信息技术导论论文——微电子技术的全面发展与普及
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中国微电子技术发展现状及发展趋势论文概要:介绍了中国微电子技术的发展现状,并阐述对微电子技术发展趋势的展望。
针对日前世界局势紧张,战争不断的状况,本文在最后浅析了微电子技术在未来轻兵器上的应用。
一.我国微电子技术发展状况1956年7月,国务院科学专业化规划委员会正式成立,组织数百各科学家和技术专家编制了十二年(1965—1967年)科学技术远景规划,这个著名的《十二年规划》中,明确地把发展计算机技术、半导体技术、无线电电子学、自动化和遥感技术放到战略的重点上,我国半导体晶体管是1957年研制成功的,1960年开始形成生产;集成电路始于1962年,于1968年形成生产;大规模集成电路始于70年代初,80年代初形成生产。
但是,同世界先进水平相比较,我们还存在较大的差距。
在生产规模上,目前我国集成电路工业还没有实现高技术、低价格的工业化大生产,而国外的发展却很快,美国IBM 公司在日本的野洲工厂生产64K动态存贮器,1983年秋正式投产后,每日处理硅片几万片,月产量为上百万块电路,生产设备投资约8000万美元。
日本三菱电机公司于1981年2月开始动土兴建工厂,1984年投产,计划生产64K动态存贮器,月产300万块,总投资约为1.2亿美元。
此外,在美国和日本,把半导体研究成果形成工业化生产的周期也比较短。
在美国和日本,出现晶体观后,形成工业生产能力是3年;出现集成电路后形成工业生产能力是1—3年;出现大规模集成电路后形成工业生产能力是1—2年;出现超大规模集成电路后形成工业生产能力是4年。
我国半导体集成电路工业长期以来也是停留在手工业和实验室的生产方式上。
近几年引进了一些生产线,个别单位才开始有些改观,但与国外的差距还是相当大的。
从产品的产值和产量方面来看,目前,全世界半导体与微电子市场为美国和日本所垄断。
这两国集成电路的产量约占体世界产量的百分之九十,早期是美国独占市场,而日本后起直追。
1975年美国的半导体与集成电路的产值是66亿美元,分离器件产量为110多亿只,集成路为50多亿块;日本的半导体与集成电路的产值是30亿美元,分离器件产量为122亿只,集成电路为17亿块。
微电子技术发展及未来趋势展望论文摘要:微电子技术是目前应用最为广泛的高新技术之一。
在相关技术不断成熟的情况下,它已经融入到各行各业当中,无论是人类生活,还是工业生产,都已经离不开微电子技术。
在信息化时代背景下,微电子技术被视为新技术革命的核心技术,是信息产业、计算机产业、通信产业的发展的基础。
正因为如此,国家对微电子技术愈来愈重视,所投入的资源也在不断增加,这给微电子技术快速发展提供了充足的动力。
基于此,本文对微电子技术发展进行了探讨,提出了相关观点,以供参考。
关键词:微电子技术;发展;趋势1微电子技术概述从本质上来看,微电子技术的核心在于集成电路,它是在各类半导体器件不断发展过程中所形成的。
在信息化时代下,微电子技术对人类生产、生活都带来了极大的影响。
与传统电子技术相比,微电子技术具备一定特征,具体表现为以下几个方面:(1)微电子技术主要是通过在固体内的微观电子运动来实现信息处理或信息加工。
(2)微电子信号传递能够在极小的尺度下进行。
(3)微电子技术可将某个子系统或电子功能部件集成于芯片当中,具有较高的集成性,也具有较为全面的功能性。
(4)微电子技术可在晶格级微区进行工作。
2微电子技术发展历程概述微电子技术诞生于20世纪40年代末。
1947年,巴丁、布莱顿与肖克莱发明了晶体管,这使得电子技术有了极大的突破,也为微电子技术的后续发展奠定了基础。
