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成果介紹人體器官芯片的成功研發將有力推動我國生物醫療用芯片制造技術的發展，建立全新的生命科學實驗方法；能夠有效減少新藥研發等對動物和臨床實驗的依賴，加速新藥研發的流程并減少研發投入技術創新點及參數微縮人工器官，以實現對人體器官功能的模擬。器官芯片高內涵裝置的設計和制造，開發了標準芯片系統及器官特異性生物材料市場前景疾病模型，藥物評估，個性化醫療。

一、領航一號 JFM7101 基帶處理集成電路采用 SOC 設計,支持 10 路獨立接收通道和 1 路發送通道,內部集成高性能 16 位數字信號處理器,支持多種通信接口,可實現北斗一代衛星 信號的接收與發送、出入站協議處理及接口通信等功能; 二、領航二號 JFM7201 基帶處理集成電路 支持北斗二號B3、B1頻點/GPS-L1頻點信號的捕獲跟

GaN系列材料具有低的熱產生率和高擊穿電場，是制作大功率電子器件的重要材料。利用GaN材料制造的功率管擁有承受大電流、耐高壓、抗輻射，耐高溫而且開關速度快的特點，非常適用于高功率微波器件。隨著5G毫米波通信、工業4.0和新一代雷達的發展，這種功率微波器件將會得到更廣泛的應用。但是，對于這種半導體器件的負載開關驅動提出了非常高的要求。要求負載開關驅動封裝尺寸小，便于大陣列集成。并且對可靠行的要求也極高。智能功率集成電路（Smart Power Inte

交流伺服系統是跨行業、量大面廣、節能效果顯著的節能機電產品，幾乎滲透到所有用機電領域，是工業、農業和國防建設及人民生活、正常生產和安全工作的重要保證。

1.痛點問題 元宇宙時代三維成像基礎設備和數字終端成像及顯示設備都將需要革命性的提升。同時，工業智能和基礎科學的快速發展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現有的成像技術，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術和經濟的缺陷，如抗擾動性能差、占據空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素數的增加，傳統光學成像系統需要多級較大的昂貴鏡片才能實現高分辨率的成像性能，很難應用于手機等小型化設備上，不足以適應科技的高速發展。 “智能視覺感知芯片”將達成光學感知的技術革新并有效解決現存問題。通過數字自適應光學技術矯正系統像差和環境像差、實現高速重構目標景物高精度三維信息，進而實現使用普通的低成本小型化單鏡片即可實現高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學系統，包括大口徑天文成像，實現高分辨率遠距離成像，克服大氣湍流干擾。 2.解決方案 團隊提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項優勢：全球領先的4D感知技術，自適應抗干擾；創新的透鏡設計方案結合自主知識產權算法，可通過單攝像頭模組實現原多攝像頭模組功能，大幅降低現有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標場景進行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構傅里葉面的非期望相位分布，實現高速大范圍的自適應光學矯正，顯著降低光學成像系統尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費電子等領域有相關技術開發、市場推廣經驗，能推廣本技術落地的高科技企業，可以進行深度合作。

1. 痛點問題 元宇宙時代三維成像基礎設備和數字終端成像及顯示設備都將需要革命性的提升。同時，工業智能和基礎科學的快速發展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現有的成像技術，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術和經濟的缺陷，如抗擾動性能差、占據空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素數的增加，傳統光學成像系統需要多級較大的昂貴鏡片才能實現高分辨率的成像性能，很難應用于手機等小型化設備上，不足以適應科技的高速發展。 “智能視覺感知芯片”將達成光學感知的技術革新并有效解決現存問題。通過數字自適應光學技術矯正系統像差和環境像差、實現高速重構目標景物高精度三維信息，進而實現使用普通的低成本小型化單鏡片即可實現高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學系統，包括大口徑天文成像，實現高分辨率遠距離成像，克服大氣湍流干擾。 2. 解決方案 團隊提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項優勢：全球領先的4D感知技術，自適應抗干擾；創新的透鏡設計方案結合自主知識產權算法，可通過單攝像頭模組實現原多攝像頭模組功能，大幅降低現有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標場景進行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構傅里葉面的非期望相位分布，實現高速大范圍的自適應光學矯正，顯著降低光學成像系統尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費電子等領域有相關技術開發、市場推廣經驗，能推廣本技術落地的高科技企業，可以進行深度合作。

