第一篇：幾款功放芯片與效果器芯片簡介

幾款功放芯片與效果器芯片簡介

TDA1521/TDA1514A

TDA1521/TDA1514A是荷蘭飛利浦公司專門為數(shù)字音響在播放時(shí)的低失真度及高穩(wěn)度而設(shè)計(jì)推出的兩款芯片。所以用來接駁CD機(jī)直接輸出的音質(zhì)特別好。其中的參數(shù)為：TDA1521在電壓為±16V、阻抗為8Ω時(shí)，輸出功率為2×15W，此時(shí)的失真僅為0.5％。TDA1514A的工作電壓為±9V~±30V,在電壓為±25V、RL=8Ω時(shí)，輸出功率達(dá)到50 W，總諧波失真為0.08％。輸入阻抗20KΩ, 輸入靈敏度600mV,信嘈比達(dá)到85dB。其電路設(shè)有等待、靜嘈狀態(tài)，具有過熱保護(hù)，低失調(diào)電壓高紋波抑制，而且熱阻極低，具有極佳的高頻解析力和低頻力度。其音色通透純正，低音力度豐滿厚實(shí)，高音清亮明快，很有電子管的韻味。以上兩款功放的外圍零件都比較少，是“傻瓜”型的功放芯片，非常適合初級發(fā)燒友組裝，只要按照電路圖，不需調(diào)試就可獲得很好的效果。由于該芯片的輸入電平比較低，我們在制作是不需前置放大器，只要直接接到我們的電腦聲卡、光驅(qū)、隨身聽上即可。著名的電腦多媒體音箱漫步者也是采用這兩種芯片。

LM3886

LM38863TF是美國NS公司（美國國家半導(dǎo)體公司）于90年代初推出的一款大功率音頻功放芯片。該芯片的主要參數(shù)：工作電壓為±9V~±40V(推薦±25V~±35V)RL=8Ω時(shí)的連續(xù)輸出功率達(dá)到68W（峰值135 W）。如果接成BLT時(shí)的輸出功率可以達(dá)到100W，而它的失真小于0.03％，其內(nèi)部設(shè)計(jì)有非常完善的過耗保護(hù)電路。本人也在使用使芯片，它的音色非常甜美，音質(zhì)醇厚，頗有電子管的韻味，適合播放比較柔和的音樂。NS公司 還有LM1875、LM1876、LM4766等大家都熟悉的芯片，其中LM4766是最新的，為雙聲道設(shè)計(jì)，內(nèi)含過壓、欠壓、過載、超溫等保護(hù)電路。其輸出功率不小于2×40W.低音深沉而有彈性，頗具膽機(jī)的風(fēng)格。

TDA729

4TDA7294是歐洲著名的SGS-THOMSON意法微電子公司于90年代向中國大陸摧出的一款頗有新意的DMOS大功率的集成功放電路。它一掃以往線性集成功放和厚膜集成的生、冷、硬的音色，廣泛應(yīng)用于HI-FI領(lǐng)域：如家庭影院、有源音箱等。該芯片的設(shè)計(jì)以音色為重點(diǎn)，兼有雙極信號處理電路和功率MOS的優(yōu)點(diǎn)。具有耐高壓、低噪音、低失真度、重放音色極具親和力等特色；短路電流及過熱保護(hù)功能使其性能更完善。TDA7294的主要參數(shù)：Vs(電源電壓)=±10~±40V;Io(輸出電流峰值)為10安培；Po（RMS連續(xù)輸出功率）在Vs=±35V、8Ω時(shí)為70W，Vs=±27V、4Ω時(shí)為70W；音樂功率（有效值）Vs=±38V、8Ω時(shí)為100W,Vs=±29V、4Ω時(shí)為100W?？傊C波失真極低，僅為0.005％。另外，SGS-THOMSON意法微電子公司還有幾種代表作的功放芯片，如：TDA7295 TDA7296 TDA7264、TDA2030A(我們常用的麥藍(lán)低音炮就是采用此芯片)等。

LM4610N

LM4610是美國國家半導(dǎo)體公司的高品質(zhì)直流控制音響電路。它是一塊利用直流電壓控制音調(diào)、音量和聲道平衡的立體聲集成電路，并且具有3D音場處理、等響度補(bǔ)償功能。該電路控制平滑流暢，音質(zhì)自然流暢，高頻清晰、解析力佳，其產(chǎn)生的3D環(huán)繞聲場具有

很強(qiáng)的三維空間感和包圍感，主觀感覺與SRS的效果類似。LM4610N的主要電氣參數(shù)如下：具有3 D聲場處理功能和響度補(bǔ)償功能。響度補(bǔ)償是針對人耳在音量較小時(shí)對高低頻信號的靈敏度下降，因而在不同音量時(shí)對高、低頻端作適度的提升補(bǔ)償，使人耳在任何響度下始終聽到平坦、均衡的響應(yīng)。它的電壓范圍是：9V~16V(典型為12伏，電流為35毫安)；失真度僅0.03％；信嘈比高達(dá)80dB；頻寬達(dá)250 kHz,音量調(diào)節(jié)為75dB;平衡調(diào)節(jié)為1~20dB；音調(diào)調(diào)節(jié)范圍為±15dB；最大增益2dB；LM4610N具有輸入阻抗高（30Ω），輸出電阻低（２０Ω）的優(yōu)點(diǎn)。用LM6410N音調(diào)控制電路對提高音質(zhì)和加強(qiáng)低頻力度及三維空間感作用突出?？梢哉fLM4610N是組裝功放系統(tǒng)或替換調(diào)音部分的精品。

BBE技術(shù)

BBE是一種聲音增強(qiáng)和改善的專利技術(shù)。它的全稱是Barcus-BerryElectronice,是美國BBE.sound公司于1985年開始就推出市場的新技術(shù)。一出現(xiàn)就得到廣泛的應(yīng)用，比如國外的松下、索尼，國內(nèi)的TCL、創(chuàng)維、樂華等新一代彩電。在錄音和唱片上也紛紛利用BBE技術(shù)，而一些廣播電臺如加拿大的廣播公司、瑞士國際廣播、韓國廣播及日本的NHK政府開通的廣播電視系統(tǒng)，都應(yīng)用了這種技術(shù)。高解析力BBE電路XR1075 XR1075是美國XEAR公司最新推出的高解析力 BBE芯片。是在XR1071的基礎(chǔ)上，采用新的雙極性技術(shù)，使其芯片的噪聲系數(shù)更低、總諧波失真更小，而芯片的體積更小，外圍元件進(jìn)一步簡化，高低頻延伸、高頻解析力增強(qiáng)調(diào)節(jié)范圍和低頻補(bǔ)償范圍均比XR1071更寬。高頻調(diào)節(jié)范圍-0.5~+13 db,低頻補(bǔ)償調(diào)節(jié)范圍-0.5~+13db.數(shù)碼超重低音處理器M51134P M51134P

是日本三菱公司專門為AV影音系統(tǒng)開發(fā)的專用超低音檢測加強(qiáng)電路。其內(nèi)部包括：頻率檢測、調(diào)整器、電平檢測、低通濾波VCA壓控放大等。原理是采用數(shù)碼濾波方式檢測輸入信號中的低頻 成分的電平的高低，加強(qiáng)相應(yīng)低頻成分并進(jìn)行低頻動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（又壓控放大器完成），其原理與一般的低通濾波器形式的重低音加強(qiáng)電路不同。M51134P提供的重低音效果有強(qiáng)烈的震撼感，特別是雷聲、炮聲、爆炸聲等尤為突出。M51134P只是檢測低于120Hz的信號，如果輸入信號中沒有低于120Hz的成分，則沒有輸出。

最新標(biāo)準(zhǔn)虛擬杜比環(huán)繞聲芯片QS7779/QS7785

QS7779/QS7785是加拿大Qsound音頻實(shí)驗(yàn)室推出的單片虛擬化環(huán)繞音效處理電路，是目前業(yè)界公認(rèn)的處理效果最接近自然原聲的虛擬杜比環(huán)繞芯片！QS7779為2入2出方式，QS7785為2入5出，兩者內(nèi)部都包括了杜比定向邏輯和DVD(AC-3)混合信號解碼器，使用Qsound實(shí)驗(yàn)室的專利Qsurround虛擬環(huán)繞技術(shù)，并由Qsound實(shí)驗(yàn)室授權(quán)使用，該芯片的主要功能是：（1）如果輸入的是普通的立體聲信號，則進(jìn)行立體聲效果增強(qiáng)：（2）如果輸入的是2聲道的矩陣編碼信號（杜比定向邏輯或混合AC-3信號）則先將其解碼，再虛擬化合成2聲道或5聲道輸出。QS7779主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，使用2只揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)虛擬化環(huán)繞聲。2.信噪比11db, 動(dòng)態(tài)范圍110db.QS7785主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，解出的環(huán)繞信號為2聲道全頻帶，和AC-3環(huán)繞聲相同，優(yōu)于杜比定向邏輯系統(tǒng)。2.前方采用3 D立體聲增強(qiáng)技術(shù)，后方采用3D合成虛擬環(huán)繞技術(shù)，分兩種增強(qiáng)方式（低增強(qiáng)和高增強(qiáng)），具有中置輸出及低音增強(qiáng)功能。3.使用5聲道實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲，也可用2聲道輸出方式。4..信噪比11db, 動(dòng)態(tài)范圍110db

運(yùn)放(運(yùn)算放大器)我們常見或常用到有:4558(比較便宜一般用于一些隨身聽)。NE5532曾經(jīng)被譽(yù)為運(yùn)算放大器之皇。AD712K.AD827(非常不錯(cuò)的運(yùn)放在市面上很難買到正貨,聽說定貨也要等三個(gè)月。市面價(jià)大約100元每塊).以上的都是雙運(yùn)放,還有四運(yùn)放如:TL084.LT058 等等

第二篇：功放芯片與效果器芯片簡介

幾款功放芯片與效果器芯片簡介

2010-11-27 14:46

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TDA1521/TDA1514A

TDA1521/TDA1514A是荷蘭飛利浦公司專門為數(shù)字音響在播放時(shí)的低掉真度及高穩(wěn)度而設(shè)計(jì)推出的兩款芯片。所以用來接駁CD機(jī)直接輸出的音質(zhì)出格好。此中的參數(shù)為：TDA1521在電壓為±16V、阻抗為8Ω時(shí)，輸出功率為2×15W，此時(shí)的掉真僅為0.5％。TDA1514A的工作電壓為±9V~±30V,在電壓為±25V、RL=8Ω時(shí)，輸出功率達(dá)到50 W，總諧波掉真為0.08％。輸入阻抗20KΩ, 輸入靈敏度600mV,信嘈比達(dá)到85dB。其電路設(shè)有等待、靜嘈狀態(tài)，具有過熱庇護(hù)，低掉調(diào)電壓高紋波按捺，而且熱阻極低，具有極佳的高頻解析力和低頻力度。其音色通透純正，低音力度豐滿厚實(shí)，高音清亮明快，很有電子管的韻味。以上兩款功放的外圍零件都比力少，是“傻瓜”型的功放芯片，非常適合初級發(fā)燒友組裝，只要按照電路圖，不需調(diào)試就可獲得很好的效果。由于該芯片的輸入電平比力低，我們在制作是不需前置放大器，只要直接接到我們的電腦聲卡、光驅(qū)、隨身聽上即可。著名的電腦多媒體音箱安步者也是采用這兩種芯片。

LM3886

LM38863TF是美國NS公司（美國國家半導(dǎo)體公司）于90年代初推出的一款大功率音頻功放芯片。該芯片的主要參數(shù)：工作電壓為±9V~±40V(保舉±25V~±35V)RL=8Ω時(shí)的持續(xù)輸出功率達(dá)到68W（峰值135 W）。如果接成BLT時(shí)的輸出功率可以達(dá)到100W，而它的掉真小于0.03％，其內(nèi)部設(shè)計(jì)有非常完善的過耗庇護(hù)電路。本人也在使用使芯片，它的音色非常甜美，音質(zhì)醇厚，頗有電子管的韻味，適合播放比力柔和的音樂。NS公司還有LM1875、LM1876、LM4766等大師都熟悉的芯片，此中LM4766是最新的，為雙聲道設(shè)計(jì)，內(nèi)含過壓、欠壓、過載、超溫等庇護(hù)電路。其輸出功率不小于2×40W.低音深沉而有彈性，頗具膽機(jī)的風(fēng)格。

TDA7294

TDA7294是歐洲著名的SGS-THOMSON意法微電子公司于90年代向中國大陸摧出的一款頗有新意的DMOS大功率的集成功放電路。它一掃以往線性集成功放和厚膜集成的生、冷、硬的音色，廣泛應(yīng)用于HI-FI規(guī)模：如家庭影院、有源音箱等。該芯片的設(shè)計(jì)以音色為重點(diǎn)，兼有雙極信號措置電路和功率MOS的長處。具有耐高壓、低噪音、低掉真度、重放音色極具親和力等特色；短路電流及過熱庇護(hù)功能使其性能更完善。TDA7294的主要參數(shù)：Vs(電源電壓)=±10~±40V;Io(輸出電流峰值)為10安培；Po（RMS持續(xù)輸出功率）在Vs=±35V、8Ω時(shí)為70W，Vs=±27V、4Ω時(shí)為70W；音樂功率（有效值）Vs=±38V、8Ω時(shí)為100W,Vs=±29V、4Ω時(shí)為100W?？傊C波掉真極低，僅為0.005％。此外，SGS-THOMSON意法微電子公司還有幾種代表作的功放芯片，如：TDA7295 TDA7296 TDA7264、TDA2030A(我們常用的麥藍(lán)低音炮就是采用此芯片)等。

