电子技术的发展历史与现状课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,电子技术的发展历史与现状,优选电子技术的发展历史与现状,进入,21,世纪，人们面临的是以,微电子技术,（半导体和集成电路为代表）,电子计算机,和,因特网,为标志的,信息社会,，高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。,引言,现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（,信息采集、处理、传输和交流,）及,文化生活,等各个领域中都起着巨大的作用。现在的世界，电子技术无处不在。,收音机、彩电、音响、,VCD,、,DVD,、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，,人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。,引言,电子科学与技术的知识领域,一,电子材料与元器件的发展,二,微电子技术的发展,三,光电子技术的发展,四,引言,EDA,技术及未来电子科技,五,电子科学与技术专业由来,一、电子科学与技术的知识领域,物理电子技术,光电子技术,微电子技术,电磁场与微波,电子材料与元器件,电子科学与,技术,二、电子材料与元器件的发展,电子材料与元器件是电子、信息、机械、航天、国防、自动化等各领域的基石。电子产品中材料与器件的研究是其核心竞争力的源泉。,按电子器件的材料属性分：半导体材料与器件，陶瓷材料与器件，磁性材料与器件。,按电子器件的发展阶段分：分离元器件（真空电子管、半导体晶体管），集成电路元器件（,SSI,、,MSI,、,LSI,、,VLSI,、,ULSI,）。,基本器件的两个发展阶段,分立元件阶段（,1905,1959,）,真空电子管、半导体晶体管,集成电路阶段（,1959,）,SSI,、,MSI,、,LSI,、,VLSI,、,ULSI,第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。,五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能、低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。,（一）元器件的发展历史,真空电子管时代（,1905,1948,）,为现代技术采取了决定性步骤,主要大事记,1905,年 爱因斯坦阐述相对论,E,mc,2,1906,年 亚历山德森研制成高频交流发电机,德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管,1912,年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管,1917,年 坎贝尔研制成滤波器,1922,年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机,1934,年 劳伦斯研制成回旋加速器,1940,年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机,1947,年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础,（一）元器件的发展历史,晶体管时代（,1948,1959,）,宇宙空间的探索即将开始,1947,年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管,1948,年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文,英国采用,EDSAG,计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机,1949,年 诺伊曼提出自动传输机的概念,1950,年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器,1952,年 美国爆炸第一颗氢弹,1954,年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅,1957,年 苏联发射第一颗人造地球卫星,1958,年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路,主要大事记,（一）元器件的发展历史,时 期,规 模,集成度,（元件数）,50,年代末,小规模集成电路（,SSI,）,100,60,年代,中规模集成电路（,MSI,）,1000,70,年代,大规模集成电路（,LSI,）,1000,70,年代末,超大规模集成电路（,VLSI,）,10000,80,年代,特大规模集成电路（,ULSI,）,100000,自,1958,年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每,2,年提高近,3,倍。随着集成度的提高，器件尺寸不断减小。,1985,年，,1,兆位,ULSI,的集成度达到,200,万个元件，器件条宽仅为,1,微米；,1992,年，,16,兆位的芯片集成度达到了,3200,万个元件，条宽减到,0.5,微米，而后的,64,兆位芯片，其条宽仅为,0.3,微米。,集成电路时代（,1950,）,现代数字系统的基石,（一）元器件的发展历史,可编程逻辑器件（,PLD,）,数字信号处理器（,DSP,）,大规模存储芯片（,RAM/ROM,）,集成电路时代（,1950,）,现代数字系统的基石,集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石。,微控制芯片（,MCU,）,（一）元器件的发展历史,新型元器件将向,微型化,、片式化、高性能化、,集成化,、智能化、,环保节能,方向发展；,行业技术进步的重点：微小型和片式化技术、无源集成技术、抗电磁干扰技术、低温共烧陶瓷技术、绿色化生产技术等；,电子材料正朝,高性能,化、,绿色化,和,复合化,方向发展；,新型显示器件的发展趋势是平板化、薄型化、大屏幕高清晰度和环保节能：,TFT-LCD,和,PDP,成为主流平板显示器件,新一代平板显示器件,和投影器件也将快速发展,CRT,产品将向,高清晰、短管颈,方向发展,电子技术与冶金、有色、化工等其他行业技术的融合将不断加深，,高精度,、高可靠性设备仪器和,新工艺,技术将成为电子材料技术发展的重要因素，,绿色无害,材料和工艺将得到广泛应用。