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集成电路工艺设计范文1
随着高速公路的通车里程在不断增加,其机电工程作用也越来越大,直接影响着高速公路的监控、收费、稽查以及通信工作。同时机电工程质量不到位不但会影响到设备使用寿命,还会加大维护费用,造成不必要的浪费与重复投资。总体而言,维护机电工程作用体现在下面两个方面:
(1)现代化高速公路正常使用时,主要是依靠监控、收费及通信机电系统共同运行,依靠通风、照明及消防等各种附属设施体现出服务水平。因此不但要做好公路的养护管理,还要维持良好的交通环境,确保运营可靠有效、确保机电设备正常运行。为此,维护机电工程成为了确保公路正常运行的重要组成部分。
(2)机电工程组成比较复杂、单体成本高、技术含量高、更新换代快及使用寿命有限。同时还要受到环境影响,因此必须要有人经常性地维护维修及保养,才能够发挥机电设备效能,增长使用寿命,节省后期投资。
二、高速公路控制机电工程质量要点
1高度重视联合设计
某机电工程总体目标就是要应用先进、成熟的技术与设备产品,给管理部门提供使用方便、功能要求及高可靠性的机电系统,给使用者提供了安全、畅通的行车环境,而且还保障安全、质量及工期目标能够顺利实现。因此高速公路建设各个参与单位技术人员,通过会审图纸、调查现场施工及优化设备选型等各种前期准确,依照招投标形式,再通过图纸设计文件、设备主要技术特性与工程实况,完成对机电工程的施工。包含了收费系统、监控系统、照明、隧道供电等各个环节施工,在实施联合设计时就要控制如下三个要点:
(1)组织精干技术管理队伍入场,尽早展开联合设计工作;一旦签订了施工监理合同后,建管处就要督促各个单位组织相应人员提前进场展开工作,因进场早就有充足的联合设计时间,并且精干技术及管理人员投入能够合作良好,才能够确保联合设计的质量与进度。
(2)制定出周密的计划,依据各个时间节点规定的任务要求,验收、检查阶段性的成果。联合设计各阶段所需完成任务:其一,准备阶段。该阶段要会审图纸,设计段位召开现场技术交流与答疑,调查施工现场,对各种设备采取进行自检等。其二,初步优化方案与设备阶段。和监理、承包业主等各个单位进行沟通讨论,几方共同优化方案与设备,完善图纸,考察各种关键设备。其三,专家评审论证。针对关键设备召开评审论证会,专家对联合设计进行评审等。
(3)谨慎处理设备的选型,事实上联合设计主要是补充、修改及完善招标文件,因为设备选型以及调整都会影响到整个工程进度与质量。主管部门要派出有技术能力、经验足的工程师参与到联合设计中,并且要求各个单位要仔细、认真,尽可能降低变更次数。
2加强监理工作严把质量关
选择技术力量强、信誉良好及工作认真的监理单位,投入足够的监理人员与检测设备,建立项目总监办,强化监理工作,并且要制定出项目工程的管理办法、相关人员日常管理及定期检查指导等各种手段,控制质量管理中的重点环节。
(1)严格检验材料、设备的进场,做好控制质量第一关;控制质量中材料与设备属于核心,如果不符合设计要求,控制质量就只是一句空话。
(2)强化各道工程转序申请和监理审批工作;对于工序监理可以划分为两种情况:其一,对隐蔽工作施工时,一定要有监理旁站,比如敷管、开沟、回填夯实等,而监理工程师一定要在现场,及时跟踪检验、记录,严格进行计量。其二,安装设备时,从准备、定位划线、安装等各个工序,都应该做好详尽记录,随工记录必须要建立工程师审核检验签字。
3做好各种应用软件相关工作
为了实现高速机电工程联网系统,不但要使用先进的、稳定及适用的硬件系统,还必须要有配套的各类软件,比如收费、监控等各种软件。建管处必须要关注各种软件是不是满足机电系统接入的预留条件。事实上,开发软件在进度上必须要比设备安全进度超前,一旦具备了界面,就能够现场安装与测试软件,如果测试之中出现了问题就必须要立即完善,之后再测试和完善。
4加强测试系统指标工作
从现场管理发现,各个项目承包单位并不重视机电工程的指标测试工作。一些技术人员只要搭建完成系统之后就能够正常运行,根本不需要对指标进行测试,即使有一些指标超出了规范要求,也认为不会对整个机电工程造成多大影响。因此建管处就应该要求总监办严格审查各个承包单位检测仪器入场情况。如果发现缺少了检测仪器,就必须要督促承包单位立即购买或者租赁,还要对检测仪器的标定与认证手续检查是否齐全,之后依照相关评定标准要求,测试各个系统,如果不符合标准要求,就要及时处理与完善,直到符合要求为止。
5加强机电工程质量管理
在整个高速公路施工中机电工程属于最后环节,因此进度必定会受到其他工程项目制约与各种因素影响。其一,要受到变电所、隧道以及收费站与服务区主体或者土建工程进度所影响,例如通信、电源及监控机房的提供时间、场区内线缆提供时间等等,各种因素直接对机电工程施工造成影响,因此项目管理人员就必须要积极配合机电单位、土建单位等做好协调工作,并将现场实况及时和建管处负责人沟通,尽可能让机电工程施工人员早日进入现场。其二,在机电工程中应用到的设备大多是进口设备,比如自动栏杆、车辆分离器及防雷器件等等,采购时间长且各种报关手续较为繁琐,还可能影响到进度,因此开工之前就必须要督促采购部门加大设备采购力度,特别是一些使用周期较长的设备,不能够对工程进展造成影响。
