[發明專利]基于標準化模塊及磁學式互連的自由可重構系統

在審

• 申請號: 202010758940.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111898174A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張海霞;王浩彬;陳學先;萬基;宋宇
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F111/20
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于標準化模塊及磁學式互連的自由可重構系統。該系統包括：標準傳感模塊、標準供能模塊和標準底板處理電路，標準傳感模塊分別與標準供能模塊和標準底板處理電路利用磁力輔助實現互連自對準，所述標準傳感模塊用戶按需從標準傳感模塊庫中自由選取，標準供能模塊根據用戶需求從標準供能模塊庫中自由選取，整個系統實現基于磁學互連的自由可重構。本發明的系統基于單套標準化可控工藝，兼備性能高效、可靠、抗干擾；用戶可以根據不同應用場景隨時隨地“搭建”滿足自身需求的集成化智能微系統，實現成本低、多次復用且簡便易行的標準化應用，具有多功能、標準化、集成化、自供能、可重構等五大優勢。

技術領域

本發明涉及傳感微系統搭建技術領域，尤其涉及一種基于標準化模塊及磁學式互連的自由可重構系統。

背景技術

當下，隨著硅加工技術與其他學科的不斷融合，出現的微機電(Micro electromechanical system,MEMS)技術為人類生活帶來的諸多便利，已經普及的高精密MEMS器件卻擺脫不了硬質的材料屬性、不便攜的體積、檢測功能分立等問題，且出廠后無法根據用戶實際所需，自主式選擇/更改針對性的功能模塊。研究人員提出的“電子皮膚”、“電子紋身”等新興技術，實現多功能集成化且各功能層一定程度實現重復利用，但各層在替換時是整體置換，無法置換各層中的內部部分；材料粘接的互連模式使得用戶很難在置換后實現層與層之間的對準，即無法保證系統有效互連。

隨著金屬-有機框架材料(Metal Organic Framework,MOF)、鈣鈦礦(Perovskite)和石墨烯(尤其是激光誘導石墨烯(Laser-induced Graphene, LIG)技術)的出現，由于其突出的物理化學性能，相較于傳統硅材料，在性能要求更高更多樣化的智能系統面前更具潛力。

目前，現有技術中基于上述某種材料實現的集成系統至少存在以下缺點：

其一，各功能模塊尚未實現標準化制備，在搭建集成系統時出現模塊工作相互干擾且部分材料工藝互不兼容，模塊實現高性能但無法區分且不可靠；

其二，整體搭建時傳統的互連模式使得系統功能固定，無法特異性滿足用戶需求，且模塊功耗及系統能源供給沒有量化配置，造成資源不匹配甚至浪費。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于標準化模塊及磁學式互連的自由可重構系統，以克服現有技術的問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于標準化模塊及磁學式互連的自由可重構系統，包括：標準傳感模塊、標準供能模塊和標準底板處理電路，所述標準傳感模塊分別與標準供能模塊和標準底板處理電路利用磁力輔助實現互連自對準，所述標準傳感模塊用戶按需從標準傳感模塊庫中自由選取，所述標準供能模塊根據用戶需求從標準供能模塊庫中自由選取，整個系統實現基于磁學互連的自由可重構。

優選地，在所述標準底板處理電路的背面設置共用的底板互連線，所述標準傳感模塊和所述標準供能模塊的引腳利用磁力輔助的互連模式與所述底板互連線之間進行自對準連接。

優選地，所述標準傳感模塊、標準供能模塊和標準底板處理電路采用平面多邊形或者正投影為多邊形的密排布構型，所述標準傳感模塊和所述標準供能模塊的正面加工有源區圖形，背面加工引出電極。

優選地，所述標準傳感模塊根據用戶的需求，通過磁學互連的方式從基于單套可控工藝的標準傳感模塊庫中自由選取，所述標準傳感模塊庫包括：物理傳感模塊和電化學傳感模塊以及兩者的耦合模塊，所述標準傳感模塊庫實時根據用戶反饋進行更新與完善。

優選地，所述標準供能模塊根據用戶的需求，通過磁學互連的方式從基于摩擦-電磁復合發電機及超級電容器的標準能量模塊庫中自由選取，所述標準供能模塊庫包括用于復合采能的摩擦發電機和電磁發電機，以及用于儲能的微型超級電容器，所述標準能量模塊庫實時根據用戶反饋進行更新與完善。