作為信息化時代各領域發展的重要基礎與保障，信息安全是一個不容忽視的國家安全戰略。當今信息安全領域廣泛使用的公鑰密碼體制主要都是基于經典計算機“難以求解”的數學問題所設計構造的。近些年來，隨著量子計算技術的快速發展，傳統公鑰密碼體制不再安全。一方面，Shor算法、Grover搜索算法、量子傅里葉變換等算法相繼被提出，從理論上證明這些算法在量子計算機上運行可以顯著縮短傳統公鑰密碼體制所依賴數學問題的求解時間。另一方面，實際可行的量子計算機技術不斷發展，2019年，Google宣布制造出53量子比特的量子處理器“懸鈴木”，在絕對零度條件下可以在200秒完成超級計算機1萬年的計算任務。在即將到來的“后量子時代”，我們需要更安全的密碼體制來保護隱私，也就是后量子密碼（Post-QuantumCryptography,PQC）。未來10年商用量子計算機將面世，在量子計算機面前，構造傳統公鑰密碼體制所基于的數學難題將毫無安全性可言，進而依賴密碼體制而構建的信息安全系統及各種應用將面臨著嚴峻的安全問題，甚至存在被完全破解的潛在威脅，亟待研究抵御量子攻擊的密碼體制及其芯片實現技術。 2022年美國政府正式簽署安全法案，首次將后量子密碼納入美國國家安全備忘錄，同時還提出《量子計算網絡安全準備度法案》，旨在指導推動信息安全系統向后量子密碼學過渡。2022年9月7日，美國國家安全局(NSA)發布了《商業國家安全算法套件2.0》，其中將入選第三輪抗量子密碼標準化選擇的CRYSTALS-KYBER(以下簡稱Kyber)算法列為國家安全系統未來過渡遷移的必備算法。我國也在后量子密碼領域積極跟進，參與國際競爭，于2020年發布國內首份量子安全白皮書，廣泛布局后量子密碼安全技術應用與產業生態。目前后量子密碼算法的研究正在逐漸走向成熟與標準化，未來將有數十億新舊設備完成從傳統公鑰密碼體制向后量子密碼算法的遷移過程。在充分考慮安全性能、算法性能、便利性和合規性的前提下，研制出符合國際標準且具有國際競爭力的后量子密碼SoC芯片并應用，對于我國加快搶占后量子密碼國際領先地位，保障量子時代下的信息安全具有重要意義。 圖1 后量子密碼在未來信息安全領域的應用 本成果提出一種應用在云計算、數據中心加密中的高性能隨機數生成哈希核心算子，實現了具有靈活性和高吞吐量的可配置Keccak核心。該核心可配置為支持多個采樣策略，通過高吞吐量隨機數擴展發生器新型結構達到11.7Gbps的吞吐率，性能表現為目前世界最高水平。 圖2 高性能后量子密碼哈希核心算子 在國際上首次提出了具有側信道SPA攻擊防御機制的可配置BS-CDT高斯采樣器。該設計基于CDT反演高斯采樣算法，通過真隨機數發生器和隨機化功耗特性的電路結構，采取隱藏相關數據的防御機制，高效獲取安全性更好的均勻分布隨機數，并可以有效抵御時間攻擊和潛在的功耗分析攻擊，顯著提高安全性。電路采樣精度可達112bit，新型多級快速查找表結構極大縮短了概率函數分布表搜索時間，性能相較于同類設計提升近18倍。解決了高精度需求與采樣速度不匹配的沖突問題，優化了概率函數分布表的存儲資源，靈活劃分密碼系統中的高斯采樣值，并有效加固了后量子密碼系統數據前級的側信道安全性。 圖3 多模域計算兼容可重構算術單元 針對后量子密碼計算量大，數據復雜的痛難點，優化格數學難題中的數論變換（NTT）算法，實現了一種高性能NTT硬件加速單元。采用雙倍位寬乒乓式對稱存儲結構突破訪存限制，改進模乘運算單元關鍵結構，提高多項式運算的效率，相比同類運算操作下最先進的設計快3.95倍。 圖4 靈活指令集型后量子密碼安全處理器芯片架構及版圖 針對后量子密碼算法的多樣化計算需求，創新性地提出了一種多模域計算兼容型可重構核心算子，能夠配置為不同模域下的關鍵運算結構，靈活支持Karatsuba、Toeplitz、NTT等運算結構。在配置為NTT結構的運算下，運算性能與美國MIT研究團隊在IEEEISSCC發表的相關成果保持國際同步水平，并具備更強的靈活性與通用性。 圖5 多模域計算兼容型可重構核心算子 在團隊積累多年的后量子密碼相關先進技術研究的基礎上，在SMIC40nm工藝下實現了兩款后量子密碼芯片，能夠兼容國際最新標準的CRYSTAL-Kyber后量子密碼算法。后量子密碼Kyber芯片采用了高性能流水線結構的蝶形運算單元及高速NTT運算單元，解決了加解密運算中訪問存儲器所帶來的速度瓶頸問題。靈活指令集型后量子密碼芯片采用可編程自定義指令集架構，基于多模域計算兼容的可重構算術單元與可配置多功能哈希/隨機采樣核心算子，在實現高性能的后量子密碼運算的同時提高了芯片的靈活性與適應性。 圖6 后量子密碼Kyber處理器芯片架構及版圖 圖7 靈活指令集型后量子密碼處理器芯片架構及版圖