LM4610N

LM4610是美國國家半導(dǎo)體公司的高品質(zhì)直流控制音響電路。它是一塊操縱直流電壓控制調(diào)子、音量和聲道平衡的立體聲集成電路，而且具有3D音場措置、等響度抵償功能。該電路控制光滑流暢，音質(zhì)自然流暢，高頻清晰、解析力佳，其發(fā)生的3D環(huán)繞聲場具有很強(qiáng)的三維空間感和包抄感，主不雅觀感受與SRS的效果類似。LM4610N的主要電氣參數(shù)如下：具有3 D聲場措置功能和響度抵償功能。響度抵償是針對人耳在音量較小時(shí)對凹

凸頻信號的靈敏度下降，因而在分歧音量時(shí)對高、低頻端作適度的提升抵償，使人耳在任何響度下始終聽到平坦、均衡的響應(yīng)。它的電壓規(guī)模是：9V~16V(典型為12伏，電流為35毫安)；掉真度僅0.03％；信嘈比高達(dá)80dB；頻寬達(dá)250 kHz,音量調(diào)節(jié)為75dB;平衡調(diào)節(jié)為1~20dB；調(diào)子調(diào)節(jié)規(guī)模為±15dB；最大增益2dB；LM4610N具有輸入阻抗高（30Ω），輸出電阻低（２０Ω）的長處。用LM6410N調(diào)子控制電路對提高音質(zhì)和加強(qiáng)低頻力度及三維空間感感化突出。可以說LM4610N是組裝功放系統(tǒng)或替換調(diào)音部門的精品。

BBE技術(shù)

BBE是一種聲音增強(qiáng)和改善的專利技術(shù)。它的全稱是Barcus-BerryElectronice,是美國BBE.sound公司于1985年開始就推出市場的新技術(shù)。一呈現(xiàn)就得到廣泛的應(yīng)用，好比國外的松下、索尼，國內(nèi)的TCL、創(chuàng)維、樂華等新一代彩電。在灌音和唱片上也紛紛操縱BBE技術(shù)，而一些廣播電臺如加拿大的廣播公司、瑞士國際廣播、韓國廣播及日本的NHK當(dāng)局開通的廣播電視系統(tǒng)，都應(yīng)用了這種技術(shù)。高解析力BBE電路XR1075 XR1075是美國XEAR公司最新推出的高解析力 BBE芯片。是在XR1071的根本上，采用新的雙極性技術(shù)，使其芯片的噪聲系數(shù)更低、總諧波掉真更小，而芯片的體積更小，外圍元件進(jìn)一步簡化，凹凸頻延伸、高頻解析力增強(qiáng)調(diào)節(jié)規(guī)模和低頻抵償規(guī)模均比XR1071更寬。高頻調(diào)節(jié)規(guī)模-0.5~+13 db,低頻抵償調(diào)節(jié)規(guī)模-0.5~+13db.數(shù)碼超重低音措置器M51134P M51134P

是日本三菱公司專門為AV影音系統(tǒng)開發(fā)的專用超低音檢測加強(qiáng)電路。其內(nèi)部包羅：頻率檢測、調(diào)整器、電平檢測、低通濾波VCA壓控放大等。道理是采用數(shù)碼濾波方式檢測輸入信號中的低頻成分的電平的凹凸，加強(qiáng)相應(yīng)低頻成分并進(jìn)行低頻動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（又壓控放大器完成），其道理與一般的低通濾波器形式的重低音加強(qiáng)電路分歧。M51134P供給的重低音效果有強(qiáng)烈的震撼感，出格是雷聲、炮聲、爆炸聲等尤為突出。M51134P只是檢測低于120Hz的信號，如果輸入信號中沒有低于120Hz的成分，則沒有輸出。

最新尺度虛擬杜比環(huán)繞聲芯片QS7779/QS7785

QS7779/QS7785是加拿大Qsound音頻嘗試室推出的單片虛擬化環(huán)繞音效措置電路，是目前業(yè)界公認(rèn)的措置效果最接近自然原聲的虛擬杜比環(huán)繞芯片！QS7779為2入2出方式，QS7785為2入5出，兩者內(nèi)部都包羅了杜比定向邏輯和DVD(AC-3)混合信號解碼器，使用Qsound嘗試室的專利Qsurround虛擬環(huán)繞技術(shù)，并由Qsound嘗試室授權(quán)使用，該芯片的主要功能是：（1）如果輸入的是普通的立體聲信號，則進(jìn)行立體聲效果增強(qiáng)：（2）如果輸入的是2聲道的矩陣編碼信號（杜比定向邏輯或混合AC-3信號）則先將其解碼，再虛擬化合成2聲道或5聲道輸出。QS7779主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，使用2只揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)虛擬化環(huán)繞聲。2.信噪比11db, 動(dòng)態(tài)規(guī)模

110db.QS7785主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，解出的環(huán)繞信號為2聲道全頻帶，和AC-3環(huán)繞聲不異，優(yōu)于杜比定向邏輯系統(tǒng)。2.前方采用3 D立體聲增強(qiáng)技術(shù)，后方采用3D合成虛擬環(huán)繞技術(shù)，分兩種增強(qiáng)方式（低增強(qiáng)和高增強(qiáng)），具有中置輸出及低音增強(qiáng)功能。3.使用5聲道實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲，也可用2聲道輸出方式。4..信噪比11db, 動(dòng)態(tài)規(guī)模110db

運(yùn)放(運(yùn)算放大器)我們常見或常用到有:4558(比力便宜一般用于一些隨身聽)。

NE5532曾經(jīng)被譽(yù)為運(yùn)算放大器之皇。AD712K.AD827(非常不錯(cuò)的運(yùn)放在市面上很難買到正貨,傳聞定貨也要等三個(gè)月。市面價(jià)大約100元每塊).以上的都是雙運(yùn)放,還有四運(yùn)放如:TL084.LT058 等等.TDA1521/TDA1514A是荷蘭飛利浦公司專門為數(shù)字音響在播放時(shí)的低掉真度及高穩(wěn)度而設(shè)計(jì)推出的兩款芯片。所以用來接駁CD機(jī)直接輸出的音質(zhì)出格好。此中的參數(shù)為：

TDA1521在電壓為±16V、阻抗為8Ω時(shí)，輸出功率為2×15W，此時(shí)的掉真僅為0.5％。TDA1514A的工作電壓為±9V~±30V,在電壓為±25V、RL=8Ω時(shí)，輸出功率達(dá)到50 W，總諧波掉真為0.08％。輸入阻抗20KΩ, 輸入靈敏度600mV,信嘈比達(dá)到85dB。其電路設(shè)有等待、靜嘈狀態(tài)，具有過熱庇護(hù)，低掉調(diào)電壓高紋波按捺，而且熱阻極低，具有極佳的高頻解析力和低頻力度。其音色通透純正，低音力度豐滿厚實(shí)，高音清亮明快，很有電子管的韻味。以上兩款功放的外圍零件都比力少，是“傻瓜”型的功放芯片，非常適合初級發(fā)燒友組裝，只要按照電路圖，不需調(diào)試就可獲得很好的效果。由于該芯片的輸入電平比力低，我們在制作是不需前置放大器，只要直接接到我們的電腦聲卡、光驅(qū)、隨身聽上即可。著名的電腦多媒體音箱安步者也是采用這兩種芯片。

LM3886

LM38863TF是美國NS公司（美國國家半導(dǎo)體公司）于90年代初推出的一款大功率音頻功放芯片。該芯片的主要參數(shù)：工作電壓為±9V~±40V(保舉±25V~±35V)RL=8Ω時(shí)的持續(xù)輸出功率達(dá)到68W（峰值135 W）。如果接成BLT時(shí)的輸出功率可以達(dá)到100W，而它的掉真小于0.03％，其內(nèi)部設(shè)計(jì)有非常完善的過耗庇護(hù)電路。本人也在使用使芯片，它的音色非常甜美，音質(zhì)醇厚，頗有電子管的韻味，適合播放比力柔和的音樂。NS公司還有LM1875、LM1876、LM4766等大師都熟悉的芯片，此中LM4766是最新的，為雙聲道設(shè)計(jì)，內(nèi)含過壓、欠壓、過載、超溫等庇護(hù)電路。其輸出功率不小于2×40W.低音深沉而有彈性，頗具膽機(jī)的風(fēng)格。

TDA729

4TDA7294是歐洲著名的SGS-THOMSON意法微電子公司于90年代向中國大陸摧出的一款頗有新意的DMOS大功率的集成功放電路。它一掃以往線性集成功放和厚膜集成的生、冷、硬的音色，廣泛應(yīng)用于HI-FI規(guī)模：如家庭影院、有源音箱等。該芯片的設(shè)計(jì)以音色為重點(diǎn)，兼有雙極信號措置電路和功率MOS的長處。具有耐高壓、低噪音、低掉真度、重放音色極具親和力等特色；短路電流及過熱庇護(hù)功能使其性能更完善。TDA7294的主要參數(shù)：Vs(電源電壓)=±10~±40V;Io(輸出電流峰值)為10安培；Po（RMS持續(xù)輸出功率）在Vs=±35V、8Ω時(shí)為70W，Vs=±27V、4Ω時(shí)為70W；音樂功率（有效值）Vs=±38V、8Ω時(shí)為100W,Vs=±29V、4Ω時(shí)為100W?？傊C波掉真極低，僅為0.005％。此外，SGS-THOMSON意法微電子公司還有幾種代表作的功放芯片，如：TDA7295 TDA7296 TDA7264、TDA2030A(我們常用的麥藍(lán)低音炮就是采用此芯片)等。

LM4610NLM4610是美國國家半導(dǎo)體公司的高品質(zhì)直流控制音響電路。它是一塊操縱直流電壓控制調(diào)子、音量和聲道平衡的立體聲集成電路，而且具有3D音場措置、等響度抵償功能。該電路控制光滑流暢，音質(zhì)自然流暢，高頻清晰、解析力佳，其發(fā)生的3D環(huán)繞聲場具有很強(qiáng)的三維空間感和包抄感，主不雅觀感受與SRS的效果類似。LM4610N的主要電氣參數(shù)如下：具有3 D聲場措置功能和響度抵償功能。響度抵償是針對人耳在音量

較小時(shí)對凹凸頻信號的靈敏度下降，因而在分歧音量時(shí)對高、低頻端作適度的提升抵償，使人耳在任何響度下始終聽到平坦、均衡的響應(yīng)。它的電壓規(guī)模是：9V~16V(典型為12伏，電流為35毫安)；掉真度僅0.03％；信嘈比高達(dá)80dB；頻寬達(dá)250 kHz,音量調(diào)節(jié)為75dB;平衡調(diào)節(jié)為1~20dB；調(diào)子調(diào)節(jié)規(guī)模為±15dB；最大增益2dB；LM4610N具有輸入阻抗高（30Ω），輸出電阻低（２０Ω）的長處。用LM6410N調(diào)子控制電路對提高音質(zhì)和加強(qiáng)低頻力度及三維空間感感化突出?？梢哉fLM4610N是組裝功放系統(tǒng)或替換調(diào)音部門的精品。

BBE技術(shù)

BBE是一種聲音增強(qiáng)和改善的專利技術(shù)。它的全稱是Barcus-BerryElectronice,是美國BBE.sound公司于1985年開始就推出市場的新技術(shù)。一呈現(xiàn)就得到廣泛的應(yīng)用，好比國外的松下、索尼，國內(nèi)的TCL、創(chuàng)維、樂華等新一代彩電。在灌音和唱片上也紛紛操縱BBE技術(shù)，而一些廣播電臺如加拿大的廣播公司、瑞士國際廣播、韓國廣播及日本的NHK當(dāng)局開通的廣播電視系統(tǒng)，都應(yīng)用了這種技術(shù)。高解析力BBE電路XR1075 XR1075是美國XEAR公司最新推出的高解析力 BBE芯片。是在XR1071的根本上，采用新的雙極性技術(shù)，使其芯片的噪聲系數(shù)更低、總諧波掉真更小，而芯片的體積更小，外圍元件進(jìn)一步簡化，凹凸頻延伸、高頻解析力增強(qiáng)調(diào)節(jié)規(guī)模和低頻抵償規(guī)模均比XR1071更寬。高頻調(diào)節(jié)規(guī)模-0.5~+13 db,低頻抵償調(diào)節(jié)規(guī)模-0.5~+13db.數(shù)碼超重低音措置器M51134P M51134P

