科研實(shí)習(xí)推介 | 科研助理招募：計(jì)算機(jī)、電子與電氣工程等專業(yè)方向

一、項(xiàng)目推介

（一）電子與電氣工程：基于FPGA的DDS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目介紹：

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在通信系統(tǒng)中往往需要在一定頻率范圍內(nèi)提供一系列穩(wěn)定和準(zhǔn)確的頻率信號(hào)，一般的振蕩器已不能滿足要求，這就需要頻率合成技術(shù)。直接數(shù)字頻率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，DDS）是把一系列數(shù)據(jù)量形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換器（Digital/Analog Converter）轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號(hào)合成技術(shù)。DDS具有易于控制、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號(hào)及其他多鐘調(diào)制信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，而專用DDS芯片在控制方式、頻率控制與系統(tǒng)的要求差距很大，利用FPGA設(shè)計(jì)符合自己需要的DDS就是一個(gè)很好的解決方法。

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）器件具有工作速度快、集成度高、可靠性高和現(xiàn)場(chǎng)可編程等優(yōu)點(diǎn)，并且FPGA支持系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試，由此設(shè)計(jì)的DDS電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，也基于能滿足絕大多數(shù)通信系統(tǒng)的使用要求。本項(xiàng)目目的在于通過學(xué)習(xí)DDS的原理和FPGA技術(shù)進(jìn)而能夠利用FPGA實(shí)現(xiàn)DDS。通過該項(xiàng)目，學(xué)員可以系統(tǒng)的學(xué)習(xí)到直接數(shù)字頻率合成器DDS的原理和可編程門陣列FPGA的基本知識(shí)，并能利用硬件描述FPGA上實(shí)現(xiàn)DDS，同時(shí)學(xué)員還可以學(xué)習(xí)到Xilinx開發(fā)板下載、調(diào)試和邏輯固化等相關(guān)技能。

專業(yè)方向：電子與電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、可編程門陣列FPGA、電路設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理等。

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（二）Stencil Lithography模板光刻：一種直接獲得器件的技術(shù)

項(xiàng)目介紹：

模板光刻（Stencil lithography）是一種突破性的器件制備技術(shù)，其特點(diǎn)就是避免傳統(tǒng)器件制備技術(shù)中光刻的抗蝕劑涂覆、剝離等工藝步驟，特別適合對(duì)抗蝕劑、水和溶劑等敏感的樣品進(jìn)行器件加工。比如，基于石墨烯材料的電子器件，由于石墨烯具有比硅高10倍的載流子遷移率，具有非常優(yōu)越的性能。但是傳統(tǒng)光刻工藝不可避免地在石墨烯表面殘留抗蝕劑分子，從而影響了載流子的遷移，造成實(shí)驗(yàn)測(cè)得的載流子遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值。本項(xiàng)目旨在為石墨烯、黑鱗和拓?fù)浣^緣體等新材料開發(fā)一種全新的器件制備技術(shù)，通過一系列微納加工技術(shù)，制備出直接用于環(huán)境敏感材料的器件制備模板，并且應(yīng)用于石墨烯等二維材料。通過本項(xiàng)目的開展，可以學(xué)習(xí)尖端的微納技術(shù)，接觸物理科學(xué)與技術(shù)的最前沿。

專業(yè)方向：計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、物理、電子/微電子、工程等

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（三）算法與軟件工程：集成電路板圖設(shè)計(jì)（layout）

項(xiàng)目介紹：

版圖是集成電路從設(shè)計(jì)走向制造的橋梁，它包含了基本電路尺寸、各層拓?fù)涠x等器件相關(guān)的物理信息數(shù)據(jù)。集成電路制造廠家根據(jù)這些數(shù)據(jù)來制造掩模。版圖設(shè)計(jì)是創(chuàng)建工程制圖（網(wǎng)表）的精確的物理描述過程，即定義各工藝層圖形的性狀、尺寸以及不同工藝層的相對(duì)位置的過程。通過本項(xiàng)目的實(shí)習(xí)，可以了解集成電路制造出的日常使用的電腦、手機(jī)芯片里各個(gè)納米級(jí)晶體管、基本單元、復(fù)雜單元在芯片上的尺寸、互連尺寸以及晶體管與互聯(lián)之間的相對(duì)尺寸等。學(xué)員可以系統(tǒng)了解芯片設(shè)計(jì)的目標(biāo)，如所需要滿足的電路功能、性能指標(biāo)、集成度等；設(shè)計(jì)軟件都包含的版圖設(shè)計(jì)功能；設(shè)計(jì)規(guī)則，如物理極限效應(yīng)及IC制造水平對(duì)版圖幾何尺寸提出的限制要求，設(shè)計(jì)人員與工藝人員之間的接口與“協(xié)議”。更加真切的感受到集成電路從設(shè)計(jì)到制造的“一體化”。

