的方法进行了简要阐述；然后，介绍了蛋白质结构预测研究中常用的数据库和模型质量评估指标，并比较了不同预测方法的性能；最后，分析总结了当前蛋白质结构预测方法的发展趋势，并对该领域未来的研究方向进行了展望。
人工智能首次精确预测蛋白质三维结构入选《Science》杂志2020年十大科学突破，成为结构生物信息学领域的前沿方向。在自然界中，绝大多数单链蛋白中包含多个结构域。从生物学意义上来讲，结构域间缔结与协作对实现多个相关的功能至关重要。首先，介绍了蛋白质结构的预测技术发展及重要国际赛事CASP；其次，以单域蛋白结构预测方法、多域蛋白结构组装方法以及端到端的单体蛋白预测方法3部分对一些具有代表性的方法进行了简要阐述；然后，介绍了蛋白质结构预测研究中常用的数据库和模型质量评估指标，并比较了不同预测方法的性能；最后，分析总结了当前蛋白质结构预测方法的发展趋势，并对该领域未来的研究方向进行了展望。
2022, 51(6): 830-840.
doi: 10.12178/1001-0548.2022188
摘要:
传统抗微生物肽识别分析主要通过实验手段进行，效率低，耗费较多人力物力。最新的抗微生物肽识别方法是将计算机技术和生物信息学相结合，通过机器学习方法进行大数据挖掘分析，从大量的多肽序列数据里面预测抗微生物肽，从而加快抗微生物肽的识别。收集并分类整理了近10年来计算机辅助抗微生物肽识别的研究文献，从中梳理出抗微生物肽的主要数据资源、抗微生物肽识别的特征工程、抗微生物肽的机器学习预测算法和抗微生物肽的回归分析方法。同时，进一步对机器学习算法的模型性能评估方法进行综述，总结其中存在的不足并展望了未来的发展方向。
传统抗微生物肽识别分析主要通过实验手段进行，效率低，耗费较多人力物力。最新的抗微生物肽识别方法是将计算机技术和生物信息学相结合，通过机器学习方法进行大数据挖掘分析，从大量的多肽序列数据里面预测抗微生物肽，从而加快抗微生物肽的识别。收集并分类整理了近10年来计算机辅助抗微生物肽识别的研究文献，从中梳理出抗微生物肽的主要数据资源、抗微生物肽识别的特征工程、抗微生物肽的机器学习预测算法和抗微生物肽的回归分析方法。同时，进一步对机器学习算法的模型性能评估方法进行综述，总结其中存在的不足并展望了未来的发展方向。
2022, 51(6): 841-846.
doi: 10.12178/1001-0548.2022179
摘要:
分布式组网雷达系统在处理跟踪任务时，低信噪比会导致目标检测概率小于1，进而可能导致目标航迹中断。为此，提出了一种长航迹稳定跟踪的分布式组网雷达功率分配算法，通过对雷达系统功率资源的优化配置，同时保证了航迹连续性与良好的系统跟踪性能。首先建立了分布式雷达回波信号及量测模型，然后推导了不确定性量测下的贝叶斯克拉美罗界(BCRLB)，进而建立了功率分配问题数学模型。该优化问题中包含复杂非凸约束，为了对其进行高效求解，最后提出了一种基于凸优化的自约束功率分配(SCPA)算法。仿真结果表明，所提SCPA算法可以保证跟踪全阶段所有目标航迹不中断，并保持良好的跟踪性能。
分布式组网雷达系统在处理跟踪任务时，低信噪比会导致目标检测概率小于1，进而可能导致目标航迹中断。为此，提出了一种长航迹稳定跟踪的分布式组网雷达功率分配算法，通过对雷达系统功率资源的优化配置，同时保证了航迹连续性与良好的系统跟踪性能。首先建立了分布式雷达回波信号及量测模型，然后推导了不确定性量测下的贝叶斯克拉美罗界(BCRLB)，进而建立了功率分配问题数学模型。该优化问题中包含复杂非凸约束，为了对其进行高效求解，最后提出了一种基于凸优化的自约束功率分配(SCPA)算法。仿真结果表明，所提SCPA算法可以保证跟踪全阶段所有目标航迹不中断，并保持良好的跟踪性能。
2022, 51(6): 847-855.