集成电路工艺设计范文2
关键词:道路桥梁
一、桥位概况
宜昌长江公路大桥是沪蓉国道主干线在宜昌长江河段跨越长江经湖北省西段进入重庆市的特大型一级公路桥梁,是国家"九五"重点建设工程。桥址位于宜昌市虎牙滩,距城区约15km,上游距葛洲坝22km、三峡大坝40km,下游距枝城长江大桥约45km。
二、主要设计标准
1.公路等级:一级公路。
2.荷载等级:汽-超20,挂-120;人群:3.5kN/平方米。
3.大桥设计时速: 80km/h。
4.大桥桥面宽度:钢箱梁全宽30m,按四车道布置,两侧风嘴上各设一人行道,桥面净宽26m。
5.接线路基宽:24.5m,四车道。
6.地震烈度:基本烈度为6度,按7度设防。
7.温度:桥位区域极端最低温度一14.6℃,极端最高温度43.9℃,年平均气温16.5℃。
8.风况:设计基准风速为29m/s,成桥颤振检验风速为44m/s。
三、工程设计
1.主桥总体布置
悬索桥主跨跨度为960m,主梁简支在两侧桥塔横梁或交界墩承台上。主桥南岸通过三孔30m简支梁桥同南岸互通工程相接,北岸通过跨度为16,20,25(m)空心板组合的引桥跨318国道、接北岸接线工程。主桥桥梁全长1206m。
2.悬索桥主要设计参数
结构型式:单跨双绞悬索桥;
主缆跨径( m): 246.255+960+246.255,主缆矢跨比: 1/10;
主缆直径(mm):655(索夹外,空隙率20%),647(索夹内,空隙率18%);
主缆中心距(m):24.4 吊索直径(mm):45;
吊索间距(m):12.06(边吊索距桥塔中心15.69);
桥塔高度(m):北塔112.415(承台顶面以上),南塔142.227(承台顶面以上);
加劲梁全宽(m): 30.00 加劲梁中心高(m):3.0。
3.结构设计
(l)桥塔结构
由于南北两岸地势条件及地质情况不尽相同,南北两桥塔结构上略有区别:南塔承台以上塔高142.227m,有三道横梁,行车道主梁及南岸引桥支承在下横梁上;北塔承台以上塔高112.415m,设上、中两道横梁,行车道主梁及北引桥支承在交界墩上。南北两塔均采用分离式承台,每一承台长19.1m、宽9.1m、高7m,其下设8根直径2.5m的桩基础。北塔上游塔
柱下桩基长18.6m;下游塔柱下桩基长14.6m。南岸桥塔16根桩基长度均为27m。
两塔身塔柱均为空心矩形箱结构。塔顶顺桥向6m宽,并按1:100的坡度分别加宽至塔脚8.40m(北塔)、8.84m(南塔)。塔顶横桥向等宽5m。塔柱壁厚度按上、中、下三道横梁分为三种,壁厚分别为0.7m、0.8m、1.0m。为有效地扩散塔顶主鞍传递的巨大压力,塔顶设有12.8高渐变段。塔冠设有3.4m高实体段。上横梁高5.4m、宽5.08m;中横梁高7.5m、
宽6.08m,壁厚均为0.8m。南岸下横梁高6.8m,宽7.19m,壁厚为1.0m。
为改善桥塔外观效果,在塔柱的四角及外侧中央设有0.3m * 0.5m,3m * 0.15m的凹槽。
塔柱竖向主筋采用φ32,间距15cm。水平箍筋采用φ16,除桥塔根部变化段间距15cm外,其余均为20cm。同时在间距20cm的水平箍筋之间设置了两根φ6.5防裂分布箍筋。横梁主筋采用φ25,间距15cm;箍筋采用φ16,间距15cm。在各道横梁上设有根数不等的钢绞线预应力束。
塔身及横梁为50号混凝土,承台为30号混凝土,桩基为25号混凝土。全桥桥塔50号混凝土10554立方米,30号混凝土4867立方米,25号混凝土4768立方米。
(2)加劲梁
加劲行车道主梁为类似鱼鳍形扁平钢箱梁结构。主梁结构全宽为30.0m,中心梁高3m,高宽比为1:10。顶板宽度为22m,设2%的双向横坡。上斜腹板水平宽度为1.2m。悬臂人行道宽度为2.8m,设1.5%的向内单向横坡。
桥面为正交异性板,顶板及上斜腹板厚12mm,行车道U形加劲肋中心间距0.59m,板厚6mm。底板及下斜腹板板厚10mm。底板、斜腹板球扁钢加劲肋中心间距一般为0.4m,球扁钢规格为16a。
加劲梁横隔板间距4.02m,无吊索处板厚为10mm,有吊杆处板厚为12mm。为有效改善桥面板在汽车荷载作用下的变形及受力状况,在每两道横梁之间没有一道矮加劲肋。矮肋高0.45m,板厚16mm。人行道顶板板厚12mm,其下横向设有间距为2.01m一道、板厚12mm的横肋板。顶板纵向设有球扁钢加劲肋,间距0.3m。
加劲梁上的锚箱是钢箱梁重要的传力结构,本设计进行了特殊设计处理。锚箱主要由三块承力板、一块承锚板组成。三块承力板门距为50cm,中间一块板厚32mm,另两块板厚20mm。三块承力板均穿过加劲梁斜腹板,其中间一块与横隔板相连接。承力锚板厚50mm,其上设有多道板厚20mm的加劲板。
为适应加劲梁端部结构的复杂受力的需要,对长7.33m的端节段进行了特殊加强设计。端
节段节段设有6道横隔板,横隔板板厚为16mm或20mm,并结合支座系统连接的需要进行局部加劲处理。
