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【關鍵詞】邏輯芯片；功能測試；FPGA；MFC
在最原始的測試過程中，對集成電路（Integrated Circuit，IC）的測試是依靠有經驗的測試人員使用信號發生器、萬用表和示波器等儀器來進行測試的。這種測試方法測試效率低，無法實現大規模大批量的測試。隨著集成電路的集成度和引腳數的不斷增加，工業生產上必須要使用新的適合大規模電路測試的測試方法。在這種情況下，集成電路的自動測試儀開始不斷發展。
現在國內的同類型產品中，一部分采用了單片機實現，這部分儀器分析速度慢，難以用于大規模的測試系統之中，并且在管腳的擴展性上受到嚴重的限制。另一部分使用了DSP芯片，雖然功能上較為完善，但造價不菲，實用性能有限。本文的設計是基于FPGA實現邏輯芯片的功能故障測試。由于FPGA芯片價格的不斷下降和低端芯片的不斷出現，使用FPGA作為主控芯片可以更適合于市場，且有利于對性能進行擴展。實驗表明，該系統設計合理，能對被測芯片進行準確的功能測試。
1.邏輯芯片功能測試的基本理論簡介
功能測試也稱為合格―不合格測試，它決定了生產出來的元件是否能正常工作。一個典型的測試過程如下：將預先定義的測試模板加載到測試設備中，它給被測元件提供激勵和收集相應的響應；需要一個探針板或測試板將測試設備的輸入、輸出與管芯或封裝后芯片的相應管腳連接起來。測試模板指的是施加的波形、電壓電平、時鐘頻率和預期響應在測試程序中的定義。
元件裝入測試設備，測試設備執行測試程序，將輸入模板序列應用于被測元件，比較得到的和預期的響應。如果觀察到不同，則表示元件出錯，即該元件功能測試不合格。
2.測試系統設計
該測試系統由下位機硬件電路和上位機測試軟件兩大部分構成。系統采用功能模塊化設計，控制靈活，操作簡單，而且采用ROM存儲測試向量表庫，方便以后的芯片型號添加和擴展，有很好的實際應用性。
2.1 硬件設計
控制器模塊選用Altera的FPGA芯片EP3C16Q240C8N，配置芯片選用EPCS4。控制器由使用VerilogHDL硬件語言實現了包括串口接收模塊、數據轉換與測試保護模塊和串口發送模塊三個部分的功能設計。串口接收模塊完成與串口芯片MAX3232進行通信，接收由上位機發送來的測試指令；數據轉換與測試保護模塊產生實現一個類似于D觸發器的保護器，對測試端的被測芯片輸出腳進行雙保護，保證其在測試后的回測值不受初值影響；串口發送模塊將測試后得到的數據組合為一個回測寄存器，并按照串口通信協議將回測數據發送回上位機。
串口通信模塊選用MAX3232芯片，現串口的全雙工數據傳輸。
2.2 軟件設計
3.系統測試驗證
3.1 常規測試
以芯片74LS08為例，測試流程如下：
（1）使用Microsoft Office Access 2003軟件建立測試數據庫，并在數據庫中建立幾款不同被測芯片的測試數據。
（2）在芯片型號檢索對話框中輸入“74LS08”型號后，點擊“確定”按鈕即可完成芯片檢索的流程。
（3）自動測試模式下，系統將調用數據庫中被測芯片的完整測試數據，并且完成整個測試集的循環測試。
3.2 故障測試
此時，如果被測芯片依然為74LS00芯片，而從上位機的數據庫中重新調入74LS00芯片的測試信息進行測試，其測試結果則顯示為“該芯片功能測試全部通過”。其顯示界面如圖3所示。由此可以驗證，測試系統對芯片功能故障的判斷十分準確，并且測試系統可以準確的識別存在故障的測試矢量位置，以便于用戶進行進一步的分析。
4.結論
本文用FPGA進行了一個芯片功能測試系統，并對其功能進行了驗證，實驗結果表明該系統測試方法簡單，測試過程迅速，測試結果準確。該系統為芯片功能測試提供了一個很好的解決方案，具有重要的應用價值。
參考文獻
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[2]馬秀瑩.新型超大規模集成電路（VLSI）直流參數自動測試系統[D].北京：北京工業大學，2005.
[3]康華光.電子技術基礎（數字部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4]張偉偉.混合電路仿真中的元件建模與故障建模技術研究[D].武漢：華中科技大學，2008.
【關鍵詞】集成電路；無線；報警
1.引言
如今外出已成為人們生活中不可缺少的一部分。然而，人們隨身攜帶的貴重物品比較多（如手機、錢包、鑰匙等），有時需要和老人、孩子一起外出，這時，他們的安全問題是我們不得不考慮的。
基于集成電路的無線報警系統主要由無線發射器和無線接收報警器兩大部分組成，接受報警器安裝在物品上或放到老人孩子身上，發射器由監護者控制，當無線發射器和無線接收報警器的距離超過3m（可自行調節），報警器就會發出響亮的報警聲，并且振動，以提醒人及時注意，方便找到報警器所在位置，避免了意外損失。當然，根據這一原理，本無線報警系統也可以應用在博物館、銀行等地方，有效地防止物品盜竊丟失問題的出現。
2.設計方案
2.1 系統組成
本系統由無線信號發射器電路和無線信號接收報警器電路兩大部分組成。
圖1 系統總體結構圖
無線發射器電路由低頻振蕩器和高頻振蕩器組成。低頻振蕩器由電阻器Rl、R2、電容器Cl、C2和時基集成電路ICl組成；高頻振蕩器由可變電阻器RP、電感器Ll、電阻器R3、R4、電容器C3-C9、發射天線Wl和晶體管Vl組成。
無線接收報警器電路由無線接收處理電路和報警電路組成。無線接收處理電路由無線接收集成電路IC2、電容器ClO-Cl9組成；報警電路由音效集成電路IC3、晶體管V2、電阻器R5、二極管VD和揚聲器BL組成。
2.2 元器件選擇
Rl-R5均選用1/4W金屬膜電阻器。
Rp選用有機實心可變電阻器。
Cl-C4、Cl5和C18選用獨石電容器或滌綸電容器；C5、C7-C14、CI6和C17選用高頻瓷介電容器或玻璃釉電容器；C6和Cl9均選用瓷介微調電容器。
VD選用2CPlO型硅普通二極管或1N4007型硅整流二極管。
Vl選用S9018型硅NPN高頻晶體管；V2選用S8050型硅NPN晶體管。
ICl選用NE555型時基集成電路；IC2選用TDA7000型無線接收集成電路；IC3選用KD9561型報警音效集成電路。
Ll用φlmm的漆包線在φ7·5nm的圓柱體上繞3匝后脫胎成空心線圈；L2用φO·5hnln的漆包線在φ5mm的圓柱體上繞5匝后脫胎成空心線圈。
3.工作原理
低頻振蕩器振蕩工作后，輸出lkHz的振蕩信號對高頻振蕩器進行調制，調制后的高頻信號通過天線Wl向空中發射出去。在無線接收報警器與無線發射器的距離在3m之內時，天線W2將Wl發射的高頻調制信號接收下來，再送至IC2進行譯碼解調處理，使IC2的2腳輸出低電平，IC3不能觸發工作，BL不發聲。
若無線發射器與無線接收報警器的距離超過3m時，則無線接收報警器將收不到Wl發射的高頻調制信號，IC2的2腳輸出高電平，使lC3受觸發工作，其輸出的音效電信號經V2放大后，驅動BL發出報警聲。
4.結語
本系統發射器由主人隨身攜帶，報警器和物品放在一起，用于防止物品丟失或老人孩子走失。防丟報警距離可以根據不同需要連續調節安全距離（0～25m），一般箱包、手機約3米，老人、小孩15米左右。系統采用智能電腦芯片控制，電路簡單，成本較低，而且性能穩定，當多套裝置在同一場所同時使用時，不會發生相互串機干擾的現象。本系統采用集成電路技術，很容易做成外觀小巧精致的裝飾品，具有很好的隱蔽性，讓使用者感到輕松自如、得心應手。有時當多個物品共用一個總發射器，一旦總發射器不能立刻找到，想找回所需物品也將變得困難，因此可以在一個或幾個物品上也安裝上小發射器，在總發射器上附加報警器，這樣就可以利用物品上的發射器感應并找回總發射器，然后再利用總發射器找回所需物品。此外，因此它的應用范圍較廣，如博物館、銀行等，市場需求量會比較大，是現代社會的必備品之一，具有較高的推廣價值和較好的應用前景。
參考文獻
[1]任衛紅等.一種無線尋物器[P].中國專利：ZL20112 0199514.6，2012-1-4.
