電子技術(shù)發(fā)展史

1、電子技術(shù)發(fā)展史姓名 學(xué)號 班級 指導(dǎo)教師 時間 電子技術(shù)發(fā)展史 提綱：1電子技術(shù)的發(fā)展里程碑2現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r3未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢電子技術(shù)的發(fā)展里程碑（一）電子管（1883年到1904年電子管問世）固然電子管的產(chǎn)生是必不可少的一步，但是其還是存在很多的缺點(diǎn)：十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜 （二）晶體管產(chǎn)生（1950-）為了解決這一問題科學(xué)家們不斷的嘗試在1948年 6月30日，貝爾實(shí)驗(yàn)室首次在紐約向公眾展示了晶體管（肖克利、巴丁和布拉頓）。1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管， 其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間。由于當(dāng)

2、時技術(shù)條件的限制，研究和實(shí)驗(yàn)都十分 困難。直到1950年，人們才成功地制造出第一個PN結(jié)型晶體管。同電子管相比， 晶體管具有諸多優(yōu)越性： 晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的，晶體管的壽命一般比電 子管長 100到1000倍 , 晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。 晶體管不需預(yù)熱，一開機(jī)就工作裝密度。晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠 100倍，耐沖擊、耐振動，這都是電子管所無法比擬的。 另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計小型、復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡便，有利于提高元器件的安裝?？墒菃蝹€晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展

3、的需要。隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電 子器件越來越多怎樣將這些器件集成在一起呢？于是乎經(jīng)過科學(xué)家們的努力產(chǎn)生了集成電路。（三）集成電路（1959-）那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊幾平方毫米的極其微小的半導(dǎo)體晶片上，將成千上萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起。真正是立錐之地布千軍。它是材料、元件、晶體管三位一體的有機(jī)結(jié)合。 在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成電路，帶來了微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)。微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大降低了晶體管的成本，1958年美國德克薩斯儀器公司(TI)的一位工程師基爾比按照英國科學(xué)家達(dá)默提出的電路集成化的思想發(fā)明

4、了第一個集成電路(IC)開始，電子技術(shù)出現(xiàn)了劃時代的革命，隨著CMOS和雙極型集成電路的出現(xiàn)IC逐步成為現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)從此以后，集成電路技術(shù)開始了長足的發(fā)展，同時幾乎所有的電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)都開始了飛速的發(fā)展。 現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r主要是以下面三種技術(shù)為主：（一）數(shù)字信號處理器DSP (DigitalSignalProcessor）是在模擬信號變換成數(shù)字信號以后進(jìn)行高速實(shí)時處理的專用處理器，其處理速度比最快的CPU還快1050倍。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。 這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大

5、，但運(yùn)算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用 至80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。 80年代后期，第三代DSP芯片問世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴(kuò)大到通信、計算機(jī)領(lǐng)域 現(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。 （二）嵌入式系統(tǒng)ARM始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用 按照上述嵌入式系統(tǒng)的定義，只要滿足定義中三要素的計算機(jī)系統(tǒng)，都可稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設(shè)

6、備級（工控機(jī)）、板級（單板、模塊）、芯片級（MCU、SoC） 技術(shù)發(fā)展方向是滿足嵌入式應(yīng)用要求，不斷擴(kuò)展對象系統(tǒng)要求的外圍電路（如ADC、DAC、PWM、日歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運(yùn)行監(jiān)測電路等），形成滿足對象系統(tǒng)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。 技術(shù)發(fā)展方向是滿足嵌入式應(yīng)用要求，不斷擴(kuò)展對象系統(tǒng)要求的外圍電路（如ADC、DAC、PWM、日歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運(yùn)行監(jiān)測電路等），形成滿足對象系統(tǒng)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。 （三）EDA技術(shù)EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機(jī)軟件系統(tǒng)，是指以計算機(jī)為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。 (1) 七十

7、年代為CAD階段，這一階段人們開始用計算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯和PCB布局布 線，取代了手工操作，產(chǎn)生了計算機(jī)輔助設(shè)計的概念。 (2)八十年代為CAE階段，與CAD相比，除了純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設(shè) 計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計，這就是計算機(jī)輔助 工程的概念。(3)九十年代為ESDA階段。盡管CAD/CAE技術(shù)取得了巨大的成功，但并沒有把人從繁重的 設(shè)計工作中徹底解放出來?？删幊踢壿嬈骷云呤甏詠?，經(jīng)歷了PAL、GAL、CPLD、FPGA幾個發(fā)展階段，其中 CPLD/FPGA屬高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達(dá)200萬門/片，它將