加劲梁钢材材质为Q345-E,结构钢材共用10390t。
加劲梁顶板上铺设7cm厚改性沥青混凝土铺装层,人行道上铺设3cm厚的沥青砂。
(3)锚碇
南北锚碇所处的地质情况不尽相同。北锚碇基坑基岩在高程54.8m以下整体性较好,无明显的夹层及破碎带,基岩为泥钙质胶结砾岩;高程54.8m以上基岩破碎,且多为红色粉砂岩。南岸整个岩体整体性差,基岩破碎,有多条夹层及断层,岩体以泥钙质为主,夹有粉砂岩或红砂岩的砾岩。南北基岩均为强度较低的软质岩。故南北两锚碇均设计为重力式钢筋混凝土锚碇。
为保证锚碇上方行车道的宽度,锚碇采用埋置式,利用其上方回填路基上压重,以减少锚碇混凝土的数量。锚碇结构最大长度为65m、宽39m,前缘高42m,后部高22.8m。每一锚碇混凝土为42584立方米,锚固体及前支承墙为40号混凝土,其他各部分均采用25号混凝土。
本锚碇为少筋结构,仅在锚碇内外表面设置直径22cm间距20cm的分布钢筋网。为防止大体积混凝土产生有害的裂纹,在锚碇内外表面及每一施工层面上设置了规格为BQ3030(间距 75 * 150)的金属扩张网。
后锚室在锚固体系张拉完成以后用低标号混凝土回填密封,前锚室设有通风除潮设备。在锚碇支承墙前缘,结合保护路面以下主缆的需要,设有地下展览室。
(4)主缆及吊索
主缆为预制平行钢丝束,每根为104束127φ5.1平行镀锌钢丝集结成束、定型包扎带绑扎、两端嵌固热铸锚头而成。钢丝为强度1600MPa普通松弛镀锌钢丝。为方便施工,在热铸锚上设有与锚固体系连接为一体的连接器。
主缆防护层由防护油漆、φ4软质镀锌钢丝、表面防锈腻子构成。
吊索为中心配合绳芯(CFRC)钢丝绳,单根钢丝绳直径45mm。每侧每一个吊点有4根吊索。主缆钢丝共6670t,吊索钢丝绳约195t。
(5)主索鞍及散索鞍
主索鞍和散索鞍由鞍头、鞍体、底座组成。鞍头、鞍体分开浇铸、焊结成一体的铸焊组合结构。为方便加工、运输、主鞍吊装施工,主鞍分左右两半制造,吊装就位后用高强螺栓联接为一体。主鞍鞍体与底座之间,主鞍施工期间设有聚四氟乙稀滑板。散索鞍鞍体采用摆式结构,以适应施工期间及成桥后的微量位移。主鞍最大吊装重量为32t,散鞍最大吊装重量为43t。
为使主缆在鞍内能保证相对固定、不滑动,在鞍槽内设有竖向镀锌隔板,并在主缆调股到位后顶部用锌质填块填平、压紧。
主索鞍及散索鞍鞍体铸钢材质采用ZG275-485H,底座铸钢材质采用ZG230-450,槽盖等材质采用Q235-A。
(6)锚固体系
锚碇内锚固系统是由64根预应力锚固体系组成,其中单锚24个,双锚40个。单锚采用16根公称直径15.24mm的低松弛高强钢丝锚固,双锚采用五根公称直径15.24mm的低松弛高强钢丝锚固。在锚碇结构中,设有型钢骨架以便锚固预应力管道的精确定位施工。前锚面设有锚固连接器与主缆相连接。
(7)主桥伸缩缝
为适应主跨加劲梁在活载作用下的大变形,加劲梁两端各设一道最大伸缩量为1360mm的大位移伸缩缝。
(8)支座
为传递主梁端节段受力、约束主梁端节段的变形、保证梁端伸缩缝正常工作,在主梁每一端节段设有两个竖向支座、两个梁侧辅助支撑、两个风支座。竖向支座能适应加劲梁在温度及荷载作用下的纵向位移及面内梁端转动,能承受一定的竖向拉压反力。风支座主要承受横向风载。梁侧辅助支撑主要用于控制由于风载或活载偏载作用下的梁端扭转,能适应梁端纵向位移及转动,承受结构扭转倾覆拉力,不能承受压力。支座系统均为材质要求较高的铸焊结构。
转贴于 四、设计、施工及科研的技术特点
1.设计与施工的技术特点
(1)加劲梁采用鱼鳍式断面,并在两道横隔板之间增设了一道矮肋,改善了加劲梁受力及气动性能,同时减少了钢材用量。
(2)对加劲梁母材及焊材的S,P等有害的杂质进行严格的控制,为提高加劲梁焊接质量创造了条件,使焊接工艺控制达到了较高的水平。
(3)桥塔采用大块整体钢模板(9m高)进行施工,极大地提高了工效和结构表面的平整度;采用钢管支承进行桥塔横梁施工,消除了支架非弹性变形,同时提高了工效。
(4)桥塔塔上设有直径6.5mm的防裂分布钢筋,成功地克服了桥塔在施工过程中易出现收缩裂纹的通病。
(5)锚碇基坑的开挖广泛采用预裂爆破和光面爆破技术,使锚碇高(高88m)、陡(边坡率0.75~0.8)的基坑开挖成功,并保证了高陡边坡的稳定。
(6)采用埋置式锚碇,既确保了工程结构的安全可靠,又极大地减少了锚碇混凝土数量,并为成功解决锚碇大体积混凝土开裂问题创造了有利的条件。
(7)采用综合的降低大体积混凝土水化热和防止混凝土开裂的技术,使得浇注两锚碇10万多方混凝土均未发现一条裂纹,锚碇大体积混凝土浇注的质量得到了突破性的提高。具体的措施为:调整混凝土的设计龄期为60d,降低水泥用量;采用低热微膨胀水泥;对大体积混凝土进行分块分层浇注,并在每层混凝土中加一层防裂金属扩张网;采用循环水,对大体
积混凝土进行降温等。
(8)国内第一次采用强度高、弹性模量高且稳定的中心配合绳芯(CFRC)钢丝绳作为吊索钢丝绳;同时,吊索锚头设计为可适当调节的锚杯,克服了吊索不能调节长度的缺点。
(9)采用构造简单、受力明确、造价经济的滑转支座系统,满足结构受力及变形需要。