[2]李路等.基于PIC單片機的無線報警系統設計[J].通信技術，2011，44（3）：48-50.
[3]王彥芳等.智能無線報警系統的設計與實現[J].河北大學學報（自然科學版），2002，22（3）：288-290.
作者簡介：
代婷婷（1990—），女，主要研究方向：通信工程。
【關鍵詞】SSO 同步 身份認證 集成業務系統
1 背景
針對承鋼目前系統多，賬戶多，密碼多套的情況，在本次實施中，在門戶中完成單點登錄功能，是用戶登錄門戶即可登錄其他系統，避免重復登錄，管理多套賬戶密碼，方便用戶使用。
2 系統實現
2.1 定位及分工
2.1.1 以統一工號為基礎的數據同步
業務流程管理系統通過數據同步接口與統一用戶中心進行用戶數據的交互，數據的同步采取實時同步策略。目前只做統一用戶中心和其他業務系統的人員數據同步。各業務系統之間以承鋼公司員工工號為基礎進行同一用戶驗證與同步。
2.1.2 統一用戶同步機制
提供了各業務系統之間的實時數據交換功能，將統一用戶中心的組織機構以及人員數據抽取，經過過濾、清洗、轉換形成其他業務系統所需要的數據。業務流程系統統一用戶同步使用觸發器同步機制。
前提條件：
（1）創建臨時表存放增量數據，臨時表中要增加操作順序以及操作類型兩個字段。
（2）為源數據表創建三中操作類型的觸發器，源數據表需要有可唯一標識某一行的列。
實現方式：
業務流程管理系統對用戶表表操作的時候會自動向臨時表表中添加操作數據信息，DI模型獲取臨時表表中的數據，將數據交給“Swinch/Case”步驟根據臨時表的OPERATION字段信息分別將三種不同的操作交給后面的流程處理。
（1） insert操作會將數據傳送給“選擇插入的數據”進行數據過濾交給“前置數據插入”把數據插入到其他業務系統的用戶表中。
（2）update操作會將數據傳送給“選擇更新的數據”進行數據過濾交給“前置數據更新”把其他業務系統的用戶表中對應的數據更新。
（3）delete操作會將數據傳送給“選擇刪除的數據”進行數據過濾交給“前置數據刪除”把其他業務系統的用戶表中對應的數據刪除。
最后做完以上操作后將同步完成的數據從臨時表中刪除。完成整個同步過程。
2.2 定位以及分工
2.2.1 單點登錄服務器
SSO-server即單點登錄服務器。SSO Server負責完成對用戶的認證工作，需要獨立部署。SSO Server處理用戶名 / 密碼等憑證 （Credentials） ， SSO組件提供了靈活的接口/實現分離的模式。 通過實現用戶認證接口，驗證統一用戶中心數據，并在此基礎上增加令牌卡加強登錄安全性。
2.2.2 單點登錄客戶端
SSO Client 部署在客戶端應用上，負責將客戶端應用的受保護資源的訪問請求重定向到SSO Server 進行認證。通過擴展SSO Client即可實現其他業務系統的單點登錄集成。
2.2.3 Portal首頁
Portal首頁作為前端門戶，需要集成各業務系統，將各業務系統的內容和業務整合在統一的門戶頁面上，供用戶在統一的界面上獲取各種來源的信息，而不會意識到信息的真正來源。
2.3 SSO單點登錄集成方案
2.3.1 前提條件
（1）部署SSO-Server單點登錄服務器。
（2）集成業務系統應用實現方式。
（3）SSO-Server改造，在實際部署實施中可根據業務系統的不同的實際情況進行配置和擴展。修改認證模式相關的配置在sso-server＼WEB-INF下的deployerConfigContext.xml文件中authenticationHandlers屬性下。可同時配置多種不同的認證模式，只要有一種通過驗證，用戶即為合法用戶。
（4）當業務系統無法改造時，為了支持這類系統的單點登錄集成，SSO組件提供了模擬登錄功能。將原有系統的用戶信息與單點登錄的用戶信息做映射。用戶通過SSO登錄時，由SSO Sever對訪問者進行身份認證。在已登錄的情況下，用戶訪問集成系統時，根據用戶映射表獲取原系統用戶名和密碼，并調用原系統登錄入口，將獲取的原系統用戶名和密碼作為參數傳遞給原系統的登錄url，達到集成的目的。這種集成方式無需改造原有系統，但是需要維護用戶映射關系。
（5）Sso-client改造，業務系統初始化并實現接口類。實現SSO Java Client提供的IContextInit接口，并將并將初始化實現類部署在應用的WEB-INF/classes目錄下。接口說明如表1。
（6）修改業務系統的web.xml。在待集成的業務系統的web.xml文件中，添加內容。修改sso-filter config中涉及到應用IP，SSO-server IP地址等配置的IP地址與端口的配置。
3 結語
通過系統單點登錄的集成，解決了承鋼集團多系統登錄的復雜性，提高了工作效率。并且在重要崗位配發動態口令卡的方式，有效的保證了關鍵用戶信息的安全性。
【關鍵詞】高速公路；機電系統；公路技術應用
高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助系統，包含有多個子系統，屬于以電子、電氣、控制、通信、機械、計算機網絡和交通工程等技術為基礎的綜合性系統，通信系統、監控系統和收費系統以及供配電照明系統互相配合，協同作業，通過子系統內部和各子系統之間由通信網聯系，監控系統和收費系統大都為計算機控制系統，實現光纜數字通信連接成遠程計算機網絡，從而完成各網絡間的信息共享。
1 監控系統分析