博志金鉆技術團隊在磁控濺射領域深耕二十余年，目前已經實現氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產，三英寸陶瓷覆銅板月產能10萬片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺烘烤5分鐘不起泡。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業信息 企業名稱 蘇州博志金鉆科技有限責任公司 企業法人 潘遠志 注冊時間 2022/3/31 注冊所在省市 江蘇省 蘇州市 組織機構代碼 91610131MA712U7Q06 經營范圍 一般項目：技術服務、技術開發、技術咨詢、技術交流、技術轉讓、技術推廣；金屬表面處理及熱處理加工；新材料技術研發；新材料技術推廣服務；電子元器件制造；集成電路制造；信息安全設備制造；通信設備制造；光通信設備制造；雷達及配套設備制造；光電子器件制造；真空鍍膜加工；表面功能材料銷售；金屬基復合材料和陶瓷基復合材料銷售；合成材料銷售；有色金屬合金銷售；半導體器件專用設備制造；新型陶瓷材料銷售；電子元器件零售；電子元器件批發；泵及真空設備制造；泵及真空設備銷售；通用設備制造（不含特種設備制造）；玻璃、陶瓷和搪瓷制品生產專用設備制造；電子專用材料研發；電子專用材料制造；特種陶瓷制品銷售；半導體器件專用設備銷售；集成電路設計；機械設備租賃；租賃服務（不含許可類租賃服務）（除依法須經批準的項目外，憑營業執照依法自主開展經營活動） 企業地址 江蘇省 蘇州高新區長亭路8號大新科技園3幢二樓 獲投資情況 2021/07/01蘇州匯伯壹號創業投資合伙企業（有限合伙）天使輪1000萬元 2022/03/22蘇州融享進取創業投資合伙企業（有限合伙）preA輪2500萬元 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 潘遠志 鄧敏航 楊添皓 電子與信息學部/自動化 2020/2024 陶佳怡 管理學院/大數據管理 2020/2024 林子涵 電氣工程學院/電氣工程及其自動化 2020/2024 袁子涵 電氣工程學院/電氣工程及其自動化 2020/2024 牟國瑜 電氣工程學院/電氣工程及其自動化 2020/2024 楊志鵬 能源與動力工程學院/強基（核工程與核技術） 2020/2024 田繼森 航天航空學院/工程力學 2020/2024 孫浩然 機械工程學院/機械工程 2020/2024 鄭力愷 電氣工程學院/電氣工程及其自動化 2019/2023 王羿淮 管理學院/工商管理 2019/2025 李青卓 材料科學與工程學院/材料科學與工程 2018/2023 