,（二）元器件的发展趋势,电子材料和元器件技术将发生深刻变化：,电子元器件产业,(,不含集成电路和显示器件,),新型显示器件,电子材料,半导体材料,新型显示器件材料,光电子材料,电子功能陶瓷材料,绿色电池材料,磁性材料、覆铜板材料、电子封装材料,（三）元器件的发展重点,16,个重大专项中相关的有,核心电子器件,高端通用芯片及基础软件,极大规模集成电路制造技术及成套工艺,11,个重点领域及优先主题中相关的有,新一代信息功能材料与器件,高清晰度大屏幕平板显示,8,个前沿技术中相关的有,激光技术,（三）元器件的发展重点,国家中长期科技发展规划纲要（,2006-2020,）中涉及的重要经济技术领域：,1.,电子元器件产业,片式元器件,印刷电路板,混合集成电路,传感器及敏感元器件,绿色电池,新型半导体分立器件,新型机电组件,光通信器件,高亮度发光二极管,（三）元器件的发展重点,电子设计技术的核心就是EDA技术。,EDA技术发展的三个阶段：,新一代信息功能材料与器件,磁性材料、覆铜板材料、电子封装材料,行业技术进步的重点：微小型和片式化技术、无源集成技术、抗电磁干扰技术、低温共烧陶瓷技术、绿色化生产技术等；,（三）元器件的发展重点,用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路）,表面有方型镀金接口，共8个或6个镀金触点。,OLED等新一代显示器件及模块,目前兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。,集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能、低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。,计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。,（三）元器件的发展重点,（三）元器件的发展重点,相同面积晶片可容纳的晶体管数目就越多，成本越低,（一）元器件的发展历史,真空电子管、半导体晶体管,其性能涉及放大、振荡、脉冲技术、运算处理和读写等基本问题。,（四）集成电路的发展趋势,IC集成度提高的规律(Moore定律)：单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番 (Gordon E.,2.,新型显示器件,TFT-LCD,显示器件,PDP,显示器件,OLED,等新一代显示器件及模块,CRT,显示器件,(,高清,/,短管颈,),（三）元器件的发展重点,3.,电子材料,半导体材料,大力发展半导体级和太阳能级多晶硅材料,实现8,12英寸硅单晶及外延片的产业化,积极发展6,”,SiGe，6、8,”,SO,2,，4,6,”,GaAs和InP等化合物半导体材料,重点支持248nm及以下光刻胶、引线框架、金丝、,超净高纯试剂，以及,8,”,及以上溅射靶材等配套产品,（三）元器件的发展重点,在,TFT-LCD,液晶显示器件材料方面，积极发展,TFT-LCD,液晶材料、大尺寸基板玻璃、彩色滤光片、偏光板和背光模组等关键材料生产技术,PDP,关键材料方面，重点发展荧光粉、电极材料、介质材料、障壁材料等,OLED,关键材料方面，主要发展有机发光材料、隔离柱材料、,lTO,基板玻璃,3.,电子材料,新型显示器件半导体材料,（三）元器件的发展重点,以高亮度发光材料为突破口，着重发展,GaN,、,SiC,等晶体及外延材料等，国内市场占有率达,50,以上,保持我国在激光晶体材料方面的生产和技术优势，进一步加大研发力度，重点发展高功率激光晶体材料、,LD,泵浦激光晶体材料、可调谐激光晶体材料、新波长激光晶体材料、高效低阈值晶体材料,3.,电子材料,光电子材料,（三）元器件的发展重点,重点研发和生产高性能高可靠片式电容器陶瓷材料、低温共烧陶瓷,(LTCC),材料及封装陶瓷材料、贱金属电子浆料,(Ni,、,Cu),顺应绿色化潮流，积极开展无铅、无镉等瓷料研究和生产，并开展纳米基瓷料研究和生产,3.,电子材料,电子功能陶瓷材料,（三）元器件的发展重点,以电池产业规模优势带动材料发展，替代进口，重点发展锂离子电池高性能、低成本正负极材料，绿色电池高性能隔膜材料。,3.,电子材料,绿色电池材料,（三）元器件的发展重点,保持规模优势，加大研发力度，提高产品附加值，重点发展粘结,NdFeB,永磁材料、纳米复合永磁材料、低温共烧材料和纳米软磁材料、巨磁致伸缩材料、磁致冷材料、电磁屏蔽材料、磁记录材料、高档永磁软磁铁氧体材料等市场前景好的材料。,3.,电子材料,磁性材料,（三）元器件的发展重点,重点发展环保型的高性能覆铜板、特殊功能覆铜板、高性能挠性覆铜板和基板材料等。,3.,电子材料,覆铜板材料,（三）元器件的发展重点,重点发展先进封装模塑料,(EMC),、先进的封装复合材料、高精度引线框架材料、高性能聚合物封装材料、压电石英晶体封装材料、高密度多层基板材料、精密陶瓷封装材料、无铅焊料、以及系统封装,(SIP),用先进封装材料等材料,3.,电子材料,电子封装材料,（三）元器件的发展重点,Honeywell,电子材料部总经理,Rebecca Liebert,：,电子材料广泛用于整个半导体行业，而且涉及整个设计和制造流程，在整个半导体产业链的最前端，是技术的增强者,半导体的发展需要靠设备与材料共同发展来推动。更重要的是，材料已经开始决定成本优势，材料技术成本决定后期芯片厂的生产优势,材料的精度逐渐加强，降低技术融合的成本以提高竞争力是材料企业发展的重点,（三）元器件的发展启示,材料是技术的增强者,（一）元器件的发展历史,纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线。,分子电子学、量子电子学、信息光子学的兴起, 在信息技术领域会引起原理性的变革,宇宙空间的探索即将开始,极大规模集成电路制造技术及成套工艺,（三）元器件的发展重点,磁性材料、覆铜板材料、电子封装材料,计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。