監控系統是實現高速公路運行管理的主要手段。監控系統的目的是保證行車“安全”和道路“暢通”，其的作用是監視與控制，主要完成實時采集、記錄和顯示交通流數據、事故信息、氣象信息，并據此判斷各路段的交通狀況，交通控制信息，對全線交通狀況進行控制和調度。并在此基礎上，再實現高速、環境保護等其他目標。監控對象屬性在很大程度上決定監控系統的檢測、控制方式、系統組成和設備配置。監控需要了解高速公路交通會出現哪些情況（交通流有幾種狀態），特別是那些影響“安全”和“暢通”的狀態有何特點；需要確定用什么方法來描述、檢測和轉變（控制）這些狀態。
監控系統的具體功能是準確及時采集交通流、交通環境和主要交通設施狀態的各種信息，并根據已掌握的信息，迅速做出有針對性的處理和優化控制方案，并立即執行；通過建立多種信息渠道，為用戶提供信息服務，引導駕駛員調整行駛行為，達到交通流動態平衡；可以進行探測和確認交通事件、隧道火情控制、冬季路面使用狀態檢測等專項檢測；對交通事故能夠做出快速響應，迅速排除事故根源和提供救援服務；并通過建立高速公路交通數據庫，支持道路運行狀況的評價，為改善高速公路經營和交通管理的決策提供數據分析。
2 通信系統分析
通信系統是高速公路現代化運行管理的支撐系統，通信系統實現監控系統和收費系統的高效運轉，同時保證高速公路各管理部門間的業務聯絡暢通，并要為高速公路管理部門和外界建立必要的聯系網絡，同時，通信系統也是交通信息最主要的傳輸載體，為各種網絡服務及電視會議系統提供傳輸通道。通信系統的主要任務是根據規定的技術要求，確保整個系統數據、命令、圖像及語音等多種信息傳輸的及時性和準確性。因此，安全、可靠、完善和高效的通信系統是高速公路正常運行的重要保證。
高速公路通信的主要特點是專用性強，通信對象主要是高速公路管理部門內部各個單位和高速公路使用者；需要傳輸的信號種類繁多，有語音、圖像、數據和GPS定位信號等；對各類信號的傳輸有明確要求，如圖像和語音的實時性，控制指令和報警信號的高可靠度，收費數據嚴格的連續性等；另外是通信方式繁多，幾乎包含了當前所有的通信方式，如光纜通信，程控電話，計算機網絡數據和多媒體通信，移動電話，微波和衛星通信等；數據、圖像和語音的傳輸和處理直接相聯，通信系統是作為監控、收費等計算機網絡的通信支網而出現，計算機直接參與通信是公路通信的主要特點；同時要求可靠性高，穩定性強，通信系統每天24h不間斷運行，中斷會丟失重要數據或造成事故處理不及時。
3 收費系統分析
收費系統在高速公路的運營管理中起著至關重要的作用，也是高速公路規范化運作、統一管理的基礎保障系統。收費系統實現的主要功能是收費通量統計和車輛分型，按標準收取通行費并發放收據，統計、匯總與收費有關的數據和交通量數據，傳送到收費站點、收費管理所、監控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數據分析，存儲重要數據，并根據監控中心的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調節。
該系統一般為三層次結構：收費車道、收費站（或稱收費監控廣場）、收費管理中心，收費系統在高速公路主線或匝道設有收費站，收費站根據進出交通量和道路條件設有若干條入口和出口收費車道。收費車道由收費島加以隔離，島上設置有各種收費設備。收費車道前后形成一個寬于道路路面的收費廣場，以便車輛排隊等待交費和供車輛加減速緩沖用；廣場旁設有收費監控樓，對收費廣場的情況進行實時監控。如果對收費采用計算機管理，則用計算機數據通訊網絡將收費車道、監控廣場和收費管理中心三級設備組成一個高效率的計算機收費網絡系統。
4 供配電照明系統分析
供配電照明系統是高速公路機電系統必不可少的輔助系統，也是提供給收費、監控、通信系統設備用電的系統。供配電照明系統的主要功能是按照規定的技術要求，24h不間斷的對機房內部設備和外場終端安全供電。要求既能正常供電，也能緊急供電。其中正常供電包含變電和配電兩部分。變電建設有高壓和低壓配電室以及裝備各種配電箱和配電屏。配電則按沿線布設電纜管道及各種規格電力電纜和控制通信電纜。緊急供電一般配備柴油交流發電機組、防酸漏鉛電瓶及UPS電源。高速公路照明一般有三個部分：主車道照明、廣場（立交和收費站）和隧道照明。在運輸繁忙、事故多發（立交和匝道連接點）、重要（主車道）路段設置主線照明，可以改善夜間行車環境，減少道路交通事故發生。照明能使CCTV攝像機充分發揮夜間監視的功能；收費廣場采用高桿照明，以保證收費車輛的安全交匯和排隊。隧道照明在白天和黑夜都必須工作，隧道內各區段的亮度分布需滿足人的視覺適應特點；各路段的人工照明亮度需要按照環境亮度條件進行調節；而且隧道內還應當設置斷電和火災時的應急照明系統。
5 綜合防雷系統分析
高速公路機電系統應當把雷電的危害及其防護技術措施放在重要的位置來考慮。雷電防護屬于一個系統工程，在所有的電力和工業設備上都很相似，要求較高的可靠性。隨著大規模電子設備日益廣泛的應用，高速公路機電系統不同程度地遭受了雷電侵害，輕則設備被雷電擊壞，造成系統部分功能喪失，重則造成系統癱瘓，經濟損失慘重。高速公路具有點多、線長、面廣的特點，既有大量的強電設備，又有監控、通信、傳感等弱電設備，因此對機電系統的防雷問題也應該從接地網、電源線、接地體、電源系統、傳輸光纜、電纜、整體機房防雷等多個方面進行全方位整體防雷研究，及時避免機電系統遭受雷擊損害。
參考文獻：
[1]吳偉國，張平樂，王帆.淺談機電系統建設與高速公路智能化[J].湖南交通科技，2009（04）.