四、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 宋忠孝 材料學院/材料系 教授、博士生導師 核電領域；電化學、催化、電池領域；器件、封裝領域：高溫抗氧化燒蝕、高壓抗電弧燒蝕領域；輕量化領域硬質涂層領域 王小華 電氣學院/電機電器及其控制 教授/博導，國家級人才計劃入選者（特聘教授），國家級青年人才計劃入選者（青年學者），教育部新世紀優秀人才，陜西省青年科技標兵。西安交通大學未來技術學院/現代產業學院副院長、實踐教學中心（工程坊）副主任、教務處副處長、創新創業學院副院長，CIGRE開關設備狀態評估工作組成員，中國電工技術學會電器智能化系統及應用專委會委員 開關設備設計、狀態監測與壽命評估 田高良 管理學院/會計與財務 教授、博士生導師 財務預警；內部控制與風險管理；資產評估；信用管理等 五、項目簡介 蘇州博志金鉆科技有限責任公司是一家專門從事高功率半導體封裝材料研發生產的公司。以先進的陶瓷表面金屬化技術為核心形成了包括（1）粉體表面改性；（2）熱壓燒結；（3）研磨、拋光；（4）陶瓷金屬化；（5）增厚、刻蝕；（6）預制金錫焊料；（7）激光切割等環節的完整高端熱沉材料生產體系。公司擁有完整的熱沉材料生產體系，致力于成為“國產化功率半導體器件熱沉材料領跑者”，為我國半導體產業發展添磚加瓦。 博志金鉆技術團隊在磁控濺射領域深耕二十余年，目前已經實現氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產，三英寸陶瓷覆銅板月產能10萬片，包括各類種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺烘烤5分鐘不起泡。博志金鉆目前蘇州主體工廠面積超過5000平米，含萬級潔凈間。擁有20余臺研磨拋光設備、10余臺燒結爐、4條臥式連續鍍膜設備、5臺立式鍍膜設備，以及超聲清洗、噴淋甩干等完善的配套設備。博志金鉆的工藝流程包括粉體表面改性、熱壓燒結、研磨/拋光、陶瓷金屬化、增厚/刻蝕、預制金錫焊料、激光切割，博志金鉆已經建立了完善的產品生產管理及質量監控體系來進行管控，完成了包括ISO9001、14001等認證，并不斷完善產品檢測設備及手段，確保產品質量穩定。 公司積極進行產品迭代和技術儲備，在高功率半導體封裝材料研發生產領域有著二十余年研發經驗。中國科學院院士孫軍教授和國家萬人計劃領軍人才宋忠孝教授作為本公司首席科學家領銜公司技術研發，進行陶瓷金屬化和半導體封裝基板領域關鍵技術的探索。潘遠志帶領公司與西安交通大學表面工程國際研發中心、金屬材料強度國家重點實驗室合作進行前沿技術開發，團隊與蘇州市產業技術研究院、高新區共同設立蘇州思萃材料表面應用技術研究所，是公司的技術支持和組織依托。目前公司已完成天使輪、preA輪數千萬融資交割，公司投后估值逾2億元。