至20世纪50年代末,集成电路的出现推动了电子技术革命,这也意味着微电子技术变得愈来愈成熟,并进入了快速发展期。
同时,计算机技术应用范围的不断拓展,也进一步促进了微电子技术的发展。
至20世纪70年代,伴随着微型计算机的出现,让微电子技术发展达到了空前的高度,也奠定了微电子技术在高新技术当中的核心地位[2]。
如今,微电子技术已走入人们的生活当中,计算机、手机、家用电器的制造、生产都离不开微电子技术的支持。
同时,微电子技术也成为了国防工业、印刷工业、汽车工业等工业生产当中不可或缺的核心技术。
微电子技术的发展现状与未来趋势随着科技的迅猛发展,微电子技术作为电子领域的重要组成部分,正以令人瞩目的速度不断发展。
在今天的社会中,微电子技术已经无处不在,从我们日常使用的手机、电脑到各种智能设备,都离不开微电子技术的应用。
本文将从多个角度来探讨微电子技术的发展现状和未来趋势。
首先,我们来看看微电子技术的现状。
目前,微电子技术在各个领域都发挥着重要作用。
在通信领域,微电子技术使得无线通信更加便捷和高效,推动了移动互联网的迅猛发展。
在医疗领域,微电子技术被广泛应用于生物传感器、医疗设备等方面,为医疗行业带来了巨大的进步。
另外,在能源领域,微电子技术也有重要作用,例如太阳能电池、高效节能的微处理器等。
总之,微电子技术的广泛应用使得我们的生活变得更加便利和高效。
然而,我们也应该认识到,微电子技术发展中存在一些挑战和问题。
首先,尽管微电子技术已经取得了巨大的进步,但是其制造成本仍然较高,这限制了其应用范围的扩大。
其次,由于微电子技术对环境的敏感性,电子废弃物的增加成为了一个难题。
此外,微电子技术的安全性问题也备受关注。
随着互联网的普及,网络安全问题对于微电子技术的发展具有重要影响。
因此,在微电子技术的发展过程中,我们需要找到解决这些问题的方法,以推动其向更高水平发展。
接下来,我们来探讨一下微电子技术的未来趋势。
可以预见的是,随着人工智能和物联网技术的不断发展,微电子技术将会在更多领域得到应用。
例如,在智能家居领域,微电子技术可以实现设备之间的互联互通,使得家居设备更加智能化和便捷。
此外,随着可穿戴设备的普及,微电子技术也将在健康监测、运动追踪等方面发挥作用。
更重要的是,微电子技术的应用将会渗透到更广泛的生活领域,从而改变我们的生活方式。
未来,微电子技术的发展还将面临新的挑战和机遇。
首先,研发更先进的微电子器件和材料将是发展的关键。
例如,研究新型半导体材料、设计更小尺寸的集成电路等将推动微电子技术向更高级别发展。
微电子技术的发展与应用微电子技术是电子信息技术的一个重要分支,它主要研究和应用微米尺度的电子器件、集成电路以及相关的设计、制造和测试技术。
随着技术的不断发展,微电子技术在各个领域的应用越来越广泛,为人们的生活和工作带来了许多便利和改变。
本文将从微电子技术的发展历程、应用领域以及未来发展前景等方面进行探讨。
一、微电子技术的发展历程微电子技术的发展可以追溯到上世纪40年代末的晶体管诞生,随后发展出集成电路、超大规模集成电路和超大规模集成电路等。
这些技术的出现不仅提高了电子器件的性能和可靠性,还实现了电子设备的小型化和集成化,为信息产业的发展奠定了坚实的基础。
二、微电子技术的应用领域微电子技术目前已广泛应用于通信、计算机、电子消费品、医疗设备、汽车电子等领域。
首先,通信领域是微电子技术的主要应用领域之一。
移动通信设备、卫星通信设备以及光纤通信设备都离不开微电子技术的支持,它们能够实现高效的数据传输和通信功能。
其次,计算机领域也是微电子技术的主要应用领域之一。
微处理器、存储器、图形芯片等都是计算机硬件中不可或缺的组成部分。
此外,电子消费品如手机、平板电脑、智能家居等也广泛使用了微电子技术,通过集成电路和微电子器件实现了电子设备的高性能和小型化。