doi: 10.12178/1001-0548.2022299
摘要:
随着无线通信5G/6G技术的发展，基于通信雷达一体化(RadCom)技术的新兴业务不断涌现。为实现基于5G新空口(NR)的RadCom，需考虑3GPP定义的最新5G NR无线通信标准所涵盖的多种部署场景，然而，在不同场景中雷达探测性能会受限于5G NR参数集。因此，需在特定的场景下，探索采用不同5G NR参数集的雷达探测性能。以车联网(IoV)场景的雷达探测需求和基础雷达性能参数计算准则为约束，给出了不同5G NR参数集条件下的雷达探测性能仿真分析，为未来基于5G NR标准及其部署场景的RadCom系统设计及优化给出指导性建议。
随着无线通信5G/6G技术的发展，基于通信雷达一体化(RadCom)技术的新兴业务不断涌现。为实现基于5G新空口(NR)的RadCom，需考虑3GPP定义的最新5G NR无线通信标准所涵盖的多种部署场景，然而，在不同场景中雷达探测性能会受限于5G NR参数集。因此，需在特定的场景下，探索采用不同5G NR参数集的雷达探测性能。以车联网(IoV)场景的雷达探测需求和基础雷达性能参数计算准则为约束，给出了不同5G NR参数集条件下的雷达探测性能仿真分析，为未来基于5G NR标准及其部署场景的RadCom系统设计及优化给出指导性建议。
2022, 51(6): 856-861.
doi: 10.12178/1001-0548.2022037
摘要:
现有的局部修复码大多能满足最小距离最优的边界条件，但是在满足最小距离最优情况下构造维度最优的局部修复码还比较困难。针对上述问题，提出一种基于Hadamard矩阵的最优局部修复码的构造方法，通过对Hadamard矩阵进行扩展，构造局部修复码的校验矩阵，进而通过此校验矩阵构造最优局部修复码。首先，基于Hadamard矩阵构造局部修复码的校验矩阵，通过校验矩阵构造的局部修复码的最小距离可以达到最优最小距离界，但是其维度没有达到最优维度边界条件；为进一步提高维度，将校验矩阵中的关联矩阵0和1元素互换得到新的关联矩阵，通过和新的关联矩阵级联进行扩展，构造的扩展局部修复码不仅可以达到最小距离最优，且能达到维度最优的边界条件。与现有局部修复码相比，该构造的局部修复码是最小距离和维度最优的局部修复码，且其码率也更逼近局部修复码最优码率的边界。
现有的局部修复码大多能满足最小距离最优的边界条件，但是在满足最小距离最优情况下构造维度最优的局部修复码还比较困难。针对上述问题，提出一种基于Hadamard矩阵的最优局部修复码的构造方法，通过对Hadamard矩阵进行扩展，构造局部修复码的校验矩阵，进而通过此校验矩阵构造最优局部修复码。首先，基于Hadamard矩阵构造局部修复码的校验矩阵，通过校验矩阵构造的局部修复码的最小距离可以达到最优最小距离界，但是其维度没有达到最优维度边界条件；为进一步提高维度，将校验矩阵中的关联矩阵0和1元素互换得到新的关联矩阵，通过和新的关联矩阵级联进行扩展，构造的扩展局部修复码不仅可以达到最小距离最优，且能达到维度最优的边界条件。与现有局部修复码相比，该构造的局部修复码是最小距离和维度最优的局部修复码，且其码率也更逼近局部修复码最优码率的边界。
2022, 51(6): 862-865.
doi: 10.12178/1001-0548.2022098
摘要:
异型截面波导具有特殊的模式传输特性，理论上能够扩展现有的变模技术，推动多频点、宽带宽和紧凑化模式变换器的发展。但由于其结构复杂，难以通过数学方法直接获得准确描述模式耦合过程的解析表达，从而抑制了此类技术的发展。从麦克斯韦方程组出发，重新推导并给出了基于矢量波形函数的弯曲波导耦合波方程组以及耦合系数的表达式，结合数值求解矢量波形函数的方法即可解决异型波导模式变换器的优化问题。为验证该技术途径的有效性，设计了一个工作在X波段的椭圆波导TM01-TE11模式变换器。仿真与数值计算结果一致，表明该模式变换器变模效率高于95%的带宽为10%，最高转换效率高于99%，较经典的圆波导变模器件有着更好的性能表现。
异型截面波导具有特殊的模式传输特性，理论上能够扩展现有的变模技术，推动多频点、宽带宽和紧凑化模式变换器的发展。但由于其结构复杂，难以通过数学方法直接获得准确描述模式耦合过程的解析表达，从而抑制了此类技术的发展。从麦克斯韦方程组出发，重新推导并给出了基于矢量波形函数的弯曲波导耦合波方程组以及耦合系数的表达式，结合数值求解矢量波形函数的方法即可解决异型波导模式变换器的优化问题。为验证该技术途径的有效性，设计了一个工作在X波段的椭圆波导TM01-TE11模式变换器。仿真与数值计算结果一致，表明该模式变换器变模效率高于95%的带宽为10%，最高转换效率高于99%，较经典的圆波导变模器件有着更好的性能表现。
2022, 51(6): 866-874.