是日本三菱公司專門為AV影音系統(tǒng)開發(fā)的專用超低音檢測加強(qiáng)電路。其內(nèi)部包羅：頻率檢測、調(diào)整器、電平檢測、低通濾波VCA壓控放大等。道理是采用數(shù)碼濾波方式檢測輸入信號中的低頻 成分的電平的凹凸，加強(qiáng)相應(yīng)低頻成分并進(jìn)行低頻動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（又壓控放大器完成），其道理與一般的低通濾波器形式的重低音加強(qiáng)電路分歧。M51134P供給的重低音效果有強(qiáng)烈的震撼感，出格是雷聲、炮聲、爆炸聲等尤為突出。M51134P只是檢測低于120Hz的信號，如果輸入信號中沒有低于120Hz的成分，則沒有輸出。

最新尺度虛擬杜比環(huán)繞聲芯片QS7779/QS778

5QS7779/QS7785是加拿大Qsound音頻嘗試室推出的單片虛擬化環(huán)繞音效措置電路，是目前業(yè)界公認(rèn)的措置效果最接近自然原聲的虛擬杜比環(huán)繞芯片！QS7779為2入2出方式，QS7785為2入5出，兩者內(nèi)部都包羅了杜比定向邏輯和DVD(AC-3)混合信號解碼器，使用Qsound嘗試室的專利Qsurround虛擬環(huán)繞技術(shù)，并由Qsound嘗試室授權(quán)使用，該芯片的主要功能是：（1）如果輸入的是普通的立體聲信號，則進(jìn)行立體聲效果增強(qiáng)：（2）如果輸入的是2聲道的矩陣編碼信號（杜比定向邏輯或混合AC-3信號）則先將其解碼，再虛擬化合成2聲道或5聲道輸出。QS7779主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，使用2只揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)虛擬化環(huán)繞聲。2.信噪比11db, 動(dòng)態(tài)規(guī)模

110db.QS7785主要特點(diǎn)： 1.內(nèi)帶杜比定向邏輯和 DVD(AC-3)混合信號解碼輸器，解出的環(huán)繞信號為2聲道全頻帶，和AC-3環(huán)繞聲不異，優(yōu)于杜比定向邏輯系統(tǒng)。2.前方采用3 D立體聲增強(qiáng)技術(shù)，后方采用3D合成虛擬環(huán)繞技術(shù)，分兩種增強(qiáng)方式（低增強(qiáng)和高增

強(qiáng)），具有中置輸出及低音增強(qiáng)功能。3.使用5聲道實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲，也可用2聲道輸出方式。4..信噪比11db, 動(dòng)態(tài)規(guī)模110db

運(yùn)放(運(yùn)算放大器)我們常見或常用到有:4558(比力便宜一般用于一些隨身聽)。

NE5532曾經(jīng)被譽(yù)為運(yùn)算放大器之皇。AD712K.AD827(非常不錯(cuò)的運(yùn)放在市面上很難買到正貨,傳聞定貨也要等三個(gè)月。市面價(jià)大約100元每塊).以上的都是雙運(yùn)放,還有四運(yùn)放如:TL084.LT058 等等.在音響中，功放是擔(dān)任『訊號放大』的功能，由于他不做換能工作，因此就電器設(shè)計(jì)理論而言，功放不需要高深的技術(shù)，而且他的制造出產(chǎn)設(shè)備可以最簡單，測試調(diào)校儀器的需求也是最普通。當(dāng)然，設(shè)計(jì)是一回事，制造又是一回事，音色的好壞又是一回事。有些廠商把機(jī)器制做的很復(fù)雜，代價(jià)賣的很貴,音色自然也不錯(cuò);而有些廠商把機(jī)器做的非常小,內(nèi)部也很單,代價(jià)賣的很公共化，音色也不差。在這種情況下，身為消費(fèi)者要如何來選購功放？可以有以下的建議：一個(gè)是驅(qū)動(dòng)能力(即功率多少)，另一個(gè)是主動(dòng)原件(便是膽機(jī)還是晶體管機(jī))。功放可大致區(qū)分為幾大派系,首先我們先來講講英國派:這個(gè)地域，由于國情保守，所以所設(shè)計(jì)的功放輸出功率都不高，出格是歸并功放(integrate damplifier)這是英國廠家最拿手的杰作，其輸出功率一般都不會超過70W X 2以上。而美國功放則完全是「地大物博」的表示，200W X 2僅是尺度數(shù)值.這種分袂相當(dāng)顯然，相信您到音響店看一看就可以很快發(fā)現(xiàn)這樣的情況。而輸出功率和驅(qū)動(dòng)能力之間則是十分微妙的.講到「輸出功率」的凹凸與「驅(qū)動(dòng)能力」的強(qiáng)弱，兩者固然沒有絕對的關(guān)系，但卻有相對的聯(lián)系。輸出功率很容易從數(shù)字顯示，50W，100W，200W甚至更多，但是驅(qū)動(dòng)能力的辨識就得依靠慧眼，甚至得真正試過才知道了。后級「功率」功放的驅(qū)動(dòng)對象是喇叭，驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)，也就暗示越能壓得住喇叭。當(dāng)然您會問，什么樣的喇叭很難推？我的觀點(diǎn)是:低效率的(86db以下的),低阻抗的(4歐或以下的),靜電式和鋁帶式等等，都是很考你所選擇的功放的。而功放的驅(qū)動(dòng)能力則完全表此刻電流的供給上，電壓X電流，就是真正的「功率」.如果有一部功放，其功率標(biāo)稱是100W X 2（8Ω），200W X 2（4Ω），400W X 2（2Ω），我們凡是稱他是「大電流」設(shè)計(jì)，這種功放的驅(qū)動(dòng)能力就會比力強(qiáng)，但是環(huán)顧您四周的使用者，能達(dá)到「功率倍增」的功放，往往都是MADE IN U.S.A.；而英國或是日本的產(chǎn)物，在這一方面就顯的比力弱一些。因?yàn)榇箅娏鞴Ψ旁O(shè)計(jì)并不容易，輸出級，電源供應(yīng)部，都要非常講究，故大電流功放在機(jī)體上都不容易迷你小巧，英國歸并功放在功率,體型上固然比不上美國產(chǎn)物，但是因?yàn)樽叩穆肪€分歧，當(dāng)在斗室間驅(qū)動(dòng)喇叭時(shí),他們的表示，也有令人稱道之處。而日產(chǎn)功放雖在Hi-end市場上一直無法安身。初入門者卻往往會考慮采辦日產(chǎn)功放。這是因?yàn)槿毡緩S商也有它的絕活，出格是帶DOLBY PROLOGIC, AC-3, THX,DTS的AV環(huán)繞功放，在AV的規(guī)模,百分之九十以上都是MADE IN JAPAN。所以各國各派都是各走各的LM1875最常用的功放芯片之一，為單聲道設(shè)計(jì)，不僅具有音質(zhì)醇厚功率大的長處，還具

有完整的庇護(hù)電路，在同類型芯片中屬于高檔型號...功放芯片就好象是多媒體音箱的“心臟”，是為音箱供給動(dòng)力的部件，也是關(guān)系到音質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一，所以很多伴侶都想一探究竟，以下為小編搜集來的常見多媒體音箱功放芯片資料（國半篇），但愿能給大師一點(diǎn)參考價(jià)值。

1，LM1875

LM1875最常用的功放芯片之一，為單聲道設(shè)計(jì)，不僅具有音質(zhì)醇厚功率大的長處，還具有完整的庇護(hù)電路，在同類型芯片中屬于高檔型號，好比說老版的惠威D1080就使用了這個(gè)芯片?？上У氖沁@款芯片已經(jīng)公布頒發(fā)停產(chǎn)（傳說風(fēng)聞），眾多使用LM1875的音箱型號也紛紛升級，使用了代換芯片。

此外DIY的伴侶，采辦零件時(shí)要注意，由于LM1875單價(jià)較高，所以仿冒者很多，分袂起來也比力困難，這方面常識以后將單獨(dú)撰文說明。

2，LM3886

LM3886同樣是單聲道設(shè)計(jì)，共有11個(gè)引腳，相對LM1875來說，LM3886具有更大的功率，更寬的動(dòng)態(tài)，在其它參數(shù)上也有優(yōu)勢，所以只有最高端多媒體音箱才會采用LM3886做為功放芯片，此外甚至在HI-FI功放里面也經(jīng)常見到它的身影，可見LM3886本質(zhì)的優(yōu)秀。

3，LM1876

LM1876在多媒體音箱中使用并不多，但也是國半的經(jīng)典功放芯片之一，它的音色表示和LM1875如出一轍，但是為雙聲道設(shè)計(jì)，同時(shí)功率也要大一點(diǎn)，很適合DIY。4，LM4766

網(wǎng)上凡是的說法是，LM4766等于將兩個(gè)LM3886封裝在一起，這樣說是比力形象的，從性能參數(shù)來看，LM4766剛好和LM3886相當(dāng)，甚至音色表示也如出一轍。不外DIY的伴侶要注意了，LM4766引腳較多，具有“蜈蚣芯片”的“美稱”，在業(yè)余情況的焊接下，具有必然的難度。

好了，常見多媒體音箱功放芯片資料（國半篇）就介紹到這里，請關(guān)注我們近期的：常見多媒體音箱功放芯片資料（意法[ST]篇）。

嘗試10.TDA7294 發(fā)燒級功放制作

TDA7294是歐洲著名的SGS-THOMSON意法微電子公司于90年代向中國大陸推出的一款頗有新意的場效應(yīng)大功率的集成功放電路。它一掃以往線性集成功放和厚膜集成的生、冷、硬的音色，頗具電子管功放韻味，并廣泛應(yīng)用于HI-FI規(guī)模：如家庭影院、有源音箱等。迄今為止，可以說它是目前世界上為數(shù)不多的最好的功放集成電路之一。

該芯片的設(shè)計(jì)以音色為重點(diǎn)，兼有雙極信號措置電路和功率MOS的長處。具有耐高壓、低噪音、低掉真度、重放音色極具親和力等特色；而且具有靜音待機(jī)功能，短路電流及過熱庇護(hù)功能使其性能更完善，有關(guān)電器參數(shù)如下。

工作電壓規(guī)模：（VCC+VEE）=80V

輸出功率：高達(dá)100W

電壓規(guī)模：|VCC|+|VEE|=20V-80V

第三篇：主流功放芯片介紹專題

低檔運(yùn)放JRC4558。這種運(yùn)放是低檔機(jī)器使用得最多的?，F(xiàn)在被認(rèn)為超級爛，因?yàn)樗穆曇暨^于明亮，毛刺感強(qiáng)，所以比起其他的音響用運(yùn)放來說是最差勁的一種。不過它在我國暫時(shí)應(yīng)用得還是比較多的,很多的四、五百元的功放還是選擇使用它，因?yàn)榭紤]到成本問題和實(shí)際能出的效果,沒必要選擇質(zhì)量超過5532以上的運(yùn)放。對于一些電腦有源音箱來說，它的應(yīng)付能力還是綽綽有余的。

運(yùn)放之皇5532。如果有誰還沒有聽說過它名字的話，那就還未稱得上是音響愛好者。這個(gè)當(dāng)年有運(yùn)放皇之稱的NE5532，與LM833、LF353、CA3240一起是老牌四大名運(yùn)放，不過現(xiàn)在只有5532應(yīng)用得最多。5532現(xiàn)在主要分開臺灣、美國和PHILIPS生產(chǎn)的，日本也有。5532原來是美國SIGNE公司的產(chǎn)品，所以質(zhì)量最好的是帶大S標(biāo)志的美國產(chǎn)品，市面上要正宗的要賣8元以上，自從SIGNE被PHILIPS收購后，生產(chǎn)的5532商標(biāo)使用的都是PHILIPS商標(biāo)，質(zhì)量和原品相當(dāng)，只須4-5元。而臺灣生產(chǎn)的質(zhì)量就稍微差一些，價(jià)格也最便，兩三塊便可以買到了。NE5532的封裝和4558一樣，都是DIP8腳雙運(yùn)放（功能引腳見圖），聲音特點(diǎn)總體來說屬于溫暖細(xì)膩型，驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)，但高音略顯毛糙，低音偏肥。以前不少人認(rèn)為它有少許的“膽味”，不過現(xiàn)在比它更有膽味的已有不少，相對來說就顯得不是那么突出了。5532的電壓適應(yīng)范圍非常寬，從正負(fù)3V至正負(fù)20V都能正常工作。它雖然是一個(gè)比較舊的運(yùn)放型號，但現(xiàn)在仍被認(rèn)為是性價(jià)比最高的音響用運(yùn)放。是屬于平民化的一種運(yùn)放，被許多中底檔的功放采用。不過現(xiàn)在有太多的假冒NE5532，或非音頻用的工業(yè)用品，由于5532的引腳功能和4558的相同，所以有些不良商家還把4558擦掉字母后印上5532字樣充當(dāng)5532，一般外觀粗糙，印字易擦掉，有少許經(jīng)驗(yàn)的人也可以辨別。據(jù)說有8mA的電流溫?zé)岵攀钦诘囊纛l用5532。NE5532還有兩位兄弟NE5534和NE5535。5534是單運(yùn)放，由于它分開了單運(yùn)放，沒有了雙運(yùn)放之間的相互影響，所以音色不但柔和、溫暖和細(xì)膩，而且有較好的音樂味。它的電壓適應(yīng)范圍也很寬，低到正負(fù)5V的電壓也能保持良好的工作狀態(tài)。由于以前著名的美國BGW-150功放采用5534作電壓激勵(lì)時(shí)，特意讓正電源電壓高出0.7V，迫使其輸出管工作于更完美的甲類狀態(tài)，使得音質(zhì)進(jìn)一步改善，所以現(xiàn)在一般都認(rèn)為如果讓正電源高出0.7V音質(zhì)會更好。5534的引腳功能見（圖），價(jià)格和5532相當(dāng)。而NE5535是5532的升級產(chǎn)品，其特點(diǎn)是內(nèi)電路更加簡潔，且輸出級采用全互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換速率比5532更高。不過有個(gè)缺點(diǎn)就是噪聲較大，頻帶不夠?qū)挘纂妷汗ぷ鲿r(shí)性能不夠好，所以用于模擬濾波時(shí)效果不如5532理想。但在工作電壓大于或等于15V時(shí)用作線形放大電路，音樂味會比5532好一些，所以其價(jià)格也比5532要貴兩三元，其引腳功能和5532一樣。