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關鍵詞：高速公路建設；機電工程管理；管理現狀
一、高速公路交通機電工程特點
交通機電工程由監控系統、收費系統和通信系統等幾個方面組成，并具有各自的功能及特點。
（一）監控系統。監控系統是實現高速公路大流量、快速和安全的指揮調度系統，它是根據交通流、氣候、路況及隨時發生的意外情況，對車流進行適時指揮。尤其是意外情況，會不同程度地對交通狀況產生影響。如由于交通事故、車輛故障、道路維修以及惡劣天氣等造成的局部交通阻塞，甚至引發二次交通事故，因此必須及時地采用先進的、自動化程度較高的監控系統設備來檢測、發現、疏導和處理這些異常事件，保證高速公路的安全和暢通。高速公路監控系統由信息采集子系統、信息處理子系統、信息子系統和信息傳輸子系統組成。
（二）信息采集子系統。主要由地圖板、車輛檢測器、緊急電話和閉路電視等構成；信息處理子系統主要由計算機構成；信息子系統主要由大屏幕投影儀、可變情報板、以及用于交通管制的可變限速標志、車道信號燈等構成；信息傳輸子系統主要由SDH光傳輸設備、程控交換設備、無線集群移動通信和光纖線路等組成。
（三）收費系統。車道收費系統是對進出口車道的車輛進行收費或發卡，將收費數據實時的存入收費站的管理服務器，在車道本系統內控制通行信號燈、雨棚信號燈、電動欄桿、車道檢測器及報警系統。對沖卡車輛，系統可以抓拍沖卡車輛的外形、車號，并自動發出報警信息通知值班人員，以便及時采取響應的處理措施，維持通道的正常秩序。目前主要有條碼、磁卡、非接觸式IC卡以及不停車收費等幾種收費方式。收費系統的建立與使用，將使高速公路通行費的征收工作更加科學化、現代化，同時也更能體現出高速公路方便、快捷、安全的優點。
（四）通信系統。通信系統為高速公路的管理、監控、收費和圖象信息的傳輸提供不間斷地通信保障，是管理人員及時掌握路況，利用集群調度和專網電話作出快速反應，保證救援工作及時有效地進行，確保高速公路安全暢通的重要基礎建設。主要由光纖數字傳輸系統、程控用戶交換系統、集群移動通信系統、緊急電話系統、網管系統、通信電源系統等六個子系統組成高速公路的調度和管理網絡系統。
二、高速公路交通機電工程管理現狀
（一）監控體系。隨著高速公路的快速發展，但在一定時期內并沒有帶來交通流量的大量增加，相對于高等級公路建設的快速增長來說，交通流量發展的過程相對比較緩慢。目前，我國投入營運的高等級公路絕大多數依然沒有達到設計的交通流量，公路交通依然沒有達到飽和狀態，公路營運以及管理服務都處于比較好的水平。因此，在我國，高等級公路交通還不需要設計匝道管理與控制。但是，為了預
防和處理高等級公路交通的突發事件以及記錄有關交通數據資料，高等級公路兩側一般需要按照每一至二公里的標準設置緊急電話，方便監控、管理、拯救和服務。此外，可以在高等級公路交通的入口和出口埋設環形線圈檢測器，以便更好地統計汽車流量。
（二）收費體系。當前，我國高等級公路交通收費的主要方式有開放式或封閉式兩種。一般情況下，我國高等級公路交通的收費基本都采用不帶儲值功能作用的非接觸式IC卡作為通行券，而人工收費、人工識別車型、檢測器校核、計算機管理以及閉路電視監視的封閉式收費等，則是我國國內高等級公路收費的主要形式。而這些收費體
系產品無論是從產品生產、軟件開發以及體系管理等方面均可在國內實現，這為國內高等級公路交通的管理帶來極大的便利。
（三）通信體系。通信體系是高等級公路交通監控體系和收費體系賴以存在的前提和基礎，處于高等級公路交通機電工程項目的基礎地位，發揮著中樞神經體系的作用。因此，只有高等級公路交通機電工程的通信體系正常運轉了，才能保證監控體系和收費體系的正常運行。所以，在設計、施工、管理及投資方面，我們必須引起足夠的重視，確保高等級公路交通機電工程的通信體系正常運行。目前，我國高等級公路交通的通信體系一般都是基于專用方面而設計的，主要是通過光纖綜合通信體系，采用遠端光環或者模塊接入，進而完成了對公路交通路段數據、話音以及圖像的傳輸等。但是，由于通信體系初期建設投資比較大，需要我們從經濟的角度通盤考慮，要充分考慮與現有網絡連接，充分利用現有資源。也必須要充分采取預留光纖、預埋通信管道等有效措施，更好地發揮潛在的效益。
三、高速公路交通機電工程的具體方法
（一）要充分考慮公路交通的需求。隨著現代交通事業的快速發展，人們的需求日益呈現多樣化趨勢，而且也對高速公路交通提出了新的更高的要求。對此，我們必須進一步提高高速公路交通管理體系的正常運轉，這也是高速公路交通機電工程建設最為基本的要求之一。此外，要針對高速公路交通的實際情況，充分考慮道路交通結構及其特點，既要考慮中央分隔帶對公路交通的實際影響，又要考慮公路交通對檢測儀器的直接影響。而對于那些交通事故頻發、多發路段，可以考慮設置視頻檢測儀器等，全面采集交通信息及數據資料。與此同時，要兼顧整體公路交通的流量和信息需求，還要充分考慮有關信息及數據的處理、共享等具體問題。
（二）保證機電工程建設投資額度的科學性和合理性。保證投資額度的科學性，是對高速公路交通機電工程進行優化的關鍵所在。當前，對于同樣具有公路交通信息數據采集和處理功能的機電工程設而言，選擇不同類型的設備，所需要的成本相差比較大。因此，我們在考慮高速公路交通機電工程的投資建設時，必須從以下方面來保證機電工程建設投資額度的科學與合理：一為直接成本，即工程建設所需的直接投資額；二為間接成本，包括設備的安裝、維護以及維修等成本；三為現有體系成本，在進行成本估算時必須計算在內。所以，對高速公路交通機電工程建設進行綜合成本分析是非常必要和關鍵的，也是保證投資額度科學合理的關鍵所在。此外，還必須考慮高速公路交通機電工程建設的可擴展性，在考慮高速公路交通實際需要的前提下，要盡量保證高速公路交通機電工程體系的可行性。
（三）優化環境。工作環境是對高速公路交通機電工程進行優化的重要影響因素。這是因為工作環境直接影響到采集、檢測、使用的效果，而對于高速公路交通機電工程的具體要求也不盡一樣。因此，高速公路交通機電工程的各個體系之間能否相互協調，至關重要。同樣，具有公路交通信息數據采集、傳輸和處理的各個體系、具體操作步驟等，都要與高速公路交通機電工程建設的整體設計與原則保持高度一致，也將為后期的更新換代和優化升級奠定基礎。
四、結語
