電子技術(shù)的發(fā)展歷史與過程

1、WORD10/10電子技術(shù)的發(fā)展歷史院系： ： 學(xué)號：摘要：現(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了大量的電子技術(shù)方面的知識，而且電子技術(shù)還在不斷的發(fā)展著，這些知識是人們長期勞動的結(jié)晶。本文主要介紹電子技術(shù)的發(fā)展歷史，過去的電子技術(shù)從電子管、晶體管到集成電路；現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r主要為數(shù)字信號處理器DSP、嵌入式系統(tǒng)ARM和EDA技術(shù)；未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢：微電子技術(shù)、納米技術(shù)。關(guān)鍵字：集成電路 數(shù)字信號處理器DSP 納米技術(shù)正文：電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志，下面將介紹電子技術(shù)的發(fā)展史。一、電子技術(shù)的發(fā)展歷程電子管

2、（1883年到1904年電子管問世）電子管除應(yīng)用于放大器、海上和空訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂播送到千家萬戶。就連飛機、雷達(dá)、火箭的發(fā)明和進(jìn)一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力。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：十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝也十分復(fù)雜。第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點更加暴露無遺。在雷達(dá)工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定。移動式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障。因此，電子管本身固有的弱點和迫切的戰(zhàn)時需要，都促使許多科研單位和廣大科學(xué)家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管的固體元器件。 （二）

3、晶體管產(chǎn)生（1950-）為了解決電子管所存在的問題，科學(xué)家們不斷的嘗試。在1948年6月30日，貝爾實驗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“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)時技術(shù)條件的限制，研究和實驗都十分困難。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，一開機就工作裝密度。晶體管結(jié)實可靠，比電子管

4、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。電子管的發(fā)明使電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化，但是電子管體大易碎，費電又不可靠。因此，晶體管的問世被譽為本世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問題?？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？為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)

5、領(lǐng)域來一次新的突破。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結(jié)合。本質(zhì)上， 集成電路是最先進(jìn)的晶體管外延平面晶體制造工藝的延續(xù)。集成電路設(shè)想的提出，同晶體管密切相關(guān)。 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，在1960年，生產(chǎn) 1只晶體管要花 10美元，而今天，1只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到1美分。

6、這使晶體管的應(yīng)用更為廣泛了。 不僅如此，微電子技術(shù)通過微型化、自動化、計算機化和機器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳?。它正在沖擊著人類生活的許多方面：勞動生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、 戰(zhàn)爭與和平。 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)和計算機技術(shù)都開始了飛速的發(fā)展?？傊?，電子技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段：第一階段，電子產(chǎn)品以電子管為核心。第二階

7、段，四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，在很大圍取代了電子管。第三階段，五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路第四階段，大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)?，F(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r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：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，但運算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合

8、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)運而生，其存儲容量和運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，運算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用于圍逐步擴大到通信、計算機領(lǐng)域?，F(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芯核與外圍元件綜合集成在單一芯片上。 在當(dāng)今的數(shù)字化時代背景下，DSP已成為通信、計算機、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽為信息社會革命的旗手。業(yè)人士預(yù)言，DSP將是未來集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素，它將

9、徹底變革人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。（二）嵌入式系統(tǒng)ARM嵌入式系統(tǒng)的定義，按照歷史性、本質(zhì)性、普遍性要求，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)”。“嵌入性”、“專用性”與“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素，對象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的特點與定義不同，它是由定義中的三個基本要素衍生出來的，不同的嵌入式系統(tǒng)其特點會有所差異。與“嵌入性”的相關(guān)特點：由于是嵌入到對象系統(tǒng)中，必須滿足對象系統(tǒng)的環(huán)境要求，如物理環(huán)境（小型）、電氣/氣氛環(huán)境（可靠）、成本（價廉）等要求。與“專用性”的相關(guān)特點：軟、硬件的裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。與“計算

10、機系統(tǒng)”的相關(guān)特點：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機系統(tǒng)。與上兩個特點相呼應(yīng)，這樣的計算機必須配置有與對象系統(tǒng)相適應(yīng)的接口電路。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)備級（工控機）、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)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算

11、機技術(shù)、信息處理與智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。 現(xiàn)在對EDA的概念或疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用，EDA設(shè)計可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級?；仡櫧?0年電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程，可將EDA技術(shù)分為三個階段。 (1) 七十年代為CAD階段，這一階段人們開始用計算機輔助進(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，以實現(xiàn)工程設(shè)計，這就

12、是計算機輔助工程的概念。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分析。(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。在整個設(shè)計過程中，自動化和智能化程度還不高，各種EDA軟件界面千 差萬別，學(xué)習(xí)使用困難，并且互不兼容，直接影響到設(shè)計環(huán)節(jié)間的銜接。基于以上不足，人們開始追求貫徹整個設(shè)計過程的自動化，這就是ESDA即電子系統(tǒng)設(shè)計自動化?？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

13、將掩膜ASIC集成度高的優(yōu)點和可編程邏輯器件設(shè)計生產(chǎn)方便的特點結(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)市場擴大時，它可以很容易的轉(zhuǎn)由掩膜ASIC實現(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）。 硬件描述

14、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）（一）、微電子技術(shù)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，EMS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。（二）、納米電子技術(shù)納米電子學(xué)主要在納米尺度空間研究電子、原子和分子

15、運動規(guī)律和特性，研究納米尺度空間的納米膜、納米線。納米點和納米點陣構(gòu)成的基于量子特性的納米電子器件的電子學(xué)功能、特性以與加工組裝技術(shù)。其性能涉與放大、振蕩、脈沖技術(shù)、運算處理和讀寫等基本問題。其新原理主要基于電子的波動性、電子的量子隧道效應(yīng)、電子能級的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)和統(tǒng)計漲落特性等。從微電子技術(shù)到納米電子器件將是電子器件發(fā)展的第二次變革，與從真空管到晶體管的第一次變革相比，它含有更深刻的理論意義和豐富的科技容。在這次變革中，傳統(tǒng)理論將不再適用，需要發(fā)展新的理論，并探索出相應(yīng)的材料和技術(shù)?？偨Y(jié)：在現(xiàn)今日新月異的世界里，最能體現(xiàn)出時代特征的莫過于持續(xù)不斷的技術(shù)革命以與由它引起的各種社會反應(yīng)

16、。層出不窮的技術(shù)變遷總會引起社會廣泛的關(guān)注，很多時候當(dāng)我們還來不與仔細(xì)體驗一項新技術(shù)，又一項更新的技術(shù)已經(jīng)撲面而來。那種無所適從的感受不僅困擾著普通人，也困擾著些專業(yè)人士。電子網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)今社會新技術(shù)革命的成果之一，其潛在價值已經(jīng)越來越受到各國政府的關(guān)注。因此，我們需要以“學(xué)者式的冷靜”，來正確積極地看待和推動電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而進(jìn)一步推動整個社會的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)1淺析電子技術(shù)的展望,海軍.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用-2010年6期.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.3 溫惠霞.淺談電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展期刊論文-中國科技博覽 2011(25).4 杜晉軍,俊,洪海麗,振起.HYPERLINK :/