雙運(yùn)放AD827。這枚是AD公司的較新產(chǎn)品，它原本是為視頻電路設(shè)計(jì)的，所以它的增益帶寬達(dá)50MHZ，SR達(dá)到300V/us，它與EL2244一樣都是目前市場上電壓反饋型雙運(yùn)放的頂級貨，一般的運(yùn)放難望其項(xiàng)背。其高頻經(jīng)營剔透，低頻彈跳感優(yōu)

越，其性能指標(biāo)與實(shí)際聽感全面勝過其他很多同類產(chǎn)品，音質(zhì)被一些人形容為無懈可擊。且在正負(fù)5V的供電下仍有優(yōu)異的性能。但其價(jià)格也稍微昂貴，30多元。腳位功能和5532相同。

雙運(yùn)放OP249。該運(yùn)放是美國PMI公司的產(chǎn)品，廠家聲稱是用以取代OP215、LT1057等運(yùn)放的，LT1057是屬于動(dòng)態(tài)大，解析力高，音色冷艷清麗的一種，搭配東芝的暖色名管就很合適。而OP249則和它不同，其輸入級采用JFET，主要特點(diǎn)是顯中性，無什么個(gè)性，聲音平衡、自然而準(zhǔn)確，所以體現(xiàn)了HIFI的真諦。塑封的才15元，陶瓷封裝30多元，具有較高的性價(jià)比。不過要是對音色的喜好有偏重的朋友可能不大喜歡。

雙運(yùn)放OP275、OP285：它們也是PMI公司的產(chǎn)品，內(nèi)部電路采用雙級型與JFET型混合結(jié)構(gòu)。其音色很有個(gè)性，低噪聲，聲音輪廓鮮明，解析力高，聲音柔順，中頻具有膽機(jī)柔美潤澤的特點(diǎn)，人聲親近。價(jià)格適中，而且性能穩(wěn)定。適合用來打摩聲音單薄、毛糙的CD、解碼或放大器。它們的封裝形式和引腳功能也和5532一樣。OP275現(xiàn)在的市面價(jià)格為10元、OP285 15元。

頂級運(yùn)放OPA627。BB公司的OPA627是目前為止最高檔的運(yùn)放，也是采用場效應(yīng)管輸入方式，音色溫暖迷人，但其價(jià)格簡直嚇人，達(dá)到150元，所以不是頂級的機(jī)器一般不會用到這么昂貴的運(yùn)放，性能上是否能達(dá)到這個(gè)價(jià)格也見仁見智，不過聽過OPA627的發(fā)燒友都一致認(rèn)為AD827、LT1057等根本無法與之比擬。膽味運(yùn)放OPA604與 OPA2604。這兩種運(yùn)放都是Burr Brown公司的產(chǎn)品，OPA604為單運(yùn)放，OPA2604為雙運(yùn)放。它們都是專為音頻而設(shè)計(jì)的專用運(yùn)放，音色醇厚、圓潤，中性偏暖、膽味甚濃，是被譽(yù)為最有電子管音色的運(yùn)算放大器。當(dāng)年的價(jià)格也不低，但還是被許多音響發(fā)燒友選為摩機(jī)升級機(jī)器的對象?，F(xiàn)在這兩種運(yùn)放的價(jià)格都已較為合理，OPA604為25元，OPA2604要40多元，發(fā)燒友用來摩機(jī)是不錯(cuò)的選擇。

07.10.10

1．音頻功率放大集成電路 音響系統(tǒng)中使用的音頻功率放大集成電路除上述介紹的厚膜功率放大集成電路外,還有半導(dǎo)體運(yùn)算功率放大集成電路(具有高放大倍數(shù)并有深度負(fù)反饋的直接耦合放大器).常用的音頻功率放大集成電路有TA7227、TA7270、TA7273、TA7240P、TDA1512、TDA1520、TDA1521、TDA1910、TDA2003、TDA2004、TDA2005、TDA2008、TDA1009、TDA7250、TDA7260、μPC1270H、μPC1185、μPC1242、HA1397、HA1377、AN7168、AN7170、LA4120、LA4180、LA4190、LA4420、LA4445、LA4460、LA4500、LM12、LM1875、LM2879、LM3886等型號.2．?dāng)?shù)碼延時(shí)集成電路 數(shù)碼延時(shí)集成電路主要用于卡接OK系統(tǒng)中,其內(nèi)部通常由濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、存儲器、主邏輯控制電路、自動(dòng)復(fù)位電路等組成.常用的數(shù)碼延時(shí)集成電路有YX8955、TC9415、IN706、ES56033、CXA1644、CU9561、BU9252、BA5096、PT2398、PT2395、GY9403、GY9308、YSS216、M65850P、M65840、M65835、M65831、M50199、M50195、M50194等型號.3．二聲道三維環(huán)繞聲處理集成電路 音響系統(tǒng)中使用的二聲道三維(3D)環(huán)繞聲系統(tǒng)有SRS、Spatializer、Q Surround、YMERSION TM和虛擬杜比環(huán)繞聲系統(tǒng).常用的SRS處理集成電路有SRSS5250S、NJM2178等型號.Spatializer處理集成電路有EMR4.0、PSZ740等型號.Q Surround處理集成電路有QS7777等型號.YMERSION TM處理集成電路有YSS247等型號.4．杜比定向邏輯環(huán)繞聲解碼集成電路 杜比定向邏輯環(huán)繞聲解碼系統(tǒng)是將經(jīng)過杜比編碼處理過的左、右二聲跡信號解調(diào)還原成四聲道(前置左、右聲道和中置聲道、后置環(huán)繞聲道)音頻信號.常用的杜比定向邏輯環(huán)繞聲解碼集成電路有M69032P、M62460、LA2785、LA2770、NJW1103、YSS215、YSS241B、SSM-2125、SSM-2126等型號.5．?dāng)?shù)碼環(huán)繞聲解碼集成電路 音響系統(tǒng)中使用的數(shù)碼環(huán)繞聲系統(tǒng)有杜比數(shù)碼(AC-3)系統(tǒng)和DTS系統(tǒng)等,兩種系統(tǒng)音頻信號的記錄與重放均為獨(dú)立六聲道(即5.1聲道,包括前置左、右聲道和中置、左環(huán)繞、右環(huán)繞、超重低音聲道).常用的杜比數(shù)碼環(huán)繞聲解碼集成電路有YSS243B、YSS902等型號.常用的DTS數(shù)碼環(huán)繞聲解碼集成電路有DSP56009、DSP56362、CS4926等型號.BBE音質(zhì)增強(qiáng)集成電路有BA3884、XR1071、XR1072、XR1075、M2150A、NJM2152等型號.7．電子音量控制集成電路 電子音量控制集成電路是采用直流電壓或串行數(shù)據(jù)控制的可調(diào)增益放大器,其內(nèi)部一般衰減器、鎖存器、移位寄存器、電平轉(zhuǎn)換電路等組成.常用的電子音量控制集成電路有TA7630P、TC9154P、TC9212P、LC7533、XR1051、M51133P、AN7382、TCA730A、TDA1524A、LM1035、LM1040、M62446等型號.8．電子轉(zhuǎn)換開關(guān)集成電路 電子轉(zhuǎn)換開關(guān)集成電路是采用直流電壓或串行數(shù)據(jù)控制的多路電子互鎖開關(guān)集成電路,內(nèi)部一般由邏輯控制、電平轉(zhuǎn)換、鎖存器、變換寄存器、模擬開關(guān)等電路組成.常用的電子轉(zhuǎn)換開關(guān)集成電路有LC7815(雙4路)、LC7820(雙10路)、LC7823(雙7路)、TC9162N(雙7路)、TC9163N(雙8路)、TC9164N(雙8路)、TC9152P(雙5路)和TC4052BP(雙4路)等型號.9．揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路 揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路可以在功放電路出現(xiàn)故障、過載或過電壓時(shí),將揚(yáng)聲器系統(tǒng)與功放電路斷開,從而達(dá)到保護(hù)揚(yáng)聲器和功放電路的目的.揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路內(nèi)部一般由檢測電路、觸發(fā)器、靜噪電路及繼電器驅(qū)動(dòng)電路等組成.常用的揚(yáng)聲器保護(hù)集成電路有TA7317、HA12002、μPC1237等型號.10．前置放大集成電路 前置放大集成電路屬于低噪聲、低失真、高增益、寬頻帶的運(yùn)算放大器,有較高的輸入阻抗和良好的線性.常用的前置放大集成電路有NE5532、NE5534、NE5535、OP248、TL074、TL082、TL084、LM324、LM381、LM382、LM833、LM837等型號.秀濤電子 004km.cn更多資料請查看官方網(wǎng)站

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第四篇：全球十大LED芯片廠家簡介

全球十大LED芯片廠家簡介 日亞化工（株）

日亞化工是GaN系的開拓者，在LED和激光領(lǐng)域居世界首位。在藍(lán)色、白色LED市場遙遙領(lǐng)先于其他同類企業(yè)。它以藍(lán)色LED的開發(fā)而聞名于全球，與此同時(shí)，它又是以熒光粉為主要產(chǎn)品的規(guī)模最大的精細(xì)化工廠商。它的熒光粉生產(chǎn)在日本國內(nèi)市場占據(jù)70％的比例，在全球則占據(jù)36％的市場份額。熒光粉除了燈具專用的以外，還有CRT專用、PDP專用、X光專用等類型，這成為日亞化工擴(kuò)大LED事業(yè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。除此以外，日亞化工還生產(chǎn)磁性材料、電池材料以及薄膜材料等精細(xì)化工制品，廣泛地涉足于光的各個(gè)領(lǐng)域。

在該公司LED的生產(chǎn)當(dāng)中，70％是白色 LED，主要有單色芯片型和RGB三色型兩大類型。此外，該公司是世界上唯一一家可以同時(shí)量產(chǎn)藍(lán)色LED和紫外線LED兩種產(chǎn)品的廠商。以此為基礎(chǔ)，日亞化工不斷開發(fā)出新產(chǎn)品，特別是在SMD（表面封裝）型的高能LED方面，新品層出不窮。

2004年10月，日亞化工開發(fā)出了發(fā)光效率為50lm/W的高能白色LED。該產(chǎn)品成功地將之前量產(chǎn)產(chǎn)品約20lm/W的發(fā)光效率提高了2.5倍。同月底，日亞化工開始向特定客戶提供這種產(chǎn)品的樣品，并計(jì)劃在2005年夏季之前使其月產(chǎn)量達(dá)到100萬個(gè)。新LED主要針對車載專用前燈和照明市場。它的光亮度勝過HID光源，因此對目前占據(jù)15％車前燈市場的HID光源（HighIntensityCischarge）構(gòu)成了很大的威脅。日亞化工計(jì)劃于2006年上半年正式批量生產(chǎn)該產(chǎn)品，并計(jì)劃于2007年，以與HID同樣的價(jià)格正式銷售這種更明亮的產(chǎn)品。

以藍(lán)色、白色LED市場的擴(kuò)大為起爆劑，日亞化工的總銷售額也呈現(xiàn)出逐年上升的勢頭，由1996年的290億日元增長到2003年的1810億日元。這期間，熒光粉的銷售額每年基本穩(wěn)定在300億日元左右。到2003年，LED相關(guān)產(chǎn)品的銷售額已經(jīng)占了總銷售額的 85.1％，為1540億日元。2003年全球LED市場約為6000億日元，因此，日亞化工占據(jù)了約25％的全球市場份額。