在医疗设备领域,微电子技术也发挥着重要作用。
例如,心脏起搏器、血糖仪、医学影像设备等都离不开微电子技术的支持。
此外,汽车电子领域也是微电子技术的一个重要应用领域,微电子器件的集成和小型化可以提高汽车电子系统的性能和安全性。
三、微电子技术的未来发展前景随着科技的进步和国家对信息产业的大力支持,微电子技术将会有更广阔的发展前景。
首先,新一代半导体材料的研发将会极大地推动微电子技术的发展。
比如,石墨烯、二维材料以及有机高分子材料等新型半导体材料的研究,将会为微电子技术的发展带来更多的可能性。
其次,三维封装技术和异构集成技术也是微电子技术未来的发展方向。
通过在垂直方向上堆叠集成电路和器件,可以实现更高的集成度和更小的尺寸,从而进一步提高电子设备的性能和可靠性。
微电子技术的发展和应用前景随着计算机的不断普及,人们对微电子技术的需求也越来越高。
微电子技术是目前最先进和应用最广泛的一种电子技术。
它的应用范围涵盖了电子信息、半导体、集成电路等多个领域,为人们的生活带来了极大的方便和进步。
本文将从三个方面探讨微电子技术的发展和应用前景。
一、微电子技术的发展历程微电子技术已经存在了几十年,并由此不断发展。
20世纪60年代至70年代末,大规模集成电路(LSI)技术得到迅猛发展。
80年代,计算机技术应用于社会生产和科学研究,精密型、高速型LIS逐渐发展出来。
90年代末至21世纪初,随着纳米技术、超大规模集成电路和直接砷化镓(GaAs)材料的发展,微电子技术得到了前所未有的提高。
二、微电子技术的应用前景1. 5G通信技术5G通信技术是现代化通信技术的重要标志。
5G技术运用有机半导体、量子点电荷输运效应、光纤通信、高效低功耗芯片技术等微电子技术,具有更高的传输速度、更快的响应时间和更低的功耗。
未来,基于5G通信技术的智能家居、自动驾驶、智慧医疗等应用将会成为人们工作和生活中的常态。
2. 物联网技术物联网技术是将人、物、事互相连接,进行智能综合管控和服务的技术,是微电子技术最为重要的一种应用。
物联网技术运用了计算机技术、通信技术、数据采集与处理技术,可以实现各种设备之间的联网,进行数据通信以及信息传输。
未来,物联网技术将应用于智慧城市、智能制造、智能医疗、智能家居等更多领域。
3. 人工智能技术人工智能技术是目前最受瞩目的技术之一。
人工智能技术运用了微电子技术的高精度芯片和高速计算能力,在图像、语音、自然语言处理、大数据分析等方面取得了不错的成绩。
未来,人工智能技术将应用于医疗保健、金融、安全等多个领域,为人们的生活带来更多便利和改变。
三、微电子技术的未来发展趋势随着物联网、5G、人工智能等新技术的不断发展,微电子技术的应用前景将更加广阔。
下一个五年,芯片技术将突破50纳米的晶体管制作工艺,集成度将达到数千万级别。
微电子技术的发展与应用随着计算机技术的不断发展,微电子技术也得到了快速发展。
微电子技术是一种用半导体材料制造微小的各种器件和电路的技术。
在微电子领域,人类不断地创造新技术、新材料,不断地提高设计、制造和测试的技术水平,为我们的生活和工作带来了更多的惊喜和便利。
一、微电子技术的发展历程微电子技术的发展历程可追溯到20世纪50年代初,当时第一次凝结硅单晶片成功,使得半导体器件有了实际应用的可能性,吸引了众多企业和学者的关注。
20世纪60年代,大规模集成电路技术被发明,电路中的器件数量可以达到几千个,在电路成本、制造工艺等方面有较大改进。
20世纪70年代,超大规模集成电路技术被发明,其电路中的器件数量可以达到数百万个,可以完成更加复杂的任务。
而到了21世纪,人类更加注重改进生产工艺,提升生产效率和质量,集成度、电路组成以及电路复杂度都得到了更大的提高。