[關鍵詞]輸電線路;融冰;監測系統
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0042-01
前言：目前在世界范圍內自然災害頻繁發生，而輸電線路容易受到各種極端天氣的影響，其中較為嚴重的是低溫雨雪對輸電線路造成的危害。在我國，第一季度及第四季度，全國大部均面臨低溫雨雪天氣。雨雪過程頻繁，輸電線路覆冰現象多發，對電網的影響巨大，也對人們正常的生產生活造成一定損失。本文通過對輸電線路融冰過程進行分析，由此提出監測系統的設計與實現。
1.目前的融冰方式
1.1 交流短路融冰
人類使用交流電的歷史已經很久，對交流電的各種利用也研究得比較廣泛，利用交流電流融冰已經在國內外被普遍使用。目前國家電路系統中，交流線路所占比例大，例如湖南電網、應用交流電流進行融冰相對方便快捷，可從電網中直接取得電源。交流短路融冰的原理是在線路中造成局部短路，使導線發熱至可以融冰。
包括三種類型：三相短路融冰、兩相短路融冰、線―地單相短路融冰。對于進行技術改造困難，無法抵抗強覆冰的線路，交流短路融冰比較適合。但所需功率很大，因此只適合電壓不超過220kV的線路，而不適合電壓超過550kV的覆冰線路。
1.2 直流融冰
直流融冰相對于交流融冰來說具有更多的優勢：所需功率小、耗時短、融冰速度快，操作簡便易行、對電網正常工作的影響較小等。在1972年前蘇聯開始使用二極管整流裝置后，世界各國紛紛投入到對直流融冰技術的研究中。我國在2008年南方遭受極端天氣之后，電力科研工作者對直流融冰裝置和技術進行了自主研發，并在全國范圍內進行推廣，2009年至今每到覆冰期進行應用時，在應用規模和效果上表現優異，已走在世界先進水平。隨著科技的不斷發展進步，直流技術不斷改革創新，整流元器件也多種多樣，功能齊全，適合場景多。直流融冰技術應用越來越普遍。
1.3 過負荷融冰
過負荷融冰對于電壓等級為110kV的地區特別適用，地區電網不需要斷電，只需要提供足夠的負荷就可以進行融冰。過負荷融冰也稱為運行方式融冰，原理是通過調整電路的運行方式，而不用使電網停止工作，對覆冰的線路部分的負荷電流增大，來增加電能轉化為熱能的功率。這種融冰的方法簡便，對電網的影響不大，只需對電網運行方式進行調整。過負荷融冰的方法較多，目前主要采用的是這幾種方法：基于調度的調整潮流法、基于增加無功電流的融冰法、基于移相器的帶負荷法等。目前我國電網仍然是使用220kV輸電線路，和110kV線路存在很大聯系，所以使用過負荷融冰方法也比較適合。
2.融冰方案分析
2.1 融冰電流計算不準確
選擇何種融冰方法直接決定了融冰電流的計算方法，而融冰方法的選擇又與融冰線路的特點以及該線路在電網中的功能等相關聯。導線電阻、導線狀態、線路長度、天氣情況都對融冰的電流計算有很大影響。加拿大水電局根據線路覆冰的薄厚、環境的溫度、風向以及風速、輸電導線與水平地面間的距離、導線自身的電阻、吸熱系數等數據，研發了一種計算融冰電流的程序。在我國，各級、各地電力研究院根據《電力系統分析程序》，也進行了一系列的研究方案。但是這些理論成果在實際應用中并不方便，同時準確度比較低，在具體情況中，對融冰電流的計算的把控并不是十分精確。
2.2 融冰時間計算不準確
從對國內外融冰系統的現狀分析來看，對融冰時間的計算主要采用的方法是建立數學模型，所得假設比較保守固定，例如在實際情況下，輸電導線上的覆冰并不是十分整齊的對稱圖形，而經常為橢圓、菱形、錐形、針狀等不規則的形狀。同時，在融冰過程中，覆冰比較薄的部分常常會出現水膜，水膜的出現將會使冰繞其重心旋轉，融冰時間因此減少;同時，輸電導線的震動和彎曲、融冰時的天氣狀況、環境中的風速、導線覆冰厚度與地面覆冰厚度不一致等都會對融冰時間計算的數學模型假設結果造成影響。實際上，融冰所需時間通常比假設的結果要久。
2.3 線路融冰的可行性
對于融冰線路的可行性進行分析，融冰電流需要的融冰電源的電壓是關鍵。由于設備能力和實際情況的制約，系統存儲無功的能力受限制。對于長度不超過169km的輸電線路，如按交流短路融冰方式來說，最小融冰電流所需融冰電源為220kV，但無功功率同時限制了電源電壓，若按照此種方式融冰，則無功功率應大于或等于2000Mvar;而對于550kV供電線路來說，不能使用220kV作為融冰電源，也不能使用550kV作為融冰電源。當環境溫度在18攝氏度、無風，融冰電流不低于4000A時，可使用直流融冰的方法，所需功率由系統提供，不多于200MW。綜上，要針對各種線路，與實際情況相結合，選擇適宜的方案對線路進行融冰，才能高效快捷地完成融冰任務，保障廣大人民群眾的利益不受損失。
3.監測系統的設計
3.1 系統組成
輸電線路融冰過程監測系統有很多種，通常包括對輸電線路氣象情況微小變化的監測，例如環境溫度、濕度、風向、風速以及氣壓等;同時也可監測導線的覆冰狀況，例如導線的彎曲程度和震動幅度等;此外還可監測導線的實際工作溫度。監測系統的組成的基礎是位于省級監控中心的主機，還包括下轄地市的電力部門監控中心的主機、線路通信分機、氣象監測分機、專家系統等五個部分。通過這種輸電線路融冰過程的監測系統，可對導線溫度、覆冰重力動態變化、風向、風速、溫度、濕度、壓力、降水量進行從上到下的實時監測。
3.2 系統運行
該監測系統的運行方式如下：首先根據省級監控中心的主機根據時間變化得到的環境溫度、濕度、風向、風速、大氣壓力、導線的覆冰狀況、導線的彎曲程度和震動幅度、導線溫度等信息，對此進行收集整理的同時，要通過線路通信分機對各地市的氣象監測分機進行聯系，將信息發送下去。根據建立的數學模型計算并分析各個監測地點融冰線路的覆冰、融冰狀況變化情況以及當前導線的溫度變化情況等。省級監測中心可對線路通信分機進行參數設置，可直接對地市級監測中心的結果進行處理分析，這樣，能夠有效地提高融冰線路監測系統工作的效率和靈活程度。
3.3 系統試驗效果
采用上述的輸電線路融冰過程監測系統進行試驗。從線路覆冰開始監測，線路覆冰經過起始階段，發展階段以及穩定階段，期間可能會出現短時間覆冰大面積脫落，當覆冰過程結束時對該線路進行融冰，通過省級監測中心所得信息，操作人員對線路進行直流融冰操作。監測分機將融冰情況實時經由通訊分機上傳至監控中心，通過專家系統，可對導線溫度進行調節，并記錄測量數據，最終自動地繪制出一條溫度隨時間變化的曲線。通過該曲線可以清楚地了解整個現場覆冰融冰的情況。當線路覆冰程度為零時，系統通過地市級監測分機和通訊分機的反饋，可提醒操作人員停止融冰操作，結束融冰過程，避免導線溫度過高引起不必要的損失。該試驗表明，此系統對線路融冰具有很高的監測效果以及操作簡便易行等優點。
