淺談電子技術(shù)發(fā)展

何偉

摘要：電子技術(shù)是始于十九世紀(jì)末，發(fā)展于二十世紀(jì)的一門新興技術(shù)，是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。電子技術(shù)主要是研究電子器件及其應(yīng)用，因此隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型電子器件和產(chǎn)品層出不窮。從而使電子技術(shù)在人們生活中得到更多的應(yīng)用，滿足人們的生成和生活需求，也促進(jìn)了社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

引言

二十一世紀(jì)，人類進(jìn)入以微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)和因特網(wǎng)為標(biāo)志的信息時(shí)代，而電子電路是信息產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸和處理的物理基礎(chǔ)，因此電子技術(shù)在促進(jìn)人類社會(huì)各個(gè)方面的發(fā)展起到愈來(lái)愈重要的作用。電子技術(shù)是研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，是其他高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，因而電子技術(shù)的飛速發(fā)展是帶動(dòng)社會(huì)生成力水平提高的重要源動(dòng)力。

1、電子技術(shù)發(fā)展歷程

電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的一種新興技術(shù)。由于物理學(xué)的重大突破，使得電子技術(shù)得以迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，并促使人類科學(xué)技術(shù)水平上了一個(gè)新臺(tái)階。

1883年美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生發(fā)現(xiàn)了熱電子效應(yīng)，隨后在1904年J.A.Fleming利用這個(gè)效應(yīng)制成了電子二極管，并證實(shí)了電子管具有“閥門”作用，其首先被用于無(wú)線電檢波中。1906年美國(guó)的L.D.Forest在Fleming的二極管中加入了第三個(gè)電極——柵極而發(fā)明了電子三極管，從而樹立了早期電子技術(shù)上最重要的里程碑，即使人類進(jìn)入了電子管時(shí)代。

由于電子管制造成本高、體積大、能耗高、壽命短、噪聲大，并且制造工藝也十分復(fù)雜。為了解決這些問(wèn)題，科學(xué)家們進(jìn)行了各種嘗試。1948年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的布拉頓、巴丁和肖克利所在的研究小組發(fā)明了一種點(diǎn)接觸晶體管。這是一種全新的半導(dǎo)體器件，它體積小，電性能穩(wěn)定，功耗低。這項(xiàng)發(fā)明自從1948年公布于世起，很快就應(yīng)用于通信、電視、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，促進(jìn)了電氣和電子工程技術(shù)的飛速發(fā)展，從而使人類進(jìn)入了晶體管時(shí)代。

1958年，利用單晶硅材料，世界上第一片集成電路（Integrated Circuit，IC）在美國(guó)德克薩斯州誕生了，使人類進(jìn)入了集成電路時(shí)代。到20世紀(jì)60年代末，在大約四分之一英寸見(jiàn)方的小硅片上可以集成6800個(gè)晶體管和數(shù)千個(gè)其他元件。從20世紀(jì)70年代起，集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，各種大規(guī)模集成電路（Large Intereated Circuit）和超大規(guī)模集成電路（Very Large Intereated Circuit）層出不窮。至今集成電路的集成度已提高了500萬(wàn)倍，特征尺寸縮小200倍，單個(gè)器件成本下降100萬(wàn)倍。由于集成電路成本低、尺寸小、可靠性高、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，從而引起了工業(yè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)以及生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的革命性發(fā)展。

2、電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r主要是以下三種技術(shù)為主：

（1）DSP技術(shù)

數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing簡(jiǎn)稱DSP） 是指將模擬信號(hào)通過(guò)采樣進(jìn)行數(shù)字化后的信號(hào)進(jìn)行分析、處理，它側(cè)重于理論、算法及軟件實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)這些算法，特別是要實(shí)時(shí)的完成某些算法就需要有特殊的硬件支持，這就是數(shù)字信號(hào)處理器 （Digital Signal Processor）。DSP是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展，特別是數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。DSP產(chǎn)品將向著高性能、低功耗、加強(qiáng)融合和拓展多種應(yīng)用的趨勢(shì)發(fā)展，DSP芯片將越來(lái)越多地滲透到各種電子產(chǎn)品當(dāng)中，成為各種電子產(chǎn)品尤其是通信類電子產(chǎn)品的技術(shù)核心。

（2）EDA技術(shù)

電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心就是EDA技術(shù)。EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)（ Electronic Design Automation）技術(shù)，是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門技術(shù)。EDA技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)的技術(shù)，與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。同時(shí)它吸收了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)最新研究成果，以計(jì)算機(jī)作為基本工作平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的最新成果而開發(fā)出來(lái)的一整套電子CAD通用軟件工具，是一種幫助電子設(shè)計(jì)工程師從事電子組件產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合技術(shù)。EDA技術(shù)的出現(xiàn)，為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了一場(chǎng)革命性的變化。

（3）嵌入式技術(shù)

嵌入式是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式控制器。事實(shí)上，所有具有數(shù)字接口的設(shè)備都使用了嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。

3、未來(lái)電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始從多個(gè)方面來(lái)發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)，通過(guò)發(fā)展電子技術(shù)來(lái)滿足社會(huì)生產(chǎn)的需要，而不僅僅局限于提高現(xiàn)有的工藝。這些途經(jīng)有：SOC技術(shù)、MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)等。

SOC（System on Chip）這一概念是從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機(jī)制、模擬算法、軟件、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計(jì)都緊密結(jié)合起來(lái)，用一塊芯片實(shí)現(xiàn)以往由多塊芯片組成的一個(gè)電子系統(tǒng)的功能。SOC的出現(xiàn)，使得電子技術(shù)由電路集成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成發(fā)展。由于SOC技術(shù)能綜合并全盤考慮整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)情況，因此與傳統(tǒng)的多芯片的電路系統(tǒng)相比，在性能相當(dāng)時(shí)能降低電路的復(fù)雜性，從而使得電路成本下降，可靠性提高。所以，SOC是電子技術(shù)發(fā)展的新途徑。

MEMS則是微電子技術(shù)與其他學(xué)科結(jié)合的典型。其將傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的處理電路集成在一起。MEMS將電子系統(tǒng)與外界環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，系統(tǒng)不僅能感應(yīng)到外界的信號(hào)，同時(shí)能處理這些信號(hào)并做出相應(yīng)的操作。MEMS是微電子技術(shù)的拓寬和延伸，它將微電子技術(shù)與精密加工技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體。MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品開辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，它們不僅能降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還能完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所無(wú)法完成的任務(wù)。

結(jié)束語(yǔ)

隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，電子技術(shù)得到高度發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，也起著變革性的推動(dòng)作用。電子技術(shù)水準(zhǔn)是現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。

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