(10)桥面铺装采用7cm厚的双层SAM结构,人行道采用彩色沥青砂结构铺设。
(11)在施工猫道的设计施工中,采取增加适当数量的猫道横向天桥的道数而不设风缆的办法,来提高猫道的抗风稳定性。这样既保证猫道施工过程中的安全,又简化了设计与施工,有利于缩短工期和降低造价。
2.科研试验
宜昌长江公路大桥关键技术研究是交通部"九五"行业联合攻关项目。在部、省有关主管部门领导的支持下,该科研项目进展顺利,全面开展了有关科研试验工作,取得了一些成果,并成功地指导宜昌大桥的建设工作。
(1)基岩原位测试 进行了大型的现场基岩原位测试,获取岩石与岩石、混凝土与岩石之间抗剪、抗滑等力学参数,为锚碇、桥塔等的设计提供依据。参加研究的单位:长委三峡勘察研究院、长江科学研究院。
(2)风洞试验 进行了悬索桥全桥及节段模型试验,验证结构的抗风能力,并以此结论指导主梁吊装施工;进行了猫道节段模型试验,研究有效提高猫道抗风稳定性的措施,并以此成果指导了猎道设计。参加研究的单位:同济大学、西南交通大学。
(3)仿真分析 广泛采用计算机仿真计算技术,对主梁、锚碇、桥塔等结构关键受力部位进行分析,验证结构设计的合理性和可靠性。参加研究的单位:西南交通大学。
集成电路工艺设计范文3
一、前言
随着社会经济的发展,作为国家现代化水平标志之一的高速公路建设,近年来发展极为迅速。基于高速公路行车交通控制全封闭的特点,各种上跨、下穿立交桥在高速公路建设中被大量采用,此类桥载重不大(一般为H-10、H-15),桥面不宽,但其数量较多,特别是处于丘陵区的湖南,各类上跨机耕道、乡道及人行天桥数量较多。仅长益路71.51公里地段此种上跨天桥就有43座,为能使天桥与地势巧妙的结合,美观得体、造价低、方便施工,业主与设计单位密切配合,针对每座桥所处位置进行多种方案的研究探讨,最终选定最佳方案。本文就天桥方案的选取及其工程特点作一简介。
二、天桥方案选取原则
根据高速公路上跨天桥的特点,并结合长常高速公路长益段的应用情况,可归纳出上跨天桥方案的选取主要应考虑的几项原则如下:
1. 因地制宜充分考虑地形。
长益公路地处丘陵区,天桥绝大部分设在切方地段。天桥的建筑高度选取除保证必要的桥下净空外,还需结合地形以减少桥头接线切方或填方量,最终达到经济实用的目的。如桥两端地势较低,主要采用梁式桥;略高则主要采用中承式拱肋桥;更高则宜采用斜腿刚构、双向坡拱、拱等型式。
2. 合理选取桥跨后续施工配合
目前,高速公路路面施工多采用大型摊铺机,而路面施工一般后于天桥施工,以往为减小跨径、降低截面高度采用加中墩的桥梁,使摊铺机的通行受阻,直接影响路面施工进度。也对通车运营阶段安全行车伏有隐患。故在方案选取时,尽量少用设中墩桥梁,即使设置,其中墩尺寸也宜取较小值。
3. 在结构合理、施工方便的前提下,尽量使桥型美观大方,桥型多样化,体现时代气息,并在主体工程验收后进行适当的淡色装饰。
高速公路因线型较好、路面宽阔平顺,而致行车单调乏味,司乘人员易于疲劳。而司机视野内的空间感觉对行车安全、舒适起很大作用。为能创造较舒适的行车环境,除适量的绿化点缀外,各种天桥的美观得体、桥型的差异、色彩的变换,与环境的协调搭配更能对高速行车中的司乘人员以美的享受。因此,在结构合理,施工方便的前提下,应尽量使桥型美观大方,多样化,以体现时代气息,并在主体工程验收后进行适当的淡色装饰,可大大提高行车安全及舒适感以提高高速公路的社会效益和经济效益。
4. 实用经济、造价合理
在桥型的选择时,一方面从“轻型”着手,以减少圬工体积;一方面不攀高用料。因此,长益路上跨天桥主要采用钢筋砼结构,全线43座天桥中仅在两个服务区中行人天桥的上部结构采用了钢结构。
三、上跨天桥的应用
根据以上选用方案的基本原则,我们在全线43座上跨天桥的设计中采用了8种以上的拱梁式钢筋砼上部结构及两种钢结构上部构造型式,其设计特点与建成后的整体效果分别概述如下:
1. 钢筋砼斜腿刚构桥
上部构造整体受力,多次超静定结构,整体现浇施工。上部全长48m,中跨25.8m,两斜腿支承点,间距33.8m,主梁呈变高Ⅱ形,桥面至桥下路面顶高差6.89m.构件的简单,断面的变化及与地形的充分结合,使人感到整体的美观和谐,同时,该桥开口断面施工方便,模板支撑容易,可重复使用,且造价也较其它桥型低,因此该桥型采用的座数为上跨天桥之冠。但由于开口断面,下缘承拉较弱,为使受力更加合理及桥型更加轻巧美观,今后的设计中在充分考虑施工难易程度的前提下,可考虑采用整体箱型截面。
2. 带拱上板式立柱、拱上实心连续板及主拱为实心板式的钢筋砼拱桥。
本桥为传统式拱桥类型,但由于拱上采用薄壁板式结构,且主拱川增加侧向悬臂线条,使之外形轻巧、美观,大方、得体。又因其建筑较高(桥下路面以至桥面高7.98m),故高切方处设置此种桥型较易。但拱式结构的特点是两个桥台体积较大,造价较高,因此在日后的设计中,如地基情况允许,设置分离式基础,可适当降低造价。本桥型施工方面较易,模板简单,操作容易。
该桥型也是采用较多的一种桥型,全线共有8座。
3. 普通钢筋砼板拱桥带拱上预应力空心板桥