結語
輸電線路覆冰會造成很多問題和嚴重的后果，最直接的就是會給社會帶來經濟損失。所以線路的覆冰機理的研究、相關數學模型的建立、融冰過程的實現以及融冰過程的監測都十分重要。通過對融冰進行監測，可提高融冰效率，節約社會資源。
參考文獻
關鍵詞：城市路燈；電氣系統；設計原則；設計要點；自動化控制；遠程監控
一、城市路燈電氣系統的設計原則
城市路燈電氣系統的設計原則主要表現為：（1）統一協調原則。首先應該以全局觀念為設計的指導理念，將燈光的亮度、光影關系以及照明方式進行整合式考量，對于各個部分能夠對整體產生的影響進行分析。在進行城市路燈電器系統設計之前都需要制定一個建設規劃，確保整個建設工程能夠在規范的環境下進行。在對其進行整合式考量的過程中，應該對規劃的內容進行了解，使其能夠具備參照借鑒意義，分清系統設計的主次，對于一些重點環節進行明確。（2）綠色照明原則。隨著低碳環保概念的深入，城市路燈設計必須在綠色理念的指導下進行。對于照明產品進行選用的過程必須遵循節能環保的原則，確保所選的產品具備使用期限長、電能利用率高。對于照明電器系統進行較為嚴格的管控，避免光污染的出現，為我國的可持續發展事業做出巨大的貢獻。
二、城市路燈電氣系統的設計要點分析
1、合理選擇城市路燈參數。（1）布燈間距的選擇。間距的選擇在符合規范前提下盡量增加安裝高度，擴大安裝間距；（2）布燈方式的選擇。為單側布置、雙側交錯布置、雙側布置和中心對稱布置，要結合路面的斷面形式綜合考慮。一般，若選擇單側布置，則道路有效寬度值為實際路寬與一個懸挑長度的差；若為雙側布置，則有效寬度應定為實際路寬與兩個懸挑長度的差。若為中心對稱布置，則有效寬度與道路實際寬度相等。從而結合燈桿高度等基數可計算出城市路燈的平均照明度，并按相關標準進行設計和安裝。
2、合理選擇照明燈具。（1）截光型燈具：此種燈具最大光強方向范圍為0～65°，90°允許最大允許光強為10cd/1000lm；優點為眩光輕，不刺眼。缺點為照明范圍較小，周邊燈光昏暗，為快速路、主干路等主要道路照明燈常用類型。（2）半截光型燈具：此種燈具最大光強方向范圍為0～75°，90°允許最大允許光強為50cd/1000lm；優點為眩光適中，光線照明范圍較大，實用性高。為次干路及支路市政照明燈的首選類型。
3、強化路燈線路與路燈接地設計。線路設計是路燈安裝中的重點，設計過程要綜合考慮線路損耗以及電壓供給問題，確保供壓穩定。一般設計為額定電壓值上浮5%或以上。根據車流量以及照明效果，對亮燈盞數進行控制。燈光照明要首選滿足需求最大的群體，實現資源合理利用。隨著技術的發達，微機監控和無線控制成為目前主要監控模式。目前，對于路燈安裝接地的主要問題是安裝規范不統一。TN-S接地系統由于安全系數相對較高，因此應用最為廣泛。其原理為：專用保護線PE上電流和對地電壓均為零。并在干線上采用漏電保護器，將部分PE線越過漏電保護器重復接地。而對于PE線材料的選擇，多為鎧裝電纜的金屬外皮或者鍍鋅圓鋼。實踐證明，在路燈經過的起點、中間適當間隔和終點處打一組地極，同時要求接地電阻4Ω以下，可提高接地效果，減少觸電事故的發生。
三、城市路燈電氣自動化控制技術分析
1、PLC路燈自動化控制技術。PLC路燈控制技術具有可靠性、功能以及性價比等優勢，例如：產品的開發時間較短、系統功能性強、在可靠性和性價比方面較高、系統的硬件齊全、產品在使用方面比較方便、系統體積小、其設計、安裝和調試方面工作量相對較少，當然系統的維修也很方便等優點，該系統在工業生產中的控制裝置中使用廣泛。
2、城市路燈照明自動化控制系統電力載波路燈技術。照明控制系統電力載波路燈技術利用時控與光控雙向來進行控制，在系統檢測到每個路段的亮燈率，從而實現城市道路路燈的自動啟閉，有效控制半夜燈或者全夜；利用電壓和電流實現測量與監控，狀態信息與控制信號是通過電力線載波技g來傳輸的，對供電變壓器線路開路和短路等各種突發事件進行即時報警；實現智能管理和監控路燈，從而讓路燈達到可靠、穩定和經濟、高效的運行。
3、城市路燈照明自動化控制系統無線路燈控制技術。照明控制系統無線路燈控制構成是采用一個中心管理PC與好幾個路燈控制終端節點相連，通過TCP/IP協議實現監控中心和管理中心進行通信，采用設定路燈的工作信息，如開關時間或時鐘日歷等，系統的指令信息是通過路燈節點的路由來把控制信息由監控中心直接傳送到路燈終端節點，達到當路燈發生故障時進行報警。路燈照明燈的開關控制是通過無線電通道數據的收發來實現的，這樣避開了電力線載波通訊中的不確定性與干擾的繁雜，從而提高了控制系統的確定性與穩定性，這種控制系統性價比低、投資太大，當然具有安裝方便、控制組合多、布點靈活、系統安全性高的優點。
四、城市路燈遠程自動化監控技術的分析
1、城市路燈自動化監控系統的組成。基于GPRS-Internet的城市路燈遠程監控系統主要由兩個部分組成，即監控中心的主控計算機和道路兩旁路燈現場的多臺遠程監控終端，他們之間通過GPRS-Internet連接。監控中心主控計算機通過與Internet連接，可以采集到路燈的實時運行參數，并且對路燈進行遠程監測、控制和管理。遠程監控終端，即安裝于路燈終端的設備，要求位于移動通信覆蓋的區域范圍內。遠程監控終端接收執行來自監控中心的各個命令，如開關路燈命令、設置路燈開關時間、校對時鐘命令等，該系統通過傳感器能夠自動檢測出終端路燈設備的異常事故，并及時將信息上傳給主控中心計算機。
2、城市路燈自動化監控的控制中心。城市路燈自動化監控是通過控制中心實現對路燈終端的控制。控制中心的規模可大可小，既可以使用一臺計算機，也可以使用大型網絡計算機群組。控制中心一般由主控機、顯示設備、通信單元、供電設備和計算機網絡等組成。
3、城市路燈自動化監控的通信網絡。通信網絡主要負責信息的上傳和下達任務，一方面將控制中心的指令傳送給路燈終端，另一方面將路燈的運行狀況傳送給控制中心。目前比較常用的通信技術有，有線通信、無線通信、電力載波等，該系統中選取GPRS通信方式，它具有隨時隨地實現比較高速的數據傳輸，不受時間地點的限制等優點。