8、掩膜ASIC集成度高的 優(yōu)點(diǎn)和可編程邏輯器件設(shè)計生產(chǎn)方便的特點(diǎn)結(jié)合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產(chǎn)品開發(fā)， 使產(chǎn)品能以最快的速度上市，而當(dāng)市場擴(kuò)大時，它可以很容易的轉(zhuǎn)由掩膜ASIC實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)風(fēng) 險也大為降低。 ASIC設(shè)計 - 現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)雜度日益加深，一個電子系統(tǒng)可能由數(shù)萬個中小規(guī)模集成電路構(gòu) 成，這就帶來了體積大、功耗大、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采用ASIC (Application Specific Integrated Circuits)芯片進(jìn)行設(shè)計。 ASIC按照設(shè)計方法的不同可分 為：全定制ASIC，半定制ASIC，可編程ASIC（也稱為可編程邏輯器件

9、）。 可編程邏輯器件自七十年代以來，經(jīng)歷了PAL、GAL、CPLD、FPGA幾個發(fā)展階段，其中 CPLD/FPGA屬高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達(dá)200萬門/片，它將掩膜ASIC集成度高的 優(yōu)點(diǎn)和可編程邏輯器件設(shè)計生產(chǎn)方便的特點(diǎn)結(jié)合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產(chǎn)品開發(fā)， 使產(chǎn)品能以最快的速度上市，而當(dāng)市場擴(kuò)大時，它可以很容易的轉(zhuǎn)由掩膜ASIC實(shí)現(xiàn)，因此開發(fā)風(fēng) 險也大為降低。 硬件描述語言 - 硬件描述語言（HDL-Hardware Description Language）是一種用于設(shè)計硬件電子系統(tǒng)的計算機(jī)語言，它用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，與傳

10、統(tǒng)的門級描述方式相比，它更適合大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢（2010-2050）： 微電子技術(shù)在上個世紀(jì)得到了飛速的發(fā)展，但是還是有很多值得我們繼續(xù)去探討的問題SoC正在逐步的發(fā)展，臟MS和微電子的技術(shù)也在逐步的融合，相信微電子工藝也會得到進(jìn)一步的提高，有人說過，過去的30年和未來的30年都將是微電子的時代。參考文獻(xiàn)：1淺析電子技術(shù)的展望 彭海軍 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用-2010年6期附文獻(xiàn)：2集成電路技術(shù)發(fā)展龍小毅中國工程物理研究院電子工程研究所摘要：微電子技術(shù)從上個世紀(jì)60年代開始發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為推動電子技術(shù)發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)和推動力本文回顧了微電子技術(shù)的發(fā)展過程，并對其未來的發(fā)展做了

11、初步的展望，并結(jié)合微電子的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)做了分析關(guān)鍵詞：微電子，集成電路，版圖工藝一、引言20世紀(jì)是電子信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的一個世紀(jì)，也是第3次工業(yè)革命的主要內(nèi)容。在這個世紀(jì)里，電子信息技術(shù)經(jīng)歷了發(fā)展，壯大，輝煌的過程。在這個世紀(jì)里，計算機(jī)系統(tǒng)，數(shù)字處理技術(shù)，集成電路技術(shù)都得到了長足的發(fā)展。但是真正支持信息技術(shù)最重要的就是集成電路技術(shù)，它是構(gòu)成整個信息技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)集成電路技術(shù)的發(fā)展史其實(shí)也就是信息技術(shù)的發(fā)展史，曾有人說過，21世紀(jì)誰掌握了最先進(jìn)的集成電路技術(shù)，誰就將成為電子信息的領(lǐng)頭羊。所以，研究集成電路的發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢是很有必要的。二、集成電路發(fā)展歷史集成電路技術(shù)是通過一系列特定的加工