doi: 10.12178/1001-0548.2022032
摘要:
在复杂的实战环境中，雷达的先验信息具有很大的不确定性，且由于干扰更加智能化，导致实战中雷达的探测性能再度降低。为提高电子战雷达的探测性能，提出了一种基于互信息与信干噪比加权准则的雷达博弈波形设计方法。首先建立了互信息和信干噪比的加权准则，然后设计相应的雷达与干扰博弈模型，最后提出最大边缘重分配算法以解决重复博弈困境，精炼纳什均衡。仿真实验验证了该方法的有效性。
在复杂的实战环境中，雷达的先验信息具有很大的不确定性，且由于干扰更加智能化，导致实战中雷达的探测性能再度降低。为提高电子战雷达的探测性能，提出了一种基于互信息与信干噪比加权准则的雷达博弈波形设计方法。首先建立了互信息和信干噪比的加权准则，然后设计相应的雷达与干扰博弈模型，最后提出最大边缘重分配算法以解决重复博弈困境，精炼纳什均衡。仿真实验验证了该方法的有效性。
2022, 51(6): 875-883.
doi: 10.12178/1001-0548.2021379
摘要:
针对井中雷达数据因环境复杂易受到“污染”而很难提取出有效数据的问题，基于经验模态分解方法(EMD)提出了二维模态经验分解方法(BEMD)，该方法对井中雷达信号预处理的时频域分解算法进行分析，将其拓展至高维进行信号处理。仿真结果表明，二维模态经验分解能够有效剔除高频、低频的干扰，较一维的模态经验分解有较大的改进，验证了该方法具备应用于井中雷达数据处理的潜力。
针对井中雷达数据因环境复杂易受到“污染”而很难提取出有效数据的问题，基于经验模态分解方法(EMD)提出了二维模态经验分解方法(BEMD)，该方法对井中雷达信号预处理的时频域分解算法进行分析，将其拓展至高维进行信号处理。仿真结果表明，二维模态经验分解能够有效剔除高频、低频的干扰，较一维的模态经验分解有较大的改进，验证了该方法具备应用于井中雷达数据处理的潜力。
2022, 51(6): 884-889.
doi: 10.12178/1001-0548.2020307
摘要:
传统的匹配网络通过串联电感实现，往往只能在点频实现理想匹配，使得天线带宽受到极大的限制。针对小型化天线的宽带匹配问题展开研究，利用有源非福斯特(non-foster)网络实现等效负阻抗匹配网络，打破电小天线的品质因数限制，可以在很宽的频带内抵消电小天线的电容，实现小型化天线的宽带匹配。设计并加工测试了一种针对手持设备的终端天线负阻匹配网络，实现了单极子天线高度为1/10波长的情况下，不附加任何结构，驻波比在400~700 MHz频段内小于2.5，天线辐射效率大于75%。
传统的匹配网络通过串联电感实现，往往只能在点频实现理想匹配，使得天线带宽受到极大的限制。针对小型化天线的宽带匹配问题展开研究，利用有源非福斯特(non-foster)网络实现等效负阻抗匹配网络，打破电小天线的品质因数限制，可以在很宽的频带内抵消电小天线的电容，实现小型化天线的宽带匹配。设计并加工测试了一种针对手持设备的终端天线负阻匹配网络，实现了单极子天线高度为1/10波长的情况下，不附加任何结构，驻波比在400~700 MHz频段内小于2.5，天线辐射效率大于75%。
2022, 51(6): 890-903.