目前日亞化學(xué)的紫外460nmLED，外部量子效率達(dá)到36%，白色發(fā)光效率達(dá)到60lm/W。首爾半導(dǎo)體

首爾半導(dǎo)體乃全球主要LED照明生產(chǎn)商，2007年在高亮度LED市場占有率排名第六。被Forbes及 BusinessWeek兩份國際知名雜志評選為全亞洲最具前景公司。首爾半導(dǎo)體的代表產(chǎn)品Acriche環(huán)保照明技術(shù)最近更被歐洲最高權(quán)威電子雜志「Elektronik」評選為「2006年最佳產(chǎn)品」以2008年FlashLED產(chǎn)品也收到同樣的獎(jiǎng)。另外，被美國權(quán)威電子雜志「EDN」評選為「2007年最佳項(xiàng)目之一」。首爾半導(dǎo)體的主要業(yè)務(wù)乃生產(chǎn)全線LED封裝及定制模塊產(chǎn)品，包括采用交流電驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體光源產(chǎn)品如：Acriche、高亮度大功率LED、側(cè)發(fā)光LED、TOPViewLED、Side-ViewLED，CHIPLED、LAMPLED及食人魚LED等。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于一般照明、顯示屏照明、移動(dòng)電話背光源、電視、手提電腦、汽車照明、家居用品及交通訊號等范疇之中。首爾半導(dǎo)體2007年的營業(yè)總額達(dá)2502億韓元。截至 2008年9月，首爾半導(dǎo)體擁有共1720項(xiàng)專利權(quán)及380項(xiàng)專利特許使用權(quán)，共25家海外辦事處，以及遍布全球約108個(gè)銷售點(diǎn)。

Smileds（旭明)

SemiLEDs公司是世界領(lǐng)先的高性能的發(fā)光二極管（HPLED），適合于一般照明應(yīng)用。SemiLEDs的LED芯片是最聰明和最有效的當(dāng)今市場。利用銅合金基材，SemiLEDs已經(jīng)成功地開發(fā)和商業(yè)MvPLED技術(shù)（金屬垂直光子發(fā)光二極管）。隨著金屬襯底和獨(dú)特的設(shè)備結(jié)構(gòu)，SemiLEDs’HPLEDs有更好的電氣和熱導(dǎo)率導(dǎo)致較高的亮度，效率和更好的傳熱。SemiLEDs’HPLEDs適合照明應(yīng)用，包括顯示器，標(biāo)牌，通信，汽車和一般照明。我們的目標(biāo)之一是要發(fā)起一個(gè)固態(tài)照明革命。SemiLEDs是一個(gè)美國公司支持的數(shù)十億美元的公司。該公司總部設(shè)在愛達(dá)荷州博伊西的行動(dòng)在臺灣新竹。

豐田合成（株）

如果將LED比喻為汽車，那么可以說，日亞化工提出了車輪和發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，而豐田合成則提出了車體和輪胎的概念。1986年，受名譽(yù)教授赤崎先生的委托，豐田合成利用自身在汽車零部件薄膜技術(shù)方面的積累，開始展開LED方面的研發(fā)工作。1987年，受科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán)的開發(fā)委托，豐田合成成功地在藍(lán)寶石上形成了LED電極。因此，把豐田合成譽(yù)為”藍(lán)色LED的先鋒”并不為過。

豐田合成在近年來的發(fā)展速度也相當(dāng)快。1998年，其銷售額為63億日元，但到2002年，已增長至252億日元。2003年，由于手機(jī)白色光源亮度不足、中國臺灣和韓國等地采取低價(jià)策略以及歐洲顯示屏市場的低迷等諸多原因，致使豐田合成沒能完成原計(jì)劃銷售340億日元的任務(wù)，但是其銷售額和利潤均達(dá)到歷史最高水平。

其中增長最多的是手機(jī)專用的白色LED。由2002年的27億日元增長為123億日元，占總銷售額的四成。其余的為藍(lán)色、藍(lán)綠色和3in1型的白色LED。2003年，國內(nèi)銷售占8成，為237億日元。海外銷售：亞洲47億日元。

在應(yīng)用方面，手機(jī)占了72％。此外應(yīng)用較多的還有液晶背光、按鍵、背面液晶背光（3in1）等。信號設(shè)備、大型顯示屏等方面的應(yīng)用也比較多。2004年，豐田合成原計(jì)劃銷售420億日元，但由于手機(jī)市場低迷，于是不得不將銷售計(jì)劃修正為300億日元。

為了攻奪日亞化工占據(jù)手機(jī)背光市場90％的市場份額，豐田合成意圖提高白色LED的光亮度，于2004年秋季開發(fā)出光亮度為1000mcd級的白色 LED”TGWHITEⅡ”，這比原來的600－700mcd亮了很多。緊接著，豐田化合又開始開發(fā)1300mcd的白色LED。

此外，汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和電腦專用液晶控制器、TV專用大型液晶的背光等也是豐田化合的目標(biāo)市場。照明應(yīng)用方面的設(shè)計(jì)開發(fā)也正在緊鑼密鼓之中。豐田化合的生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)除了愛知縣平和町的工廠以外，還在佐賀縣武雄市建立了生產(chǎn)藍(lán)色LED等GaNLED的第二個(gè)生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)。其設(shè)備投資總額達(dá)156億日元，計(jì)劃2006 年月產(chǎn)量達(dá)到2億個(gè)。屆時(shí)兩個(gè)工廠的總生產(chǎn)能力可達(dá)到月產(chǎn)4.2億個(gè)，其目標(biāo)是2008年LED的銷售額達(dá)到1200億日元。Lumileds美國流明

創(chuàng)建于1999年，Lumileds照明是世界著名的LED生產(chǎn)商，在包括自動(dòng)照明、計(jì)算機(jī)顯示、液晶電視、信號燈及通用照明在內(nèi)的固態(tài)照明應(yīng)用領(lǐng)域中居領(lǐng)先地位。公司獲得專利的Luxeon是首次將傳統(tǒng)照明與具有小針腳、長壽命等優(yōu)點(diǎn)的LED相結(jié)合的高功率發(fā)光材料。公司也提供核心LED材料和LED 封裝產(chǎn)品，每年LEDs的產(chǎn)品達(dá)數(shù)十億只，是世界上最亮的紅光、琥珀光、藍(lán)光、綠光和白光LED生產(chǎn)商。公司總部在加利福尼亞州的圣荷塞，在荷蘭、日本和馬來西亞有分支機(jī)構(gòu)，并且擁有遍及全球各地的銷售網(wǎng)絡(luò)。

Lumileds的前身是40年前惠普公司的光電子事業(yè)部。是惠普的專家們從無到有創(chuàng)建的。到了90年代后期，在意識固態(tài)發(fā)光的前景后，惠普和當(dāng)時(shí)世界上最大的照明設(shè)備公司之一的飛利浦公司開始了如何一起發(fā)展最新的固態(tài)照明技術(shù)并引入市場的計(jì)劃。1999年惠普公司一分為二，她的光電子事業(yè)部被安捷倫技術(shù)公司收購，同年11月，巨大的市場潛力促使安捷倫和飛利浦組成了 Lumileds公司，賦予其開發(fā)世界上亮度最大的LED發(fā)光材料的使命，并向市場推廣。今天的Lumileds，作為一個(gè)安捷倫科技和飛利浦照明的合資公司，繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)著世界固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。全球十大LED芯片廠家簡介（3）

SDK(昭和電工)昭和電工株式會社是日本具有代表性的綜合化學(xué)會社，從60年代就開始開發(fā)液相色譜，已有40多年的生產(chǎn)歷史。生產(chǎn)GPC、GFC、糖分析專用柱、離子交換色譜柱、親和色譜柱、有機(jī)酸分析柱、手性分離柱以及離子色譜分析等800多個(gè)型號的各種專用柱。

昭和電工日后會進(jìn)行相同發(fā)光效率的藍(lán)光LED與綠光LED的開發(fā)，計(jì)畫以2010年為目標(biāo)，將其LED事業(yè)營收自2007年的100億日元提升至150~200億日元的規(guī)模。

GELcore GELcore是GE照明與EMCORE公司的合資公司，創(chuàng)建于1999年1月，總部位于美國新澤西州。公司致力于高亮度LED產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。通過把GE先進(jìn)的照明技術(shù)、品牌優(yōu)勢和全球渠道與EMCORE權(quán)威的半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合，GELcore已經(jīng)在轉(zhuǎn)變?nèi)藗儗φ彰鞯恼J(rèn)識過程中扮演了重要的角色。GELcore現(xiàn)有的產(chǎn)品包括大功率LED交通信號燈、大型景觀燈、其他建筑、消費(fèi)和特殊照明應(yīng)用等。通過把電子、光學(xué)、機(jī)械和熱能管理等各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)相結(jié)合，GELcore加快了LED技術(shù)的應(yīng)用并創(chuàng)造了世界級的LED系統(tǒng)。另外，GELcore還利用獨(dú)特的客戶管理系統(tǒng)來和那些LED專家和產(chǎn)品應(yīng)用客戶保持長期的友好關(guān)系。

大洋日酸

大洋日酸公司的有機(jī)金屬氣象化學(xué)沉淀技術(shù)的研究和開發(fā)可以追溯到1983年，在日本80年代整個(gè)化合物半導(dǎo)體工業(yè)革命大背景之下產(chǎn)生。大洋日酸研發(fā)了一系列高純度氣體如AsH3,PH3和NH3的專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，以及用于生產(chǎn)LD和LED產(chǎn)品的MOVPE設(shè)備。大洋日酸還開發(fā)了用于吸收這些應(yīng)用產(chǎn)生的大量廢氣的凈化系統(tǒng)，并使之商品化。到目前為止，大洋日酸已經(jīng)為從研發(fā)機(jī)構(gòu)到生產(chǎn)廠商等有著不同需求的客戶提供了超過450臺的MOCVD設(shè)備。其中大洋日酸的GaN-MOCVDSR系列，包括SR-2000和SR-6000是專門為藍(lán)色鎵氮LED、半導(dǎo)體激光和電子設(shè)備的研究和生產(chǎn)而設(shè)計(jì)。

Cree(科銳)Cree公司建于1987年，位于美國加利福尼亞洲。研制開發(fā)并生產(chǎn)基于碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、硅（Si）和相關(guān)化合物的材料與設(shè)備。公司的產(chǎn)品包括綠光、藍(lán)光和紫外光LEDs，近紫外激光、射頻和微波半導(dǎo)體設(shè)備，電源轉(zhuǎn)換設(shè)備和半導(dǎo)體集成芯片。這些產(chǎn)品的目標(biāo)應(yīng)用包括固態(tài)照明、光學(xué)存儲、無線基礎(chǔ)和電路轉(zhuǎn)換等。公司的大部分利潤來自于LED產(chǎn)品和SiC、GaN材料的生產(chǎn)，產(chǎn)品銷往北美、歐洲和亞洲。

目前Cree460nmLED,外部量子效率47%，白色發(fā)光效率80lm/W。Osram(歐司朗)OSRAM是全世界最大的兩個(gè)照明生廠商之一。建于1919年，最大的股東為SiemensAG，總部位于慕尼黑，在全世界擁有超過36,000的員工。OSRAM商標(biāo)早在1906年注冊，到目前為止是世界公認(rèn)的歷史最悠久的商標(biāo)名稱之一。OSRAM已經(jīng)從一個(gè)傳統(tǒng)的燈泡廠商發(fā)展成為一個(gè)照明領(lǐng)域的高科技公司。2004財(cái)年的銷售額達(dá)到42億歐元，服務(wù)于140多個(gè)國家的個(gè)人客戶和19個(gè)國家的50多家廠商。目前，公司大約有三分之一的收入來自于光電半導(dǎo)體和LED，長期來看，這個(gè)數(shù)字還將上升到50%。

第五篇：材料芯片與材料基因組

SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 課程論文

《材料芯片與基因組》

論文題目：

第一章 材料基因組計(jì)劃

1.1 提出背景

金融危機(jī)之后，美國政府意識到僅靠服務(wù)業(yè)已無法支撐美國經(jīng)濟(jì)走出泥潭，必須重振制造業(yè)。美國制造業(yè)的振興不是傳統(tǒng)制造業(yè)的復(fù)興，而是新興制造業(yè)的培育，其中建立在材料科學(xué)基礎(chǔ)上的新材料產(chǎn)業(yè)是重點(diǎn)之一。

美國科學(xué)院和工程院共同設(shè)置的國家研究理事會在2008年發(fā)表了題為《集成計(jì)算材料工程》的報(bào)告。報(bào)告明確指出了傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)的方法和系統(tǒng)面臨的問題：

① 現(xiàn)代的計(jì)算工具已經(jīng)從根本上大大縮短了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間，材料設(shè)計(jì)卻沒有相似的可靠而普適的計(jì)算工具，使材料設(shè)計(jì)主要靠試驗(yàn)，從而導(dǎo)致材料設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)；

② 太長的材料設(shè)計(jì)周期和低成功率使得新材料在新產(chǎn)品中的使用越來越少，從而導(dǎo)致非最佳的材料被用在產(chǎn)品中；

③ 用于產(chǎn)品的材料性能欠佳而成為制約產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)的瓶頸，造成惡性循環(huán)。

應(yīng)對美國提出的材料基因組研究計(jì)劃，對我國如何規(guī)劃、開展實(shí)施自己的科學(xué)計(jì)劃提出建議并進(jìn)行深入的研討，在中國科學(xué)院和中國工程院的推動(dòng)下，于2011年12月21—23日在北京召開了S14次香山科學(xué)會議。在此前召開的由兩院部分院士參加的籌備會上，大家認(rèn)為：“材料科學(xué)研究成分—結(jié)構(gòu)—性能之間的關(guān)系，從新材料的發(fā)現(xiàn)、合成、性能優(yōu)化、制備、應(yīng)用、回收再利用，既有基礎(chǔ)科學(xué)，又有工程科學(xué)，是一個(gè)系統(tǒng)工程?！币虼?，一致同意把那次會議定名為“材料科學(xué)系統(tǒng)工程”香山科學(xué)會議。

