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篇1

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個信息社會的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當(dāng)前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟形態(tài)和社會、政治、文化等各個領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術(shù)的進步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個信息社會發(fā)展的基石。

50多年來微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設(shè)計的實驗，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機存儲器、CPU、非揮發(fā)存儲器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領(lǐng)域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認(rèn)為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認(rèn)為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個很關(guān)鍵的時期，21世紀(jì)上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點，如MEMS，DNAChip等。

221世紀(jì)上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動力源泉。以MOS技術(shù)為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內(nèi)信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發(fā)明以來，為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了Intel公司創(chuàng)始人之一的GordonE．Moore1965年預(yù)言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預(yù)測這種發(fā)展趨勢將減緩，但是微電子產(chǎn)業(yè)三十多年來發(fā)展的狀況證實了Moore的預(yù)言[2]。而且根據(jù)我們的預(yù)測，微電子技術(shù)的這種發(fā)展趨勢還將在21世紀(jì)繼續(xù)一段時期，這是其它任何產(chǎn)業(yè)都無法與之比擬的。

現(xiàn)在，0．18微米CMOS工藝技術(shù)已成為微電子產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞0．1微米技術(shù)階段，相應(yīng)的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預(yù)計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產(chǎn)品將投入批量生產(chǎn)。

21世紀(jì)，起碼是21世紀(jì)上半葉,微電子生產(chǎn)技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，一種新技術(shù)從誕生到成為主流技術(shù)一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術(shù)自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了20多年的時間。另外，全世界數(shù)以萬億美元計的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強大的產(chǎn)業(yè)能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內(nèi)仍起重要作用，人們不會輕易放棄。

目前很多人認(rèn)為當(dāng)微電子技術(shù)的特征尺寸在2015年達到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術(shù)時代的結(jié)束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術(shù)除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術(shù)之外，還有設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面需要進一步的大力發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展必將使微電子產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高速增長。即使是加工工藝技術(shù)，很多著名的微電子學(xué)家也預(yù)測，微電子產(chǎn)業(yè)將于2030年左右步入像汽車工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較成熟的朝陽工業(yè)領(lǐng)域。即使微電子產(chǎn)業(yè)步入汽車、航空等成熟工業(yè)領(lǐng)域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢，就像汽車、航空工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯印?/p>

隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規(guī)律等科學(xué)問題的認(rèn)識還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經(jīng)典或半經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質(zhì)材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結(jié)構(gòu)和微細加工、互連、集成等關(guān)鍵工藝技術(shù)。具體的需要創(chuàng)新和重點發(fā)展的領(lǐng)域包括：基于介觀和量子物理基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結(jié)構(gòu)，高k柵介質(zhì)材料和新型柵結(jié)構(gòu)，電子束步進光刻、13nmEUV光刻、超細線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質(zhì)和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術(shù)等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)將帶來嶄新的領(lǐng)域

在上節(jié)我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)，可稱之為“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”。“bottomup”最重要的領(lǐng)域有二個方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機理控制一個或幾個電子運動，由于系統(tǒng)能量的改變和庫侖作用，一個電子進入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優(yōu)點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環(huán)境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時要求電容極小（αF），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。

因此，目前可以認(rèn)為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)。這里包括量子點陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件等。

量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據(jù)電子占據(jù)量子點的狀態(tài)形成“0”和“1”狀態(tài)。它在本質(zhì)上是一種非晶體管和無線的方式達到陣列的高密度、低功耗和實現(xiàn)互連。其基本優(yōu)勢是開關(guān)速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件是近年來快速發(fā)展的一個有前景的領(lǐng)域。碳原子之間的鍵合力很強，可支持高密度電流，而熱導(dǎo)性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質(zhì)類金屬和半導(dǎo)體，特別是它有三種可能的雜交態(tài)，而Ge、Si只有一個。這些都使碳納米管（CNT）成為當(dāng)前科研熱點，從1991年發(fā)現(xiàn)以來，現(xiàn)在已有大量成果涌現(xiàn)，北京大學(xué)納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結(jié)”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設(shè)計性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結(jié)合以制造器件。這對于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會帶來突破性的進展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術(shù)上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應(yīng)用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領(lǐng)域，我們期待它們將創(chuàng)出一個新的天地。

4系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip）是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點

在集成電路（IC）發(fā)展初期，電路設(shè)計都從器件的物理版圖設(shè)計入手，后來出現(xiàn)了集成電路單元庫（Cell－Lib），使得集成電路設(shè)計從器件級進入邏輯級，這樣的設(shè)計思路使大批電路和邏輯設(shè)計師可以直接參與集成電路設(shè)計，極大地推動了IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。IC芯片是通過印刷電路板（PCB）等技術(shù)實現(xiàn)整機系統(tǒng)的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動化的發(fā)展，系統(tǒng)對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)集成電路設(shè)計技術(shù)已無法滿足性能日益提高的整機系統(tǒng)的要求。同時，由于IC設(shè)計與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度越來越高，已經(jīng)可以將整個系統(tǒng)集成為一個芯片。目前已經(jīng)可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的3G時代逐步發(fā)展到3T時代（即存儲容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度由GHz發(fā)展到燈THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gbps發(fā)展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)）。

正是在需求牽引和技術(shù)推動的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個系統(tǒng)集成在一個微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，簡稱SOC）概念。

系統(tǒng)芯片（SOC）與集成電路（IC）的設(shè)計思想是不同的，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，它和集成電路的關(guān)系與當(dāng)時集成電路與分立元器件的關(guān)系類似，它對微電子技術(shù)的推動作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來的集成電路技術(shù)。

SOC是從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計緊密結(jié)合起來，在單個（或少數(shù)幾個）芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，它的設(shè)計必須是從系統(tǒng)行為級開始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統(tǒng)相比，由于SOC設(shè)計能夠綜合并全盤考慮整個系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術(shù)條件下實現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設(shè)計系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復(fù)雜度和處理速率下，能夠相當(dāng)于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實現(xiàn)的同樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)IC方法設(shè)計的芯片相比,采用SOC設(shè)計方法完成同樣功能所需要的晶體管數(shù)目約可以降低l～2個數(shù)量級。

對于系統(tǒng)芯片（SOC）的發(fā)展，主要有三個關(guān)鍵的支持技術(shù)。

（1）軟、硬件的協(xié)同設(shè)計技術(shù)。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。

（2）IP模塊庫問題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計；和硬核，基于工藝的物理設(shè)計、與工藝相關(guān)，并經(jīng)過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎(chǔ)，在速度與功耗上經(jīng)過優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價值。現(xiàn)在,美國硅谷在80年代出現(xiàn)無生產(chǎn)線（Fabless)公司的基礎(chǔ)上，90年代后期又出現(xiàn)了一些無芯片（Chipless）的公司,專門銷售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術(shù),這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實現(xiàn)技術(shù)等。

微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術(shù)新發(fā)展的里程碑。通過以上三個支持技術(shù)的創(chuàng)新,它必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)芯片為主的信息技術(shù)上的革命。目前，SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時期。

在新一代系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，需要重點突破的創(chuàng)新點主要包括實現(xiàn)系統(tǒng)功能的算法和電路結(jié)構(gòu)兩個方面。在微電子技術(shù)的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結(jié)構(gòu)可以帶動一系列的應(yīng)用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領(lǐng)域,因此算法應(yīng)是今后系統(tǒng)芯片領(lǐng)域研究的重點學(xué)科之一。在電路結(jié)構(gòu)方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的CMOS結(jié)構(gòu)，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結(jié)構(gòu)。另外，為了實現(xiàn)膠聯(lián)邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術(shù)有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。

5微電子與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點

微電子技術(shù)的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。這種技術(shù)一旦與其它學(xué)科相結(jié)合,便會誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟增長點，這方面的典型例子便是MEMS（微機電系統(tǒng)）技術(shù)和DNA生物芯片。前者是微電子技術(shù)與機械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的，后者則是與生物工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

微電子機械系統(tǒng)不僅是微電子技術(shù)的拓寬和延伸,它將微電子技術(shù)和精密機械加工技術(shù)相互融合，實現(xiàn)了微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界聯(lián)系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識的電信號，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，它幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機械技術(shù)、光學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等〖3〗。

MEMS的發(fā)展開辟了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。正是由于MEMS器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強大等傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點,因而MEMS在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應(yīng)用于制導(dǎo)、衛(wèi)星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統(tǒng)（ABS）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息MEMS系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時MEMS系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等?，F(xiàn)在已經(jīng)成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。

MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品的增長速度非常之高，目前正處在技術(shù)發(fā)展時期，再過若干年將會迎來MEMS產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的時期。2000年，全世界MEMS的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關(guān)的市場達到1000億美元。

目前，MEMS系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應(yīng)用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術(shù)的進步,加快了計算機更新?lián)Q代的速度，對CPU和RAM的需求越來越大,反過來又促進了集成電路的發(fā)展。集成電路和計算機在發(fā)展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命?，F(xiàn)階段的微機電系統(tǒng)專用性很強，單個系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常有限,還沒有出現(xiàn)類似于CPU和RAM這樣量大面廣的產(chǎn)品。隨著微機電系統(tǒng)的進步，最后將有可能形成像微電子技術(shù)一樣有廣泛應(yīng)用前景的新產(chǎn)業(yè)，從而對人們的社會生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)前MEMS系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎(chǔ)技術(shù)方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎(chǔ)技術(shù)可以高效地設(shè)計制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準(zhǔn)應(yīng)用突破口，揚長避短，以特別適合微系統(tǒng)應(yīng)用的重大領(lǐng)域為目標(biāo)進行研究,取得突破，從而帶動微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在MEMS發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問題主要有：MEMS建模與設(shè)計方法學(xué)研究；三維微結(jié)構(gòu)構(gòu)造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學(xué)和熱學(xué)研究；MEMS的表征與計量方法學(xué)；納結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)等。