doi: 10.12178/1001-0548.2021308
摘要:
遗传算法中由于激素调节的选择、交叉以及变异算子存在较大目标函数值失调的问题，提出了基于改进激素浓度计算法的自适应遗传算法(IHCCM-IAGA)。IHCCM-IAGA采用基于工件排列的编码方式，并利用反向学习法初始化种群，提高了初始解的质量；针对两点交叉(TPX)算子存在冗余度高、效率低等问题，提出了改进型TPX (ITPX)，并引入优良基因库及免疫因子，实现两种交叉方式，同时监控整个进化过程，避免了优质染色体的丢失；设计了多种扰动保持丰富的多样性结构以及相关的局部搜索算法组合成变异算子，建立种群湮灭算子，并设置湮灭因子来引导变异算子中的局部搜索。将IHCCM-IAGA应用于置换流水车间调度问题中，并进行该问题标准算例的各项测试，结果表明IHCCM-IAGA切实有效。
遗传算法中由于激素调节的选择、交叉以及变异算子存在较大目标函数值失调的问题，提出了基于改进激素浓度计算法的自适应遗传算法(IHCCM-IAGA)。IHCCM-IAGA采用基于工件排列的编码方式，并利用反向学习法初始化种群，提高了初始解的质量；针对两点交叉(TPX)算子存在冗余度高、效率低等问题，提出了改进型TPX (ITPX)，并引入优良基因库及免疫因子，实现两种交叉方式，同时监控整个进化过程，避免了优质染色体的丢失；设计了多种扰动保持丰富的多样性结构以及相关的局部搜索算法组合成变异算子，建立种群湮灭算子，并设置湮灭因子来引导变异算子中的局部搜索。将IHCCM-IAGA应用于置换流水车间调度问题中，并进行该问题标准算例的各项测试，结果表明IHCCM-IAGA切实有效。
2022, 51(6): 904-912.
doi: 10.12178/1001-0548.2021393
摘要:
K-均值(K-means)聚类算法是学术与工业领域的经典算法。然而，它却具有两个明显缺陷：1) 需要预先知道聚类的数量；2) 对算法的随机初始化非常敏感。为了解决这两个问题，首先归纳了K-均值算法的基本步骤，并对聚类有效性进行了分析；然后以数据样本点的欧几里德距离为基础，定义了以聚类数量k为自变量的类间质心距离之和以及类内距离之和，由此构造了聚类有效性评价函数；最后根据经验规则，在聚类数量的可能范围内通过求解聚类有效性评价函数的最小值以确定数据集的最优聚类数量。对UCI的3个数据集Iris、Seeds和Wine的仿真结果说明，提出的聚类有效性评价函数不仅能够准确地反映数据的真实聚类结构，还能有效地抑制算法对随机初始化的敏感性，通过对K-均值算法的多次运行，其结果也验证了聚类有效性评价函数的鲁棒性。
K-均值(K-means)聚类算法是学术与工业领域的经典算法。然而，它却具有两个明显缺陷：1) 需要预先知道聚类的数量；2) 对算法的随机初始化非常敏感。为了解决这两个问题，首先归纳了K-均值算法的基本步骤，并对聚类有效性进行了分析；然后以数据样本点的欧几里德距离为基础，定义了以聚类数量k为自变量的类间质心距离之和以及类内距离之和，由此构造了聚类有效性评价函数；最后根据经验规则，在聚类数量的可能范围内通过求解聚类有效性评价函数的最小值以确定数据集的最优聚类数量。对UCI的3个数据集Iris、Seeds和Wine的仿真结果说明，提出的聚类有效性评价函数不仅能够准确地反映数据的真实聚类结构，还能有效地抑制算法对随机初始化的敏感性，通过对K-均值算法的多次运行，其结果也验证了聚类有效性评价函数的鲁棒性。
2022, 51(6): 913-920.
doi: 10.12178/1001-0548.2022007
摘要:
Identity-based encryption (IBE) is very attractive because it does not have certificate management issues. However, the IBEs based on the bilinear Diffie-Hellman problem cannot resist quantum attacks. In order to ensure security under quantum attacks, lattice-based IBE is proposed. However, the existing lattice-based IBEs usually not only have a large ciphertext size but also can only encrypt a few bits of plaintext information in one ciphertext. In this paper, we propose a new lattice-based IBE scheme based on learning with errors (LWE) and its ring version. For the setting\begin{document}$ l=n $\end{document} ![]()
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Identity-based encryption (IBE) is very attractive because it does not have certificate management issues. However, the IBEs based on the bilinear Diffie-Hellman problem cannot resist quantum attacks. In order to ensure security under quantum attacks, lattice-based IBE is proposed. However, the existing lattice-based IBEs usually not only have a large ciphertext size but also can only encrypt a few bits of plaintext information in one ciphertext. In this paper, we propose a new lattice-based IBE scheme based on learning with errors (LWE) and its ring version. For the setting
2022, 51(6): 921-927.