二、微电子技术的应用领域1. 通信领域通信领域的快速增长,得益于微电子技术的应用。
微电子技术的出现,让通信快速发展,从而也带动了通信设备的快速发展。
如现代手机,它的芯片、天线、电池等核心部件都离不开微电子技术,而近年来的智能家居、物联网等新兴行业更是离不开微电子技术的支持。
2. 纳米技术领域纳米技术是以纳米材料和器件为研究对象,利用纳米材料和器件的特殊性质来开发各类纳米技术,其与微电子技术的交叉应用使得小型化和计算能力获得了更大发展。
如在纳米集成电路中,由于器件尺寸的极小,所以性能更加优异、功耗更低,可以满足智能手机、笔记本电脑等移动设备的需求。
3. 航空航天领域微电子技术在航空航天领域的应用也得到了广泛的应用,微电子技术的快速发展让一些高端芯片组得以应用于航空航天领域,如NASA所使用的芯片。
航空航天领域对电子产品的高性能和高可靠性提出了更高要求,微电子技术作为实现这些要求的技术之一,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
三、微电子技术的未来随着微电子技术在各个领域的广泛应用,人们越来越看好微电子技术的未来。
微电子技术的发展趋势与应用场景随着科技的不断进步和发展,微电子技术也得到了极大的发展和应用。
微电子技术是指利用微小的半导体器件来实现某种功能,是半导体技术的重要分支之一。
目前,微电子技术已经应用于各种各样的领域,例如计算机、通讯、医疗、军事等等,对许多领域都产生了深远的影响。
本文将从微电子技术的发展趋势和应用场景两个方面进行阐述。
一、微电子技术的发展趋势1. 微电子器件的尺寸不断缩小随着现代半导体工艺的不断改进,微电子器件的尺寸也越来越小。
在过去的几十年里,集成电路芯片的晶体管数量每隔18个月就会翻一倍,这是由于微电子器件尺寸的不断缩小所导致的。
在未来,微电子器件的尺寸还会进一步缩小,这将有助于提高半导体器件的性能,从而开发出更加高效的微电子设备。
2. 系统集成的发展随着微电子技术的发展,人们对微电子设备的要求愈发苛刻。
尽管性能,如功耗和集成度得到不断提高,但除此之外,人们还在寻求更加高效的设备,以及不断增加的功能。
因此,系统集成依然是微电子技术发展的重要方向。
3. 无源元件趋于完美无源元件的发展也是微电子技术发展的重要方向之一。
微电子器件大部分都属于无源元件,例如晶体管、电容、电感等等。
无源元件越来越趋于完美,这将会为微电子技术的进一步发展打下坚实的基础。
二、微电子技术的应用场景1. 智能家居随着物联网技术的不断发展和成熟,智能家居已经成为当今人们日常生活中的不可或缺。
智能家居通过收集各种生活数据,来实现对家庭能源的管理和家电的自动化控制,以及需要根据生活条件来自动调整气氛、温度和湿度等等。
微电子技术的发展使得物联网设备的集成度不断提高,从而可以为智能家居提供更加便利的功能和服务。
2. 医疗健康微电子技术的应用还涉及到医疗健康领域。
微电子技术可以被用于制造各种医疗设备,例如人工耳蜗、心脏起搏器、生命体征监测器等等。
这些器械都是采用微电子技术制造的,它们可以实时对人体的健康状况进行检测和管理,大大提高了医疗保障的效率。
微电子技术的发展和应用微电子技术的发展和应用摘要微电子在人们的日常生产生活中扮演着重要的角色,直接影响到人们正常的生产生活。
本文分析了微电子技术的发展历史,同时对微电子技术的应用做出了探讨。
希望通过本文,让同学们对微电子技术的发展和应用有更深入的了解。
关键词微电子技术;发展历史;应用;发展趋势1 微电子技术概述从本质上来看,微电子技术的核心在于集成电路,它是在各类半导体器件不断发展过程中所形成的。
在信息化时代下,微电子技术对人类生产、生活都带来了极大的影响。
与传统电子技术相比,微电子技术具备一定特征,具体表现为以下几个方面:①微电子技术主要是通过在固体内的微观电子运动来实现信息处理或信息加工。