本桥型拱上全长47.76m,主拱净跨38.00m,建筑高度7.88m,拱度1/8,为使桥型轻巧,减少主拱川宽度,采用了使拱上侧悬臂增加正面线条,同时拱上16.41m长度内不设拱上立柱,而设置纵向预应力钢筋的方案,但又为避免在空心板中施加的预应力对主拱川产生附加应力,故将空习板与主拱圈接头处断开,使空心板部份成为简单的简支梁式结构。由于减少了拱上立柱,使人视野更加开阔,从而更利于行车安全。但此种桥型与其他桥型相比,造价较高,且施工工艺要求略高,故全线仅设一座。
4. 普通钢筋砼板拱带拱上空心板坡拱桥
此桥属第三种桥型的改进,为结合路侧地形,避免接线填方,特将两侧拱上建筑设计呈坡形,跨中建筑高度为7.53m,而主桥台部份可减小至5.67m,从而减少了第三种桥型拱上预应力,简化了施工,降低了造价,也使拱上空腹部份空心板长度减至11.135m,且桥型同样轻巧,更能突出与地形的充分结合,造价也较第三种桥型节省约29%,故本路段此桥型共设置8座,属采用较多的一种。
5. 普通钢筋混凝土T型刚构桥
本桥型上部全长48m,跨中设置薄壁中墩,为节省造价,主梁为空心变截面。建筑高度为各桥型最低(路面至桥面为7.07m),适合较少切方地段。墩台圬工体积小,因之造价较低,但空心梁的内部模板难以回收利用。此桥型外观轻盈,是一种较理想的桥型,所以本路上使用也较多(共5座),其造价与第一种桥型相当。
6. 预应力钢筋砼三跨连续梁桥
三跨预应力钢筋砼梁桥在路线共设置了二座,主梁呈箱型断面,梁高1.48m,桥面宽7.00m,设计荷截H-10,桥面距上跨路面高差6.7m,桥总长58.00m,中间跨320m,由于两端接线较低,采用此种桥型为宜。中墩直径1.20m,均位于所跨主线边沟外测。为避免跨中产生较大弯矩,则边跨较长。此桥箱梁断面较高,显得笨重,但箱内约有1.20m高空间,故施工较容易,模板可重复使用。
7. 预应力钢筋砼两跨连续梁
本桥用于互通匝道上,桥总宽19m,桥台不分离,桥墩及上部分离,分别宽7.75m、11.25m,上部构造梁长2×28.10m,中墩采用薄壁钢筋混凝土中墩。为便于桥下路面施工摊铺机行走,墩厚仅0.70m.桥面至所跨路面高差7.07m,梁取用了较低的断面,从而减少了匝道的土方量,降低了造价。桥型布置合理,总体美观协调。
8. 普通钢筋混凝土三跨连续梁桥
此桥地处互通立交中,上跨主线及匝道,桥长27.0+24.0+27.0=78.0m,宽3.0m桥跨的布置一方面考虑中国古建筑特色中的均衡对称,一方面又考虑了对所跨主行车道及不对称的加减行车道无影响,进行了多个不同方案比较,最终选取中跨跨小而两边跨对称加大的方案,从效果看是合适的。
此桥的第二个特点是断面型式的取用:基于本桥较窄(全宽3.0m),如采用箱型截面施工难度大,故采用T型截面,同时采用变高,使全桥立面线条较多,显得活泼、轻盈、虽然其中一个边跨有加长,但此桥正处互通始端,使视野更为辽阔,整个互通尽收眼底。
此种桥型全线有两座,另一座系设在进入收费站之后的匝道上,跨径略小,中跨大,两个边跨主要跨切方边坡,并起平衡作用。
9. 中承式钢筋混凝土肋拱桥
集成电路工艺设计范文4
关键词: 大规模集成电路 集成电路制造工艺 教学内容
21世纪以来,信息产业已成为我国国民经济发展的支柱产业之一,同时也是衡量一个国家科技发展水平和综合国力的重要指标。超大规模集成电路技术是信息产业的重要基础,而集成电路制造工艺又是超大规模集成电路的核心技术。因此,对集成电路工艺的优化和创新就成为提高信息产业综合实力,增强国家科技竞争力的关键所在。近年来,尽管我国微电子技术不断进步,但与微电子技术发达的国家相比,仍存在着相当大的差距。因此,要实现由集成电路生产制造大国向集成电路研发强国的转变,就迫切需要培养一批高质量的超大规模集成电路工艺技术人才[1],这也正是《集成电路工艺原理》这门课程所要实现的目标。
然而,目前《集成电路工艺原理》课程的教学效果并不理想[2],[3],究其根本原因在于该课程存在内容陈旧、知识点离散、概念抽象、目标不明确等不足[4]。同时,由于大部分普通高校没有足够的实验设备和模拟仿真实验平台,无法使学生熟悉和掌握工艺仪器的操作,导致学生所学知识与实际应用严重脱钩,甚至失去学习积极性,产生厌学情绪。为此,依据我院微电子专业本科生的教学情况,我详细分析了教学过程中存在的问题,提出了改革方案。
一、目前教学中存在的问题
1.学习目标不明确。现有的教学内容往往采用先分别独立讲授单项加工工艺,待所有工艺全部讲授完毕,再综合利用所有工艺演示制作CMOS集成电路芯片的流程。这种教学模式会造成学生在前期的理论学习过程中目标不明确,无法掌握单项工艺在芯片加工中的作用,不能与实际器件加工进行对应,造成所学知识与实际应用严重错位,降低了学生的学习积极性和主动性。
2.知识衔接性差。本课程的重点内容是集成电路工艺的物理基础和基本原理,它涉及热学、原子物理学、半导体物理等离子体物理、化学、流体力学等基础学科,然而,大部分学生并未系统地学习过譬如等离子体物理、流体力学等课程,这就不可避免地造成了教学内容跨越性大的问题,无法实现知识的正常衔接,致使学生对基本概念和基本物理过程难以理解,从而影响学生的学习兴趣。