doi: 10.12178/1001-0548.2021385
摘要:
利用深度残差网络中逐通道不同阈值的残差收缩模块(DRSN-CW)的降噪能力和特征提取能力，结合长短时记忆网络(LSTM)和注意力机制，设计了一个端到端的基于振动信号的轴承故障诊断模型DRSNCW-LSTM。其中，LSTM模块很好地利用了信号的时序特点，充分提取振动信号的内部时域特征。同时，注意力机制的引入可以使得模型自动提取出重要的时域特征用于后续的故障类型识别。在凯斯西储大学(CWRU)数据集上对提出的模型进行了测试，实验表明提出的方法在无降噪处理的情况下，相比于最新的MCNN-LSTM模型能更准确地诊断轴承故障。在训练数据不足的情况下，提出的方法依旧能较好地实现轴承故障诊断，平均准确率能达到98.16%，比MCNN-LSTM平均提升了2.62%。
利用深度残差网络中逐通道不同阈值的残差收缩模块(DRSN-CW)的降噪能力和特征提取能力，结合长短时记忆网络(LSTM)和注意力机制，设计了一个端到端的基于振动信号的轴承故障诊断模型DRSNCW-LSTM。其中，LSTM模块很好地利用了信号的时序特点，充分提取振动信号的内部时域特征。同时，注意力机制的引入可以使得模型自动提取出重要的时域特征用于后续的故障类型识别。在凯斯西储大学(CWRU)数据集上对提出的模型进行了测试，实验表明提出的方法在无降噪处理的情况下，相比于最新的MCNN-LSTM模型能更准确地诊断轴承故障。在训练数据不足的情况下，提出的方法依旧能较好地实现轴承故障诊断，平均准确率能达到98.16%，比MCNN-LSTM平均提升了2.62%。
2022, 51(6): 928-936.
doi: 10.12178/1001-0548.2021378
摘要:
通过网络协同构建理论，将新冠期间的科研合作构建成国家层面的合作网络，旨在描述疫情期间科研合作的演化模式及疫情对科研合作所产生的影响。在合作网络视角下，通过计算网络特征以发现科研合作的演化模式，利用国家合作新鲜度以了解合作中心的动态演化，并运用断点回归方法检验了疫情对国际科研合作的影响。研究结果显示，新冠疫情的爆发促使各个国家加强科研合作以对抗疫情。其中，中国在疫情前期扮演了重要角色，虽然合作中心逐渐随着疫情的变化而转移，中国仍是一个重要的合作对象。最后，通过因果分析研究了国家在疫情期间的合作行为，发现疫情促进了人们合作对抗灾难的行动力。
通过网络协同构建理论，将新冠期间的科研合作构建成国家层面的合作网络，旨在描述疫情期间科研合作的演化模式及疫情对科研合作所产生的影响。在合作网络视角下，通过计算网络特征以发现科研合作的演化模式，利用国家合作新鲜度以了解合作中心的动态演化，并运用断点回归方法检验了疫情对国际科研合作的影响。研究结果显示，新冠疫情的爆发促使各个国家加强科研合作以对抗疫情。其中，中国在疫情前期扮演了重要角色，虽然合作中心逐渐随着疫情的变化而转移，中国仍是一个重要的合作对象。最后，通过因果分析研究了国家在疫情期间的合作行为，发现疫情促进了人们合作对抗灾难的行动力。
2022, 51(6): 937-946.
doi: 10.12178/1001-0548.2021352
摘要:
通过对东京奥运会疫情与舆情的分析来评估北京冬奥会举办期间疫情及舆情方面的潜在风险。结果表明，新冠疫情和东京奥运的舆情之间存在较强的时滞相关性。对于疫情，在城市层面，使用多主体建模方法对赛事举办城市内可能的疾病传播进行了模拟；在奥运村层面，基于SEIR传播模型，对北京冬奥会期间奥运村中的病毒传播情况进行了模拟；结合时序预测模型对北京冬奥会的举办进行了风险分析。
通过对东京奥运会疫情与舆情的分析来评估北京冬奥会举办期间疫情及舆情方面的潜在风险。结果表明，新冠疫情和东京奥运的舆情之间存在较强的时滞相关性。对于疫情，在城市层面，使用多主体建模方法对赛事举办城市内可能的疾病传播进行了模拟；在奥运村层面，基于SEIR传播模型，对北京冬奥会期间奥运村中的病毒传播情况进行了模拟；结合时序预测模型对北京冬奥会的举办进行了风险分析。
2022, 51(6): 947-952.