微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個熱點和新的經(jīng)濟增長點。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設(shè)計構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，并與工程技術(shù)相結(jié)合進行加工生產(chǎn)，它是生命科學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關(guān)注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達萬種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過生物反應(yīng)或施加電場等措施使一些特殊的物質(zhì)能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經(jīng)利用微電子技術(shù)在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學(xué)中最重要的一種物質(zhì)，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛：它不僅可以用于基因?qū)W研究、生物醫(yī)學(xué)等，而且隨著DNA芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術(shù)將廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無處不在。

目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現(xiàn)技術(shù)、基于生物芯片的生物信息學(xué)以及高密度生物芯片的設(shè)計、檢測方法學(xué)等等。

6結(jié)語

在微電子學(xué)發(fā)展歷程的前50年中，創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究曾起到非常關(guān)鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學(xué)的出現(xiàn)、新一代SOC的發(fā)展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創(chuàng)新成果的誕生。

回顧20世紀(jì)后50年，展望21世紀(jì)前50年，即百年的微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程，使我們深切地感受到，世紀(jì)之交的微電子技術(shù)對我們既是一個重大的機遇，也是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果我們能夠抓住這個機遇，立足創(chuàng)新，去勇敢地迎接這個挑戰(zhàn)，則有可能使我國微電子技術(shù)實現(xiàn)騰飛，在新一代微電子技術(shù)中擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，促進我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為迎接21世紀(jì)中葉將要到來的偉大的民族復(fù)興奠定技術(shù)基礎(chǔ)，以重鑄中華民族的輝煌！

參考文獻

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[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

篇2

中職電子商務(wù)是一門既重理論又講究實踐操作的學(xué)科，其主要知識點包括Internet應(yīng)用、網(wǎng)上支付、信息安全、網(wǎng)店開設(shè)推廣、商品知識、網(wǎng)店美工、電子商務(wù)物流和客戶服務(wù)等等。例如電子商務(wù)物流中不同材質(zhì)商品的包裝，為了防止因商品包裝而產(chǎn)生的客戶投訴甚至退單的情況發(fā)生，不同類型商品均有其打包的注意事項和操作流程，如易變形易碎品需使用輕質(zhì)填充物防止商品變形打碎，還有首飾類、衣服、鞋包、電子產(chǎn)品、液體類、書刊等商品，在教學(xué)中都會進行商品包裝實操訓(xùn)練。因受場地和設(shè)備的限制，教師在全班演示操作后，不可能令所有學(xué)生看清楚并馬上掌握，大多學(xué)生即使在課堂上領(lǐng)會操作要點，但過后又可能忘記，還得再次請教老師或其他同學(xué)。教育理論表明，知識的掌握在于重復(fù)，這就要求學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識，在課后要及時反復(fù)學(xué)習(xí)，溫故而知新。教師在組織電子商務(wù)項目教學(xué)時，可以利用微信的語音或圖文功能將學(xué)習(xí)任務(wù)的主題、要求和學(xué)習(xí)要點發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生在完成項目學(xué)習(xí)任務(wù)過程中，可以隨時隨地的打開微信查看圖文，重聽教師的講授內(nèi)容，從視覺和聽覺上開拓學(xué)習(xí)思路。這樣既能及時解答學(xué)生的疑問，又減輕了教師的工作量。上例中教師可以通過微信將不同商品包裝的教學(xué)演示視頻短片發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生能夠隨時隨地拿出手機觀摩復(fù)習(xí)。學(xué)生反映，他們通過微信可以將課外的零碎時間利用來學(xué)習(xí)，如車站、廁所、宿舍、公交車、床上等都是他們學(xué)習(xí)的好地方，這對于學(xué)生熟練掌握初步習(xí)得的技能是非常有利的。

二、加強互動教學(xué)，拉近師生情感

中職電子商務(wù)教學(xué)質(zhì)量的提高離不開良好的課堂教學(xué)，然而在課堂中學(xué)生不可能和教師有更多的交流，即使在課外也不可能有過多的時間交流。有些學(xué)生性格比較內(nèi)向，平時不愿意和教師或同學(xué)面對面交流，加上中職學(xué)校教師一般都擔(dān)任多個班級的課程，工作量較大，沒有更多的時間與學(xué)生面對面的接觸和解答學(xué)生的疑問，師生之間缺少實時互動與交流。反而有很多學(xué)生喜歡通過微信與老師交流，教師利用微信的互動功能加強與學(xué)生的交流，了解學(xué)生的需要，解答學(xué)生的問題。微信可以將通訊錄中的一部分人組建在一起群聊，群成員的發(fā)言，其他成員可以及時聽到看到，還能一起對講，群聊中被人@到，也會收到提醒。教師在進行電子商務(wù)項目分組教學(xué)時，同組學(xué)生組建一個微信群，并給微信群起個響亮易記的名字，教師也是這個微信群的成員之一。成員可以隨時聯(lián)系，互相探討學(xué)習(xí)任務(wù)，教師在微信群能夠及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)小組的任務(wù)完成進度，隨時解答學(xué)習(xí)小組的疑問和及時調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時，教師還要組建一個班級微信群，將所有學(xué)習(xí)小組的成員都拉進群，并邀請電子商務(wù)行業(yè)的專家加入。

在班級微信群，學(xué)習(xí)小組互相分享學(xué)習(xí)成果，交流學(xué)習(xí)心得和體會，還可以通過語音、圖文和拍照等功能形象生動地提問，并及時得到行業(yè)專家、老師和其他同學(xué)的解答，促進學(xué)習(xí)任務(wù)的完成，激發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的習(xí)慣。例如，在客戶服務(wù)課程教學(xué)過程中，教師可以利用微信群對全班學(xué)生進行分組，通過微信的語音交流功能，指導(dǎo)學(xué)生分組進行“接待客戶來電咨詢”、“處理客戶退換貨”的電話客服的教學(xué)。學(xué)生在不同地點分別扮演客戶、客服、發(fā)貨員等不同的電子商務(wù)角色，創(chuàng)設(shè)出近乎真實的工作場景，教師和其他同學(xué)還能夠在現(xiàn)場監(jiān)聽語音內(nèi)容，分析比較學(xué)習(xí)任務(wù)的完成效果，更好地改進學(xué)習(xí)。利用微信的語音功能，行業(yè)專家、老師和學(xué)生都能聽到對方親切的話語，在學(xué)習(xí)知識的同時，感受到對方的熱情，拉近了彼此之間的感情。良好的師生感情有利于增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，增加學(xué)生對教師的信賴，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)電子商務(wù)專業(yè)知識的動機，使學(xué)生真正“愛學(xué)”、“樂學(xué)”。

三、拓寬知識面，延伸知識深度

在有限的課堂教學(xué)中，教師為了完成教學(xué)計劃規(guī)定的任務(wù)，不可能在課堂中講授更多的電子商務(wù)最前沿的知識，也不可能在課堂中熟悉所有學(xué)生，了解學(xué)生的知識掌握程度，做到因材施教。電子商務(wù)是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，日新月異的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)造就了諸如O2O、跨境電子商務(wù)、移動電子商務(wù)等新型的電子商務(wù)模式。然而，中職學(xué)校電子商務(wù)專業(yè)受到教材、設(shè)備和教學(xué)軟件更新速度過慢的影響，同時中職學(xué)校電子商務(wù)的專業(yè)教師有很大一部分是非本專業(yè)出身或由計算機信息類專業(yè)、財經(jīng)類專業(yè)的教師擔(dān)任，這二個原因?qū)е码娮由虅?wù)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)電子商務(wù)專業(yè)知識時更多只能停留在教材內(nèi)容范圍，根本不能適應(yīng)電子商務(wù)的高速發(fā)展，更談不上以就業(yè)為導(dǎo)向了。微信的公眾平臺即微信公眾號，可以幫助教師和學(xué)生獲取電子商務(wù)的最新動態(tài)和前沿知識。公眾號分為服務(wù)號和訂閱號，服務(wù)號是企業(yè)開展業(yè)務(wù)、信息的公眾服務(wù)平臺；訂閱號為媒體和個人提供一種新的信息傳播方式，構(gòu)建與讀者之間更好的溝通模式。因此，學(xué)生通過關(guān)注電子商務(wù)企業(yè)的服務(wù)號或訂閱號，比如“賣家吧”、“騰訊電商那些事”、“網(wǎng)迷電商”等，這些服務(wù)號或訂閱號都會定期推送電子商務(wù)最新的消息和技術(shù)給關(guān)注的微信用戶，教師和學(xué)生通過查閱這些消息就可以很方便地了解電子商務(wù)前沿新聞和最新動態(tài)，及時把握電子商務(wù)發(fā)展動向，有意識地拓寬學(xué)習(xí)的視野，往更深層次地理解電子商務(wù)知識。

基于微信訂閱號對個人開放申請和良好的互動模式，教師在微信公眾平臺申請用于電子商務(wù)教學(xué)的訂閱號，要求電子商務(wù)專業(yè)的學(xué)生添加此訂閱號，教師就可以很方便地在網(wǎng)頁版的微信公眾平臺或通過手機微信公眾號助手的群發(fā)功能，將電子商務(wù)內(nèi)容及時快速地推送到每位學(xué)生的手機、平板電腦等移動終端。教師還可以通過公眾平臺的編輯模式設(shè)置“消息自動回復(fù)”和“關(guān)鍵詞自動回復(fù)”，學(xué)生向訂閱號提問或回復(fù)，就能自動獲取想了解的電子商務(wù)內(nèi)容，而且內(nèi)容可以是文字、圖片、語音和視頻。例如，筆者申請開通了電子商務(wù)學(xué)習(xí)的訂閱號“studyec”，要求電子商務(wù)專業(yè)的學(xué)生添加并關(guān)注，筆者在用戶管理后臺將電子商務(wù)專業(yè)的學(xué)生按不同年級和知識層次進行分組，有針對性地按分組群發(fā)圖文、語音和視頻等形式的教學(xué)內(nèi)容。比如使用語音方式布置課外作業(yè)和解答學(xué)生的疑問，鼓勵學(xué)生用心學(xué)習(xí)，設(shè)置自動回復(fù)消息開設(shè)O2O電子商務(wù)模式的專題知識拓展，學(xué)生只要回復(fù)相應(yīng)的數(shù)字，即可獲得相應(yīng)的知識內(nèi)容或知識難點，延伸了課堂。學(xué)生學(xué)習(xí)的自由度大了，主動性也提高了，也能把零散的時間用在學(xué)習(xí)上，更重要的是滿足了不同層次學(xué)生的需要，真正做到“因材施教”。