②微电子信号传递能够在极小的尺度下进行。
③微电子技术可将某个子系统或电子功能部件集成于芯片当中,具有较高的集成性,也具有较为全面的功能性。
④微电子技术可在晶格级微区进行工作[1]。
2 微电子技术的发展历史微电子技术是一门以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,其具有工作速度快、重量轻、体积小、可靠性高等诸多优点。
微电子技术是一项起源于19世纪末20世纪初的新兴技术,微电子技术的发展史从某种意义上说是集成电路的发展史。
现阶段大规模集成电力的集成度代表着微电子技术的发展水平。
从集成电路在1958年被发明以来,集成电路的发展规律依然遵循着“摩尔定律”,即DRAM 的储存量每隔3年就变为原来的4倍,集成电路芯片上的元件数量每18个月增加1倍。
微电子技术的发展历程如下,美国贝尔实验室于1947年制造出第一个晶体管,这为制造体积更小的集成电路奠定了相关的技术基础。
1958年美国德克萨斯仪器公司的基比尔于研究员制造出第一个集成电路模型,并于次年该公司宣布发明了第一个集成电路。
1959年美国仙童公司将微型晶体管的制造工艺—“平面工艺”经过一定的技术改进后用于集成电路的制造过程中,实现了集成电路由实验阶段向工业生产阶段的过渡。
微电子毕业论文在当今科技飞速发展的时代,微电子技术无疑是推动社会进步的关键力量之一。
从智能手机到超级计算机,从医疗设备到航天航空,微电子技术的应用无处不在,深刻地改变了我们的生活和工作方式。
微电子技术的核心在于集成电路的设计与制造。
集成电路,也就是我们常说的芯片,是将大量的电子元件,如晶体管、电阻、电容等,集成在一块微小的半导体晶片上。
随着半导体工艺的不断进步,芯片上集成的元件数量越来越多,性能也越来越强大。
然而,这也给微电子技术的发展带来了诸多挑战。
在集成电路的制造过程中,光刻技术是至关重要的一环。
光刻技术的精度直接决定了芯片上元件的尺寸和间距。
目前,极紫外光刻(EUV)技术已经成为先进制程芯片制造的关键技术。
然而,EUV 技术的成本高昂,设备复杂,对制造环境的要求也极为苛刻。
为了降低成本,提高光刻精度,研究人员一直在不断探索新的光刻技术和材料。
另外,随着芯片集成度的提高,散热问题也日益突出。
芯片在工作时会产生大量的热量,如果不能及时有效地散热,将会影响芯片的性能和可靠性。
因此,热管理技术成为了微电子领域的一个重要研究方向。
目前,常见的散热技术包括风冷、液冷和相变冷却等。
同时,研究人员也在开发新型的散热材料,如高导热的石墨烯和金刚石等。
在集成电路的设计方面,低功耗设计成为了当前的研究热点。
随着移动设备的普及,对于芯片的功耗要求越来越严格。
为了降低功耗,设计人员需要从电路结构、工作电压、时钟频率等多个方面进行优化。
同时,新兴的技术如近似计算和异步电路设计也为低功耗设计提供了新的思路。
除了硬件方面,微电子技术在软件领域也有着广泛的应用。
例如,电子设计自动化(EDA)软件是集成电路设计必不可少的工具。
EDA软件可以帮助设计人员完成电路设计、仿真、验证等工作,大大提高了设计效率和质量。
然而,目前的 EDA 软件还存在一些不足之处,如对复杂系统的支持不够完善,仿真精度有待提高等。
因此,开发更加先进的 EDA 软件也是微电子领域的一个重要任务。
微电⼦技术论⽂范⽂3篇微电⼦技术发展历史论⽂摘要本⽂展望了21世纪微电⼦技术的发展趋势。
认为:21世纪初的微电⼦技术仍将以硅基CMOS电路为主流⼯艺,但将突破⽬前所谓的物理“限制”,继续快速发展;集成电路将逐步发展成为集成系统;微电⼦技术将与其它技术结合形成⼀系列新的增长点,例如微机电系统(MEMS)、DNA芯⽚等。
