电子技术发展电子技术发展 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起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泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志进入入21世纪,人们面临的是以微电子技术、电子计世纪,人们面临的是以微电子技术、电子计算机和因特网为标志的信息社会高科技的广泛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、通讯及代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用现在文化生活等各个领域中都起着巨大的作用现在的世界,电子技术无处不在的世界,电子技术无处不在电子技术电子技术的应用的应用基本器件的两个发展阶段l分立元件阶段(分立元件阶段(19051905~~19591959))–真空电子管、半导体晶体管真空电子管、半导体晶体管l集成电路阶段(集成电路阶段(19591959~~))–SSISSI、、MSIMSI、、LSILSI、、VLSIVLSI、、ULSIULSI主要阶段概述主要阶段概述 第一代电子第一代电子 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 分立元件阶段l电子管时代(电子管时代(19051905~~19481948))–为现代技术采取了决定性步骤为现代技术采取了决定性步骤主要大事记主要大事记19051905年年 爱因斯坦阐述相对论爱因斯坦阐述相对论——E——E==mcmc2 219061906年年 亚历山德森研制成高频交流发电机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,制威第一只三极管德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极,制威第一只三极管19121912年年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管19171917年年 坎贝尔研制成滤波器坎贝尔研制成滤波器19221922年年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机19341934年年 劳伦斯研制成回旋加速器劳伦斯研制成回旋加速器19401940年年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机19471947年年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管;肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管;香农奠定信息论的基础香农奠定信息论的基础 真空电子管真空电子管分立元件阶段l晶体管时代(晶体管时代(19481948~~19591959))–宇宙空间的探索即将开始宇宙空间的探索即将开始主要大事记主要大事记19471947年年 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19481948年年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文贝尔实验室的香农发表信息论的论文 英国采用英国采用EDSAGEDSAG计算机,这是最早的一种存储程序数字计算机计算机,这是最早的一种存储程序数字计算机19491949年年 诺伊曼提出自动传输机的概念诺伊曼提出自动传输机的概念19501950年年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器19521952年年 美国爆炸第一颗氢弹美国爆炸第一颗氢弹19541954年年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅19571957年年 苏联发射第一颗人造地球卫星苏联发射第一颗人造地球卫星19581958年年 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基本分立元件展示集成电路阶段时时 期期规规 模模集成度集成度(元件数)(元件数)5050年代末年代末小规模集成电路(小规模集成电路(SSISSI))1001006060年代年代中中规模集成电路(规模集成电路(MSIMSI))100010007070年代年代大规模集成电路(大规模集成电路(LSILSI))>1000>10007070年代末年代末超超大规模集成电路(大规模集成电路(VLSIVLSI))10000100008080年代年代特大规模集成电路(特大规模集成电路(ULSIULSI))>100000>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可编程逻辑器件(可编程逻辑器件(PLD))微控制芯片(微控制芯片(MCU))数字信号处理器(数字信号处理器(DSP))大规模存储芯片(大规模存储芯片(RAM/ROM))EDA技术 电电子子设设计计技技术术的的核核心心就就是是E ED DA A技技术术E ED DA A是是指指以以计计算算机机为为工工作作平平台台,,融融合合应应用用电电子子技技术术、、计计算算机机技技术术、、智智能能化化技技术术最最新新成成果果而而研研制制成成的的电电子子C CA AD D通通用用软软件件包包,,主主要要能能辅辅助助进进行行三三方方面面的的设设计计工工作作,,即即I IC C设设计计、、电电子子电电路路设设计计和和P PC CB B设设计计。
电子系统设计自动化电子系统设计自动化(ESDA)(ESDA)阶段(阶段( 9090年代以后):设计人员按照年代以后):设计人员按照““自顶自顶向下向下””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(路用一片或几片专用集成电路(ASICASIC))实现,然后采用硬件描述语言实现,然后采用硬件描述语言((HDLHDL))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EDAEDA技术发展的三个阶段:技术发展的三个阶段:计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)(CAD)阶段(阶段( 7070年代):用计算机辅助进行年代):用计算机辅助进行ICIC版图编辑、版图编辑、PCBPCB布局布线,取代了手工操作布局布线,取代了手工操作计算机辅助工程计算机辅助工程(CAE)(CAE)阶段(阶段( 8080年代):与年代):与CADCAD相比,相比,CAECAE除了有纯粹的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。
接网络表将两者结合在一起,实现了工程设计CAECAE的主要功能是:原理的主要功能是:原理图输入,逻辑仿真,电路分析,自动布局布线,图输入,逻辑仿真,电路分析,自动布局布线,PCBPCB后分析ARM开发板开发板纳米电子技术 纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子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电子器件发展的第二次变革变革,与从真空管到晶体管的第一次变革相比,它含有更深刻,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再适用,需要发展新的理论,并探索出相应的材料和技术。