該成果創造性地利用高階非線性光學材料獲取醫學臨床診斷的關鍵信息。利用自主發明的雙光子熒光探針與雙光子光學CT成像的特性，首次獲取了可用于癌癥病理組織快速臨床診斷的熒光圖像。該技術是山東大學晶體材料國家重點實驗室于曉強教授團隊的原創，國際、國內均沒有同類工作。 全新的觀測技術：基于熒光探針與光學切片成像的腫瘤病理臨床診斷技術。 該成果將直接帶動三個高附加值的高技術產業： 新材料產業：雙光子熒光探針 新設備產業：臨床專用雙光子熒光顯微鏡產業 新技術產業：技術人員培訓、臨床服務產業 符合臨床要求的檢測流程：

北京大學物理學院顏學慶教授和盧海洋研究員領導的課題組提出了激光驅動光子對撞機的新方案，該方案每脈沖可以產生3億個Breit-Wheeler事件，并且所產生的正負電子對發散角只有7度，具有非常好的準直性。同時，背景噪聲可以得到有效抑制，信噪比高達1000:1。研究成果以 “Creation of electron-positron pairs in photon-photon collisions driven by 10-PW laser pulses”為題在線發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）。 根據愛因斯坦質能方程和量子電動力學理論，在一定條件下光子（能量）可以轉化成物質，這對研究物質的起因有重要的作用。相關的理論研究始于上世紀30年代，直到1997年美國SLAC實驗室才首次在實驗中觀測到多光子碰撞產生正負電子對的過程。然而，對于兩個高能光子的互作用過程，也就是常說的光子對撞機，到目前為止還未能在實驗中觀測到。在光子對撞機中，光子的互作用的次數與光子數目和光子互作用截面成正比，與光子束的脈沖寬度、兩束光子束的交疊面積成反比。在過去實驗中不能觀測到光子的互作用過程是因為已有伽馬射線源的流強和亮度還達不到要求。 近年來，隨著激光技術的發展，特別是10拍瓦(1拍瓦=1e15瓦)激光器的建成，激光光強將可以達到1e23W/cm3以上。當如此高強度的激光與物質相互作用時，大部分激光能量被吸收并轉化成伽馬射線輻射源，如果可以有效控制伽馬射線的發散角，輻射的伽馬射線將會達到前所未有的流強和亮度。 團隊研究人員在前期的工作中對產生超高亮度伽馬光源進行了深入的研究，首次從理論上系統闡明了微通道結構靶中，縱向電場主導了電子的加速過程，同時電子的橫向加速可以得到有效的抑制，因此可以獲得高準直性的電子束，當這些電子束在橫向場中的相位發生反轉時，電子就會在管道邊界處產生強伽馬輻射。由于電子的發散角決定了伽馬輻射的發散角，因此可以獲得準直性非常好的γ-ray輻射源。數值模擬中10PW激光所能獲得的發散角小于3度，亮度比之前研究報道結果高出兩個數量級的伽馬輻射源。圖1. 激光驅動光子對撞機產生正負電子對的方案設計圖2. 本方案可以獲得高出之前2-3量級的伽馬光源亮度 本工作即基于以上研究成果，將該超高亮度的伽馬射線應用于光子對撞機。理論計算結果表明，該方案可以獲得超高信噪比（>1000:1）,且每一發正負電子對信號（>1e8）遠高于現有測量技術的探測極限。因此，通過該方案可以在實驗室中驗證光子互作用過程中由能量到物質的轉換過程，將提供激光驅動光子對撞機研究的新途徑，也將極大的促進雙光子BW物理的發展。未來有望依據本方案建設基于重頻拍瓦飛秒激光的高亮度伽馬源及其應用裝置。 北京大學物理學院博士后余金清為論文第一作者。顏學慶教授和盧海洋研究員為通訊作者。論文合作者還包括北京大學的陳佳洱院士、馬文君研究員，広島大學的T. Takahashi教授，高能物理所的黃永盛研究員。該研究工作得到國家自然科學基金、科技部重點研發專項、挑戰計劃和中國博士后科學基金的聯合資助。相關模擬工作得到北京大學高性能計算平臺的支持。相關文章鏈接：Phys. Rev. Lett. 122, 014802 (2019) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014802Appl. Phys. Lett. 112, 204103 (2018) https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5030942