4、遠程監控系統的主要功能。路燈監控系統遠程監控終端的基本功能主要包括通信、控制和事故預警。通信：與控制中心交換數據，接收并執行控制中心的命令，更改遠程監控終端設置，上傳光敏傳感器采集到的光亮強度信息。控制：響應遙控命令，控制路燈開關。事故判斷與報警：對采集到的光亮度進行檢查，結合當前開關狀態和運行時間段，判斷運行狀態正常與否。如發生異常或發生事故，遠程監控終端立即報警。
結束語
城市路燈是現代市政設施現代化程度的標志之一，城市道路照明作為城市基礎設施建設的重要內容，安全、先進、可靠的城市路燈自動化監控系統對提高城市品位以及提高城市服務水平等方面具有重要作用，同時對社會效益和經濟效益的提高和對路燈管理部門的節能降耗具有重要意義。
參考文獻：
【關鍵詞】高速公路；機電工程；監理工作；質量控制
引言
高速公路機電工程也稱為“高速公路智能交通系統工程”。高速公路機電系統主要包括“三大系統”和“隧道機電系統”，其中“三大系統”包括：監控系統、收費系統、通信系統；“隧道機電系統”一般包括隧道監控系統、隧道通風照明系統、隧道供配電系統。在高速公路的建設和發展過程中，監控、收費、通信三大系統是同步進行，協調發展的。現場施工過程中，高速公路機電工程建設也遇到了很多問題，在工程建設人員及廣大技術人員的共同努力下，一個個問題被解決，機電工程管理有了很大進步，下面就機電工程監理工作過程中的要點進行具體分析。
1、至關重要的高速公路機電工程聯合設計工作
1.1保證人員按時進場做好聯合設計前的準備工作
在施工、監理合同鑒定后，為了保證機電工程項目聯合設計工作的質量和進度，各個參建方應按照合同要求安排相應的技術人員和管理人員進場開展聯合設計前的調查工作。優秀的設計、監理、施工、管理技術人員的全身心投入和良好合作是工程成功的保證。
1.2根據現場實際情況完善聯合設計圖紙
準備階段：相關人員進行圖紙會審，與相關設計人員進行技術交流和答疑，在對施工現場做好充分的調查工作的前提下，提出設備選型清單和初步設計中存在的施工疑點。
方案和設備初步優化階段：業主、設計、監理、承包商共同溝通討論，開始施工方案和設備優化工作，補充、完善施工圖紙。
專家評審論證階段：召開機電工程聯合設計專項會議，聘請業內的專家對存疑工程進行逐一討論，根據聯合設計會議的結論編制實際施工圖紙，并要求設計單位進行最終確認。
最后，根據總體設計的計劃要求，監理單位要監督各承包單位制定詳細工作計劃，并對聯合設計工作的開展情況進行落實，對每一階段應該完成的任務指標進行驗收檢查。
1.3精心論證，審慎處理關鍵設備選型工作
設備選型工作直接決定了機電工程的質量和進度，因此，對關鍵設備選型審查時，要選派有經驗的、技術能力較強的工程師全程參與，同時要求各工作人員及相關單位要嚴格、認真、細致，在不隨便更換設備品牌型號的前提下確定最終設備清單。
2、加強監理工作，嚴把工程質量關
監理人員應嚴格按照“誠信守法、管理規范、保護環境、預防污染、以人為本、安全健康、優質服務、持續改進”的質量、環境、職業健康安全方針，明確崗位職責，嚴格檢查制度，使監理工作法制化、標準化、規范化和持續化，確保工程進度控制在合同工期內，費用控制在業主概算內，工程質量等級達到優良。
2.1嚴格進行設備、材料進場檢驗
原材料、設備進場檢驗是機電工程質量控制的重點。根據機電工程的特點，材料和設備是構成工程的主體和基礎，機電工程主要由各類型機電設備集成，在設計和施工招投標階段即已對工程技術指標和所能達到的功能，以及設備材料的品牌型號規格進行了確定。因此，材料和設備是否與合同清單吻合，是實現設計指標、合同履約的首要標志。
2.2貫穿始終的質量控制監理工作
工程實施中將工程質量監理貫穿于施工各個階段，采取科學的管理程序和積極有效的監理措施，對工程的施工工藝、技術要點進行分析，做好工程質量的預控、過程的監控，以保證工程質量按設計圖紙和技術規范要求達標。
在現場監理服務過程中，嚴格按照合同文件、經批準的聯合設計文件、監理規范，對單體設備、軟件的安裝、調試，線纜的接續、測試，系統的調試及運行，聯網調試及試運行等分項、分部、單位工程進行監理，作好檢驗和轉序審批工作，嚴把工程質量關。
2.3抓好應用軟件的開發、測試、安裝、調試及系統聯調工作
完整的高速公路機電工程不僅需建設先進的、適用的、穩定的硬件系統，還需包含監控軟件、收費軟件、系統安全軟件及社會服務等軟件的測試、安裝、調試及系統聯調工作。并保證軟件接口為其它待建高速公路機電系統的接入進行了預留。在時間節點上，一要做到：在軟件開發的進度上一定提前于設備安裝的進度，以使一旦提供界面，軟件就能進場安裝和測試。在測試中發現的問題，立即完善，再進行測試，直到完善為止。
3、協調各方關系，落實工程進度，加快實施步伐
機電工程，作為公路工程施工的最后一個環節，容易受到先前施工工序中的土建及房建工程等其他環節和因素的制約和影響。包含一定的客觀因素及主觀因素。
客觀上：影響機電工程進度的主要因素有：隧道、變電所、收費站和服務區主體或土建工程，此外，還有通信和監控機房的提供時間及空間，場區內管道、車道和收費亭的提供時間等等。機電工程監理人員應該詳細分析影響機電工程開展的各個影響因素，做好工程主體工作的施工和協調，對一些處理不了的現場難題，要及時向上級領導反饋，爭取機電工程施工的時間。
主觀上：隨著公路工程施工的難度加大，要求機電工程施工的速度有所加快，這一成果的取得離不開先進的機電設備，機電設備具有更新換代快采購周期較長的特點，而設備的采購時長是影響機電工程進度的一個重要因素。因此，監理方應嚴格審查承包單位設備采購的進度是否滿足工程需要，盡量保證設備采購工作不影響施工進度。
4、不容忽視的細節工程
機電工程施工中的一些質量問題多由于施工單位管理不夠嚴密，忽視一些非重要的施工環節的工藝和技術要求，簡單認為主體和關鍵問題確保質量關即可，但實際上往往這些所謂的不重要的、非主體的附屬工序和環節出現問題或隱患，沒有得到足夠的重視，從而造成更大的問題和損失。機電工程是多專業的集成項目，是一個復雜的系統工程，每個細節對于整體來說都非常重要和關鍵，我們只有認真地做好每一個環節的工作，才能保證整體系統工程的安全有效運轉。
結束語
要想實現高速公路機電工程的順利開展，安全、優質地完成工程，對每一名監理人員來說，都充滿了挑戰。但是，相信在機電工程建設參建人員的共同努力下，認真分析工程中的要點環節，做到在問題面前不退縮，在解決問題過程中得到鍛煉并成長，不斷提高自身管理水平和技術水平，就一定能夠實現工程目標，順利的完成工程監理工作。