具体地讲,SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟⼯⼚技术、铜互连及低K互连绝缘介质、⾼K栅绝缘介质和栅⼯程技术、SOI技术等将在近⼏年内得到快速发展。
21世纪将是我国微电⼦产业的黄⾦时代。
关键词微电⼦技术集成系统微机电系统DNA芯⽚1引⾔综观⼈类社会发展的⽂明史,⼀切⽣产⽅式和⽣活⽅式的重⼤变⾰都是由于新的科学发现和新技术的产⽣⽽引发的,科学技术作为⾰命的⼒量,推动着⼈类社会向前发展。
从50多年前晶体管的发明到⽬前微电⼦技术成为整个信息社会的基础和核⼼的发展历史充分证明了“科学技术是第⼀⽣产⼒”。
信息是客观事物状态和运动特征的⼀种普遍形式,与材料和能源⼀起是⼈类社会的重要资源,但对它的利⽤却仅仅是开始。
当前⾯临的信息⾰命以数字化和⽹络化作为特征。
数字化⼤⼤改善了⼈们对信息的利⽤,更好地满⾜了⼈们对信息的需求;⽽⽹络化则使⼈们更为⽅便地交换信息,使整个地球成为⼀个“地球村”。
以数字化和⽹络化为特征的信息技术同⼀般技术不同,它具有极强的渗透性和基础性,它可以渗透和改造各种产业和⾏业,改变着⼈类的⽣产和⽣活⽅式,改变着经济形态和社会、政治、⽂化等各个领域。
⽽它的基础之⼀就是微电⼦技术。
可以毫不夸张地说,没有微电⼦技术的进步,就不可能有今天信息技术的蓬勃发展,微电⼦已经成为整个信息社会发展的基⽯。
50多年来微电⼦技术的发展历史,实际上就是不断创新的过程,这⾥指的创新包括原始创新、技术创新和应⽤创新等。
晶体管的发明并不是⼀个孤⽴的精⼼设计的实验,⽽是⼀系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重⼤突破后的必然结果。
《信息技术导论》
论文题目:微电子技术的全面发展与普及
专业班级:微电子科学与工程
姓名:***
微电子技术的全面发展与普及
刘远
(华中科技大学微电子科学与工程1401,武汉 430074)
微电子技术是上个世纪50年代出现的一门新兴的技术,经过几十年的迅猛发展,已经成为高科技和信息产业的核心技术。
它之所以发展得如此之快,除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外,还与它极强的渗透性有关,在各个领域都有其独特的地位。
从目前来看,微电子技术还将继续高速向前发展,集成电路的特征尺寸还将继续缩小,集成度进一步提高。
不仅如此,它在军事、科研和人们生活方面的应用也会更加丰富多彩,从而推动时代的发展。
关键词:微电子技术,集成电路,军事,航天,生活
1.引言
人们常说的“微电子”是“微型电子线路”的简称,但微电子技术有着更广泛的含义。
微电子技术是随着集成电路,尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术,是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术,包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,为微电子学中的各项工艺技术的总和。
微电子技术对信息时代具有巨大的影响,是当今社会科技领域的重要支柱。
毫不夸张的说,微电子技术的发展水平直接影响整个信息技术的发展,其产业规模是一个国家经济实力的重要标志。
2.微电子技术的发展
从1959年第一块半导体集成电路问世到现在的50多年里,微电子技术得到了迅速的发展。
1965年,美国英特尔公司的Gordon Moore通过对过去数年来集成电路发展情况的总结,提出了著名的Moore’s Law(摩尔定律),即每隔两年左右器件的特征尺寸缩小到上一代器件的70%,而集成电路的集合度也相应的增加1倍。
