數(shù)字電子技術發(fā)展趨勢

齊曉光

摘 要：數(shù)字電子技術在科學的發(fā)展和市場的巨大需求的帶帶東下迅速的發(fā)展著，數(shù)字電子技術的應用鄰域也得到了很大的擴大，數(shù)字電子技術的發(fā)展和壯大已經(jīng)逐漸占領了全球信息化進程的主導地位，本篇文章簡單的介紹了數(shù)字電子技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了數(shù)字電子技術的未來發(fā)展趨勢。

關鍵詞：數(shù)字電子技術；應用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

數(shù)字電子技術是當前發(fā)展最快的學科之一，電子技術可以分為數(shù)字電子技術和模擬電子技術，就邏輯器件而言，已經(jīng)從20世紀40年代的電子管、20世紀50年代的晶體管和20世紀60年代的小規(guī)模集成電路，從中等到大規(guī)模集成，至今已發(fā)展到超大規(guī)模集成電路。近幾年又出現(xiàn)了可編程邏輯電路，提供了更加完善方便的設計器件世紀過程和方法也再不斷的演變和發(fā)展。半導體技術的大力發(fā)展推動應用，數(shù)字電子技術作為電子時代的支撐技術，在全球電子信息化的進程中起著巨大的推動作用。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學技術的發(fā)展和人類的進步，電子技術已經(jīng)成了各種工程技術的核心，特別是進入信息時代以來，電子技術更是成了基本技術，其具體應用領域涵蓋了通信領域、控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、計算機等等各行各業(yè)。 電子技術的出現(xiàn)和應用，使人類進入了高新技術時代，電子技術誕生的歷史雖短，但深入的領域卻是最廣最深，而且成為人類探索宇宙宏光世界和微觀世界的物質(zhì)技術和基礎。

電子科學技術是人類在生產(chǎn)斗爭和科學實驗中發(fā)展起來的。1883年美國發(fā)明家愛迪生發(fā)現(xiàn)了熱電子效應，隨后在1904年弗萊明利用這個效應制成了電子二極管，并證實了電子管具有“閥門”作用，它首先被用于無線電檢波。1906年美國的德福雷斯在弗萊明的二極管中放進了第三電極—柵極而發(fā)明了電子三極管，從而建樹了早期電子技術上最重要的里程碑。半個多世紀以來，電子管在電子技術中立下了很大功勞；但是電子管畢竟成本高，制造繁，體積大，耗電多，從1948年美國貝爾實驗室的幾位研究人員發(fā)明晶體管以來，在大多數(shù)領域中已逐漸用晶體管來取代電子管。但是，我們不能否定電子管的獨特優(yōu)點，在有些裝置中，不論從穩(wěn)定性、經(jīng)濟性或功率上考慮，還需要采用電子管。 集成電路的第一個樣品是在1958年見諸于世的。集成電路的出現(xiàn)和應用，標志著電子技術發(fā)展到了一個新的階段。它實現(xiàn)了材料、元件、電路三者之間的統(tǒng)一；同傳統(tǒng)的電子元件的設計與生產(chǎn)方式、電路的結(jié)構(gòu)形式有著本質(zhì)的不同。隨著集成電路制造工藝的進步，集成度越來越高，出現(xiàn)了在規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（例如可在一塊6平方毫米的硅片上制成一個完整的計算機），進一步顯示出集成電路的優(yōu)越性。按元器件集成度（芯片上所集成的元件數(shù)量）分為小規(guī)模集成電路（100個元件以上）SSI、中規(guī)模集成電路（100—1000個元件）MSI，大規(guī)模集成電路（1000—100000個元件）LSI，超大規(guī)模集成電路（100000個以上元件）VLSI等四種，現(xiàn)在集成度已達到數(shù)千億。 隨著半導體技術的發(fā)展和科學研究、生產(chǎn)、管理和生活等方面的要求，電子計算機應時而興起，并且日益完善。從1946年誕生第一臺電子計算機以來，已經(jīng)經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路及大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路，每秒運算速度已達百億次。