四、分享學(xué)習(xí)成果，反思學(xué)習(xí)過程

微信朋友圈將微信的圈中好友緊密聯(lián)系在一起，通過朋友圈，能夠分享圖文、語音、視頻和鏈接，圈中好友點擊閱讀、參與評論。在學(xué)習(xí)電子商務(wù)項目任務(wù)的過程中，學(xué)生通過微信朋友圈“曬”照片、談心得、分享學(xué)習(xí)成果，圈中好友評論、回復(fù)，在分享和評論中反思學(xué)習(xí)過程，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，改進學(xué)習(xí)方式方法。例如，在學(xué)習(xí)簽名郵件和加密郵件收發(fā)的項目內(nèi)容時，教師組織學(xué)生通過微信朋友圈分享如何收發(fā)簽名和加密郵件以及操作過程中最該注意的問題，分享學(xué)習(xí)的喜悅，反思學(xué)習(xí)過程中的不足，總結(jié)Outlook和Foxmail軟件進行簽名郵件和加密郵件收發(fā)的優(yōu)缺點，師生們踴躍發(fā)言，或提出疑問，或解答迷惑，一個無形而卓有成效的分享討論圈就此展開。

五、輕松點贊，收獲評價

學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)完成得如何？學(xué)習(xí)成果有沒有達到教學(xué)目標(biāo)？通常需要進行定性和定量評價，教師預(yù)先按照制定的評價量規(guī)設(shè)計學(xué)習(xí)過程或?qū)W習(xí)成果評價表，組織學(xué)生進行自評、他評和教師評，最后統(tǒng)計評價結(jié)果。在微信朋友圈發(fā)表觀點，分享有價值的信息，常常得到圈中好友的點贊，點贊越多，證明信息越受好友歡迎，越能體現(xiàn)信息主人的成就。教師可以巧妙地利用微信點贊的功能，快速有效地組織教學(xué)評價。例如，學(xué)生通過微信朋友圈分享簽名郵件和加密郵件的學(xué)習(xí)成果，教師組織學(xué)生在規(guī)定時間范圍內(nèi)對學(xué)習(xí)成果進行點贊和評論，最后要求學(xué)生將點贊和評論結(jié)果截圖發(fā)送給老師和班級微信群，老師和全班同學(xué)都可以及時了解評價結(jié)果，反思和改進教學(xué)。點贊和評論的主體可以是學(xué)生本人、其他同學(xué)和老師，點贊的個數(shù)相當(dāng)于定量評價，文字評論相當(dāng)于定性評價，體現(xiàn)了評價的趣味性、評價主體的多樣性和評價方式的全面性。

六、微信在電子商務(wù)教學(xué)中應(yīng)用的注意問題

第一，教學(xué)中不能過分依賴微信。

微信雖然給電子商務(wù)教學(xué)帶來便利，對電子商務(wù)知識的掌握起到促進作用，但是電子商務(wù)還是應(yīng)該以課堂教學(xué)為主，微信只能起到輔助教學(xué)的作用，是課堂教學(xué)的有益補充。因此，教學(xué)中需要運用微信時一定要計劃周詳，突出教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位，以提高教學(xué)效果為前提。

第二，加強信息的管理和更新。

微信畢竟是基于移動互聯(lián)網(wǎng)的聊天交流工具，因此在利用微信進行電子商務(wù)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該嚴(yán)格控制學(xué)生使用微信時不偏離學(xué)習(xí)內(nèi)容而轉(zhuǎn)為娛樂，要經(jīng)常監(jiān)聽學(xué)生發(fā)送的信息是否合法合理，絕對不允許胡言亂語和發(fā)送不切實際的信息。教師在利用微信公眾平臺時千萬不能因過分強調(diào)群發(fā)功能，卻忽視了電子商務(wù)知識的傳授和教學(xué)互動，還要兼顧不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，否則就和垃圾郵件、垃圾短信沒什么區(qū)別了。同時，要注意教師訂閱號的信息更新，如果長時間不更新訂閱號的電子商務(wù)信息，粉絲就會流失，就會失去訂閱號的互動教學(xué)功能。因此，定期更新電子商務(wù)的新知識、新聞、動態(tài)，甚至電子商務(wù)人物的故事案例，對于師生用好微信教學(xué)都是極為關(guān)鍵的。

第三，盡可能使用語音交流，利于增進情感。

篇3

何進，北京大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。1988年獲天津大學(xué)學(xué)士學(xué)位，1993，1999年先后獲電子科技大學(xué)碩士、博士學(xué)位。2001～2005年在美國加州大學(xué)伯克利分校電子和計算機科學(xué)系器件研究室作訪問學(xué)者和研究科學(xué)家。2005年8月歸國，現(xiàn)任北京大學(xué)微電子學(xué)研究院教授，主持北京大學(xué)納太器件和電路研究室工作。

近年來，在國內(nèi)外重要期刊上發(fā)表SCI論文70余篇，El論文1 50多篇。2005年8月回國后，成為國際研究項目Nano-Device Modeling Initiative的研究成員，被國際期刊Recent Patents on Engineering，Open Nano Sci-ence Journal，Recent Patents on Electrical Engineering等聘為編委會成員。

2008年5月，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授何進博士接到了一份期盼已久的邀請函，它來自美國電子和信息技術(shù)聯(lián)合會麾下的國際集成電路模型標(biāo)準(zhǔn)化委員會，該委員會主席邀請何進參加于6月5-6日在美國波士頓舉行的關(guān)于新一代ULTRA-SOI集成電路國際標(biāo)準(zhǔn)模型選擇的CMC會議，并攜帶北京大學(xué)自主研發(fā)的新SOI電路模型，競爭高科技IT技術(shù)一納米SOI集成電路模型的國際標(biāo)準(zhǔn)。

ULTRA-SOI是北京大學(xué)研究的，針對SOI器件和電路的創(chuàng)新性納米尺寸絕緣柵場效應(yīng)晶體管模型。它使用了新的物理核心和工程模型結(jié)構(gòu)來模擬納米尺寸的SOI MOSFET行為。與國際上的同類研究相比，ULTRA-SOI具有明顯的科學(xué)創(chuàng)新性和高技術(shù)特色，有望在國際主流的集成電路設(shè)計EDA工具中得到實際使用，此次獲邀參加國際標(biāo)準(zhǔn)競爭，顯示了北京大學(xué)微電子研究在該領(lǐng)域基礎(chǔ)研究方面的前沿地位，以及在集成電路工程技術(shù)開發(fā)方面所發(fā)揮的先鋒作用。

何進說：“這一成果得到認(rèn)可，遠比在知名刊物上發(fā)表幾篇文章更有說服力，也更有價值?！?/p>

科學(xué)研究的意外機遇和收獲

回望自己的科研之路，何進說：“不管是做研究，還是我的個人發(fā)展，都是一步一步地走出來的。人生沒有坦途，奮斗終有收獲?！?/p>

其實，今天在微電子學(xué)領(lǐng)域嶄露頭角的何進起初并沒有對科學(xué)研究抱有太大的期許。當(dāng)年，能邁進大學(xué)的門檻，何進很滿足。然而，一進大學(xué)，中學(xué)時那種極度封閉、狹小的天地一下敞開了，何進才發(fā)現(xiàn)原來天地是如此廣闊，世界是如此豐富。時間總是不夠，他有太多的事情可以做：去圖書館看書，跑學(xué)術(shù)廳聽演講，忙于各種課外活動……他的腦子里開始不斷地冒出思想的火花，他甚至憧憬著去當(dāng)一個哲學(xué)家。

現(xiàn)實常常讓所謂的哲學(xué)家必須低下高昂的頭顱去面對腳下的小路。大學(xué)本科畢業(yè)以后，何進被分配到一個無線電廠工作。當(dāng)工作像流水線作業(yè)一樣越來越熟悉的時候，他發(fā)現(xiàn)自己無法適應(yīng)這種單調(diào)、重復(fù)的生活，于是又考上了研究生。碩士上完了，何進還是忘不了自己哲學(xué)家的夢，于是他準(zhǔn)備報考宗教學(xué)的博士。沒想到，家里人的堅決反對讓一心想成為哲學(xué)家的何進終于“還了俗”：“他們怕我以后畢業(yè)了連個飯碗都找不到，我就只好向現(xiàn)實妥協(xié)?！?/p>

何進開始很不情愿地讀起了微電子學(xué)的博士?；蛟S是因為他本科、碩士都不是學(xué)微電子專業(yè)的，所以到了博士生的科研階段，反而使他可以從不同的角度看待自己的專業(yè)，從別人司空見慣的舊材料中不斷發(fā)現(xiàn)新的問題。讀書，在何進看來并不難，他認(rèn)為難的是找到自己的人生目標(biāo)。正因為這次轉(zhuǎn)折，何進正式開始了自己的科研之路，他在這里找到了自己的人生歸屬。2001年，何進赴美國加州大學(xué)伯克利分校電子和計算機科學(xué)系器件研究室訪問研究。

幸運的是，何進在求學(xué)和工作的過程中遇到了幾位讓他終身受益的老師。中國科學(xué)院院士、電子科技大學(xué)的陳星弼教授，中科院院士，北京大學(xué)的王陽元教授，中科院外籍院士、美國工程院院士、美國加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授，IEEE終身院士古默爾(H.K Gummel)博士等，都曾先后做過何進的導(dǎo)師和合作者。在何進看來，導(dǎo)師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，他們的博學(xué)、睿智都是他終身學(xué)習(xí)的榜樣。

