電子技術(shù)發(fā)展歷史

電子技術(shù)發(fā)展歷史第1頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開(kāi)始發(fā)展起來(lái)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(gè)重要標(biāo)志。進(jìn)入21世紀(jì)，人們面臨的是以微電子技術(shù)（半導(dǎo)體和集成電路為代表）電子計(jì)算機(jī)和因特網(wǎng)為標(biāo)志的信息社會(huì)。高科技的廣泛應(yīng)用使社會(huì)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)獲得了空前的發(fā)展。現(xiàn)代電子技術(shù)在國(guó)防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊（信息處理、傳輸和交流）及文化生活等各個(gè)領(lǐng)域中都起著巨大的作用?，F(xiàn)在的世界，電子技術(shù)無(wú)處不在：收音機(jī)、彩電、音響、VCD、DVD、電子手表、數(shù)碼相機(jī)、微電腦、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)流水線、因特網(wǎng)、機(jī)器人、航天飛機(jī)、宇宙探測(cè)儀，可以說(shuō)，人們現(xiàn)在生活在電子世界中，一天也離不開(kāi)它。

電子技術(shù)的應(yīng)用第2頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本器件的兩個(gè)發(fā)展階段分立元件階段（1905～1959）真空電子管、半導(dǎo)體晶體管集成電路階段（1959～）SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI主要階段概述第一代電子

產(chǎn)品以電子管為核心。四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，它以小巧、輕便、省電、壽

命長(zhǎng)等特點(diǎn)，很快地被各國(guó)應(yīng)用起來(lái)，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。

第3頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分立元件階段電子管時(shí)代（1905～1948）為現(xiàn)代技術(shù)采取了決定性步驟主要大事記1905年愛(ài)因斯坦闡述相對(duì)論——E＝mc21906年亞歷山德森研制成高頻交流發(fā)電機(jī)德福雷斯特在弗菜明二極管上加?xùn)艠O，制威第一只三極管1912年阿諾德和蘭米爾研制出高真空電子管1917年坎貝爾研制成濾波器1922年弗里斯研制成第一臺(tái)超外差無(wú)線電收音機(jī)1934年勞倫斯研制成回旋加速器1940年帕全森和洛弗爾研制成電子模擬計(jì)算機(jī)1947年肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明晶體管；香農(nóng)奠定信息論的基礎(chǔ)

真空電子管第4頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分立元件階段晶體管時(shí)代（1948～1959）宇宙空間的探索即將開(kāi)始主要大事記1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓和肖克萊研制成第一個(gè)點(diǎn)接觸型晶體管1948年貝爾實(shí)驗(yàn)室的香農(nóng)發(fā)表信息論的論文英國(guó)采用EDSAG計(jì)算機(jī)，這是最早的一種存儲(chǔ)程序數(shù)字計(jì)算機(jī)1949年諾伊曼提出自動(dòng)傳輸機(jī)的概念1950年麻省理工學(xué)院的福雷斯特研制成磁心存儲(chǔ)器1952年美國(guó)爆炸第一顆氫彈1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制太陽(yáng)能電池和單晶硅1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1958年美國(guó)得克薩斯儀器公司和仙童公司宣布研制成第一個(gè)集成電路第5頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本分立元件展示電阻器電容器線圈電池晶體管第6頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月集成電路階段時(shí)期規(guī)模集成度（元件數(shù)）50年代末小規(guī)模集成電路（SSI）10060年代中規(guī)模集成電路（MSI）100070年代大規(guī)模集成電路（LSI）>100070年代末超大規(guī)模集成電路（VLSI）1000080年代特大規(guī)模集成電路（ULSI）>100000自1958年第一塊集成元件問(wèn)世以來(lái)，集成電路已經(jīng)跨越了小、中、大、超大、特大、巨大規(guī)模幾個(gè)臺(tái)階，集成度平均每2年提高近3倍。隨著集成度的提高，器件尺寸不斷減小。1985年，1兆位ULSI的集成度達(dá)到200萬(wàn)個(gè)元件，器件條寬僅為1微米；1992年，16兆位的芯片集成度達(dá)到了3200萬(wàn)個(gè)元件，條寬減到0.5微米，而后的64兆位芯片，其條寬僅為0.3微米。第7頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月集成電路階段集成電路制造技術(shù)的發(fā)展日新月異，其中最具有代表性的集成電路芯片主要包括以下幾類，它們構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的基石?？删幊踢壿嬈骷≒LD）微控制芯片（MCU）數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）大規(guī)模存儲(chǔ)芯片（RAM/ROM）第8頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IBM7090電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展而飛速發(fā)展起來(lái)的電子計(jì)算機(jī)所經(jīng)歷的四個(gè)階段充分說(shuō)明了電子技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段的特性。第一代（1946～1957）電子管計(jì)算機(jī)第二代（1958～1963）晶體管計(jì)算機(jī)第三代（1964～1970）集成電路計(jì)算機(jī)第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)于1946年在美國(guó)研制成功，取名ENIAC。這臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了18800個(gè)電子管，占地170平方米，重達(dá)30噸，耗電140千瓦，價(jià)格40多萬(wàn)美元，是一個(gè)昂貴耗電的"龐然大物"。由于它采用了電子線路來(lái)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和存儲(chǔ)信息，從而就大大提高了運(yùn)算速度。ENIAC每秒可進(jìn)行5000次加法和減法運(yùn)算，把計(jì)算一條彈道的時(shí)間短為30秒。它最初被專門用于彈道運(yùn)算，后來(lái)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)而成為能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用電子計(jì)算機(jī)。從1946年2月交付使用，到1955年10月最后切斷電源，ENIAC服役長(zhǎng)達(dá)9年。IBM360晶體管計(jì)算機(jī)ENIAC品牌電腦第9頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IBM7090ENIAC電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展IBM360晶體管計(jì)算機(jī)品牌電腦第一代（1946～1957）電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代：它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存儲(chǔ)器采用水銀延遲線，外存儲(chǔ)器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的限制，運(yùn)算速度只是每秒幾千次~幾萬(wàn)次基本運(yùn)算，內(nèi)存容量?jī)H幾千個(gè)字。程序語(yǔ)言處于最低階段，主要使用二進(jìn)制表示的機(jī)器語(yǔ)言編程，后階段采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。體積大，耗電多，速度低，造價(jià)高，使用不便，主要局限于一些軍事和科研部門進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。（ENIAC）第二代（1958～1963）晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代：它的基本電子元件是晶體管，內(nèi)存儲(chǔ)器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲(chǔ)器。與第一代電子管計(jì)算機(jī)相比，晶體管計(jì)算機(jī)體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強(qiáng)，使用方便，可靠性高