專業(yè)方向：物理、電子工程、電路與系統(tǒng)、微電子

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（四）算法與軟件工程：集成電路制造中的工藝仿真

項(xiàng)目介紹：

集成電路制造過程是由一系列的工藝單元組成的，如：光刻、刻蝕、薄膜沉積等等。這些工藝過程都可以利用物理、化學(xué)和光學(xué)模型，借助數(shù)學(xué)公式來描述。例如，光刻工藝，光照照射在掩模上發(fā)生衍射，衍射級(jí)被投影透鏡收集并會(huì)聚在光刻膠表面，這一成像過程是一個(gè)光學(xué)過程；投影在光刻膠上的圖像激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，烘烤后導(dǎo)致光刻膠局部可溶于顯影液，這是化學(xué)過程。工藝仿真就是使用計(jì)算機(jī)來模擬、仿真這些物理和化學(xué)過程，從理論上探索優(yōu)化工藝參數(shù)的途徑。其中，最關(guān)鍵的一塊是opc（光學(xué)鄰近效應(yīng)校正），它是使用光學(xué)模型和光刻膠化學(xué)反應(yīng)模型來計(jì)算出曝光后的圖形，通過移動(dòng)掩膜版上圖形的邊緣或添加額外的多邊形來糾正這些錯(cuò)誤，盡可能地使硅片上生產(chǎn)出的電路與設(shè)計(jì)要求一致。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)員可以了解集成電路制造中的典型工藝，學(xué)習(xí)如何建立工藝數(shù)學(xué)模型，如何使用Matlab語言來編程計(jì)算。

專業(yè)方向：物理、化學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)建模、電子工程、軟件工程

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（五）智能電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

項(xiàng)目介紹：

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)本體與電機(jī)控制器組成，在小功率的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（即控制器與電機(jī)集成在一起）成為發(fā)展趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要將電機(jī)與控制器綜合統(tǒng)一考慮。本項(xiàng)目從電機(jī)電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制策略、系統(tǒng)散熱、機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾等多個(gè)方面出發(fā)，以仿真模擬的方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具體開展的項(xiàng)目，對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。根據(jù)學(xué)生的興趣點(diǎn)，可以設(shè)置不同的研究課題，如考慮控制策略的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)、集成永磁同步電機(jī)溫度場(chǎng)仿真研究、集成式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)參數(shù)精確計(jì)算等。

項(xiàng)目特點(diǎn)：

本項(xiàng)目是結(jié)合實(shí)驗(yàn)室在研項(xiàng)目進(jìn)行，能讓學(xué)生交換接觸到工程實(shí)踐，鍛煉學(xué)生學(xué)以致用的能力。

專業(yè)方向：電機(jī)、電力電子等

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（六）電氣設(shè)備相變冷卻技術(shù)的研發(fā)

項(xiàng)目介紹：

蒸發(fā)冷卻技術(shù)是由中國科學(xué)院科研工作者自主研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電氣設(shè)備冷卻技術(shù)。目前蒸發(fā)冷卻技術(shù)已工業(yè)化應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)、變壓器、功率器件、除鐵器、超級(jí)計(jì)算機(jī)、離子源磁體、電磁攪拌器以及特殊電機(jī)等電氣裝備領(lǐng)域。蒸發(fā)冷卻技術(shù)是利用絕緣性能高、沸點(diǎn)合適（通常為47~60℃之間）的冷卻介質(zhì)的相變來吸收和釋放熱量，其冷卻機(jī)理與常規(guī)空冷和水冷方式靠介質(zhì)比熱來傳遞熱量的原理完全不同。蒸發(fā)冷卻技術(shù)尤其適合應(yīng)用在電力電子設(shè)備上，可作為空冷和水冷的升級(jí)技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：冷卻效率高，溫度分布均勻，系統(tǒng)耗能低，運(yùn)行裕度大，維護(hù)量少，設(shè)備可靠性高。工作的主要內(nèi)容是針對(duì)大型電力電子設(shè)備和裝置的冷卻系統(tǒng)開展高效相變技術(shù)的研發(fā)和優(yōu)化工作，研發(fā)手段主要是仿真優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