2005年9月，何進結(jié)束了在美國加州大學(xué)伯克利分校的多年研究后回國。他有幸獲得了北京大學(xué)及教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金和國家自然科學(xué)基金的資助，何進不僅迅速建立了納太器件和電路研究室，使自己的研究工作聚焦在納米CMOS新結(jié)構(gòu)，納米MOSFET的量子傳輸和準(zhǔn)彈道輸運，深亞微米芯片仿真物理模型，電子材料和相關(guān)器件等，也先后參加了國家“973”、“863”、自然科學(xué)基金等研究項目。他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已成為國際納米CMOS器件物理和模型研究舞臺的一支重要力量，在納米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列國際矚目的重要進展。

2007年9月，何進小組的CMOS集成電路用納電子器件模型成果發(fā)表在國際電氣和電子工程師協(xié)會電子器件領(lǐng)域最權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《納電子器件模型和模擬專輯》上。該專輯的相關(guān)背景是：為了應(yīng)對納米集成電路發(fā)展中的挑戰(zhàn)，反映最近一兩年來納電子器件模擬和仿真技術(shù)的快速發(fā)展，IEEE電子器件協(xié)會(EDS)在2007年初面向全球，征集該領(lǐng)域的頂尖研究成果，向全世界展示該方向的最新研究成果。經(jīng)過激烈競爭和嚴(yán)格的多輪專家評審，《納電子器件模型和模擬專輯》在全世界范圍內(nèi)最后僅僅錄用了20篇投稿論文。何進研究小組在該專輯的上發(fā)表了關(guān)于納米環(huán)柵CMOS器件模型基本解的研究論文。這是中國大陸、臺灣和香港地區(qū)入選該專集的惟一論文。

這也是何進研究小組繼2006年在該權(quán)威期刊《先進模型和45納米模型挑戰(zhàn)專輯》上，發(fā)表納米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效應(yīng)模擬兩篇重要論文以來，在微納電子和集成電路器件模型領(lǐng)域取得的又一新進展。

做現(xiàn)實的理想主義者

雖然出國前已經(jīng)是北京大學(xué)的副教授，但是從伯克利回國以后，何進還是很明顯地感到國內(nèi)、國外的差距：“和國外比起來，我們?nèi)钡牟皇怯布钡牟皇乔趭^，而是眼光。”

回國之后的何進把自己的研究定位在國際前沿上，他已經(jīng)取得的系列成果使他成為國際微電子學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域享有聲譽的中國科學(xué)家，他是國際集成電路界工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMOS模型BSIM4.3.0的主要研發(fā)者，模型手冊的主要作者(BSIM4.3.0經(jīng)被國際半導(dǎo)體工業(yè)界廣泛采用，促進了國際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展)；BSIM5首席研究者，模型手冊第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近發(fā)表在IEEE T-ED上的綜述文章稱為“何氏模型”，是全世界4個典型代表。提出的納米CMOS參數(shù)提取新技術(shù)，被發(fā)表在Micro-electronics Reliability上有關(guān)閾值電壓的綜述文章稱為“何氏方法”，為近年來11種典型方法之一。

距離何進在北京大學(xué)的研究室不遠處，就是微電子所的器件測試實驗中心，何進和他的團隊整天在實驗中心和研究室之間忙碌著。采訪時，測試中心的寧?？±蠋熜χf：“何進可是我們這兒的寶貝，學(xué)生都樂意跟著何老師做研究生!”

何進說：“目前，國家的政策、北京大學(xué)的政策都是越來越好。但是一個學(xué)科的發(fā)展，不是一個人所能決定的，它需要一個強大的團隊，需要努力勤奮的學(xué)生，更需要更多的資源。即使在北大，要想干事情，也要從社會上去爭取更多的資源，也會有很多不熟悉的地方……”

當(dāng)何進在為如何發(fā)展團隊，如何學(xué)會爭取各種資源而思考的時候，他還要面對另外一個困難的現(xiàn)實――自己的研究生大多在忙著準(zhǔn)備出國。“我?guī)У?2個研究生5個在忙著準(zhǔn)備托福、GRE考試，快成出國預(yù)備班了……以前學(xué)生要出國，我可以理解，因為我們?nèi)鄙俸蛧H前沿對接的途徑，但現(xiàn)在不同了?？吹剿麄儼褜W(xué)習(xí)重心放在了學(xué)外語、出國上，我還是覺得有些痛心?！彼f，“國內(nèi)的學(xué)生在勤奮程度、主動學(xué)習(xí)和掌握正確的方法這三個方面都還做得不夠。美國的學(xué)生到了研究生階段非常勤奮，半夜兩三點鐘在實驗室干活并不稀奇，很拼命。而且他們的學(xué)習(xí)主動性很強。而我們的學(xué)生常常是老師給什么，學(xué)生做什么。方法也很重要，沒有正確的方法，就沒有效率。”

篇4

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紅河學(xué)院畢業(yè)論文格式

已經(jīng)有了雅思成績6.5 想我是紅河學(xué)院的大四學(xué)生，想?yún)⒓?011年的國考，不知道在哪里看考試大綱紅河學(xué)院2009年12月份四級準(zhǔn)考證前6為是多少？ 誰能告訴我下啊?我忘記準(zhǔn)在紅河學(xué)院培訓(xùn)的時候遇到一個女孩,感覺還不錯,彼此聯(lián)絡(luò)了一個月,突然間昆明到紅河學(xué)院怎么．

篇5

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個信息社會的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當(dāng)前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟形態(tài)和社會、政治、文化等各個領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術(shù)的進步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個信息社會發(fā)展的基石。

50多年來微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設(shè)計的實驗，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機存儲器、CPU、非揮發(fā)存儲器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領(lǐng)域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認(rèn)為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認(rèn)為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個很關(guān)鍵的時期，21世紀(jì)上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點，如MEMS，DNAChip等。

221世紀(jì)上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動力源泉。以MOS技術(shù)為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內(nèi)信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發(fā)明以來，為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了Intel公司創(chuàng)始人之一的GordonE．Moore1965年預(yù)言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預(yù)測這種發(fā)展趨勢將減緩，但是微電子產(chǎn)業(yè)三十多年來發(fā)展的狀況證實了Moore的預(yù)言[2]。而且根據(jù)我們的預(yù)測，微電子技術(shù)的這種發(fā)展趨勢還將在21世紀(jì)繼續(xù)一段時期，這是其它任何產(chǎn)業(yè)都無法與之比擬的。

現(xiàn)在，0．18微米CMOS工藝技術(shù)已成為微電子產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞0．1微米技術(shù)階段，相應(yīng)的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預(yù)計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產(chǎn)品將投入批量生產(chǎn)。

21世紀(jì)，起碼是21世紀(jì)上半葉,微電子生產(chǎn)技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，一種新技術(shù)從誕生到成為主流技術(shù)一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術(shù)自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了20多年的時間。另外，全世界數(shù)以萬億美元計的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強大的產(chǎn)業(yè)能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內(nèi)仍起重要作用，人們不會輕易放棄。

目前很多人認(rèn)為當(dāng)微電子技術(shù)的特征尺寸在2015年達到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術(shù)時代的結(jié)束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術(shù)除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術(shù)之外，還有設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面需要進一步的大力發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展必將使微電子產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高速增長。即使是加工工藝技術(shù)，很多著名的微電子學(xué)家也預(yù)測，微電子產(chǎn)業(yè)將于2030年左右步入像汽車工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較成熟的朝陽工業(yè)領(lǐng)域。即使微電子產(chǎn)業(yè)步入汽車、航空等成熟工業(yè)領(lǐng)域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢，就像汽車、航空工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯印?/p>

隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規(guī)律等科學(xué)問題的認(rèn)識還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經(jīng)典或半經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質(zhì)材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結(jié)構(gòu)和微細加工、互連、集成等關(guān)鍵工藝技術(shù)。具體的需要創(chuàng)新和重點發(fā)展的領(lǐng)域包括：基于介觀和量子物理基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結(jié)構(gòu)，高k柵介質(zhì)材料和新型柵結(jié)構(gòu)，電子束步進光刻、13nmEUV光刻、超細線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質(zhì)和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術(shù)等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)將帶來嶄新的領(lǐng)域

在上節(jié)我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)，可稱之為“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領(lǐng)域有二個方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機理控制一個或幾個電子運動，由于系統(tǒng)能量的改變和庫侖作用，一個電子進入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優(yōu)點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環(huán)境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時要求電容極小（αF），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。

因此，目前可以認(rèn)為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)。這里包括量子點陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件等。

量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據(jù)電子占據(jù)量子點的狀態(tài)形成“0”和“1”狀態(tài)。它在本質(zhì)上是一種非晶體管和無線的方式達到陣列的高密度、低功耗和實現(xiàn)互連。其基本優(yōu)勢是開關(guān)速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件是近年來快速發(fā)展的一個有前景的領(lǐng)域。碳原子之間的鍵合力很強，可支持高密度電流，而熱導(dǎo)性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質(zhì)類金屬和半導(dǎo)體，特別是它有三種可能的雜交態(tài)，而Ge、Si只有一個。這些都使碳納米管（CNT）成為當(dāng)前科研熱點，從1991年發(fā)現(xiàn)以來，現(xiàn)在已有大量成果涌現(xiàn)，北京大學(xué)納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結(jié)”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設(shè)計性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結(jié)合以制造器件。這對于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會帶來突破性的進展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術(shù)上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應(yīng)用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領(lǐng)域，我們期待它們將創(chuàng)出一個新的天地。

4系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip）是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點

