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电子技术发展史

电子技术发展史（总11页）

《电子技术发展史》

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电子技术发展史

提纲：

1电子技术的发展里程碑

2现阶段电子技术的发展状况

3未来电子技术的发展趋势

电子技术的发展里程碑

（一）电子管（1883年到1904年电子管问世）

固然电子管的产生是必不可少的一步，但是其还是存在很多的缺点：

十分笨重，能耗大、寿命短、噪声大，制造工艺也十分复杂

（二）晶体管产生（1950--）

为了解决这一问题科学家们不断的尝试

在1948年6月30日，贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管（肖克利、巴丁和布拉顿）。

1948年11月，肖克利构思出一种新型晶体管，其结构像“三明治”夹心面包那样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间。

由于当时技术条件的限制，研究和实验都十分困难。

直到1950年，人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。

同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：

①晶体管的构件是没有消耗的，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍,

②晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。

③晶体管不需预热，一开机就工作装密度。

④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。

另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。

晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装。

可是单个晶体管的出现，仍然不能满足电子技术飞速发展的需要。

随着电子技术应用的不断推广和电子产品发展的日趋复杂，电子设备中应用的电子器件越来越多怎样将这些器件集成在一起呢？

于是乎经过科学家们的努力产生了集成电路。

（三）集成电路（1959--）

那么，什么是集成电路呢？

集成电路是在一块几平方毫米的极其微小的半导体晶片上，将成千上万的晶体管、电阻、电容、包括连接线做在一起。

真正是立锥之地布千军。

它是材料、元件、晶体管三位一体的有机结合。

在晶体管技术基础上迅速发展起来的集成电路，带来了微电子技术的突飞猛进。

微电子技术的不断进步，极大降低了晶体管的成本，1958年美国德克萨斯仪器公司（TI）的一位工程师基尔比按照英国科学家达默提出的电路集成化的思想发明了第一个集成电路（IC）开始，电子技术出现了划时代的革命，随着CMOS和双极型集成电路

的出现．IC逐步成为现代电子技术和计算机发展的基础．从此以后，集成电路技术开始了长足的发展，同时几乎所有的电子技术和计算机技术都开始了飞速的发展。

现阶段电子技术的发展状况

主要是以下面三种技术为主：

（一）数字信号处理器DSP

（DigitalSignalProcessor）是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10－50倍。

随着大规模集成电路技术和半导体技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。

这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用

至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。

80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域

现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。

（二）嵌入式系统ARM

始于微型机时代的嵌入式应用

按照上述嵌入式系统的定义，只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。

嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）

技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。

技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。

（三）EDA技术

EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

（1）七十年代为CAD阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。

（2）八十年代为CAE阶段，与CAD相比，除了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，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。

（3）九十年代为ESDA阶段。

尽管CAD/CAE技术取得了巨大的成功，但并没有把人从繁重的设计工作中彻底解放出来。

可编程逻辑器件自七十年代以来，经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将掩膜ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的转由掩膜ASIC实现，因此开发风险也大为降低。

ASIC设计----现代电子产品的复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是采用ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuits）芯片进行设计。

ASIC按照设计方法的不同可分为：

全定制ASIC，半定制ASIC，可编程ASIC（也称为可编程逻辑器件）。

可编程逻辑器件自七十年代以来，经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将掩膜ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的转由掩膜ASIC实现，因此开发风险也大为降低。

硬件描述语言----硬件描述语言（HDL-HardwareDescriptionLanguage）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计

未来电子技术的发展趋势（2010--2050）：

微电子技术在上个世纪得到了飞速的发展，但是还是有很多值得我们继续去探讨的问题．SoC正在逐步的发展，脏MS和微电子的技术也在逐步的融合，相信微电子工艺也会得到进一步的提高，有人说

过，过去的30年和未来的30年都将是微电子的时代。

参考文献：

1《浅析电子技术的展望》彭海军数字技术与应用-2010年6期

附文献：

2《集成电路技术发展》

龙小毅

中国工程物理研究院电子工程研究所

摘要：

微电子技术从上个世纪60年代开始发展，现在已经成为推动电子技术发展的最重要的基础和推动力．本文回顾了微电子技术的发展过程，并对其未来的发展做了初步的展望，并结合微电子的产业结构做了分析．