結(jié)合我國的國情，材料界的專家學(xué)者提出建設(shè)發(fā)展符合中國材料領(lǐng)域的“材料科學(xué)系統(tǒng)工程”，具體包含如下建議：

1）共用平臺協(xié)同建設(shè)。建立幾個(gè)集理論計(jì)算平臺、數(shù)據(jù)庫平臺和測試平臺“三位一體”的“材料科學(xué)系統(tǒng)工程中心”，結(jié)合國家大科學(xué)工程設(shè)施，集中國內(nèi)材料計(jì)算與模擬領(lǐng)域優(yōu)勢力量，通力合作，跟上并引領(lǐng)國際材料領(lǐng)域新一輪發(fā)展的浪潮。

2）重點(diǎn)材料示范突破。選擇幾項(xiàng)國家急需的、戰(zhàn)略需要的、國內(nèi)有良好基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)材料和功能材料作為示范突破，通過與平臺建設(shè)相結(jié)合，進(jìn)行演示示范，為更大范圍的推廣積累經(jīng)驗(yàn)。

3）產(chǎn)業(yè)鏈條協(xié)同創(chuàng)新。成立一個(gè)包括政府機(jī)構(gòu)、科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)代表在內(nèi)的指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會，全面協(xié)調(diào)從材料基礎(chǔ)研究、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫建立、測試平臺直至產(chǎn)業(yè)化的各項(xiàng)工作，以充分發(fā)揮我國社會主義制度在統(tǒng)籌科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化革命的優(yōu)越性；建議有條件的教育機(jī)構(gòu)開設(shè)相關(guān)課程。

1.2 基因組計(jì)劃

1.2.1基本內(nèi)容

從宏觀上講，所謂材料基因組可以理解為反映材料某種特性的“基本單元”及其“組裝”。基本單元是指能直接反映材料性能差異的最小物質(zhì)單元，不同材料基本單元是非唯一的，可以是組成物質(zhì)的任何自然存在的原子、分子、電子、離子、單一相等物質(zhì)粒子，也可以是這些物質(zhì)組合而形成的團(tuán)簇、單元或組合相。而組裝是指將這些相同或不同的基本單元以某種工藝或技術(shù)結(jié)合，形成大尺寸材料。

美國“材料基因組計(jì)劃”試圖創(chuàng)造一個(gè)材料創(chuàng)新框架，以期抓住材料發(fā)展中的機(jī)遇，重點(diǎn)包括以下3方面的內(nèi)容：計(jì)算工具平臺、實(shí)驗(yàn)工具平臺和數(shù)字化數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫及信息學(xué))平臺。如圖1所示：

圖1材料創(chuàng)新框架

材料基因組技術(shù)包括高通量材料計(jì)算模擬、高通量材料實(shí)驗(yàn)和材料數(shù)據(jù)庫三大組成要素；其中材料計(jì)算模擬是實(shí)現(xiàn)“材料按需設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)，可以幫助縮小高通量材料實(shí)驗(yàn)范圍，提供實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)；高通量材料實(shí)驗(yàn)起著承上啟下的角色，既可以為材料模擬計(jì)算提供海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，也可以充實(shí)材料數(shù)據(jù)庫，并為材料信息學(xué)提供分析素材，同時(shí)還可以針對具體應(yīng)用需求，直接快速篩選目標(biāo)材料；材料數(shù)據(jù)庫可以為材料計(jì)算模擬提供計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為高通量材料實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)，同時(shí)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)所得的材料數(shù)據(jù)亦可以豐富材料數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

1.2.2 高通量材料計(jì)算模擬

材料基因組技術(shù)中所指的高通量計(jì)算，是指利用超級計(jì)算平臺與多尺度集成化、高通量并發(fā)式材料計(jì)算方法和軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)大體系材料模擬、快速計(jì)算、材料性質(zhì)的精確預(yù)測和新材料的設(shè)計(jì)，提高新材料篩選效率和設(shè)計(jì)水平，為新材料的研發(fā)提供理論依據(jù)。其中并發(fā)式材料計(jì)算方法包括第一原理計(jì)算方法、計(jì)算熱力學(xué)方法、動(dòng)力學(xué)過程算法等，跨越原子模型、簡約模型和工程模型等多個(gè)層次，并整合了從原子尺度至宏觀尺度等多尺度的關(guān)聯(lián)算法。

1.2.3 高通量實(shí)驗(yàn)

“材料高通量實(shí)驗(yàn)”是在短時(shí)間內(nèi)完成大量樣品的制備與表征。其核心思想是將傳統(tǒng)材料研究中采用的順序迭代方法改為并行處理，以量變引起材料研究效率的質(zhì)變。

作為“材料基因組技術(shù)”三大要素之一，它需要與“材料計(jì)算模擬”和“材料信息學(xué)/數(shù)據(jù)庫”有機(jī)融合、協(xié)同發(fā)展、互相補(bǔ)充，方可更充分發(fā)揮其加速材料研發(fā)與應(yīng)用的效能，最終使材料科學(xué)走向“按需設(shè)計(jì)”的終極目標(biāo)。當(dāng)前，即使在材料計(jì)算模擬技術(shù)領(lǐng)先的歐美國家，由于受到目前計(jì)算能力、理論模型和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的限制，絕大多數(shù)材料計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性還遠(yuǎn)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)結(jié)果水平，難以滿足實(shí)用要求。因此，在由傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法向新型預(yù)測方法的過渡中，高通量實(shí)驗(yàn)扮演著承上啟下的關(guān)鍵角色。首先，高通量實(shí)驗(yàn)可為材料模擬計(jì)算提供海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使材料數(shù)據(jù)庫得到充實(shí)；同時(shí)，高通量實(shí)驗(yàn)可為材料模擬計(jì)算的結(jié)果提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使計(jì)算模型得到優(yōu)化、修正；更為重要的是，高通量實(shí)驗(yàn)可快速地提供有價(jià)值的研究成果，直接加速材料的篩選和優(yōu)化。隨著中國材料科技的快速發(fā)展和材料基因組方法在研發(fā)中不斷被廣泛采用，高通量實(shí)驗(yàn)的重要性將日益彰顯。

1.2.3.1 高通量實(shí)驗(yàn)制備技術(shù)

高通量實(shí)驗(yàn)中組合材料樣品的制備一般分為“組合”與“成相”2個(gè)步驟：1）將多個(gè)元素系統(tǒng)性地進(jìn)行混合，以獲得所需的材料成分“組合”；

2）通過擴(kuò)散或者熱力學(xué)過程形成晶相或非晶相材料，即“成相”。組合材料樣品的制備方法種類繁多，可根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求靈活選用。包括:基于薄膜沉積工藝的高通量組合制備技術(shù)（基于薄膜形態(tài)的組合材料芯片是目前發(fā)展最為成熟的高通量材料制備技術(shù)。

1.2.3.2 材料高通量表征工具：

高通量微區(qū)成分、結(jié)構(gòu)表征：同步輻射光源在從紅外至硬X射線全光譜范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)高亮度微聚焦，同時(shí)還具有高準(zhǔn)直性、全光譜、高偏振、高純凈等優(yōu)秀特性，從而能夠很好地滿足高通量組合材料樣品所需的亮度和空間分辨率要求，因此是理想的高通量組合材料表征測試手段。

高通量微區(qū)光學(xué)性質(zhì)表征：現(xiàn)有的連續(xù)光譜橢偏儀商業(yè)產(chǎn)品可提供10μm的空間分辨率和比較廣的光譜范圍，可用于高通量微區(qū)光學(xué)性質(zhì)的表征。除連續(xù)光譜橢偏儀外，激光橢偏儀、陰極熒光計(jì)、光致熒光測試儀均可實(shí)現(xiàn)高通量微區(qū)光學(xué)性質(zhì)表征。

高通量微區(qū)電磁學(xué)性能表征：衰逝微波探針顯微鏡的微區(qū)分辨率是普通的電磁儀表難以實(shí)現(xiàn)的，配以自動(dòng)化的樣品臺控制和數(shù)據(jù)采集，可以實(shí)現(xiàn)組合材料芯片的高通量、全自動(dòng)電磁學(xué)特性測量。

高通量微區(qū)熱力學(xué)性能表征：利用飛秒脈沖激光技術(shù)進(jìn)行時(shí)間域熱反射成相，可以達(dá)到1μm的空間分辨率和10000點(diǎn)/h的測試速率，廣泛適用于薄膜及體材熱力學(xué)參數(shù)的微區(qū)表征，包括導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)、熱力學(xué)參數(shù)（Cp、H，等）、熱電參數(shù)等。

高通量微區(qū)電化學(xué)性能表征：美國PrincetonAppliedResearch，AMETEK,Inc.開發(fā)的VersaSCAN微區(qū)電化學(xué)掃描系統(tǒng)是以電化學(xué)過程和材料電化學(xué)特性為基礎(chǔ)的高通量微區(qū)電化學(xué)測試平臺，可提供6種微區(qū)電化學(xué)測試技術(shù)，包括掃描電化學(xué)顯微鏡、掃描開爾文探針、掃描振動(dòng)電極測試、微區(qū)電化學(xué)阻抗測試、掃描電解液微滴測試、非接觸式微區(qū)形貌測試。

1.2.4材料數(shù)據(jù)庫

近年來，大數(shù)據(jù)這一概念在科學(xué)與工程領(lǐng)域興起并快速擴(kuò)展，引起大量不同領(lǐng)域研究者的廣泛興趣?，F(xiàn)代科學(xué)與工程的各個(gè)的領(lǐng)域都會涉及大數(shù)據(jù)概念。湍流模擬過程中追蹤流場演變錯(cuò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、分子動(dòng)力學(xué)模擬金屬塑性變形過程中存儲原子空間位置所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、望遠(yuǎn)鏡資料庫中記錄星體光譜信息的數(shù)據(jù)。

基于材料基因組技術(shù)的材料發(fā)展計(jì)劃將大數(shù)據(jù)概念與傳統(tǒng)的材料發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。從材料、工藝，直到最終的結(jié)構(gòu)件，需要涉及大量的、不同類型的數(shù)據(jù)。圖２為不同階段、不同尺度范疇結(jié)構(gòu)材料涉及的圖像以及背后存在的潛在海量數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)概念已經(jīng)深人到材料科學(xué)與工程的各個(gè)方面，如材料成分篩選、工藝優(yōu)化、微結(jié)構(gòu)機(jī)理分析、以及物理與力學(xué)性能評估等。就一種特定的材料而言，完整的數(shù)據(jù)信息由結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)構(gòu)成。結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)包括化學(xué)成分、加工與熱處理藝、微觀組織特征、物理性能、以及力學(xué)性能（如強(qiáng)度、伸長率、疲勞壽命、裂紋擴(kuò)展速率、蠕變速率、溫度與應(yīng)變率敏感性等）非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)包括測試用的儀器設(shè)備、測試與檢測標(biāo)準(zhǔn)、測試環(huán)境溫度與氣氛條件等影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)適用范圍、可靠性與置信度等限制性條件，以及為便于數(shù)據(jù)傳播與理解的解釋性信息。

圖2 跨越不同尺度的結(jié)構(gòu)材料圖像

材料數(shù)據(jù)分為計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。長期以來，材料數(shù)據(jù)研究處于單打獨(dú)斗和小規(guī)模的“數(shù)據(jù)制造-簡單處理”模式，往往采用圖表和統(tǒng)計(jì)方法等傳統(tǒng)低通量人工數(shù)據(jù)處理方法，針對單次或數(shù)次計(jì)算、實(shí)驗(yàn)得出的少量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對其規(guī)律進(jìn)行猜想和提出經(jīng)驗(yàn)公式，無法嚴(yán)謹(jǐn)預(yù)測和深度挖掘材料本質(zhì)科學(xué)規(guī)律，造成材料研究經(jīng)驗(yàn)結(jié)論多于理論的現(xiàn)狀，無法完成從“試錯(cuò)”材料研究向材料理性設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也使得相同工作盲目重復(fù)進(jìn)行，極大地浪費(fèi)了有限的科研資源。

為解決上述問題，目美國麻省理工學(xué)院建立的Materials Project數(shù)據(jù)庫，主要集中在無機(jī)固體上，尤其以鋰離子電池材料為主。Materials Project利用密度泛函理論(density functional theory)收集的巨型數(shù)據(jù)庫來預(yù)測模擬物質(zhì)模型的實(shí)際屬性。目前該數(shù)據(jù)庫里保存了大約10萬種可能存在的材料。為了充分發(fā)揮這些據(jù)在新材料研發(fā)中的作用，研究人員用人工篩選結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來探索這些數(shù)據(jù)間蘊(yùn)含的材料本質(zhì)性能規(guī)律。Materials Project采用分布式計(jì)算的原理，使用者可以通過在電腦上下載一個(gè)程序來進(jìn)行運(yùn)算并返還結(jié)果。

美國哈佛大學(xué)清潔能源計(jì)劃建立起來的Molecular Space數(shù)據(jù)庫也是基于密度泛函理論，采用人工加機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來挖掘數(shù)據(jù)庫的潛力。目前，Molecular Space數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)上發(fā)布了230萬種元素組合供研究人員使用。