現(xiàn)在正在研究開發(fā)第五代計算機（人工智能計算機），他們不依靠程序工作，而是依靠人工智能工作。特別是從70年代微型計算機以來，由于價廉、方便、可靠、小巧，大大加快了電子計算機的普及速度。例如個人計算機，它從誕生至今不過經(jīng)歷十多年時間，但是它的發(fā)展卻跨越了多個階段，走進了千家萬戶。集計算機、電視、電話、傳真機、音響等于一體的多媒體計算機也紛紛問世。以多媒體計算機、光纖電纜和互聯(lián)網(wǎng)絡為基礎的信息高速公路已成為計算機誕生以來的又一次信息變革。未來的人工智能更將給人們的生活與工作方式帶來前所未有的變化，隨身攜帶微型計算機已成為一種時尚。 數(shù)字控制和數(shù)字測量也在不斷發(fā)展和得到日益廣泛的應用。數(shù)字控制機床1952年研制出來以后，發(fā)展更快?！凹庸ぶ行摹倍喙ば驍?shù)字控制機床和“自適應” 數(shù)字控制機床相繼出現(xiàn)。目前利用電子計算機對幾十臺乃至上百臺數(shù)字控制機床進行集中控制也已經(jīng)實現(xiàn)。由于大功率半導體器件的制造工藝日益完善，電力電子技術已是當今一門發(fā)展迅速、方興未艾的科學技術，應用于中頻電源、變頻調(diào)速、直流輸電、不間斷電源等諸多方面，使半導體進入了強電領域。 電子水準是現(xiàn)代化的一個重要標志，由于工業(yè)是實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)基礎。電子工業(yè)的發(fā)展速度和技術水平，特別是電子計算機的高度發(fā)展及其在生產(chǎn)領域的廣泛應用，直接影響到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學技術和國防建設，關系著社會主義建設的發(fā)展速度和國家的安危；也直接影響到億萬人民的物質(zhì)、文化生活，關系著廣大群眾的切身利益。 為了進一步減小器件體積、提高器件性能，人們不斷尋找先進電子材料?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的先進的電子材料有：仿生智能材料、納米材料、先進復合材料、低維材料（量子點、量子線巴基球和巴基管）、高溫超導材料和生物電子材料等，先進電子材料正應用于新型電子器件的制造之中。新型電子材料的問世，將使電子技術向更高層次發(fā)展，這些材料將使今后的電子器件具有功能化、智能化、結(jié)構(gòu)功能一體化，使電子器件尺寸進一步縮小，功能更全，運算速度更快，為分子器件、單電子器件、分子計算機和生物計算機打下了基礎。

2 數(shù)字電子技術的發(fā)展趨勢

1.隨著信息化時代的到來，社會需求者電子技術的飛速發(fā)展，數(shù)字電子技術更是成為社會經(jīng)濟發(fā)展的主力軍，市場需求推動著信息技術向更深層次的邁進。因此科技信息的不斷進步加速了產(chǎn)業(yè)的升級換代，這就要求數(shù)字電子技術必須要順應市場的雪求，數(shù)字化是電子技術的必由之路，這已經(jīng)成為當代的共識。我國的電子技術研究者經(jīng)過多次探索和實驗，使得數(shù)字化的歷程在不斷進行著一系列的重大變革。當代我們所使用的電子產(chǎn)品由于技術的不斷革新正在以前所未有的速度進行更新?lián)Q代，而這種革新又主要表現(xiàn)在大規(guī)模可編程邏輯器件的廣泛應用之中，特別是在當今這個時代，半導體的工藝水平經(jīng)過不斷開發(fā)已經(jīng)達到了深亞微米，芯片的集成度也達到千兆位，時鐘頻率也正在向千兆赫茲以上發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)甚至達到了幾十億次，這些技術在之前是難以想象的，這就注定soc（system oh ach5p） 片上系統(tǒng)必將成為未來集成電路技術的發(fā)展趨勢。電子設計技術在不斷的更新?lián)Q代，發(fā)展到了今天，又將面臨另一次更大意義的突破電子設計自動化基礎的廣泛應用必將在我們的信息時代再創(chuàng)奇跡。

2.數(shù)字與模擬電子技術之間的融合促進了新型電子器件的誕生，不斷的提高性能一直是電子器件追求的目標，模擬技術與數(shù)字電子技術的融合首先提高了傳統(tǒng)電子器件的性能，促進了新型電子器件的誕生。例如，傳統(tǒng)電位器噪聲大、實驗壽命短、可靠性差、而集成EEROM、電子開關和線性電阻技術數(shù)字電位器改變了傳統(tǒng)電位器的機械結(jié)構(gòu)，從而根除了傳統(tǒng)電位器的固有缺陷，提高了其性能。目前各種電子產(chǎn)品廣泛的開關電壓調(diào)節(jié)器、D類音頻放大器都是數(shù)字與模擬相結(jié)合的新型電子器件。

隨著科技的大力發(fā)展，數(shù)字電子技術將更廣泛的應用生產(chǎn)生活中去，要大力發(fā)展數(shù)字電子技術，就要擺脫傳統(tǒng)技術理念的束縛，將其與新興技術結(jié)合起來，從而大大提高自身的工作效率，為電子產(chǎn)品數(shù)字化邁進奠定了堅實的基礎，為未來的科技發(fā)展保駕護航。

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