为保证智能电网中的数据安全,防止电力通信过程中的数据被篡改,安全芯片的应用必不可少,而RSA算法是安全芯片中应用最广泛的公钥算法之一。RSA算法复杂度高,硬件实现功耗较大,在设计的过程中常常无法完全兼顾性能、功耗、安全性等各个方面。文章设计了一种高性能、能抵抗常见侧信道攻击及EMA电磁攻击的高安全RSA协处理器。提出的随机存储模幂算法真伪运算结果的防护策略,增强了协处理器抵抗侧信道攻击、差分功耗攻击以及EMA电磁攻击的能力。通过两个层级的算法优化来提升协处理器性能,并通过结合CIOS平方算法和Karatsuba算法的改进的Montgomery模乘算法,使得1 024位带防护的RSA算法在UMC 55 nm工艺下的面积为4.8万门@30 MHz,功耗为4.62 mW@30 MHz,FPGA开发板上进行API测试的性能为709.3 kbit/s。

基于0.13 μm CMOS工艺，提出并设计了一种应用于三级全差分运算放大器中的新型共模反馈电路。将具有密勒补偿结构的典型两级全差分结构和源随器结构作为三级运算放大器的放大级，通过在共模反馈电路中引入前馈通路，产生的两个零点提高运放的稳定性，解决了传统共模反馈电路中多个极点难以补偿的问题。仿真结果表明，在1.2 V电源电压下，共模下增益为70.4 dB，单位增益带宽为56 MHz，相位裕度为85.5°。相比于传统无前馈电路，新型共模反馈电路的单位增益带宽和相位裕度分别提高了8.2 MHz和17.4°。具有这种共模反馈结构的运算放大器可以实现较低的电源电压和较好的相位裕度。

随着信息安全与通信技术的发展，随机数在安全芯片、保密通信等领域得到了广泛应用。为提高随机数在线检测速度，针对128 bit、256 bit和512 bit中每种随机数检测长度，通过推导去除卡方检验公式中计算复杂的部分，得到易于硬件实现的公式，并对公式进行硬件优化与实现。通过VCS和Verdi仿真，验证了设计的正确性。采用Design Compiler工具，基于UMC55工艺库，将设计综合，得到了面积为1 411 GE(等效与非门数)的128 bit卡方模块。在实现较小面积的同时，达到了较为显著的优化效果。512 bit卡方模块与软件实现对比，速度提升50.08%，达到较高的随机数在线检测速度。该模块适用于需求较小面积和较高速率的硬件实现场景。

针对高压BCD工艺使用SCR器件ESD保护时面临的高触发电压与低维持电压之间的矛盾, 设计了一种多嵌入阱可控硅(MEWSCR)结构。相比于常规SCR结构, 首先, 通过移动阳极/阴极的N+/P+掺杂区引入辅助泄放器件, MEWSCR结构实现了二次触发, 增加了维持电压; 其次, 通过在阳极P+区和阴极N+区下方分别嵌入N浅阱和P浅阱, 增强非平衡载流子的SRH复合作用, 降低SCR的再生反馈效应, 提高了维持电流。基于0.18 μm BCD工艺, 采用TCAD软件进行模拟。结果表明, 新型MEWSCR器件的维持电压提升至23 V, 维持电流提升1 A以上, 满足ESD设计窗口要求。

针对400 Gb/s光模块在研发和生产等环节中的测试需求, 提出一种低成本四阶脉冲幅度调制(PAM4)信号比特率误码测试仪(BERT)的设计方案。首先, 介绍了BERT的总体方案和实现原理, 并分析了400 Gb/s光模块测试对BERT的需求和光模块内部数字信号处理(DSP)芯片的特点; 其次, 根据不同的应用场景, 详细说明了BERT的2种硬件实现形式和软件设计要点; 最后, 对该BERT进行了实际测试, 给出了PAM4电信号和光信号的实测结果, 结果表明该BERT可以满足实际应用的需求。