12、工藝，將品體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無源器件，按照一定的電路互連，“集成”在一塊半導(dǎo)體單品片上，執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能。將系統(tǒng)，電路，元件和器件集成到一塊小小的芯片上面。這就形成了以固體物理學(xué)，工藝學(xué)和電子學(xué)交叉的學(xué)科一微電子學(xué)。微電子學(xué)以固體物理學(xué)為基礎(chǔ)，版圖工藝和電子設(shè)計是在現(xiàn)有材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的電路實(shí)現(xiàn)。由于設(shè)計出來的電路性能和工藝有相當(dāng)緊密的聯(lián)系，并且工藝越先進(jìn)，設(shè)計出來的電路所占用的面積就越小，集成度也就越高，所以微電子電路設(shè)計的發(fā)展始終是圍繞著微電子工藝的發(fā)展的。而微電子學(xué)的基礎(chǔ)就是集成電路技術(shù)。從1958年美國德克薩斯儀器公司(TI)的一位工程師基爾比按照英國科學(xué)家達(dá)默

13、提出的電路集成化的思想發(fā)明了第一個集成電路(IC)開始，電子技術(shù)出現(xiàn)了劃時代的革命，隨著CMOS和雙極型集成電路的出現(xiàn)IC逐步成為現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)從此以后，集成電路技術(shù)開始了長足的發(fā)展，同時幾乎所有的電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)都開始了飛速的發(fā)展。1959年，德克薩斯儀器公司首先宣布建成1叢界上第一條集成電路生產(chǎn)線。1962年，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路正式商品，這預(yù)示著微電子技術(shù)開始正式出現(xiàn)在電子技術(shù)的舞臺上，并將逐漸推動著電子技術(shù)的發(fā)展。早期的典型硅：占片工藝為125毫米，經(jīng)過40年的發(fā)展，工藝水平經(jīng)過了05微米，035微米，到現(xiàn)在的亞微米級，工藝得到了翻天覆地的改變。同時，集成度也

14、有了質(zhì)的飛躍，60年代初，國際上出現(xiàn)的集成電路產(chǎn)品，每個硅片上的元件數(shù)在100個左右，人們稱作是小規(guī)模集成電路：1967所已達(dá)到1000個品體管，這標(biāo)志著大規(guī)模集成階段的開端；到1976年，發(fā)展到一個芯片上可集成1萬多個品體管：進(jìn)入80年代以來，一塊硅片上有幾萬個晶體管的大規(guī)模集成電路已經(jīng)很普遍了。并且正在超大規(guī)模集成電路發(fā)展。如今，已出現(xiàn)屬于第五代的產(chǎn)品，在不到50平方毫米的硅芯片上集成的晶體管數(shù)激增到200萬只以上。隨著這些工藝和集成度的改變，集成電路系統(tǒng)設(shè)計理念也得到了很大的轉(zhuǎn)變，“電路集成到系統(tǒng)集成”也就是IC產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路(SSI)發(fā)展到現(xiàn)在的超大規(guī)模集成電路(ULSI)，甚至

15、片上系統(tǒng)(SoC)的最好總結(jié)，也就是說電路產(chǎn)品經(jīng)歷了從板上系統(tǒng)到片上系統(tǒng)過程，越來越多的技術(shù)把以前的分離元件的電路設(shè)計到了一塊芯片上面，從而達(dá)到了很好的系統(tǒng)集成，由于a140S工藝的獨(dú)特優(yōu)越性，系統(tǒng)的性能也得到了很好的提升相相似文相似文獻(xiàn)學(xué)位論文 胡世蓉 美國微電子技術(shù)與創(chuàng)新 2006美國微電子技術(shù)一直居于全球主導(dǎo)地位，從貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管以來，幾十年的技術(shù)進(jìn)步得以迅速應(yīng)用，新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)又形成新的市場，技術(shù)推動與市場拉動共同創(chuàng)造了極其繁榮的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。電子的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)了研究電的興趣。實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家分別在不同的領(lǐng)域突飛猛進(jìn)。真空管利用電子的性質(zhì)得以單向?qū)щ?，成為晶體檢波器的前身。由于量子力學(xué)的巨大影響，對金屬內(nèi)部電子行為的描述發(fā)生了很大變化。物理學(xué)家開始認(rèn)識到了一類新的物質(zhì)半導(dǎo)體，這一時期興起的固體物理學(xué)由于猶太科學(xué)家的流亡轉(zhuǎn)移到美國。貝爾實(shí)驗(yàn)室在半導(dǎo)體檢波器生產(chǎn)中占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢，組建的半導(dǎo)體研究小組物理學(xué)家、物理化學(xué)家、工程師們通力合作，