在集成電路（IC）發(fā)展初期，電路設(shè)計都從器件的物理版圖設(shè)計入手，后來出現(xiàn)了集成電路單元庫（Cell－Lib），使得集成電路設(shè)計從器件級進入邏輯級，這樣的設(shè)計思路使大批電路和邏輯設(shè)計師可以直接參與集成電路設(shè)計，極大地推動了IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。IC芯片是通過印刷電路板（PCB）等技術(shù)實現(xiàn)整機系統(tǒng)的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動化的發(fā)展，系統(tǒng)對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)集成電路設(shè)計技術(shù)已無法滿足性能日益提高的整機系統(tǒng)的要求。同時，由于IC設(shè)計與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度越來越高，已經(jīng)可以將整個系統(tǒng)集成為一個芯片。目前已經(jīng)可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的3G時代逐步發(fā)展到3T時代（即存儲容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度由GHz發(fā)展到燈THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gbps發(fā)展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)）。

正是在需求牽引和技術(shù)推動的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個系統(tǒng)集成在一個微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，簡稱SOC）概念。

系統(tǒng)芯片（SOC）與集成電路（IC）的設(shè)計思想是不同的，它是微電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，它和集成電路的關(guān)系與當(dāng)時集成電路與分立元器件的關(guān)系類似，它對微電子技術(shù)的推動作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來的集成電路技術(shù)。

SOC是從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計緊密結(jié)合起來，在單個（或少數(shù)幾個）芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，它的設(shè)計必須是從系統(tǒng)行為級開始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統(tǒng)相比，由于SOC設(shè)計能夠綜合并全盤考慮整個系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術(shù)條件下實現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設(shè)計系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復(fù)雜度和處理速率下，能夠相當(dāng)于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實現(xiàn)的同樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)IC方法設(shè)計的芯片相比,采用SOC設(shè)計方法完成同樣功能所需要的晶體管數(shù)目約可以降低l～2個數(shù)量級。

對于系統(tǒng)芯片（SOC）的發(fā)展，主要有三個關(guān)鍵的支持技術(shù)。

（1）軟、硬件的協(xié)同設(shè)計技術(shù)。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。

（2）IP模塊庫問題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計；和硬核，基于工藝的物理設(shè)計、與工藝相關(guān)，并經(jīng)過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎(chǔ)，在速度與功耗上經(jīng)過優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價值?，F(xiàn)在,美國硅谷在80年代出現(xiàn)無生產(chǎn)線（Fabless)公司的基礎(chǔ)上，90年代后期又出現(xiàn)了一些無芯片（Chipless）的公司,專門銷售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術(shù),這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實現(xiàn)技術(shù)等。

微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術(shù)新發(fā)展的里程碑。通過以上三個支持技術(shù)的創(chuàng)新,它必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)芯片為主的信息技術(shù)上的革命。目前，SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時期。

在新一代系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，需要重點突破的創(chuàng)新點主要包括實現(xiàn)系統(tǒng)功能的算法和電路結(jié)構(gòu)兩個方面。在微電子技術(shù)的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結(jié)構(gòu)可以帶動一系列的應(yīng)用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領(lǐng)域,因此算法應(yīng)是今后系統(tǒng)芯片領(lǐng)域研究的重點學(xué)科之一。在電路結(jié)構(gòu)方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的CMOS結(jié)構(gòu)，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結(jié)構(gòu)。另外，為了實現(xiàn)膠聯(lián)邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術(shù)有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。

5微電子與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點

微電子技術(shù)的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。這種技術(shù)一旦與其它學(xué)科相結(jié)合,便會誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟增長點，這方面的典型例子便是MEMS（微機電系統(tǒng)）技術(shù)和DNA生物芯片。前者是微電子技術(shù)與機械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的，后者則是與生物工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

微電子機械系統(tǒng)不僅是微電子技術(shù)的拓寬和延伸,它將微電子技術(shù)和精密機械加工技術(shù)相互融合，實現(xiàn)了微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界聯(lián)系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識的電信號，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，它幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機械技術(shù)、光學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等〖3〗。

MEMS的發(fā)展開辟了一個全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。正是由于MEMS器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強大等傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點,因而MEMS在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應(yīng)用于制導(dǎo)、衛(wèi)星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統(tǒng)（ABS）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息MEMS系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時MEMS系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等?，F(xiàn)在已經(jīng)成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。

MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品的增長速度非常之高，目前正處在技術(shù)發(fā)展時期，再過若干年將會迎來MEMS產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的時期。2000年，全世界MEMS的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關(guān)的市場達到1000億美元。

目前，MEMS系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應(yīng)用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術(shù)的進步,加快了計算機更新?lián)Q代的速度，對CPU和RAM的需求越來越大,反過來又促進了集成電路的發(fā)展。集成電路和計算機在發(fā)展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命?，F(xiàn)階段的微機電系統(tǒng)專用性很強，單個系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常有限,還沒有出現(xiàn)類似于CPU和RAM這樣量大面廣的產(chǎn)品。隨著微機電系統(tǒng)的進步，最后將有可能形成像微電子技術(shù)一樣有廣泛應(yīng)用前景的新產(chǎn)業(yè)，從而對人們的社會生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)前MEMS系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎(chǔ)技術(shù)方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎(chǔ)技術(shù)可以高效地設(shè)計制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準(zhǔn)應(yīng)用突破口，揚長避短，以特別適合微系統(tǒng)應(yīng)用的重大領(lǐng)域為目標(biāo)進行研究,取得突破，從而帶動微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在MEMS發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問題主要有：MEMS建模與設(shè)計方法學(xué)研究；三維微結(jié)構(gòu)構(gòu)造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學(xué)和熱學(xué)研究；MEMS的表征與計量方法學(xué)；納結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)等。

微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個熱點和新的經(jīng)濟增長點。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設(shè)計構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，并與工程技術(shù)相結(jié)合進行加工生產(chǎn)，它是生命科學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關(guān)注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達萬種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內(nèi)檢測或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過生物反應(yīng)或施加電場等措施使一些特殊的物質(zhì)能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經(jīng)利用微電子技術(shù)在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學(xué)中最重要的一種物質(zhì)，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛：它不僅可以用于基因?qū)W研究、生物醫(yī)學(xué)等，而且隨著DNA芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術(shù)將廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無處不在。

目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)，以實現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現(xiàn)技術(shù)、基于生物芯片的生物信息學(xué)以及高密度生物芯片的設(shè)計、檢測方法學(xué)等等。

6結(jié)語

在微電子學(xué)發(fā)展歷程的前50年中，創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究曾起到非常關(guān)鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學(xué)的出現(xiàn)、新一代SOC的發(fā)展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創(chuàng)新成果的誕生。

回顧20世紀(jì)后50年，展望21世紀(jì)前50年，即百年的微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程，使我們深切地感受到，世紀(jì)之交的微電子技術(shù)對我們既是一個重大的機遇，也是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果我們能夠抓住這個機遇，立足創(chuàng)新，去勇敢地迎接這個挑戰(zhàn)，則有可能使我國微電子技術(shù)實現(xiàn)騰飛，在新一代微電子技術(shù)中擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，促進我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為迎接21世紀(jì)中葉將要到來的偉大的民族復(fù)興奠定技術(shù)基礎(chǔ)，以重鑄中華民族的輝煌！

參考文獻

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[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]張興、郝一龍、李志宏、王陽元?？缡兰o(jì)的新技術(shù)－微電子機械系統(tǒng)。電子科技導(dǎo)報，1999，4：2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

篇6

【關(guān)鍵詞】競賽；集成電路；教學(xué)改革

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成電路在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開發(fā)中心正逐步向我國轉(zhuǎn)移。我們肩負重大的歷史使命，是要把我國建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國進而成為集成電路強國[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。對學(xué)生來說，競賽為他們提供了一個開闊眼界、互相學(xué)習(xí)和交流的好機會，這是任何課堂教學(xué)都無法替代的；對指導(dǎo)老師來說，競賽可以促進他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)理念，改進落后的課程體系，積極尋求新的教學(xué)模式，真正做到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與時俱進，切實達到面向應(yīng)用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學(xué)目標(biāo)[2]。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖和電路設(shè)計能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。

1.立足現(xiàn)實，拓寬應(yīng)用

本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、獨立思考和操作能力，鞏固和加深所學(xué)專業(yè)知識基礎(chǔ)，推動京津地區(qū)高校微電子學(xué)專業(yè)的交流和發(fā)展，并對國產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動作用。

2011年北京大學(xué)生集成電路設(shè)計大賽分成大學(xué)本科和研究生兩個級別（本科生組33個組；研究生33個組），每組3人，進行筆試和上機操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊員獨立完成，最終成績計入小組總分；上機操作，以小組形式參加。

2.正確的指導(dǎo)思想

電子學(xué)會組織的此次大學(xué)生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學(xué)實際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導(dǎo)思想。

“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和我校學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)、老師及每個參賽隊員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導(dǎo)思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，吸引更多的學(xué)生參加各類競賽和科技活動，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業(yè)，他們對參賽學(xué)生的青睞，對于與學(xué)校合作的重視，也正是我們學(xué)校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學(xué)校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場對優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進而能明確培養(yǎng)目標(biāo)，并在平時的課程教學(xué)中加以滲透，在教學(xué)中不斷改進；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗，不斷學(xué)習(xí)別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學(xué)中不斷改進；在參賽中提高教師的指導(dǎo)水平和改進教育教學(xué)方法；在參賽中提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽的最終目的。

3.準(zhǔn)備認(rèn)真，重在過程

承辦方北方工業(yè)大學(xué)周密的準(zhǔn)備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學(xué)和華大九天公司組織的集訓(xùn)為成功參賽奠定了扎實的基礎(chǔ)。

在學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)和各位老師的努力下，在實驗室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓(xùn)人員的大力支持下，我們組織了兩個階段的集中培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進行了有針對性的輔導(dǎo)練習(xí)，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對學(xué)生和老師起到了很好的引導(dǎo)和督促作用，保證了良好的訓(xùn)練環(huán)境，營造了積極向上的參賽氛圍。