3.课程内容抽象,不易理解。由于该课程的基本概念、物理原理和物理过程多而繁杂,再加上各种不同工艺之间的配合与衔接,导致内容抽象难懂。教师在课堂上按照常规讲法,费时费力,学生对所讲内容仍无法彻底理解,难以完成知识的迁移。
4.教学资源匮乏。现有教材中严重缺乏集成电路加工方法的可视化资料,大量使用文字叙述描述物理过程和工艺流程,致使课程讲授枯燥乏味,学生无法真正理解教学内容,很难产生学习兴趣。
综上所述,在现有集成电路工艺原理的教学过程中还存在一些严重影响教学质量的因素。为了响应国家“十二五”规划中明确提出的建设创新型国家的任务,培养创新型大学生的要求,我们必须逐步改革和完善现有的教学内容及教学模式[5],提高教学质量,为培养开创未来的全面发展型人才奠定基础。
二、教学内容的整体规划
为了让学生明确教学目标,突出教学重点,需要摒弃传统的教学思路[6],构建“先整体、后部分;先目标、后工艺”的教学思路,对教学内容进行重新设计,使其更加符合学生的认知规律。我们抛弃了传统的教学内容编排方式,提出了整个课程主要围绕一个通用、典型的集成电路芯片的加工和制备展开,使学生明确本课程的教学目标。首先给出典型器件的模型,分析其各部分的材料和结构,明确器件的不同组成部分并进行归类,依据器件加工的先后顺序,然后模块化讲授器件每部分的加工方法、工艺原理和加工流程,逐步完成集成电路的全部制作,进而完成整个课程内容的讲授。这样就能用一条主线串起每块学习内容,使学生明确每种工艺的原理、流程和用途,做到有的放矢,并能与实际应用较好地融合在一起,进而提高学生的学习主动性,增强课堂教学效果。
三、教学内容的选取与组织
1.教材的选择
集成电路工艺的发展遵循摩尔定律,随着理论的深入和技术的革新,现有的大部分《集成电路工艺原理》教材显得陈旧、落后,无法适应现代工艺技术的发展和教学的需求。
为此,本课程的教材最好采用现有经典教材和前沿科学研究成果相结合的方式,现有经典教材有美国明尼苏达大学的《微电子制造科学原理与工程技术》[3]和北京大学的《硅集成电路工艺基础》[7]等,这些教材内容全面,几乎覆盖了所有的集成电路加工方法,而且原理讲解深入透彻,具有较强的理论性。这些教材知识结构基本上是按照传统的教学思路编排,所以要打破这种思维的束缚,设计出一个具有代表性器件的加工过程,然后把教材中的工艺原理、工艺流程融入器件的加工过程中。这就要求我们不能照搬书本上的知识内容,需要根据课程的新设计方案重新整合讲义。同时还应该注意,为了扩充学生的知识面,还应该摘取一些具有代表性的最新前沿成果,不仅使学生的知识体系具有完整性,而且能进一步调动他们的创造性。
2.教学内容的选取
依据课程“先整体、后部分;先目标、后工艺”的教学思路,采用“范例”教学模式,教学内容可以划分为九大知识模块:典型CMOS器件、外延、氧化、扩散、离子注入、物理气相淀积、化学气相淀积、光刻与刻蚀、隔离与互联。首先,通过一个典型CMOS器件的结构分析,获得制作一个芯片所需的材料与结构,然后简要给出不同材料和结构的加工方法,让学生对课程整体内容有宏观把握,初步了解每种工艺的基本功能。其次按照器件加工的顺序,对不同工艺分别从发展历史、工艺原理、工艺流程、工艺特点等方面进行详细阐述,使学生对工艺原理深入理解,工艺流程熟练掌握,最后完成整个器件的制作。
3.教学内容的组织
对每部分教学内容要坚持“基础知识衔接、主流工艺突出、淘汰工艺删减、最新工艺提及”的原则。由于本课程以工艺的物理基础和基本原理为重点内容,这是本课程的教学难点,为了让学生更加清晰地理解和掌握其工艺原理,需要适当地补充一些课程必备的物理基础知识。主流工艺是本课程的主要内容,要求学生对原理、流程、性能、使用范围等深入理解,熟练掌握。因此,这部分内容要进行详细讲解。淘汰工艺是本课程的了解内容,目前淘汰工艺在现有教材中占据的篇幅和课时还比较多,且有喧宾夺主之势,为了让学生了解和熟悉集成电路工艺的发展历史,需要进行适当的概括压缩或删减处理。最新工艺是本学科的前沿研究内容,为了扩充学生的知识,开阔学生的视野,应该适当地补充一些新型工艺技术,为学生将来进一步研究深造奠定基础。
四、结语
《集成电路工艺原理》是微电子学专业本科生的一门重要的专业基础课程,本课程的目的是使学生掌握集成电路制造工艺流程和基本原理。只有通过精心选择优秀教材,合理设计教学内容,使理论与实践紧密结合,才能激发学生的学习兴趣和创新思维,进而有效地提高课堂教学质量,为培养科技创新型人才奠定基础。
参考文献:
[1]彭英才.兼谈《集成电路工艺原理》课的教学体会与实践[J],高等理科教育,2003(50).
[2]李尊朝.集成电路工艺课程教学改革探析[J].实验科学与技术,2010(8).
[3]李琦,赵秋明,段吉海.工程教育背景下“集成电路工艺”的教学探索[J].中国电力教育,2011.
[4]邵春声.浅谈《集成电路制造工艺》的课程建设和教学实践[J].常州工学院学报,2010(23).
[5]汤乃云.“集成电路工艺原理”课程建设与教学改革探讨[J].中国电力教育,2012.
