2019-2020年物理学前沿讲座现代电子技术的现状及发展趋势幻灯片

陕西师范大学物理学与信息技术学院
集成电路阶段
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） 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）
陕西师范大学物理学与信息技术学院
集成电路阶段
作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主知识产权的集成 电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞 争的筹码和国家安全的保障。
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起
来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，
成为近代科学技术发展的一个重要标志。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
。现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（
以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、 钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，已经成为改造和拉 动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。
目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电 路相关, 美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山。预计 未来10年内，世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增 长，2010年将达到6000~8000亿美元。
3A是指工厂自动化(Factory Automation)、办公自动化 (Office Automation)和家庭自动化(Home Automation)。
“3D” 是指数字传输(Digital Transmission)、数字交换 (Digital Switching)、数字处理(Digital Processing)三种数字技 术。
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
分立元件阶段
晶体管时代（1948～1959）
宇宙空间的探索即将开始
主要大事记
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
所谓感测技术，是指对信息的传感、采集技术； 通信技术是传递信息的技术； 计算机技术是处理、存储信息的技术； 控制技术则是使用与反馈信息的技术。
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信息技术的应用性很强，因此又常被称作“3C”技术、 “3A”技术等等，此外还有“3D”之说。
3C是指通信(Communication)、计算机(Computer)、控制 (Control)三种技术，它们的英文名称的第一个字母都是 “C”，所以简称3C技术。
SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI
主要阶段概述
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。
>1000
提高近3倍。随着集成度的 70年代末 超大规模集成电路（VLSI）
10000
提高，器件尺寸不断减小。 80年代 特大规模集成电路（ULSI） >100000
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。
分立元件阶段
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＝mc2
真空电子管
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
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信息技术的基本结构大致可概括为： 计算机技术领域是核心； 电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括 微电子技术、光电子技术； 信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备 料以及光学材料技术； 通信技术是信息技术的重要的直接组成部分。
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1．电子器件技术
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
源自文库
基本分立元件展示
电容器
电池
晶体
管 电阻器
线 圈
集成电路阶段
自1958年第一块集成 时 期 元件问世以来，集成电路
规模
集成度 （元件数）
已经跨越了小、中、大、 50年代末 小规模集成电路（SSI）
100
超大、特大、巨大规模几 60年代 中规模集成电路（MSI）
1000
个台阶，集成度平均每2年 70年代 大规模集成电路（LSI）
信息处理、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，
人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。
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陕西师范大学物理学与信息技术学院
电子技术 的应用
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～）
物理学前沿讲座
现代电子技术的现状及发展趋势
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当前社会是信息社会，信息技术目前还没有一 个十分统一的定义。
一般认为，信息技术就是获取、处理、传递、储存、使 用信息的技术。
从广义上讲，凡是与上述诸方面相关的技术都可以叫做 信息技术，通常可分为四类，即感测技术、通信技术、计算 机技术和控制技术。