在電子競賽的準(zhǔn)備過程中，適逢暑假，假期長，學(xué)生們可以充分利用暑假時間認(rèn)真復(fù)習(xí)電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計等課程的理論知識。同時，學(xué)生們還學(xué)習(xí)華大EDA軟件，進行實際電路和版圖繪制上機練習(xí)，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實踐的學(xué)風(fēng)。通過競賽準(zhǔn)備，學(xué)生需要綜合運用所學(xué)知識，解決競賽中遇到的各種問題，提高了運用理論知識解決實際問題的能力。通過競賽準(zhǔn)備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進了師生情誼，提高了團隊作戰(zhàn)能力。通過競賽準(zhǔn)備，找出了自己在知識上的不足，明確了社會的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標(biāo)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新的動力。

4.參賽對嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計教學(xué)改革的啟示

北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽對于培養(yǎng)學(xué)生參加實踐的積極性、理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和團隊意識有著重要作用，競賽給學(xué)生提供了一個施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機會和平臺。并對高校集成電路設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容和電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系改革和學(xué)生今后工作起到一定的引導(dǎo)作用。

4.1 知識整合的系統(tǒng)教學(xué)思想

自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測飛速發(fā)展。面對集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢，教學(xué)工作也要與時俱進，不斷改革創(chuàng)新。我承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程，深深體會到微電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因為芯片的設(shè)計方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學(xué)生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時需要對典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計SOC芯片時才會有系統(tǒng)的設(shè)計思想[5]，又會對處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對微電子專業(yè)的學(xué)生講授嵌入式系統(tǒng)時，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學(xué)生不僅對處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來進行芯片的設(shè)計，既是使用者，又是設(shè)計者。學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計的課程時，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計概念，整合學(xué)生對各個課程的分離的知識內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識解決系統(tǒng)問題。通過增加實驗和上機課時，提高學(xué)生將理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力。

4.2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式

我國的大學(xué)課堂教學(xué)模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標(biāo)下，他們所倡導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和施教程序越來越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學(xué)”的陳腐教學(xué)思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學(xué)方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學(xué)，決定了學(xué)生在整個教學(xué)過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對學(xué)生自學(xué)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙[2]。

現(xiàn)代教育理論指出：指導(dǎo)學(xué)生從實踐和探索中通過思考獲取知識，又在解決問題的探索活動中，運用已獲得的知識和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。

本次競賽上午閉卷完成理論知識的考試。本科生的上機操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計一個計數(shù)器電路，然后進行原理圖的繪制，再次進行版圖繪制，進而進行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗證，并撰寫設(shè)計報告。學(xué)生需要利用數(shù)字電路中所學(xué)的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計出具體的CMOS電路和版圖，并進行驗證。同時還需要構(gòu)造出計數(shù)器所需的時鐘電路。在上機的開始一個半小時中，指導(dǎo)老師可以參與指導(dǎo)，這樣增加了比賽中老師對學(xué)生的限時指導(dǎo)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的競賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。

學(xué)生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗證到撰寫報告等環(huán)節(jié)。通過競賽，使學(xué)生能親自感受一個簡單的集成電路設(shè)計流程，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計概念。學(xué)生從早晨9點一直進行到下午六點，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個小時的上機電路繪制和驗證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保持堅韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團隊精神，鍛煉了學(xué)生的毅力和體力。

施教之功，貴在引導(dǎo)?？梢钥闯?，競賽在很大程度上符合現(xiàn)代教育理論的要求，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程教學(xué)中，增大課程的實驗內(nèi)容，學(xué)生帶著問題，進行學(xué)習(xí)，進行思考、小組討論，經(jīng)老師點撥，實現(xiàn)了運用所學(xué)理論解決實際問題的過程，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，又完成了教學(xué)任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。

施教之旨，在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學(xué)生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學(xué)生的主動性，引導(dǎo)他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進行報告或?qū)嶒炑菔?。學(xué)生反映效果很好，獲取了知識，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和主動獲取知識的方法。

5.引導(dǎo)學(xué)生參與科研，撰寫學(xué)術(shù)論文

通過大賽引導(dǎo)大學(xué)生形成一股扎扎實實的學(xué)習(xí)和研究的風(fēng)氣。激發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，參與到老師平時的科研中，增加動手實踐的機會。并在科研中進一步培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對于取得的研究成果，可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫論文，并能在廣大同學(xué)中起到表率作用。

6.結(jié)束語

培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。正確的指導(dǎo)思想、科學(xué)的組織程序、踏實認(rèn)真的準(zhǔn)備工作以及大賽對校企合作、對教學(xué)改革將產(chǎn)生重要的影響。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖、電路設(shè)計能力和集成電路設(shè)計思想。

參考文獻

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[2]陳建英,李濤,撒曉英.抓住競賽契機 深化計算機專業(yè)教學(xué)改革[J].西南民族大學(xué)學(xué)報·自然科學(xué)版,2010,36(9):75-77.

[3]Ahmet Bindal,Sandeep Mann,Billal N.Ahmed.An Undergraduate System-on-Chip

(SoC)Course for Computer Engineering Students[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,2005,48(2)：P279-289.

[4]Lei Jing,Zixue Cheng,Junbo Wang.A Spiral Step-by-Step Educational Method for Cultivating Competent Embedded System Engineers to Meet Industry Demands[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,1-10.

[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,

2569-2663.

致謝：競賽工作是由國家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業(yè)大學(xué)博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020

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如果單個光子所能攜帶的信息量大幅度增加，將極大地提高量子通信的效率，同時還可以提高量子密鑰傳輸?shù)陌踩?，并在量子力學(xué)的一些基本問題研究方面有非常重要的應(yīng)用。（來源：《科技日報》2013年10月12日）

美國發(fā)明生化電子人

據(jù)美國媒體13日報道，一批美國工程師利用人造器官、肢體和其它身體組織，成功組裝出會呼吸、說話和走路的逼真生化電子人（bionic man），11月11日在紐約國際動漫展公開亮相。

將播出紀(jì)錄片《不可思議的生化電子人》（The Incredible Bionic Man），描述這些工程師如何利用人造腎臟、血液循環(huán)系統(tǒng)，一直到植入式電子耳和視網(wǎng)膜等組件，組裝能夠?qū)嶋H運作的機器人。

主持這項計劃的影子機器人公司主管沃爾克說，他們利用全球各地17家廠商提供的組件組裝生化電子人，以期顯示醫(yī)學(xué)已有多大的進展。

他說，這具機器人身高6.5英尺（約1.98米），擁有大約六、七成真人的功能，能在Rex助步機協(xié)助下，走動、坐下和站立。它配置的人工心臟，能夠利用電子工具跳動和促成人造血液循環(huán)，像人類一樣輸送氧氣。它也用植入式人工腎臟，取代現(xiàn)代洗腎機。（來源：中新網(wǎng)2013年10月14日）

科學(xué)家用3D打印機制造終結(jié)者機械手臂

據(jù)英國新科學(xué)家雜志報道，它看上去如同科幻電影道具，事實上是未來新款人體假肢。目前，3D打印機可以制作透明塑料質(zhì)地的日常生活用品，因此我們能夠十分詳細地掌握其如何運行，這種精致的3D打印假肢就是一個典型的例子，它在倫敦科學(xué)博物館3D打印展覽會上展出，是此次展出600多件3D打印物品之一。

這款“終結(jié)者手臂”是由英國諾丁漢大學(xué)附加制造和3D打印研究學(xué)會主管理查德·海格設(shè)計的，他和學(xué)生們展示了3D打印機如何制造這種結(jié)實的假肢，以及可移動關(guān)節(jié)和微妙傳感器——類似螺旋形狀的金屬觸摸傳感器。（來源：英國《新科學(xué)家》2013年10期）

美國可控核聚變實驗取得里程碑意義的突破

美國利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（National Ignition Facility）利用192束高能激光聚焦到氫燃料球上，創(chuàng)造高溫高壓以點燃核聚變反應(yīng)。

據(jù)報道，在9月末進行的一次聚變實驗中，聚變反應(yīng)釋放出的能量超過了氫燃料球吸收的能量——在全世界聚變裝置中首次取得了里程碑突破。半個世紀(jì)以來，可控核聚變研究經(jīng)歷了無數(shù)次的挫折，最新的突破將能進一步推動聚變能量的研究。（來源：看引擎2013年10月8日）

西伯利亞的神奇蘑菇有望治療艾滋病

據(jù)英國每日郵報報道，目前，俄羅斯科學(xué)家稱，生長在西伯利亞的一種蘑菇可用于治療艾滋病。

生長在樺樹上的樺褐孔菌蘑菇引起科學(xué)家的關(guān)注，有望用于進一步科學(xué)研究。新西伯利亞市維克多學(xué)會科學(xué)家指出，三種不同的蘑菇可用于研制抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物，然而樺褐孔菌蘑菇更具獨特功效。研究結(jié)果顯示這種蘑菇具有低毒性和較強的抗病毒作用，它將有效治療流行性感冒、天花和艾滋病。

科學(xué)家認(rèn)為樺褐孔菌蘑菇含有樺木酸，具有抗逆轉(zhuǎn)錄病毒和消炎作用。數(shù)個世紀(jì)以來，西伯利亞當(dāng)?shù)鼐用裨眠@種蘑菇作為治療藥物，一些人相信這種蘑菇具有抗癌作用。（來源：英國每日郵報2013年9月20日）

生命之熵

當(dāng)我們看到一個物體時，往往一眼就能直觀地判斷出它是不是生物（生命體）。例如，看到狗或貓時，立刻就知道它是生物，而你正在讀的這本雜志不是生物，做出這樣的判斷對你來說沒什么難度。

那么，必須依賴宿主才能存活和增殖的病毒是不是生物呢？面對智力與動作越來越接近人類的高智能機器人，你是否感覺到它們也擁有鮮活的生命性質(zhì)呢？如今，科學(xué)家已經(jīng)成功培育出了iPS細胞（誘導(dǎo)性多能干細胞）。在不久的將來，也許利用一個體細胞就能培育出一個嶄新的生命體。（來源：《科學(xué)世界》2013年10期）