集成电路工艺设计范文5
关键词:微电子技术专业;集成电路;实验室建设;
作者:陈伟元
0引言
以集成电路为主的微电子产业是现代信息产业的基础和核心[1],它对经济建设、社会发展和国家安全具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用,其重要性在迅速提高,产业规模在逐步扩大。目前,我国集成电路产业的发展,已经形成了以设计业、芯片制造业及封装测试业为主的微电子产业链,并相对独立发展的产业结构特点。微电子产业的快速发展带动了社会对各层次微电子技术人才的大量需求。为顺应微电子产业的快速发展,为地方经济建设服务,各地高职院校纷纷开设了微电子技术专业,并大力加强微电子技术专业的建设[2-4]。但微电子技术是一门应用性非常强的学科[5],不仅需要较好的理论基础,更需要有较强的生产工艺实际操作能力,这都需要较好的实验环境和实验条件来支撑。微电子实验实训设备要求高,资金投入大,很多高职院校(包括本科院校)没有足够资金购买昂贵的实训设备,学生只能通过老师解说、观看录像等了解相关工艺过程[6-7],没有机会亲自动手[8],造成我国微电子制造业人才总量严重不足,且人才质量基础较差、人才层次结构不合理[9]。
基于工作岗位和人才培养目标的分析,苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设,优化建设方案,用非常有限的资金投入,建立微电子技术专业实验室,为培养符合企业需求的高技能、高素质人才进行了有益探索。
1微电子技术专业培养目标分析
目前,中国集成电路产业已初步形成以长三角、环渤海,珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局。以2010年为例[10]:我国集成电路产业销售收入1440.2亿元,三大区域集成电路产业销售收入占全国整体产业规模的近95%。其中,环渤海地区占国内集成电路产业整体规模的18.8%,珠三角地区占全国集成电路产业的8.4%,涵盖上海、江苏和浙江的长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较为完整的集成电路产业链,占全国集成电路产业的67.9%。目前国内55%的集成电路制造企业、80%的封装测试企业以及近50%的集成电路设计企业集中在长三角地区。
可见,长三角地区是中国重要的微电子产业基地,而苏州、无锡等苏南地区在集成电路制造、封装测试领域又具有明显的区位优势。现代工业的发展,集成电路后端(版图)设计服务的需求会持续增加。
高等职业技术教育微电子技术专业的就业核心岗位的确定,既要反映出当地微电子产业的市场需要,又要考虑到适合高职学生能做、并乐于做的岗位。如现场操作为主的“半导体技术工人”岗位,不适合作为本校微电子专业的核心岗位,也体现不出与中职学生在岗位上的竞争力[11]。经调研和分析,确定“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“设备维护”作为本专业学生培养的核心工作岗位。
微电子专业的培养目标为:培养德、智、体、美全面发展,能适应现代化建设和经济发展需要,具有良好职业道德和创新精神,熟悉微电子器件及工艺的基本原理,具备集成电路版图设计、晶圆制造及封装测试中的设备操作与维护、工艺管理、产品测试、品质管理能力,面向生产服务一线的高素质应用型技术人才。
2微电子技术专业实验室建设目标
高职教育以培养高素质应用型人才为主,培养的学生不仅具有较好的理论基础,更应具有较好的基本技能。根据以上培养目标,高职微电子技术专业重点培养学生微电子材料工艺及IC领域如下方向的基本技能:
(1)微电子材料器件工艺与检测。了解微电子材料与器件的常规工艺制备过程,并了解其主要参数的表征及测试方法;
(2)IC设计技术。了解IC设计的流程,掌握IC设计的基本原理和方法,重点熟练掌握IC版图设计工具软件的使用方法;
(3)IC制造与封装测试技术。了解IC制造的基本过程和工艺,掌握基本的IC封装及测试原理和方法,并学会基本测试仪器的使用方法。
为实现以上目标,在微电子技术专业实验室的建设上,至少应围绕如下几个方向来进行:①集成电路设计,特别是集成电路版图设计方向;②微电子材料和集成电路工艺方向;③集成电路封装及测试方向。目前国内各高职院校的微电子技术专业根据自身的实际情况,基本上也是围绕这几个发展分支来建设专业实验室[12]。
微电子实验设备非常昂贵,若要建设完善的微电子技术专业实验室,其建设资金的投入是非常庞大的,大部分学校也没有这样的建设能力。为此,在有限的建设资金上,实验室建设采取实用化原则,以国家投入或学校自筹资金方式建立微电子基础性实验室、IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室,而对于投资较大的IC封装及测试实验室,主要采取与企业共建的方式进行建设。
3微电子技术专业实验室建设方案
根据以上微电子技术专业实验室建设目标,苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设,建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室。
3.1IC版图设计实验室
IC设计包括IC系统设计、IC线路设计、IP核设计和IC版图设计。其中IC版图设计工作的任务量大、所需人员多,是一种高技能、应用型技术,是最适合高职微电子技术专业学生就业的工作岗位。
IC版图设计实验室的建设,以服务器和计算机终端组成,再配置IC设计软件。其中,终端一般要配置40套以上,以便课堂上每位学生均能单独练习。
IC版图设计实验室的建设投入大,特别是IC设计软件价格昂贵,可争取大学计划、实验室共建等多种方式,获得EDA软件商的支持。苏州市职业大学与SprigSoftInc.合作,引进其先进的IC版图设计软件平台Laker,并与IC设计公共服务平台提供商苏州中科集成电路设计公司进行深度合作,发挥各自优势,共同进行IC版图设计高技能人才的培养与培训。
3.2微电子材料及器件工艺实验室
微电子材料、器件涉及的工艺广泛,实验设备价格昂贵,只能用有限的资金投入,解决一些微电子最常用的工艺实验设备。为让学生对微电子工艺有感性认识和实践机会,经调研,认为净化、扩散退火、薄膜工艺、光刻工艺、霍尔效应测试等是微电子行业应用较多的公共技术。微电子材料器件工艺与检测实验室,建设为千级的净化实验室,以扩散退火炉、真空镀膜设备为基础,并配以相关的光刻机、光学显微镜、霍尔效应测试仪等,从而满足从微电子材料的制备工艺到微电子材料与器件的性能测试等实验需求。
该实验室也结合了省光伏发电工程技术开发中心的建设,兼以实现太阳能光伏电池的制备实验,为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“集成电路工艺”、“太阳能光伏电池”等课程提供实验支撑。