日本國立材料科學(xué)研究所建立的材料數(shù)據(jù)庫是在其原有的11個(gè)材料數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上整合建立的，涵蓋了聚合物、無機(jī)非金屬材料、金屬材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合材料以及擴(kuò)散等內(nèi)容，是目前世界上最大的、最全的材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前，其含有數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)已達(dá)到20個(gè)，包括8個(gè)材料基本性能數(shù)據(jù)庫，3個(gè)工程應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，5個(gè)在線結(jié)構(gòu)材料數(shù)據(jù)庫以及4個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。目前注冊用戶超過80000名，分別來自149個(gè)國家的21228個(gè)組織機(jī)構(gòu)。

1.3 基因組總體目標(biāo)

2011年6月,美國總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬在卡耐基·梅隆大學(xué)的演講中宣布了“先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”計(jì)劃,材料基因組計(jì)劃是其中的一個(gè)重要組成部分.他明確指出了材料基因組計(jì)劃的總體目標(biāo):“將先進(jìn)材料的發(fā)現(xiàn)、開發(fā)、制造和使用的速度提高一倍” 《材料基因組計(jì)劃》擬通過新材料研制周期內(nèi)各個(gè)階段的團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作，加強(qiáng)“官產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合，注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和數(shù)據(jù)庫之間的協(xié)作和共享（利益通過學(xué)習(xí)標(biāo)識以解決知識產(chǎn)權(quán)問題），目標(biāo)是把新材料研發(fā)周期減半，成本降低到現(xiàn)有的幾分之一，以期加速美國在清潔能源、國家安全、人類健康與福祉以及下一代勞動(dòng)力培養(yǎng)等方面的進(jìn)步，加強(qiáng)美國的國際競爭力。

1.4 培育下一代材料工作者“材料基因組計(jì)劃”

提出、建立所需網(wǎng)絡(luò)共享結(jié)果和信息，打破材料固有分散多學(xué)科性質(zhì)形成的障礙；建立基礎(chǔ)設(shè)施并簽署協(xié)議，促進(jìn)學(xué)術(shù)界、政府和工業(yè)界的合作，讓研究人員、教師和學(xué)生都有機(jī)會充分利用各種基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)該計(jì)劃，2012財(cái)年，美國政府將投入1億美元，擬用數(shù)年時(shí)間在各個(gè)部門之間開展一系列的聯(lián)合研究行動(dòng)：①美國能源部（DOE）科學(xué)辦公室將與國家科學(xué)基金會（NSF）攜手開發(fā)、維護(hù)和實(shí)施可靠、可互操作和可重復(fù)使用的下一代物質(zhì)設(shè)計(jì)軟件。DOE將通過“材料和化學(xué)計(jì)算設(shè)計(jì)”項(xiàng)目，NSF將通過“21世紀(jì)科學(xué)與工程網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施框架”項(xiàng)目，來協(xié)調(diào)發(fā)展高品質(zhì)生產(chǎn)軟件工具包。②為支持先進(jìn)軟件項(xiàng)目開發(fā)，DOE和NSF還將協(xié)調(diào)發(fā)展下一代的表征工具，為算法和軟件工具的發(fā)展和驗(yàn)證提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。③美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院主導(dǎo)的“先進(jìn)材料設(shè)計(jì)”項(xiàng)目將針對標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施，使材料的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化計(jì)算建模和仿真更可靠，該項(xiàng)目將與DOE、NSF的項(xiàng)目密切配合。④美國國防部（DOD）將重點(diǎn)投資計(jì)算材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，提高材料性能，滿足廣泛的國家安全需求，在材料防御系統(tǒng)保持技術(shù)優(yōu)勢，陸軍研究實(shí)驗(yàn)室、海軍研究辦公室和空軍研究實(shí)驗(yàn)室將共同進(jìn)行該項(xiàng)目的研究。⑤DOE能源效率和可再生能源部門的新一代材料方案將充分利用計(jì)算工具，加速制造和新能源材料的表征技術(shù)，新投資領(lǐng)域包括：用于制造過程的新材料，提高材料性能和降低制造成本的新復(fù)合材料系統(tǒng)，用于預(yù)測空間和時(shí)間變化的建模和仿真工具等。⑥NSF和DOD將發(fā)揮引領(lǐng)示范作用，培育和發(fā)展下一代材料工作者，推動(dòng)建立政府、學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的新伙伴關(guān)系。1.5 材料基因組計(jì)劃應(yīng)用成功實(shí)例

美國國家研究理事會(NRC)最近發(fā)表的報(bào)告《輕質(zhì)化技術(shù)在軍用飛機(jī)、艦船和車輛中的應(yīng)用》中引用了兩個(gè)成功的ICME合金設(shè)計(jì)實(shí)例[180]。一個(gè)是由Olson領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)由QuesTek創(chuàng)新公司開發(fā)的FerriumS53飛機(jī)著陸架用齒輪鋼[181-182]；另一個(gè)是GE開發(fā)的燃?xì)鉁u輪機(jī)用GTD262高溫合金[180,183]。作者作為共同發(fā)明人(江亮博士是主導(dǎo)發(fā)明者)參與了GTD262合金的設(shè)計(jì)和開發(fā)。它的設(shè)計(jì)和開發(fā)從概念到生產(chǎn)只用了4年時(shí)間，研發(fā)所用經(jīng)費(fèi)是以前同類合金的開發(fā)成本的1/5左右。通過把計(jì)算熱力學(xué)相穩(wěn)定性的預(yù)測與GE內(nèi)部的材料性能模型和數(shù)據(jù)庫的整合，我們設(shè)計(jì)GTD262的成分一次到位，沒有像以前開發(fā)合金那樣要經(jīng)過幾次來來回回的重復(fù)實(shí)驗(yàn)才能達(dá)到成分的優(yōu)化。因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)考慮到了很多因素，如可鑄性、可焊性和抗氧化等，中試和生產(chǎn)過程中也沒有出現(xiàn)任何問題。GTD262合金的設(shè)計(jì)是一個(gè)很好的ICME的例子。但希望它的成功不要給人一種錯(cuò)覺，以為現(xiàn)在就可以在把一個(gè)全新的合金的研發(fā)時(shí)間縮短到4年之內(nèi)。GTD262是修改一個(gè)現(xiàn)有的合金(GTD222)而獲得的。在GTD222的成分附近，GE有過去的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫以幫助我們設(shè)計(jì)。如果是一個(gè)成分遠(yuǎn)離現(xiàn)有合金的全新的合金，我們現(xiàn)在還沒有所需的以物理/機(jī)制為基礎(chǔ)的模型和性能數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。材料基因組工程就是要建立這樣的模型和性能數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)新材料。

第二章 組合芯片技術(shù)

2.1 背景

組合材料芯片技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型的材料研究方法.區(qū)別于傳統(tǒng)材料研究中一次只合成和表征一個(gè)樣品的策略,組合材料芯片技術(shù)的基本思想在于大量不同的樣品通過并行的方式在短時(shí)間內(nèi)被制備而形成樣品庫(也稱作材料芯片),同時(shí)結(jié)合快速或高通量的檢測技術(shù)以獲得樣品的各項(xiàng)特性,從而達(dá)到快速發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化篩選新型材料體系的目的.該技術(shù)自1995年首次報(bào)道以來,已引起了材料學(xué)界的極大重視,并先后在光學(xué)材料、電子材料、磁性材料等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中被成功地加以運(yùn)用。

2.2 組合芯片技術(shù)與基因組計(jì)劃的關(guān)系與意義

組合材料芯片是高通量材料實(shí)驗(yàn)技術(shù)的重要組成部分，可實(shí)現(xiàn)在一塊較小的基底上，通過精妙設(shè)計(jì)，以任意元素為基本單元，組合集成多達(dá)10~108種不同成分、結(jié)構(gòu)、物相等材料樣品庫，并利用高通量表征方法快速獲得材料的成分、結(jié)構(gòu)、性能等信息，以實(shí)驗(yàn)通量的大幅度提高帶來研究效率的根本轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)材料搜索的“多、快、好、省”。組合材料芯片技術(shù)經(jīng)歷了20 年的發(fā)展與完善，已形成一系列較為成熟的材料制備技術(shù)與表征方法。

高通量材料制備和快速表征是“材料基因組計(jì)劃”的三大要素平臺之一，而“組合材料芯片”技術(shù)在高通量材料制備和快速表征平臺中占有獨(dú)特地位，因此它在“材料基因組計(jì)劃”中的重要意義與作用是不言而喻的。

2.3 組合材料芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化新材料的過程步驟

2.3.1 材料芯片的設(shè)計(jì)和制備

根據(jù)所要解決的問題,在掌握現(xiàn)有材料結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)涵蓋范圍盡可能寬的材料芯片———由不同成分、不同摻雜的微小試樣組成的試樣陣列或梯度試樣,然后按照所設(shè)計(jì)的材料芯片,在同一塊基片上以相同或相近的條件同時(shí)合成大量的材料試樣,形成由眾多微小材料試樣密集組合而成的材料芯片。目前較為成功的制備技術(shù)主要有組合溶液噴射法和結(jié)合掩模技術(shù)的物理沉積法。組合溶液噴射法是最先發(fā)展起來的制備技術(shù)。但用這種技術(shù)制備的材料芯片試樣密度較低,在(1in2)的基片上僅包含100個(gè)分立試樣;結(jié)合掩模技術(shù)的物理沉積法已廣泛應(yīng)用于薄膜材料芯片的制備。與傳統(tǒng)成膜方法不同的是,該方法是在薄膜沉積的同時(shí)結(jié)合一定的掩模技術(shù)(如二元掩模、四元掩模等),并通過掩模的遮蔽和運(yùn)動(dòng),在基片形成特定的成分分布,從而組合成空間可定位的薄膜材料芯片,其試樣密度比組合溶液噴射法要高得多,它能夠在(1in2)的基片上制備上千個(gè),甚至幾十萬個(gè)成分連續(xù)梯度變化的薄膜試樣。

2.3.2材料芯片的處理

制備好的材料芯片上的試樣還需要通過后續(xù)工藝最終形成設(shè)計(jì)的材料結(jié)構(gòu)。物理沉積制備的材料芯片是通過在中低溫下進(jìn)行長時(shí)間的退火處理,促使組元間的充分?jǐn)U散、亞穩(wěn)相的形成和防止組元的蒸發(fā),然后再在高溫下經(jīng)固相反應(yīng)合成所設(shè)計(jì)的材料。材料芯片在較低溫度下長時(shí)間退火后的組織同傳統(tǒng)的受控固相反應(yīng)類似。薄膜有限的厚度和大量的界面使之處于高自由能的狀態(tài),為組元間擴(kuò)散和混合提供了驅(qū)動(dòng)力,也為亞穩(wěn)相的形成提供了可能。

2.3.3 材料芯片的表征

檢測材料芯片的目的是從中快速發(fā)現(xiàn)具有較好性能的材料配方,即“線索材料”。由于檢測技術(shù)必須能在其精度范圍內(nèi)正確反映所測材料的性質(zhì),對高密度材料芯片的性能測量提出了挑戰(zhàn)?？紤]到材料試樣庫上的試樣數(shù)量多(可達(dá)1000或10000個(gè)),而每個(gè)試樣的量很少(微克至毫克量級),單個(gè)試樣的尺寸非常小(亞毫米至毫米量級),目前傳統(tǒng)的材料表征方法大多不能滿足組合材料芯片技術(shù)研究對高通量表征的需求。因此發(fā)展?jié)M足不同芯片性能測量要求的相關(guān)檢測技術(shù)極為重要?，F(xiàn)在已發(fā)展的檢測技術(shù)有發(fā)光性能的檢測、介電/鐵電性能的檢測、電光/磁光性能的檢測和材料結(jié)構(gòu)/成分的檢測等。

2.3.4 線索材料的優(yōu)化

通過前面三個(gè)基本步驟,尤其是第三步的芯片表征,可以從材料芯片的試樣庫中發(fā)現(xiàn)“線索材料”。圍繞著“線索材料”,重新在較小范圍設(shè)計(jì)更精細(xì)的材料芯片,重復(fù)前面步驟,對線索材料的組分、結(jié)構(gòu)及熱處理工藝等條件進(jìn)行微調(diào)和優(yōu)化。

2.3.5 目標(biāo)材料的放大

組合材料芯片中的試樣都是以薄膜態(tài)的形式出現(xiàn)的,經(jīng)過上述步驟優(yōu)化出的目標(biāo)材料(或稱先導(dǎo)材料)可以直接作為研究成果以薄膜的形式加以應(yīng)用轉(zhuǎn)化。另外,組合材料芯片所形成的數(shù)據(jù)庫和目標(biāo)材料也為粉體和塊體材料的開發(fā)提供了先導(dǎo)數(shù)據(jù)。由于三維的塊體材料與二維的薄膜材料之間存在一定的差異,需要目標(biāo)材料的放大制備和放大檢測。作為組合材料芯片技術(shù)的最后一個(gè)步驟,目標(biāo)材料的放大主要是采用傳統(tǒng)方法合成相應(yīng)的材料(粉體或塊體),并對材料的組分、結(jié)構(gòu)及性能與目標(biāo)材料(薄膜)進(jìn)行對照,獲得與目標(biāo)材料性能指標(biāo)一致的材料。