,集成电路是现代信息产业和信息社会的基础,IC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体,简单的门电路或单级放大器,微电子由IC向IS(系统集成)发展导致软、硬件结合技术的革命,IC卡的类型(按芯片分类),从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。,1952年 美国爆炸第一颗氢弹,操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长,集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机和通信设备的核心。,（一）元器件的发展历史,酷睿2双核的蚀刻尺寸为 0.,高端通用芯片及基础软件,1.3,微电子技术简介,（一）微电子技术与集成电路,（二）集成电路的制造,（三）集成电路的发展趋势,（四）,IC,卡,三、微电子与集成电路的发展,晶体管,(1948),中,/,小规模集成,电路,(1950,年代,),大规模,/,超大规模,集成电路,(1970,年代,),电子管,(1904),1.,什么是微电子技术？,微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，它是以集成电路为核心的电子技术。,微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础。微电子技术的核心是集成电路技术,（一）微电子技术与集成电路,集成电路,(Integrated Circuit,，简称,IC),：,以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。,集成电路的优点：,体积小、重量轻,功耗小、成本低,速度快、可靠性高,超大规模集成电路,小规模集成电路,2.,什么是集成电路？,（一）微电子技术与集成电路,IC,是所有电子产品的核心,（一）微电子技术与集成电路,中文,名称,英文,简称,英文全称,集成度,集成,对象,小规模,集成电路,SSI,Small scale Integration,100,万）,3.,集成电路的分类,（一）微电子技术与集成电路,按集成度分：,按用途分,：,通用集成电路,专用集成电路,（,ASIC,）,按电路的功能分：,数字集成电路,模拟集成电路,按晶体管结构、电路和工艺分：,双极型（,Bipolar,）电路,金属氧化物半导体,(MOS),电路,集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机和通信设备的核心。,先进的微电子技术,高集成度芯片,高性能的计算机,利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试，又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片。,集成电路是现代信息产业和信息社会的基础,集成电路是改造和提升传统产业的核心技术：,2000,年世界半导体产值达,2000,亿美元，电子信息产品市场总额超过,1,万亿美元。,据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达,15%,以上，,2010,年全世界半导体的年销售额可达到,60008000,亿美元，将支持,45,万亿美元的电子装备市场。,（一）微电子技术与集成电路,总结,集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要,400,多道工序,，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。,目前兴建一个有两条生产线能加工,8,英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币,10,亿元以上。,（二）集成电路的制造,硅衬底,晶圆,芯片,硅平面工艺,剔除、分类,集成电路,封装,成品,成品测试,集成电路的制造材料：主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。,400多道工序,（二）集成电路的制造,（三）,IC,卡,几乎每个人每天都与,IC,卡打交道，例如我们的身份证、手机,SIM,卡、交通卡、饭卡等等，什么是,IC,卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？,IC,卡,(chip card,、,smart card),，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体,特点,：,存储信息量大,保密性能强,可以防止伪造和窃用,抗干扰能力强,可靠性高,应用举例：,作为,电子证件,，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）,作为,电子钱包,（如电话卡、公交卡、加油卡等）,1.,什么昌,IC,卡？,存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。结构简单，使用方便。用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路）,CPU,卡：封装的集成电路为中央处理器（,CPU,）和存储器，还配有芯片操作系统,(Chip Operating System),，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。手机中使用的,SIM,卡就是一种特殊的,CPU,卡。,2.,IC,卡的类型,(,按芯片分类,),（三）,IC,卡,酷睿2四核的蚀刻尺寸为 0.,保持规模优势，加大研发力度，提高产品附加值，重点发展粘结NdFeB永磁材料、纳米复合永磁材料、低温共烧材料和纳米软磁材料、巨磁致伸缩材料、磁致冷材料、电磁屏蔽材料、磁记录材料、高档永磁软磁铁氧体材料等市场前景好的材料。,（二）光电子器件的发展,1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管1948年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文,（二）光电子器件的发展,按电子器件的材料属性分：半导体材料与器件，陶瓷材料与器件，磁性材料与器件。,EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。,13微米的工艺在200mm的晶圆上可以生产大约179个处理器核心，而使用同样工艺在300mm的晶圆可以制造大约427个处理器核心，而实际成本提高不多,EDA技术及未来电子科技,异步转移模式 ( ATM ) 技术,包括：激光技术、光波导技术、光检测技术、光信息处理技术、光存储技术、光显示技术、太阳能电池，等。,（三 ）光子计算机技术,特大规模集成电路（ULSI）,电子元器件产业(不含集成电路和显示器件),（三）元器件的发展重点,（一）元器件的发展历史,据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销售额可达到60008000亿美元，将支持45万亿美元的电子装备市场。,作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）,计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。,（一）微电子技术与集成电路,2.IC,卡的类型,(,按使用方式分类,),接触式,IC,卡,(,如电话,IC,卡,),表面有方型镀金接口，共,8,个或,6,个镀金触点。使用时必须将,IC,卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。,用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短,非接触式,IC,卡,(,射频卡、感应卡,),采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触问题,操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长,用于读写信息较简单的场合，如身份验证等,接触式,IC,卡,接触式,IC,卡的结构,非接触式,IC,卡,（三）,IC,卡,集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。,所以从集成电路问世以来，人们就一直在,缩小晶体管、电阻、电容、连接线,的尺寸上下功夫。,（四）集成电路的发展趋势,IC,集成度提高的规律,(,Moore,定律,),：,单块集成电路的集成度平均每,18,个月翻一番,(Gordon E.Moore,1965,年,),（四）集成电路的发展趋势,IC,技术发展,增大晶圆面积,增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片,比如，使用,0.13,微米的工艺在,200mm,的晶圆上可以生产大约,179,个处理器核心，而使用同样工艺在,300mm,的晶圆可以制造大约,427,个处理器核心，而实际成本提高不多,（四）集成电路的发展趋势,IC,技术发展,减小蚀刻尺寸,减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸,尺寸越小，开关速度越快，性能越高,相同面积晶片可容纳的晶体管数目就越多，成本越低,8086,的蚀刻尺寸为,3m,Pentium,的蚀刻尺寸是,0.80m,Pentium 4,的蚀刻尺寸当前是,0.09m,（,90,纳米）,酷睿,2,双核的蚀刻尺寸为,0.065m,（,65,纳米）,酷睿,2,四核的蚀刻尺寸为,0.045m,（,45,纳米）,酷睿,i7,六核的蚀刻尺寸为,0.032m,（,32,纳米）,（四）集成电路的发展趋势,Intel CPU,芯片工艺的进展,（四）集成电路的发展趋势,进一步提高集成度的问题与出路,问题：,线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作,出路：,在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机,同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成,（四）集成电路的发展趋势,（一）光电子技术概述,（二）光电子器件的发展,（三）光电子技术的未来,四、光电子技术的发展,光学与电子学相互渗透的一门学科。,包括：激光技术、光波导技术、光检测技术、光信息处理技术、光存储技术、光显示技术、太阳能电池，等。,形成了光电子材料与元件产业、光信息产业、现代光学产业、光通信产业、激光器与激光应用产业。,（一）光电子技术的概述,（二）光电子器件的发展,（三）元器件的发展重点,四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。,集成电路(1970年代),新型元器件将向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展；,（一）元器件的发展历史,酷睿2四核的蚀刻尺寸为 0.,从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。,（三）光电子技术的未来,目前兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。,计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。,电子材料广泛用于整个半导体行业，而且涉及整个设计和制造流程，在整个半导体产业链的最前端，是技术的增强者,（一）微电子技术与集成电路,IC技术发展增大晶圆面积,电子材料正朝高性能化、绿色化和复合化方向发展；,相同面积晶片可容纳的晶体管数目就越多，成本越低,CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。