摩尔定律的提出虽然已整整50年,但目前集成电路的发展仍然基本符合这一规律。
由于集成度的提高,单片IC的功能不断增加,芯片上单位功能成本下降,推动了电子产品更新换代,进而进一步推动了整个电子工业的发展。
不仅如此,硬件的水平不断提高,也相应的带动了软件的发展。
目前,集成电路加工的最小尺寸已缩至22nm,晶体管的数量也正以大约每18个月翻一倍的速度高速增长。
预测数据表明,这种数量增长会持续到2017年。
由此可见,微电子的发展空间依然广阔,“新器件时代”也即将来临,微电子一定会继续带动相关领域的发展。
3.微电子的现代应用
当今社会,信息的获取、处理和传输逐渐成为了社会运转的核心,功能/智能集成技术成为微电子今后发展的主导方向。
在军事、文化、教育、生活等各个方面,大到国家,小到个人,都在享受着信息化带来的便利和乐趣,而微电子产业就是高度信息化得以实现的关键所在。
(1)微电子与军事
随着科学技术和生产力的发展,军事科学技术也在发展,战争模式也在不断变化,由此引发的就是兵器的不断变化。
兵器的发展已经经历了冷兵器时代和热兵器时代,现在正进入信息兵器时代。
信息兵器时代的核心就是高强度的应用微电子技术。
1971年,特德••霍夫发明了微处理器,使得计算机大大简化,特别是存储器容量的加大和中央处理器芯片性能的提高,使以计算机为代表的军用电子装备的体积和重量降低到只有原来的百分之一以下。
由于有了更先进的微电子作为武器信息化的设计基础,军用卫星、电子战设备、军事通信、雷达、导弹、作战飞机、战略导弹、战术武器、灵巧弹药、军事仿真和作战模拟等等进行了大规模的创新和升级换代。
为了占领微电子的先导地位,美国在80年代就早早提出了VHSIC 计划(超高速硅集成电路计划)和MIMIC计划(微波毫米波单片集成电路计划),其目的就是解决高性能武器的“大脑”和“眼睛”的微电子关键技术问题。
目前,随着微电子向着巨大规模集成发展,兵器正向智能化阶段和信息兵器化阶段发展。
在当前的“陆海空天电一体化”的战略思想下,电子信息本身也可以作为一种兵器用于作战,这也将使微电子技术发展到一个更新的阶段。
(2)微电子与航天
现如今,国与国之间的斗争不局限于领陆、领海、领空的争夺,浩瀚的太空也隐藏着没有硝烟的战争。
各国都在提高自己的航天技术,以应对未来对外太空的争夺。
而微电子就是发展航天技术的核心之一。
早在上个世纪50年代,前苏联和美国就开始了探索太空的竞争,接二连三的发射了多种卫星、探测器和载人飞船等航天器,航天电子技术是其中重要的组成部分和技术基础, 几乎渗透到了航天系统的各个方面。
在运载火箭系统的五大关键技术中, 即推进系统、寻的装置、数据传输、电子信息处理和分析技术, 至少有四个属于电子技术范畴。
在各子系统中, 它所占的比重也很大, 据ESA (欧洲宇航局) 统计, 电子设备的费用占运载工具的40% , 占飞行器的70% ,占探测、数据收集与处理的90%。
之所以美国和俄罗斯能在航天领域领先世界,航天微电子技术的领先也是其中的重要原因之一。
如今,随着各国信息技术的不断发展,越来越多的国家参与到了探索太空的行列中,载人航天、空间站的建立,越来越高的技术要求也使得航天微电子得以高速发展。
航天器的重量和空间限制需要更轻、更小、更低功耗的设备,这就对集成电路的集成度提出了更高的要求;太空中复杂的环境对微电子设备的质量产生了巨大的挑战,更好的生命保障体系也需要长寿命、抗辐射、高性能、高可靠的器件,这就需要更先进的航天微电子技术来支撑。
航天器的小型化、电子化、信息化、智能化都离不开航天微电子技术。
由此可见,微电子技术在航天领域的作用是不可替代的。
(3)微电子与生活
微电子最广阔的领域就是民用产业,正因为如此,微电子和我们的生活息息相关。