2.4 組合材料芯片技術(shù)優(yōu)勢

由組合材料芯片技術(shù)獲得的研究結(jié)果與用傳統(tǒng)方法在塊體(粉體)試樣上獲得的結(jié)果具有一致性,可以用于先導(dǎo)材料的快速選擇和評判。此外,組合材料芯片技術(shù)還具有以下明顯優(yōu)勢:（1）高效性

采用組合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)新材料的開發(fā)和優(yōu)化,可以減少試驗(yàn)次數(shù)、縮小試驗(yàn)規(guī)模、降低試驗(yàn)成本、縮短篩選周期,加快發(fā)現(xiàn)新材料的速度。同時(shí),利用組合材料芯片技術(shù)制備的試樣庫包含相關(guān)化學(xué)成分、制備過程參數(shù)、試樣性能、結(jié)構(gòu)特征等信息,在客觀上還大大增加了材料研究過程中意外發(fā)現(xiàn)新材料的幾率。

（2）數(shù)據(jù)庫的建立

合材料芯片技術(shù)可以快速、系統(tǒng)地建立材料性能與各層次結(jié)構(gòu)、組分間的制約關(guān)系和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫,為后續(xù)的材料設(shè)計(jì)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

（3）特別適用于多元材料體系相圖的研究

二元、三元相圖的研究已證實(shí)了組合材料芯片技術(shù)的可行性。鑒于四元以上復(fù)雜系統(tǒng)相圖研究的艱巨性,若以傳統(tǒng)方法逐點(diǎn)制備試樣,則組合太多,成本太高,耗時(shí)太長,而且由于取點(diǎn)密度的限制,一些窄的相區(qū)還有可能被漏掉,而這些區(qū)域的材料往往有異常的性能。連續(xù)組合方法是研究復(fù)雜系統(tǒng)相圖的有效手段,并能直觀形象地將相區(qū)、相界顯示出來。

(4)理論研究

材料芯片中大量的組合和界面還為擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)、成核生長等理論的研究提供了豐富數(shù)據(jù),從中有望發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律,進(jìn)而豐富材料科學(xué)理論。

2.5 組合材料芯片技術(shù)應(yīng)用

組合材料芯片技術(shù)與材料芯片的高通量表征水平的發(fā)展密切相關(guān),具備什么樣的芯片檢測技術(shù)才能開展相應(yīng)的材料研究。受材料芯片檢測技術(shù)的限制,組合材料芯片技術(shù)早期主要集中在發(fā)光材料、介電/鐵電材料、催化劑等的優(yōu)化和篩選。近年來隨著材料結(jié)構(gòu)/成分、納米壓痕測試技術(shù)等的建立,組合材料芯片技術(shù)開始在金屬材料研究中獲得應(yīng)用。在鐵-鎳二元合金體系的研究中,組合芯片技術(shù)體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。Young等選擇鐵-鎳合金為研究對象,采用X射線衍射儀測定晶體結(jié)構(gòu),采用掃描霍耳探針和掃描磁光克爾效應(yīng)測量儀測定磁性能,將組合材料芯片技術(shù)應(yīng)用在鐵-鎳合金組織和性能的研究中,成功得到了鐵-鎳合金的連續(xù)相圖。其結(jié)果與用傳統(tǒng)方法在塊體試樣上獲得的結(jié)果基本一致,但用組合技術(shù)獲得的研究成果系統(tǒng)性好,效率高,研究周期大大縮短。隨后Young等又對鐵-鎳-鈷三元合金系進(jìn)行了研究,進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)果,同時(shí)他們還意外發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)狹窄的非晶相區(qū),這是以前用傳統(tǒng)方法沒有發(fā)現(xiàn)的,或是因傳統(tǒng)方法相對“粗放”而被忽視的相區(qū)。

Banerjee等采用組合材料芯片技術(shù)研究了生物醫(yī)用合金鈦-鈮-鋯-鉭體系不同成分的組織,同時(shí)通過壓痕技術(shù)測定了芯片中各組分的硬度和彈性模量,建立了成分-組織-力學(xué)性能的數(shù)據(jù)庫。同時(shí)指出:對Ti-32Nb-10Zr-5Ta合金,當(dāng)組織中含有20%α相是有益的,此時(shí)可以在保持較小彈性模量的同時(shí)提高強(qiáng)度;而當(dāng)組織中不存在α相時(shí),即使合金成分不變,在保持類似彈性模量下強(qiáng)度也將降低。

Seung等利用納米壓痕技術(shù)測量了鈦-鋁成分梯度試樣芯片的力學(xué)性能,建立了成分-硬度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與塊體材料一致,證明采用組合材料芯片技術(shù)預(yù)測塊體材料性能的方法是可行的。

Specht等利用同步輻射加速器測定鉻-鐵-鎳試樣芯片的成分、結(jié)晶相、晶粒尺寸,描繪了鉻-鐵-鎳納米薄膜在200～800℃退火的三元相圖,顯示了鉻-鐵-鎳納米薄膜的相和晶粒尺寸隨成分、退火溫度的變化情況。Ludwig等則利用組合材料芯片技術(shù)研究了鐵-鉑體系的成分和退火溫度對其磁性能的影響,為退火溫度的選擇提供了依據(jù)。

Jun等采用組合材料芯片技術(shù)研究了具有形狀記憶效應(yīng)的鎳-鈦-銅合金體系,得到了滯后溫度值與合金成分的關(guān)系,研究結(jié)果與鎳-鈦-銅塊體合金一致。他們還首次給出了滯后溫度值與轉(zhuǎn)變延伸張量的中間特征值之間的關(guān)系,并且確定出可以改進(jìn)控制形狀記憶性能的新的合金成分范圍。

最近,中科院上海硅酸鹽研究所等開展了“組合材料芯片技術(shù)在快速篩選及優(yōu)化鍍鋅鋼板新體系中的應(yīng)用”的研究。運(yùn)用組合材料學(xué)思想,使用離子束濺射方法,制備了鋁-鋅全組分的材料芯片,采用納米壓痕方法對材料芯片的力學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示,隨著鋁含量的提高,芯片的硬度和彈性模量均增加。這與傳統(tǒng)塊體材料結(jié)論相似,顯示材料芯片結(jié)果可以用于預(yù)測鋁-鋅材料的力學(xué)性能。同時(shí),采用電化學(xué)方法對材料芯片的耐蝕性能進(jìn)行了表征。在綜合陽極極化曲線、線性電阻和平衡電位結(jié)果后認(rèn)為,鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～73%時(shí)耐腐蝕性能最好。而目前在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用的熱鍍鋅55%Al-Zn合金恰好處于此成分范圍。這一研究結(jié)果表明組合技術(shù)在優(yōu)選新型鋼鐵材料時(shí)也大有用武之地。

2.6 材料組合芯片技術(shù)發(fā)展與展望

從組合材料芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢分析,自從1995年美國科學(xué)家率先提出創(chuàng)新的組合材料方法學(xué)思想以來,組合材料芯片技術(shù)已成為當(dāng)今,乃至今后幾十年材料研究的主流方向之一。當(dāng)前,組合材料研究方法已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家實(shí)際應(yīng)用于材料科學(xué)多個(gè)分支,由此將給材料科學(xué)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來新機(jī)遇。該技術(shù)最誘人的特點(diǎn)在于大幅度縮短材料研究周期、節(jié)省資源消耗、降低研究成本等方面的優(yōu)勢。近年來,中國對新材料界(尤其是以鋼鐵等為代表的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè))實(shí)現(xiàn)跨躍式發(fā)展和突破的要求很強(qiáng)烈。從某種意義上講,作為發(fā)展中國家,往往更加迫切地需要實(shí)現(xiàn)跨躍式發(fā)展,或者說更加迫切地依賴于超常規(guī)的技術(shù)和途徑,如果能把握和充分利用新興組合材料學(xué)和組合技術(shù)所帶來的機(jī)遇,就有可能實(shí)現(xiàn)發(fā)展的大跨越。我國在組合材料研究領(lǐng)域雖已有所部署,但還沒有形成以產(chǎn)業(yè)為背景的研究和開發(fā)勢頭,在這樣的情況下,選擇我國有基礎(chǔ)優(yōu)勢的鋼鐵或合金材料為切入點(diǎn),發(fā)展組合材料芯片技術(shù)與應(yīng)用研究,必將加速新鋼種和合金的研發(fā)進(jìn)程,進(jìn)而帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

第三章 總結(jié)

材料基因組技術(shù)是近年來全球新材料研發(fā)方法的革命，在美國被列為國家發(fā)展戰(zhàn)略，在我國被列入新材料重大科技專項(xiàng)的重要主題之一。材料基因組技術(shù)是材料研發(fā)新理念與高性能計(jì)算、材料基因芯片、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+等現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，是典型的多學(xué)科交叉，是新興學(xué)科生長點(diǎn)。

材料基因組技術(shù)旨在數(shù)十倍乃至數(shù)百倍地加速新材料從研發(fā)到應(yīng)用的進(jìn)程，提高效率，降低成本，支撐包括電子信息、能源環(huán)保、航空航天等先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，是國民經(jīng)濟(jì)和國家安全的重要保障。

材料基因組技術(shù)基于計(jì)算材料科學(xué)、高通量實(shí)驗(yàn)表征與測試、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等，是對傳統(tǒng)新材料研發(fā)模式提出的全新的變革，是材料科學(xué)研究與新材料研發(fā)在新時(shí)期的重要突破與創(chuàng)新，是解決國計(jì)民生與國防工業(yè)中關(guān)鍵技術(shù)材料瓶頸的重要途徑。自材料基因組計(jì)劃提出以來，得到材料科學(xué)家的積極響應(yīng)并取得一系列重要進(jìn)展。但是，在當(dāng)前條件下完全建成材料基因組技術(shù)所需要的軟件與硬件基礎(chǔ)，完全拋棄實(shí)驗(yàn)支撐而直接計(jì)算出新材料 的成分與工藝，實(shí)現(xiàn)新材料的完全按需設(shè)計(jì)，仍然是不現(xiàn)實(shí)的。通過建設(shè)與發(fā)展高通量計(jì)算模擬、高通量實(shí)驗(yàn)樣品制備與表征、服役環(huán)境下材料力學(xué)行為的計(jì)算模擬、以及數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，并基于已有的海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，充分利用傳統(tǒng)材料科學(xué)領(lǐng)域中對材料成分、工藝、微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能相互關(guān)聯(lián)規(guī)律的認(rèn)識，積極發(fā)揮材料基因組技術(shù)在新材料研發(fā)過程中的作用、切實(shí)推進(jìn)材料基因組技術(shù)發(fā)建設(shè)與發(fā)展，對充分認(rèn)識并全面推進(jìn)材料基因組技術(shù)在新材料研發(fā)中的變革與突破，具有極其重要的意義與價(jià)值。

中國的新材料產(chǎn)業(yè)與先進(jìn)國家相比，整體水平仍存在較大差距。

在此背景之下，中國材料界對材料基因組技術(shù)已形成基本共識，即必須順應(yīng)國際新材料研發(fā)的趨勢，盡快啟動(dòng)中國版的“材料基因組計(jì)劃”，變革以“炒菜法（試錯(cuò)法）”為基礎(chǔ)的材料研發(fā)傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)新材料領(lǐng)域的超常規(guī)速度發(fā)展。

材料基因組計(jì)劃是以市場與應(yīng)用為導(dǎo)向的材料研發(fā)新理念，是新材料研發(fā)的“加速器”。中國版材料基因組計(jì)劃必須根據(jù)國情，面向國家戰(zhàn)略需求，圍繞加速新材料應(yīng)用。與歐美國家相比，中國的差距是寬譜的、全方位的。因此，需要首先做好5項(xiàng)工作：

1）建設(shè)基于材料基因組技術(shù)的先進(jìn)材料創(chuàng)新基礎(chǔ)研發(fā)平臺； 2）盡快研發(fā)自主的軟硬件技術(shù)與工具；

3）大力傳播材料基因組技術(shù)提出的高效率研究方法、文化和理念； 4）通過國家級科研項(xiàng)目進(jìn)行有導(dǎo)向性的推廣； 5）加快培養(yǎng)材料基因組技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才。

材料基因組技術(shù)是材料科學(xué)技術(shù)的一次飛躍，在中國實(shí)施材料基因組計(jì)劃，就是要構(gòu)建將先進(jìn)實(shí)驗(yàn)工具、模型計(jì)算手段與數(shù)據(jù)無縫銜接的新型材料創(chuàng)新技術(shù)框架體系，用高通量并行迭代替代傳統(tǒng)試錯(cuò)法中的多次順序迭代，逐步由“經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”向“理論預(yù)測、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的新模式轉(zhuǎn)變。在前期充分發(fā)揮中國在高通量實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的相對優(yōu)勢，逐漸向“計(jì)算引領(lǐng)”過渡，以加速中國關(guān)鍵新材料的“發(fā)現(xiàn)—開發(fā)—生產(chǎn)—應(yīng)用”進(jìn)程，推動(dòng)中國新材料產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)習(xí)近平主席提出的“推動(dòng)中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變”的目標(biāo)。

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