,（二）光电子器件的发展,10万-100万个(100万）,酷睿2双核的蚀刻尺寸为 0.,（一）元器件的发展历史,信息技术,-,人类在信息社会生存与发展的重要支柱,网络技术革命,，将进一步缩小人们的空间和时间距离,人机交互技术的革命,，将进一步缩小人与计算机之间的距离,软件技术的革命,，为网络和计算机的应用提供更加灵活和可靠的技术保证,微电子,由,IC,向,IS(,系统集成,),发展导致软、硬件结合技术的革命,分子电子学,、,量子电子学,、,信息光子学,的兴起,在信息技术领域会引起原理性的变革,现代通信,、,计算机技术,的发展引起工业控制系统、技术、方法与理论的革命性变革,（三）光电子技术的未来,信息高速公路的关键技术,1.,网络技术,2.,光纤通信,同步网技术,3.,异步转移模式,( ATM ),技术,4.,卫星通信技术,5.,移动通信技术,(,包括全球个人移动通信技术,),6.,信息通用接入网技术,7.,高性能并行计算机系统和接口技术,8.,大型数据库和图像库技术,9.,高级软件技术和算法,10.,高速,LAN,技术,11.,( HDTV ),大画面高清晰度电视 技术,12.,多媒体技术,13.,远程医疗诊断支持系统,14.,远程教育系统,（三）光电子技术的未来,光通信新技术,相干光通信,光孤子通信,量子通信,（三）光电子技术的未来,五、,EDA,技术与未来电子科技,（一）,EDA,技术,（二）纳米电子技术,（三 ）光子计算机技术,（四）量子计算机技术,（五）分子计算机技术,（六）生物计算机技术,（一）,EDA,技术,电子设计技术的核心就是,EDA,技术。,EDA,是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子,CAD,通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即,IC,设计、电子电路设计和,PCB,设计。,ARM,开发板,电子系统设计自动化,(ESDA),阶段（,90,年代以后）：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（,ASIC,）实现，然后采用硬件描述语言（,HDL,）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。,EDA,技术发展的三个阶段：,计算机辅助设计,(CAD),阶段（,70,年代）：用计算机辅助进行,IC,版图编辑、,PCB,布局布线，取代了手工操作。,计算机辅助工程,(CAE),阶段（,80,年代）：与,CAD,相比，,CAE,除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。,CAE,的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，,PCB,后分析。,（一）,EDA,技术,集成电路的制造材料：主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。,重点研发和生产高性能高可靠片式电容器陶瓷材料、低温共烧陶瓷(LTCC)材料及封装陶瓷材料、贱金属电子浆料(Ni、Cu),IC卡的类型(按芯片分类),电子材料正朝高性能化、绿色化和复合化方向发展；,电子元器件产业(不含集成电路和显示器件),EDA技术发展的三个阶段：,在TFT-LCD液晶显示器件材料方面，积极发展TFT-LCD液晶材料、大尺寸基板玻璃、彩色滤光片、偏光板和背光模组等关键材料生产技术,TFT-LCD和PDP成为主流平板显示器件,CRT显示器件(高清/短管颈),CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。,（一）元器件的发展历史,集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机和通信设备的核心。,1949年 诺伊曼提出自动传输机的概念,新型显示器件的发展趋势是平板化、薄型化、大屏幕高清晰度和环保节能：,酷睿2双核的蚀刻尺寸为 0.,（三）元器件的发展重点,电子材料 绿色电池材料,电子材料正朝高性能化、绿色化和复合化方向发展；,集成电路是现代信息产业和信息社会的基础,（三）元器件的发展重点,四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。,EDA技术发展的三个阶段：,四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。,（一）元器件的发展历史,IC集成度提高的规律(Moore定律)：单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番 (Gordon E.,按电子器件的材料属性分：半导体材料与器件，陶瓷材料与器件，磁性材料与器件。,IC卡的类型(按使用方式分类),非接触式IC卡(射频卡、感应卡),从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。,以电池产业规模优势带动材料发展，替代进口，重点发展锂离子电池高性能、低成本正负极材料，绿色电池高性能隔膜材料。,所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。,（三）元器件的发展重点,在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机,从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。,Small scale Integration,从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。,材料的精度逐渐加强，降低技术融合的成本以提高竞争力是材料企业发展的重点,（一）元器件的发展历史,（一）微电子技术与集成电路,电子元器件产业(不含集成电路和显示器件),纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线。纳米点和纳米点阵构成的基于量子特性的纳米电子器件的电子学功能、特性以及加工组装技术。其性能涉及放大、振荡、脉冲技术、运算处理和读写等基本问题。其新原理主要基于电子的波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺寸效应和统计涨落特性等。,从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。在这次变革中，传统理论将不再适用，需要发展新的理论，并探索出相应的材料和技术。,（二）纳米电子技术,