3.3IC封装测试实验室
近几年来,国内IC产业有较大的发展,尤其是IC制造及IC封装测试业发展很快,在我国集成电路产业链中有着举足轻重的地位,占据了我国微电子产业的半壁江山[13]。IC封装及测试行业也是微电子技术专业学生重要的就业岗位。
建设IC封装测试实验室是培养高素质IC应用型人才的必要要求。
IC封装及测试实验设备价格非常昂贵,高校往往没有能力独立承建。可采用与企业共建的方式进行建设。本实验室与华润矽科微电子有限公司合作共建,建有集成电路自动测试系统、引线键合、电子显微镜、晶体管特性测试及电子测试设备等。
该实验室的建成,为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“微电子封装技术”、“集成电路工艺”、“集成电路测试”等课程提供实验支撑。
集成电路工艺设计范文6
本文分析了智能功率集成电路的发展历程、应用状况和研究现状,希望能抛砖引玉,对相关领域的研究有所贡献。
【关键词】智能功率集成电路 无刷直流电机 前置驱动电路 高压驱动芯片
1 智能功率集成电路发展历程
功率集成电路(Power Integrated Circuit,PIC)最早出现在七十年代后期,是指将通讯接口电路、信号处理电路、控制电路和功率器件等集成在同一芯片中的特殊集成电路。进入九十年代后,PIC的设计与工艺水平不断提高,性能价格比不断改进,PIC才逐步进入了实用阶段。按早期的工艺发展,一般将功率集成电路分为高压集成电路(High Voltage Integrated Circuit,HVIC)和智能功率集成电路(Smart Power Integrated Circuit,SPIC)两类,但随着PIC的不断发展,两者在工作电压和器件结构上(垂直或横向)都难以严格区分,已习惯于将它们统称为智能功率集成电路(SPIC)。
2 智能功率集成电路的关键技术
2.1 离性价比兼容的CMOS工艺
BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺是目前最主要的SPIC制造工艺。它将Bipolar,CMOS和DMOS器件集成在同一个芯片上,整合了Bipolar器件高跨导、强负载驱动能力,CMOS器件集成度高、低功耗的优点以及DMOS器件高电压、大电流处理能力的优势,使SPIC芯片具有很好的综合性能。BCD工艺技术的另一个优点是其发展不像标准CMOS工艺,遵循摩尔定律,追求更小线宽、更快速度。该优点决定了SPIC的发展不受物理极限的限制,使其具有很强的生命力和很长的发展周期。归纳起来,BCD工艺主要的发展方向有三个,即高压BCD工艺、高功率BCD工艺和高密度BCD工艺。
2.2 大电流集成功率器件
随着工艺和设计水平的不断提高,越来越多的新型功率器件成为新的研究热点。首当其冲的就是超结(SJ,Superjunction)MOS器件。其核心思想就是在器件的漂移区中引入交替的P/N结构。当器件漏极施加反向击穿电压时,只要P-型区与N-型区的掺杂浓度和尺寸选择合理,P-型区与N-型区的电荷就会相互补偿,并且两者完全耗尽。由于漂移区被耗尽,漂移区的场强几乎恒定,而非有斜率的场强,所以超结MOS器件的耐压大大提高。此时漂移区掺杂浓度不受击穿电压的限制,它的大幅度提高可以大大降低器件的导通电阻。由于导通电阻的降低,可以在相同的导通电阻下使芯片的面积大大减小,从而减小输入栅电容,提高器件的开关速度。因此,超结MOS器件的出现,打破了“硅极限”的限制。然而,由于其制造工艺复杂,且与BCD工艺不兼容,超结MOS器件目前只在分一立器件上实现了产品化,并未在智能功率集成电路中广泛使用。
其他新材料器件如砷化嫁(GaAs),碳化硅(SiC)具有禁带宽度宽、临界击穿电场高、饱和速度快等优点,但与目前厂泛产业化的硅基集成电路工艺不兼容,其也未被广泛应用于智能功率集成电路。
2.3 芯片的可靠性
智能功率集成电路通常工作在高温、高压、大电流等苛刻的工作环境下,使得电路与器件的可靠性问题显得尤为突出。智能功率集成电路主要突出的可靠性问题包括闩锁失效问题,功率器件的热载流子效应以及电路的ESD防护问题等。
3 智能功率集成电路的用
从20年前第一次被运用于音频放大器的电压调制器至今,智能功率集成电路已经被广泛运用到包括电子照明、电机驱.动、电源管理、工业控制以及显示驱动等等广泛的领域中。以智能功率集成电路为标志的第二次电子革命,促使传统产业与信息、产业融通,已经对人类生产和生活产生了深远的影响。
作为智能功率集成电路的一个重要分支,电机驱动芯片始终是一项值得研究的课题。电机驱动芯片是许多产业的核心技术之一,全球消费类驱动市场需要各种各样的电动机及控制它们的功率电路与器件。电机驱动功率小至数瓦,大至百万瓦,涵盖咨询、医疗、家电、军事、工业等众多场合,世界各国耗用在电机驱动芯片方面的电量比例占总发电量的60%-70%。因此,如何降低电机驱动芯片的功耗,提升驱动芯片的性能以最大限度的发挥电机的能力,是电机驱动芯片未来的发展趋势。
4 国内外研究现状
国内各大IC设计公司和高校在电机驱动芯片的研究和开发上处于落后地位。杭州士兰微电子早期推出了单相全波风扇驱动电路SD1561,带有霍尔传感器的无刷直流风扇驱动电路SA276。其他国内设计公司如上海格科微电子,杭州矽力杰、苏州博创等均致力于LCD,LED,PDP等驱动芯片的研发,少有公司在电机驱动芯片上获得成功。国内高校中,浙江大学、东南大学、电子科技大学以及西安电子科技大学都对高压桥式驱动电路、小功率马达驱动电路展开过研究,但芯片性能相比于国外IC公司仍有很大差距。
而在功率器件的可靠性研究方面,世界上各大半导体公司和高校研究人员已经对NLDMOS的热载流子效应进行了广泛的研究。对应不同的工作状态,有不同的退化机制。直流工作状态下,中等栅压应力条件下,退化主要发生在器件表面的沟道积累区和靠近源极的鸟嘴区;高栅压应力条件下,由于Kirk效应的存在,退化主要发生在靠近漏极的侧墙区以及鸟嘴区。当工作在未钳位电感性开关(UIS} Unclamped Inductive Switching)状态的时候,会反复发生雪崩击穿。研究表明,NLDMOS的雪崩击穿退化主要是漏极附近的界面态增加引起的,且退化的程度与流过漏极的电荷量密切相关。雪崩击穿时流过器件的电流越大,引起的退化也越严重。
参考文献
[1]洪慧,韩雁,文进才,陈科明.功率集成电路技术理论与设计[M].杭州:浙江大学出版社,2011.
[2]易扬波.功率MOS集成电路的可靠性研究和应用[D].南京:东南大学,2009.
[3]马飞.先进工艺下集成电路的静电放电防护设计及其可靠性研究[D].杭州:浙江大学,2014.
[4]郑剑锋.基于高压工艺和特定模式下的ESD防护设计与研究[D].杭州:浙江大学,2012.