參考文獻
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【關鍵詞】雙極性器件；熱現象；集成電路；可制造性設計
1.引言
技術計算機輔助設計（TCAD）主要是研發新的半導體器件結構和優化工藝流程及其器件物理特性參數的技術，在過去的二十年中，從納米級微處理器到高壓功率器件的研究過程中，TCAD已經成為集成電路設計非常重要的工具，隨著計算機處理能力和運算速度的提高，TCAD在研究新的器件結構以及優化工藝流程的效率越來越來高，使用TCAD工具可以大大提高成品率，縮短產品開發周期和上市時間。
Sentaurus Workbench是當今全球最為著名的IC設計軟件開發商美國新思科技（Synopsys Inc.）研發的新一代納米級TCAD仿真平臺，又被稱為新一代集成電路虛擬化加工與制造系統。它集成了TCAD各模擬工具，具有直觀易操作的圖形界面，用戶可以通過圖形界面來進行半導體器件結構的研究及其制備中工藝模擬和器件仿真的設計、組織和運行，并通過它所提供的數據管理和仿真管理機制，對產品性能進行有效的預測，它自動地管理信息流，其中包括用戶輸入文件、項目參數信息和運用看圖工具來分析器件特性。
2.Sentaurus Workbench的結構和特點
2.1 SWB的結構
SWB仿真系統基于開放性的圖形化環境，集成了大量的工藝和器件TCAD仿真工具（圖1所示），并嵌入了可對IC加工項目、加工實驗類別及實驗數據進行管理、組合和優化的功能，實現了對集成電路芯片加工的實際流程進行有效的虛擬化優化模擬。就是在SWB仿真系統中嵌入了實驗設計（DOE）處理模塊、表面響應建模（RSM）、實驗數據統計分析模塊、工藝條件優化模塊、簡潔工藝模型（PCM）、二維和三維可視化繪圖支持模塊等輔助工具。SWB仿真系統有效解決了IC工藝設計的中心化設計問題，使得半導體工藝條件的優化評估和器件特性的優化分析以及互聯、布線設計和寄生效應分析變得更加容易。SWB通過一系列虛擬化仿真技術進行設計評估、產量優化和失效分析，最終確定出最佳工藝條件，從而達到提高效率和節省費用的目的。
2.2 SWB的特點
作為新一代TCAD設計工具，SWB具有以下特點（圖2所示）。
多功能直觀的圖形用戶界面，把仿真過程組織到項目和文件夾中，簡化了復雜仿真項目的修改和處理；
工藝流程、電學特性測試程序和可視化繪圖工具分層封裝，保證對模擬數據流和模擬結果的有效管理，允許不同用戶共享實驗信息與數據；
可以進行實驗設計方法、表面響應建模、優化和統計分析功能；
在同一圖形用戶界面的程序調度工具可以安排和監測正在運行著的仿真程序；
靈活開放的工具界面允許第三方工具軟件嵌入并提供軟件接口。
3.器件結構及制程的設計
本工作取雙極性NPN晶體管為例，研究了NPN晶體管正常工作時體內熱現象的分布，在SWB下實現小尺寸雙極性器件熱損耗結構的可制造性設計，并提出具有建設性意義的研究路線。
我們研究的小尺寸縱向NPN雙極性晶體管的結構如圖3所示。基極設計采用雙多晶硅自對準結構，可以減小基極串聯電阻，同時具有更小的寄生面積，從而使寄生電容變小，使器件的速度性能得到增強。采用了多晶硅發射極技術，有助于實現發射極剖面結構的工藝控制，而使薄淺基極的形成更加容易。隔離要考慮的重點是為了降低串聯電阻以增加器件的工作速度，我們采用的是淺槽隔離（STI）。
器件制程設計綜述如下：襯底參數為：N-外延層、N+襯底；外延層結構：1.6μm，摻雜濃度為2.5×1014cm-3，其上采用雙多晶硅自對準結構。首先，淀積厚度為3500的P+多晶硅，在930℃熱退火40分鐘后形成外基區；然后，注入硼劑量為1.5×1013cm-2，能量為30KeV，800℃下熱退火30分鐘形成內基區。接下來，淀積SiO2作為隔離墻，再淀積一層厚度為3000的N+多晶硅，注入As劑量為2.4×1016cm-2，在1050℃快速熱退火1分鐘后形成發射極。淀積鋁作為電極引線，N+襯底作為集電極。基區（注入）結深的設計值約為0.38μm，發射區（注入）結深的設計值約為0.24μm，故基區寬度的設計值約為140納米。
4.可制造性設計的實現
首先，在SWB環境下實現工藝級和器件物理特性仿真，保持VCE=3.0V不變，將VBE作為變量，通過調節VBE使得VCE恒定，由SWB模擬可以得到VBE與晶格溫度的關系曲線，如圖4所示。
由圖4可以看出，隨著晶格溫度的升高，VBE逐漸增大，在大約T=350K時，VBE達到最大值約0.735V。隨后，隨著晶格溫度的升高，VBE卻逐漸減小。
當IC=5×10-4A時，我們得到了與器件結構相對應的溫變三維描述，見圖5所示。
圖5中X坐標與Y坐標分別表示晶體管水平和垂直方向的尺寸。由圖5所示，器件器件縱向的溫變最大值為437.83K，最小值為432.02K。圖5是由工藝級的結構設計結果自動導入器件物理特性分析系統，基于小尺寸熱電流三維模型數值求解得到的。顯然，圖5對于研究器件荷電狀態下器件結構與熱效應之間的關系是至關重要的。圖5中Y方向上的零點為晶圓襯底與外延層的交界位置處，沿縱向點對點的溫變定量分析充分地體現出管芯級可制造性設計的技術價值和技術含量。特別是Y軸負方向頂端所涵蓋的區域是器件發射極內引線部分，該部分的溫變行為將誘發管芯內電極金屬化層的電遷移或造成臺階開路，所有這些，都會直接造成器件失效。
5.結束語
本工作基于集成電路模擬系統SWB可制造性設計完成小尺寸雙極性晶體管（BJT）熱現象相關的研究。客觀上為讀者展示了可制造性設計平臺和典型的可制造性設計的技術路線。研究結果表示出，基于器件內部結構參數的可制造性設計同器件物理特性的虛擬分析構成的所謂TCAD一體化虛擬制造與保持器件特性的最優化設計是相當重要的。
參考文獻
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作者簡介：
董志強（1955—），男，山東平陰人，海灣電子（山東）有限公司董事長兼總經理。
岳躍忠（1963—），男，山東嘉祥人，海灣電子（山東）有限公司工程部開發處處長，長期負責大功率整流橋系列的開發及性能研究，已有三項專利授權并獲得兩項山東省省級科技成果。