。（IBM7090）第三代（1964～1970）集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代：它的基本元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲(chǔ)器進(jìn)一步發(fā)展，并開(kāi)始采用性能更好的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬(wàn)次基本運(yùn)算。由于采用了集成電路，第三代計(jì)算機(jī)各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價(jià)格降低，功能增強(qiáng)，可靠性大大提高。（IBM360系列為代表）第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代：它的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器替代了磁芯存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬(wàn)次，甚至上億次基本運(yùn)算。具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。第10頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EDA技術(shù)電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心就是EDA技術(shù)。EDA是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進(jìn)行三方面的設(shè)計(jì)工作，即IC設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ESDA)階段（90年代以后）：設(shè)計(jì)人員按照“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實(shí)現(xiàn)，然后采用硬件描述語(yǔ)言（HDL）完成系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì)，最后通過(guò)綜合器和適配器生成最終的目標(biāo)器件。EDA技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)階段（70年代）：用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯、PCB布局布線，取代了手工操作。計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)階段（80年代）：與CAD相比，CAE除了有純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且通過(guò)電氣連接網(wǎng)絡(luò)表將兩者結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動(dòng)布局布線，PCB后分析。ARM開(kāi)發(fā)板第11頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月納米電子技術(shù)納米電子學(xué)主要在納米尺度空間內(nèi)研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性，研究納米尺度空間內(nèi)的納米膜、納米線。納米點(diǎn)和納米點(diǎn)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、特性以及加工組裝技術(shù)。其性能涉及放大、振蕩、脈沖技術(shù)、運(yùn)算處理和讀寫(xiě)等基本問(wèn)題。其新原理主要基于電子的波動(dòng)性、電子的量子隧道效應(yīng)、電子能級(jí)的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)和統(tǒng)計(jì)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內(nèi)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)。第12頁(yè)，課件共13頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月淺井里的青蛙對(duì)東海的大鱉說(shuō)：“我快樂(lè)極了！我出來(lái)在井沿上跳躍著，回去在破磚邊上休息著；游到水里就浮起我的兩腋，跳到泥里就蓋沒(méi)我的腳背；回頭看看井里的赤蟲(chóng)、螃蟹和蝌蚪，卻不能象我快樂(lè)，而且我獨(dú)占一坑水，盤(pán)踞一口淺井，這也是最大的快樂(lè)了。你何不隨時(shí)進(jìn)來(lái)看看呢！”東海的鱉，左腳還沒(méi)有伸進(jìn)去，右腳已經(jīng)被絆住了，于是回轉(zhuǎn)退卻，把大海的情形告訴他說(shuō)：“千里路地遙遠(yuǎn)，不足以形容它的大；八千尺的高度，不足以量盡它的深，禹的時(shí)代十年有九年水災(zāi)，可是海水并不增加；湯的年代八年有七年旱災(zāi)，可是海岸并不淺露。不因時(shí)間的長(zhǎng)短而有所改變，不因?yàn)橛晁亩嗌俣兴?/p>