IC卡使我们的生活更加方便快捷,卫星电视和全球通信网使我们能坐知天下事,国际互联网使我们能获得和使用全人类的各种知识资源,各种微电脑控制的家用电器使我们的生活更加舒适。
信息化正改变着我们的生活方式,微电子的发展使我们借助计算机进行工作和学习的比重越来越高,也正因为如此,我们也需要更先进的微电子技术。
我们日常使用的各种智能手机、智能电视、智能手表等无不是微电子技术大显身手的平台。
1945年,世界上第一台电子计算机诞生,它重27吨,占地150平方米,肚子里装有18800只电子管,庞大的令人瞠目结舌。
随后晶体管计算机诞生,进而到超大规模集成电路计算机的普及,实现了每人拥有一台电脑的梦想。
现如今,巨大规模集成电路的发展,使“计算机”真正实现了随身携带。
更高的晶体管集成度、更小的器件尺寸使他们拥有了完美的体积,进而能实现更完美的人机交互体验。
不仅如此,智能家居设备随之出现,真正实现了Smart House,而这也归功于微电子设备终端之间的信息传递与由集成电路所组成的控制体系。
在生物医学方面,各种微电子设备也得到了广泛的应用。
如可插入或咽入消化系统的温度药丸,可以用来进行人体体温的监测,可作为在寒冷或炎热环境下的工人和田径运动员的健康报警系统,在医院还可以作为判断病人感染的报警系统。
美国工程技术人员最近还研制出一种可编程插入式药物治疗系统,它能自动地向人体关键部位释放规定的药剂量,还可以用于对糖尿病人长期少量注入短疗效的胰岛素,从而更好的控制血糖。
美国密苏里州的聋人中心研究所研制了一种试验性的数字式助听器,它采用了NASA的超大规模集成电路技术,在封装和性能方面有所突破,即提高了音频放大倍数和听力校准能力,降低了噪声。
这些微电子技术的应用。
这些微电子技术的应用使得人们的生活更加便利,医疗水平进一步提高,大大改变了人们的生活方式。
4.微电子的未来
微电子的前景是广阔的,中国科学院王阳元院士曾经这样评价:微电子是最能体现知识经济特征的典型产品之一。
微电子作为信息产业的核心,是当今世界竞争最激烈、发展最迅速的全球化产业,在综合国力较量中具有关键性的战略地位。
就我国而言,千亿国家集成电路基金的出炉,将撬动集成电路产业的发展。
就微电子的应用而言,人体智能可穿戴设备将是一个重要的发展方向,谷歌公司推出的谷歌眼镜(Google Project Glass)就是其中之一。
它是一款“拓展现实”眼镜,具有和智能手机一样的功能,可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向,以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。
但它的成本过高,缺乏应用,分散人的注意力等问题需要改进。
更贴合人体皮肤的智能设备未来也会迅猛发展,各种人们现在想不到的智能产品也会随之出现。
而这一切的动力,就是微电子、集成电路的高速向前发展。
它的发展与普及,必将带动整个时代的变革,在可能即将出现的第四次工业革命上大放异彩。
让我们一同迎接一个全面发展的微电子时代的到来。
参考文献
[1]微电子技术概论[常青等编著 2006.3(北京:国防工业出版社)]
[2]微电子技术:信息装备的精灵[毕克允主编 2000.2(北京:国防工业出版社)]
[3]中国未来20年技术预见[中国科学院 2006(北京:科学出版社)]
[4]中国学科发展战略:微纳电子学[中国科学院编 2013(北京:科学出版社)]
[5]微电子学科的基础性地位以及信息学科的融合[邹雪城 2014.10(华中科技大学)]
[6]我国航天微电子技术[黄敞、张成勋 1992.04.30 微电子学与计算机]
[7]美国航天技术在医疗领域的二次应用[谢亮 1991.05.01 世界导弹与航天]。