关键词：

微电子，集成电路，版图工艺

一、引言

20世纪是电子信息技术蓬勃发展的一个世纪，也是第3次工业革命的主要内容。

在这个世纪里，电子信息技术经历了发展，壮大，辉煌的过程。

在这个世纪里，计算机系统，数字处理技术，集成电路技术都得到了长足的发展。

但是真正支持信息技术最重要的就是集成电路技术，它是构成整个信息技术发展的物质基础．集成电路技术的发展史其实也就是信息技术的发展史，曾有人说过，21世纪谁掌握了最先进的集成电路技术，谁就将成为电子信息的领头羊。

所以，研究集成电路的发展历程和未来发展趋势是很有必要的。

二、集成电路发展历史

集成电路技术是通过一系列特定的加工工艺，将品体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单品片上，执行特定电路或系统功能。

将系统，电路，元

件和器件集成到一块小小的芯片上面。

这就形成了以固体物理学，工艺学和电子学交叉的学科一微电子学。

微电子学以固体物理学为基础，版图工艺和电子设计是在现有材料的基础上进行的电路实现。

由于设计出来的电路性能和工艺有相当紧密的联系，并且工艺越先进，设计出来的电路所占用的面积就越小，集成度也就越高，所以微电子电路设计的发展始终是围绕着微电子工艺的发展的。

而微电子学的基础就是集成电路技术。

从1958年美国德克萨斯仪器公司（TI）的一位工程师基尔比按照英国科学家达默提出的电路集成化的思想发明了第一个集成电路（IC）开始，电子技术出现了划时代的革命，随着CMOS和双极型集成电路的出现．IC逐步成为现代电子技术和计算机发展的基础．从此以后，集成电路技术开始了长足的发展，同时几乎所有的电子技术和计算机技术都开始了飞速的发展。

1959年，德克萨斯仪器公司首先宣布建成1丛界上第一条集成电路生产线。

1962年，世界上出现了第一块集成电路正式商品，这预示着微电子技术开始正式出现在电子技术的舞台上，并将逐渐推动着电子技术的发展。

早期的典型硅：

占片工艺为1．25毫米，经过40年的发展，工艺水平经过了0．5微米，0．35微米，到现在的亚微米级，工艺得到了翻天覆地的改变。

同时，集成度也有了质的飞跃，60年代初，国际上出现的集成电路产品，每个硅片上的元件数在100个左右，人们称作是小规模集成电路：

1967所已达到1000个品体管，这标志着大规模集成阶段的开端；到1976年，发展到一个芯片上可集成1万多个品体管：

进入80年代以来，一块硅片上有几万个晶体管的大规模集成电路已经很普遍了。

并且正在超大规模集成电路发展。

如今，已出现属于第五代的产品，在不到50平方毫米的硅芯片上集成的晶体管数激增到200万只以上。

随着这些工艺和集成度的改变，集成电路系统设计理念也得到了很大的转变，“电路集成到系统集成”也就是IC产品从小规模集成电路

（SSI）发展到现在的超大规模集成电路（ULSI），甚至片上系统（SoC）的最好总结，也就是说电路产品经历了从板上系统到片上系统过程，越来越多的技术把以前的分离元件的电路设计到了一块芯片上面，从而达到了很好的系统集成，由于a140S工艺的独特优越性，系统的性能也得到了很好的提升．

相似文献

学位论文胡世蓉美国微电子技术与创新2006

美国微电子技术一直居于全球主导地位，从贝尔实验室发明晶体管以来，几十年的技术进步得以迅速应用，新技术新产品的开发又形成新的市场，技术推动与市场拉动共同创造了极其繁荣的信息技术产业。

电子的发现，激发了研究电的兴趣。

实验物理学家和理论物理学家分别在不同的领域突飞猛进。

真空管利用电子的性质得以单向导电，成为晶体检波器的前身。

由于量子力学的巨大影响，对金属内部电子行为的描述发生了很大变化。

物理学家开始认识到了一类新的物质—半导体，这一时期兴起的固体物理学由于犹太科学家的流亡转移到美国。

贝尔实验室在半导体检波器生产中占据领先优势，组建的半导体研究小组物理学家、物理化学家、工程师们通力合作，经过数年的努力，终于使晶体管得以问世，不仅满足了为远距离通讯开发中继器的要求，带来的微电子技术革命影响了后来几十年的经济、生活各方面。

晶体管的问世引发微电子技术革命，与真空管相比的显著优点，很快使晶体管应用到许多领域。

半导体电子技术日益小型化微型化，与计算机技术密切结合，从中小规模集成电路、大规模集成电路，到超大规模集成的微处理器就是这种结合的产物。

微处理器的技术换代，反映了创新所带来的对经济领域的深远影响，从而使经济模式发生变化，演化到新的经济模式—数字经济，也就是信息时代的到来。