半浮柵晶體管將引發(fā)芯片革命

上海復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院張衛(wèi)教授帶領(lǐng)的科研團隊，成功研制出半浮柵晶體管，有望讓電子芯片的性能實現(xiàn)突破性提升。該成果發(fā)表在今年8月9日的《科學(xué)》雜志上，這也是我國科學(xué)家在《科學(xué)》上發(fā)表的首篇有關(guān)微電子器件的研究論文。

張衛(wèi)帶領(lǐng)的科研團隊嘗試把一個TFET和浮柵器件結(jié)合起來，構(gòu)成了一種全新的“半浮柵”結(jié)構(gòu)的器件，稱為半浮柵晶體管，它在降低功耗和提高性能這兩方面都取得了很大的突破。浮柵晶體管，是將電子隧穿過高勢壘（接近8.9 電子伏特）的二氧化硅絕緣介質(zhì)，而半浮柵晶體管，則是將電子隧穿過低勢壘（1.1 電子伏特）的硅材料，隧穿勢壘大大降低。（來源：《環(huán)球科學(xué)》2013年第10期）

勘驗冰川消融

我們知道氣候正在變遷，但若想真正理解這種變化可能比較困難。“極端冰雪調(diào)查”計劃將這種變化具象地呈現(xiàn)出來：通過近百萬張用延時攝影技術(shù)拍攝的照片，詹姆斯·巴洛格和他的同事現(xiàn)在獲得了無可爭議、令人扼腕的證據(jù)，證明古老的冰川確實正在消失。詹姆斯·巴洛格于2007年開始這項計劃，當(dāng)時設(shè)想其過程可能會持續(xù)兩年。他們在格陵蘭島、冰島、美國阿拉斯加州、阿爾卑斯山和落基山的冰川旁布下25臺太陽能相機。詹姆斯·巴洛格從未料到能夠在這么短的時間里看到這樣巨大的變遷。拍下的照片中顯示冰川正在以超出我們想象的速度斷裂和融化。人們需要認(rèn)識到，氣候變化確實正在發(fā)生。（來源：《華夏地理》2013年第10期）

新型熱敏涂料可伴隨溫度變化改變汽車顏色

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關(guān)鍵詞 半導(dǎo)體器件物理 應(yīng)用型本科院校 課程改革

中圖分類號：G420 文獻標(biāo)識碼：A

Semiconductor Device Physics Curriculum

Reform in Applied Undergraduate Institute

XU Mingkun

(Department of Physics and Electronics, Caohu University, Caohu, Anhui 238000)

Abstract The semiconductor device physics is a very important course of the microelectronics professional. Departure from the practice of classroom teaching, for the problems in the current teaching process, combine the characteristics of applied undergraduate college students, explore the reform "Physics of Semiconductor Devices" classroom teaching, stimulate students' enthusiasm for active learning; and effectively, make students in the classroom for better learning results, and lay a good foundation for subsequent courses. Practice shows that our exploration has achieved good teaching effect.

Key words semiconductor device physics; applied undergraduate institute; curriculum reform

0 引言

自從第一個半導(dǎo)體點接觸式晶體管發(fā)明以來，以集成電路（IC）為核心的微電子技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開創(chuàng)了人類的硅文明時代。由于微電子技術(shù)發(fā)展迅速，對專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求。①《半導(dǎo)體器件物理》是微電子學(xué)及電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，討論半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)、基本工作原理、電學(xué)特性、器件的特殊效應(yīng)以及器件的基本分析方法。通過該課程學(xué)習(xí)，可為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課如《集成電路設(shè)計》以及《集成電路工藝》等的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)本專業(yè)其他專業(yè)課程以及從事IC設(shè)計工作的基礎(chǔ)。

1 教學(xué)中遇到的問題

半導(dǎo)體器件物理特點為理論性強、枯燥、晦澀難懂，而且要求學(xué)生對前期知識尤其是對半導(dǎo)體物理基本知識熟練掌握。對于應(yīng)用型本科院校來說，學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱，自學(xué)能力也相對不足。因此使得教學(xué)過程中教師“教”與學(xué)生“學(xué)”之間不能實現(xiàn)良好的銜接。在教授基本理論的同時應(yīng)該更重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)理念以教師講課為主，實行的是“填鴨式”的灌輸教育，教學(xué)手段單一僵化，完全無視學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和個體特點，加上大部分學(xué)生對理論性很強的專業(yè)課熱情不足，很難取得預(yù)想的教學(xué)效果?，F(xiàn)代半導(dǎo)體器件發(fā)展迅速，但是半導(dǎo)體器件物理教材僅僅有基本原理和基本特性，不能覆蓋該行業(yè)最新的發(fā)展動態(tài)，也很難引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。鑒于此，有必要對半導(dǎo)體器件物理課程進行改革。

2 半導(dǎo)體器件物理教學(xué)改革初探

2.1 教師的相關(guān)知識儲備

現(xiàn)代高校教師應(yīng)該具有“基礎(chǔ)精深，專業(yè)寬新”的教學(xué)理念，即要求教師對該課程及相關(guān)課程有深厚的知識儲備，對該課程的理論體系有系統(tǒng)的掌握。同時對與該課程相關(guān)的科技前沿有足夠的了解和認(rèn)識，并且對學(xué)生先期的知識儲備情況有充分的了解。能根據(jù)學(xué)生的具體情況對課程內(nèi)容進行處理。在基本理論的講解上要詳細透徹，對重難點反復(fù)講解。例如能帶在整個半導(dǎo)體器件中的作用非常重要，這就要求學(xué)生能夠熟練掌握各個半導(dǎo)體器件的能帶圖。因此，在半導(dǎo)體器件的各個章節(jié)都重點強調(diào)能帶的作用。并且把每種器件的能帶圖作為重點內(nèi)容反復(fù)強調(diào)。在專業(yè)課教學(xué)中，更應(yīng)在理論知識夠用的前提下，著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，使學(xué)生對于本專業(yè)領(lǐng)域具有扎實的理論基礎(chǔ)、廣闊的知識面和較強的實踐能力。為了增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在緒論部分可以增加對晶體管發(fā)明歷史的介紹，講述電子器件從電子管到晶體管的發(fā)現(xiàn)，新器件產(chǎn)生的辯證發(fā)展過程。并融入一些科學(xué)研究方法，同時在課程教學(xué)中可以穿插介紹一些科學(xué)家的軼聞趣事，以知識性和趣味性增加學(xué)生對本課程歷史的認(rèn)識、對半導(dǎo)體器件的感性和理性認(rèn)識，提高學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的興趣。②

2.2 引入多媒體教學(xué)開發(fā)教學(xué)動畫課件

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為現(xiàn)在學(xué)校必不可少的教學(xué)手段。比起以往的黑板粉筆教學(xué)有著獨特的效果，多媒體教學(xué)可以形象直觀地把所講內(nèi)容展現(xiàn)給每一個學(xué)生，有利于學(xué)生對知識的掌握。因此，運用多媒體技術(shù)上課是大勢所趨。上課過程中可以播放一些和教材內(nèi)容相關(guān)的視頻講座來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以讓學(xué)生了（下轉(zhuǎn)第218頁）（上接第209頁）解最新的科技前沿。

半導(dǎo)體器件內(nèi)部機制變化非常抽象復(fù)雜，利用Flas可以形象直觀地把這些抽象的變化過程反映出來。③將抽象理論知識動起來，加深學(xué)生對理論知識的深刻理解。例如制作PN結(jié)的形成過程、PN結(jié)能帶形成的動畫、雙極型晶體管載流子的傳輸以及各電流形成的Flas、MOS結(jié)構(gòu)中多子的積累、耗盡、弱反型、強反型等形成的動畫等。能使學(xué)生在視覺上直觀感受其物理過程所發(fā)生的變化，還能進一步加深對該過程中一些物理量的理解。

2.3 結(jié)合最新科技前沿引入討論課

在講解基本理論的同時，結(jié)合自己的科研成果，把當(dāng)前最新的科學(xué)技術(shù)成果介紹給學(xué)生，還可以就某一學(xué)生感興趣的課題進行討論。同時介紹科技論文的查閱方式和方法，讓學(xué)生課外通過互聯(lián)網(wǎng)等各種渠道獲取一些新近發(fā)展?fàn)顩r。專門安排討論課，讓學(xué)生對自己掌握的信息進行交流討論。比如，在講解場效應(yīng)管時，可以讓學(xué)生查閱此類半導(dǎo)體器件最新的技術(shù)、發(fā)展瓶頸和發(fā)展趨勢，并就此類問題進行討論。在講授太陽能電池時，可以讓學(xué)生收集日常生活中應(yīng)用較為廣泛的太陽能電池實例，并就當(dāng)前的環(huán)境污染、能源危機等話題展開討論，從而讓學(xué)生對太陽能技術(shù)有更深刻的認(rèn)識。在講授發(fā)光二極管時，可就當(dāng)前熱門的LED背光源電視與傳統(tǒng)的LCD電視比較，找出其特點及優(yōu)點。但是要強調(diào)現(xiàn)在的LED背光源電視與真正的LED電視還有相當(dāng)大的差距，讓學(xué)生根據(jù)此類問題收集相關(guān)資料，并進行討論。這樣的教學(xué)不但鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力，激發(fā)興趣，做到與時俱進，還可以讓學(xué)生了解到最新的科技前沿，為其以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 拓展實驗課程

半導(dǎo)體器件物理是實驗和理論相結(jié)合的課程。通過開設(shè)實驗課程，可以讓學(xué)生自己動手把所學(xué)到的理論知識運用到實踐中來。同時還可以把一些簡單的驗證性實驗拓展為綜合性設(shè)計性實驗。例如四探針測量方塊電阻的同時讓學(xué)生自己結(jié)合所學(xué)知識設(shè)計計算摻雜濃度，晶體管特性參數(shù)及曲線測試實驗中，為學(xué)生提供一些不合格的晶體管，讓學(xué)生自己判斷分析晶體管的缺陷。半導(dǎo)體器件仿真是現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)中非常重要的組成部分，由于大三學(xué)生已經(jīng)學(xué)過MATLAB相關(guān)課程，因此可以開設(shè)半導(dǎo)體器件仿真實驗，讓學(xué)生自己編寫程序?qū)Ω鞣N器件進行簡單的仿真。雖然許多計算也可以借助另外的數(shù)學(xué)工具軟件來完成，但是從MATLAB應(yīng)用的廣泛程度而言， 熟練掌握MATLAB對學(xué)生的進一步深造或就業(yè)等都將是非常有益的。這樣不僅驗證理論知識，還拓展了課堂內(nèi)容。既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，還提高了學(xué)生的分析問題解決問題的能力。

3 總結(jié)

半導(dǎo)體器件物理是微電子專業(yè)非常重要的課程，本文從課堂教學(xué)實踐出發(fā)，針對目前教學(xué)過程中存在的問題與不足，結(jié)合應(yīng)用型本科院校學(xué)生特點，探索改革“半導(dǎo)體器件物理”課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性；并有效地多渠道、多方面使學(xué)生在課堂中獲得較好的學(xué)習(xí)效果，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。實踐表明，我們的探索取得了良好的教學(xué)效果。

注釋

① 汪慧蘭.微電子技術(shù)課程設(shè)置與改革初探[J].內(nèi)蒙古電大學(xué)刊,2008(11):100-101.