專業(yè)方向：工程熱物理、電氣工程等

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（七）微電子學(xué)與微能源：薄膜發(fā)電——微能源采集實(shí)驗(yàn)研究

項(xiàng)目介紹：

薄膜發(fā)電是基于機(jī)械界面電荷極化效應(yīng)的新能源技術(shù)，具有輕薄、柔性、選材廣的特點(diǎn)，可收集人體與環(huán)境中的微小機(jī)械能。本實(shí)驗(yàn)課程通過制備不同材料的發(fā)電薄膜，實(shí)驗(yàn)對(duì)比它們的電能輸出性能，讓學(xué)生實(shí)際的了解發(fā)電薄膜的制備流程與微能源采集的實(shí)驗(yàn)方法，理解薄膜材料對(duì)電輸出性能的影響規(guī)律。通過設(shè)計(jì)與制作不同結(jié)構(gòu)的發(fā)電薄膜，讓學(xué)生掌握多種形式薄膜的輸出特性以及微能源采集的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。通過測(cè)試其對(duì)可穿戴電子器件的供電，指導(dǎo)學(xué)生探索低功耗電子器件自供能的實(shí)現(xiàn)方案。

專業(yè)方向：電子、材料、機(jī)械、能源、物理等

項(xiàng)目時(shí)長：4周

（八）圖像融合：圖像處理——雷達(dá)與光學(xué)圖像融合方法仿真與分析

項(xiàng)目介紹：

雷達(dá)可以不依賴太陽光照及氣候條件實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)，提供了目標(biāo)的散射特征，在生態(tài)環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但雷達(dá)圖像難以理解，而光學(xué)圖像顏色信息豐富，在視覺上更易于判讀，但在光線暗、天氣惡劣等條件下成像質(zhì)量較差，因此雷達(dá)與光學(xué)圖像融合有利于圖像的分析與解譯。雷達(dá)與光學(xué)圖像融合，指利用圖像處理技術(shù)對(duì)同一場(chǎng)景的雷達(dá)圖像和光學(xué)圖像進(jìn)行綜合處理，有效地把不同類型圖像的有點(diǎn)結(jié)合起來，利用信息互補(bǔ)減少被感知對(duì)象或環(huán)境解譯中存在的多義性、不完全性和不確定性。融合后的圖像能夠提供更為全面的特征信息，項(xiàng)目成果可以應(yīng)用到目標(biāo)識(shí)別、變化檢測(cè)、自然災(zāi)害評(píng)估、土地分類等研究領(lǐng)域，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目旨在了解圖像融合的處理流程以及關(guān)鍵技術(shù)，學(xué)習(xí)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，使用程序開發(fā)工具完成圖像融合方法編寫，使用測(cè)試數(shù)據(jù)完成仿真實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，同時(shí)了解圖像融合技術(shù)在不同的研究領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。

專業(yè)方向：計(jì)算機(jī)、圖像處理、軟件工程、電子信息工程、信息處理等。

項(xiàng)目時(shí)長：4周

二、科研助理收獲

1、獲得真實(shí)的科研經(jīng)歷，了解國家頂尖自然科學(xué)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的科研課題并學(xué)習(xí)科研方法；

2、導(dǎo)出科研成果，為將來專業(yè)學(xué)習(xí)、升學(xué)深造、申請(qǐng)留學(xué)、評(píng)定榮譽(yù)等獲得加分項(xiàng)；

3、獲得國家頂尖自然科學(xué)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)研究員的推薦信的機(jī)會(huì)；

4、獲得與中科院研究員共同發(fā)表論文EI/SCI級(jí)別論文的機(jī)會(huì)。

三、報(bào)名方式：

1、撥打全國免費(fèi)熱線400-6652-485進(jìn)行咨詢；

2、微信關(guān)注“哈魯留學(xué)”公眾號(hào)，留言【背景提升+姓名+電話+學(xué)校、年級(jí)、專業(yè)】，即可報(bào)名咨詢！