doi: 10.12178/1001-0548.2021368
摘要:
H型栅SOI PMOS结构因为其抗辐照能力强，对称性较好，在SOI电路设计中得到广泛应用。但其跨导在栅电压变化时具有明显的双峰效应，而通用的BSIMSOI模型无法反映出该类器件的跨导双峰效应，为器件特性的仿真和预测带来了挑战。针对此问题，基于BSIMSOI仿真模型，利用子电路定义了两条并联的晶体管沟道，建立了H型栅PMOS结构的SPICE模型。该模型可有效表现SOI工艺下的PMOS器件的双峰效应。实验结果表明，与BSIMSOI相比，该文提出的模型误差均方根值(RMS)从6.91%下降至1.91%，同时，利用BSIMSOI的bin参数后，将W较小尺寸的模型RMS值降低了60%以上，可以良好地适用于SOI工艺H型栅PMOS结构建模和电路设计当中。
H型栅SOI PMOS结构因为其抗辐照能力强，对称性较好，在SOI电路设计中得到广泛应用。但其跨导在栅电压变化时具有明显的双峰效应，而通用的BSIMSOI模型无法反映出该类器件的跨导双峰效应，为器件特性的仿真和预测带来了挑战。针对此问题，基于BSIMSOI仿真模型，利用子电路定义了两条并联的晶体管沟道，建立了H型栅PMOS结构的SPICE模型。该模型可有效表现SOI工艺下的PMOS器件的双峰效应。实验结果表明，与BSIMSOI相比，该文提出的模型误差均方根值(RMS)从6.91%下降至1.91%，同时，利用BSIMSOI的bin参数后，将W较小尺寸的模型RMS值降低了60%以上，可以良好地适用于SOI工艺H型栅PMOS结构建模和电路设计当中。
2022, 51(6): 953-960.
doi: 10.12178/1001-0548.2022065
摘要:
印制电路板(PCB)基材预设位置活化是选择性化学镀铜法制作导电线路的关键工艺。以乙酸铜为催化剂前驱体、硫脲为络合剂、双酚A二缩水甘油醚为环氧树脂(EP)预聚物、试剂593为固化剂和丙二醇甲醚为溶剂，设计出一种基于EP兼容的Cu2+溶液，借助喷墨打印机把兼容性Cu2+溶液印刷在EP基材表面，采用选择性化学镀铜法加成制备了铜导电线路。基于量子化学密度泛函理论，模拟兼容性Cu2+溶液中硫脲分子与Cu2+之间的络合反应，利用红外光谱和拉曼光谱对兼容性Cu2+溶液中特殊官能团进行表征。结果表明：铜线路中晶粒结晶度良好且堆积致密，其电阻率低至2.62×10−6 Ω·cm；在改性层的帮助下，铜线路与EP基材之间的结合力达到5B级别。因此，EP基材兼容性改性催化铜导电线路沉积具有工艺简单、经济环保的优点，这对其他常用树脂基材兼容性改性加成制备PCB具有一定的参考价值。
印制电路板(PCB)基材预设位置活化是选择性化学镀铜法制作导电线路的关键工艺。以乙酸铜为催化剂前驱体、硫脲为络合剂、双酚A二缩水甘油醚为环氧树脂(EP)预聚物、试剂593为固化剂和丙二醇甲醚为溶剂，设计出一种基于EP兼容的Cu2+溶液，借助喷墨打印机把兼容性Cu2+溶液印刷在EP基材表面，采用选择性化学镀铜法加成制备了铜导电线路。基于量子化学密度泛函理论，模拟兼容性Cu2+溶液中硫脲分子与Cu2+之间的络合反应，利用红外光谱和拉曼光谱对兼容性Cu2+溶液中特殊官能团进行表征。结果表明：铜线路中晶粒结晶度良好且堆积致密，其电阻率低至2.62×10−6 Ω·cm；在改性层的帮助下，铜线路与EP基材之间的结合力达到5B级别。因此，EP基材兼容性改性催化铜导电线路沉积具有工艺简单、经济环保的优点，这对其他常用树脂基材兼容性改性加成制备PCB具有一定的参考价值。