描述了基于同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制算法理论及实现方案。首先比较了硅基光调制器与传统铌酸锂调制器的调制特性,结合同相正交硅基光调制器模型推导出了调制器输出光信号与电场信号的函数关系式,根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器偏置工作点并解析调制器内置低带宽监控光电二极管反馈信号频域参数的控制方案,并通过数值仿真验证方案的可行性;然后搭建自动偏置电压控制算法的测试平台,通过测试平台得出不同偏置电压条件下I(in-phase)路、Q(quadrature-phase)路与Phase(outer-phase)路调制器内置监控光电二极管的反馈信号波形,并将测试结果与仿真数据进行对比,对比结果验证了本研究假定的同相正交硅基光调制器光电传递函数模型的准确性;最后测试了128 Gb/s双偏振正交相移键控调制格式下偏置电压控制算法的精度,并通过矢量幅度误差指标得到算法所引入的光信噪比代价。

传统的关节臂测量机工作时是依靠工作人员牵拉实现运动和测量, 存在路径规划不佳、主观性误差大、测量效率低等问题很难适应智能制造对在线自动测量系统的新要求。本文提出了利用含有无刷电机、谐波减速器及精密轴系的模块化关节构成自驱动关节臂坐标测量机的构想, 并对模块化关节进行了构型设计, 建立了单关节扭矩估算模型, 在此基础上选择了关节2的电机和谐波减速器, 设计了关节模块的测控电路, 研制了单关节部件样机并进行了重复性实验。其中单方向测量数据表明, 为保证较小的测量重复性误差, 关节在运动时应尽量避免速度或加速度突变的运动形式; 双方向测量的数据表明, 当控制电机运动速率小于1.53 rad/s时, 测头因回弹产生误触发信号的概率较小, 此时最大误差数据为±2.11″。上述实验也验证了模块化关节设计方案的可行性, 为后续自驱动关节臂坐标测量机整机研制提供了理论和实验依据。

针对日益增长的以太网带宽需求，提出一种四阶脉冲幅度调制(PAM4)的400 Gbit/s外形封装可插拔(CFP8)光收发模块的解决方案。阐述了400 Gbit/s标准主要测试指标、技术方案、CFP8的基本原理和结构框图，通过直接调制激光器和电吸收调制激光器两种方案对比，测试得到了优良的光眼图和电眼图，表明PAM4 CFP8光模块是实现400 Gbit/s以太网传输的良好解决方案，在高速光通信系统中具有广阔的应用前景。

安徽齐云山恐龙蛋化石为最新发现, 为研究恐龙蛋壳形成方式的多样性提供了新的资料。 利用偏光显微镜和激光拉曼光谱仪分析了齐云山恐龙蛋蛋壳的内部矿物组成和结构特征, 结果表明: 齐云山恐龙蛋壳的主要组成为方解石和有机基质, 其次还包括少量的石英、 蛋白石、 白云母、 白云石、 海绿石和针铁矿, 成因归属于矿质填充作用和碳化作用。 偏光显微结构特征显示, 原生方解石和次生方解石呈明暗交替的文象结构。 原生方解石结晶较差, 为蛋壳成岩石化的产物, 次生方解石结晶较好, 其中可见少量的石英。 拉曼测试原生方解石和次生方解石的主要特征峰均位于1 087, 282, 713和155 cm-1附近, 但次生方解石比原生方解石的特征拉曼峰散射强度更强, 结晶程度更高, 颗粒更粗大, 与镜下观察结果一致。 有机基质微晶振动和晶面内C—C伸缩振动的拉曼峰分别位于1 360和1 600 cm-1附近。 466, 209, 130, 357和404 cm-1附近的拉曼峰为石英的特征峰。 此外, 898, 629, 1 458, 654和481 cm-1附近的特征峰分别代表蛋白石、 白云母、 白云石、 海绿石和针铁矿, 表明围岩中的矿物质已通过蛋壳气孔或裂隙进入其内部。 该结论为研究恐龙蛋壳化石的矿物成因和赋存层位的沉积环境提供了重要的参考资料。