篇9

信息科學(xué)資源開發(fā)利用的前景

盡管信息科學(xué)的奧秘遲至本世紀(jì)才由控制論、信息科學(xué)論等現(xiàn)代科學(xué)所揭示，但人類卻一直生活在信息科學(xué)的海洋中。最近，筆者根據(jù)資料，把人在利用信息科學(xué)方面的幾個重要歷史時期整理成如下表格。表格說明，人類長期以來，一直在致力于發(fā)展收集、處理和傳輸信息科學(xué)的能力，以便快速、有效地利用信息科學(xué)資源。信息科學(xué)資源的發(fā)展?fàn)顩r是不同尋常的，專家學(xué)者們把它的迅速增長，稱為“爆炸性增長”。他們指出，信息科學(xué)資源和傳統(tǒng)的資源、能源不同，不是越使用越少，而是越使用越多，越消費越增長。日新月異的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和層出不窮的技術(shù)發(fā)明。是新知識、新信息科學(xué)不斷增加和出現(xiàn)爆炸性增長的主要原因。自1750年以來，科學(xué)知識約50年增加10倍，為世界人口增長速度的2.5倍。有人作過如下統(tǒng)計：到七十年代初為止，世界每年出版的科技圖書達50萬種，科技雜志4萬多種，科技論文多達300萬篇，此外還有大量的文集、研究報告、?？墨I等其他信息科學(xué)。在出現(xiàn)新技術(shù)革命以后的三十年中，新增加的知識和信息科學(xué)、占人類全部知識信息科學(xué)的90%。在利用信息科學(xué)資源方面，人類已經(jīng)通過科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、尤其是現(xiàn)代科學(xué)中的信息科學(xué)論、控制論、系統(tǒng)論等學(xué)科的誕生，使人類認(rèn)識到信息科學(xué)是自然界的第三大資源，懂得了信息科學(xué)的巨大功能和價值。信息科學(xué)作為生產(chǎn)力、競爭力和經(jīng)濟成就的關(guān)鍵，也已日益為經(jīng)濟和社會的發(fā)展所證實。在這種情況下，人類迅速提高了利用信息科學(xué)資源的自覺性。這種自覺性，正是人類發(fā)展信息科學(xué)技術(shù)、提高利用信息科學(xué)資源能力的強大動力。在新的技術(shù)革命中，計算機、微電子、現(xiàn)代通信等信息科學(xué)處理和傳遞技術(shù)正在突飛猛進，信息科學(xué)革命已成為新技術(shù)革命的主要標(biāo)志。從七十年代開始的第一次信息科學(xué)革命和八十年代開始的第二次信息科學(xué)革命，都是人類為提高利用信息科學(xué)資源的能力而作的努力。經(jīng)過這兩次信息科學(xué)革命，信息科學(xué)化已經(jīng)由點發(fā)展到面，出現(xiàn)計算機和現(xiàn)代通信相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)信息科學(xué)化和系統(tǒng)信息科學(xué)化。這樣，就使信息科學(xué)資源可以更迅速、更有效、更準(zhǔn)確地為人類所利用。根據(jù)上面的分析，我們可以對信息科學(xué)資源利用的誘人前景，作出如下預(yù)測性的描述：首先，在未來的技術(shù)革命和世界新的產(chǎn)業(yè)革命中，可以開發(fā)利用的信息科學(xué)資源將急劇增加，繼續(xù)呈現(xiàn)爆炸性的增長，信息科學(xué)資源將在未來的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟社會的發(fā)展中扮演更為重要的角色。其次，隨著第二次信息科學(xué)革命繼續(xù)向縱深發(fā)展，利用信息科學(xué)資源的處理和傳遞技術(shù)，將對經(jīng)濟社會的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，如果一個國家信息科學(xué)技術(shù)落后，那么它必將在技術(shù)經(jīng)濟方面拉開和發(fā)達國家的差距。第三，由于開發(fā)利用信息科學(xué)資源的需要，信息科學(xué)科學(xué)技術(shù)必將得到迅速的發(fā)展。以信息科學(xué)為中心的新研究群和新知識群正在崛起。新的研究群和知識群將由信息科學(xué)科學(xué)、微電子學(xué)、信息科學(xué)處理、信息科學(xué)通信、系統(tǒng)論、決策論、信息科學(xué)經(jīng)濟學(xué)、信息科學(xué)通訊未來研究、信息科學(xué)技術(shù)評價、知識社會學(xué)、信息科學(xué)法學(xué)、信息科學(xué)管理等知識門類組成。第四，由于信息科學(xué)資源的重要性日益增強和信息科學(xué)化社會的形成，社會將有更多的人去研究信息科學(xué)資源開發(fā)利用問題和從事信息科學(xué)資源開發(fā)利用的實際工作。

未來的決策和信息科學(xué)決策學(xué)

信息科學(xué)資源利用的發(fā)展前景，在決策方面為我們提供了那些啟示呢？可以說，沒有信息科學(xué)的決策實際上是不存在的。

在未來研究專家們看來，任何決策除了必須以有關(guān)決策對象的過去和現(xiàn)狀的資料為依據(jù)外，還必須更多地依靠有關(guān)決策對象發(fā)展趨勢的未來信息科學(xué)。這樣做的理由很簡單，因為任何決策都是面向未來的，都是籌劃未來的行動目標(biāo)和行動的方案的。從這個意義上說，信息科學(xué)資源開發(fā)利用的前景給我們的啟示，主要有以下四個方面：

一、制訂有關(guān)信息科學(xué)資源開發(fā)利用的決策時，必須把這種前景作為決策的未來信息科學(xué)。

二、我們必須盡快地作出有利于發(fā)展信息科學(xué)技術(shù)的各種決策，使信息科學(xué)技術(shù)得到更快地發(fā)展。

三、與人才的培養(yǎng)有關(guān)，隨著信息科學(xué)資源開發(fā)和利用范圍的不斷擴大，我國在這方面的人才必然奇缺。這就要求我們盡早地作出培養(yǎng)和訓(xùn)練信息科學(xué)人才滿足未來需要的決策。這個問題，應(yīng)當(dāng)作為科研、教育等方面體制改革的重點來抓。

四、隨著信息科學(xué)資源的不斷增長，人們從大量的信息科學(xué)中迅速、有效、準(zhǔn)確地選擇決策所必須依據(jù)的信息科學(xué)的難度，也必然隨著加大，這將迫使人們從理論上和方法上進一步研究信息科學(xué)和決策的關(guān)系問題，研究信息科學(xué)因素對決策成敗的影響。

篇10

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療；互聯(lián)網(wǎng)+；Extjs MVVM；Thinkphp MVC

【Abstract】With the rapid development of society， people’s material life level requirement increased sharply， health consciousness and disease awareness is also growing， in such a situation， the traditional medical coping with such a situation is difficulting， Internet medical arises at the historic moment.This thesis is under the background of “Internet +”， providing a way of the combination of the Internet and health care. Website system front-end based on Extjs MVVM framework and back-end based on the Thinkphp MVC framework.The article mainly introduces the following parts： frame， development process， the function of the overall design，The realization of the function of the front-end and back-end（including the design of the database）.

【Key words】The health management system； Extjs MVVM； Thinkphp MVC； Medical

1 框架結(jié)構(gòu)簡介

1.1 ThinkPHP MVC[1]

MVC英文即Model- View- Controller，它是把一個應(yīng)用的輸入、處理、輸出流程按照Model（模型層）， View（視圖層）， Controller（控制層）三層進行強制分離。

View層代表與用戶交互的界面，對于Web應(yīng)用來說，也可以大概概括為HTML界面，但MVC設(shè)計模式對于視圖的處理僅限于View上數(shù)據(jù)的采集和處理，相關(guān)的業(yè)務(wù)流程的處理不是在這里實現(xiàn)的。

Model層就是業(yè)務(wù)流程/狀態(tài)的處理以及業(yè)務(wù)規(guī)則的制定，是整個MVC的核心。模型層接受View層請求的數(shù)據(jù)，返回處理結(jié)果。數(shù)據(jù)的處理、邏輯和功能的計算都是在這里完成的。

Controller層用來接受用戶的操作并調(diào)用模型和視圖完成用戶的需求?？梢岳斫鉃閺挠脩艚邮照埱?，將模型與視圖匹配在一起，共同完成用戶的請求。劃分控制層的作用也很明顯，控制器就是一個分發(fā)器，選擇什么樣的模型，選擇什么樣的視圖，可以完成什么樣的用戶請求。控制層并不做任何的數(shù)據(jù)處理，它接受用戶的輸入并調(diào)用模型和視圖去完成用戶的需求。

ThinkPHP是一個性能卓越并且功能豐富的輕量級PHP開發(fā)框架，框架本身就是MVC結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。它可以支持WIN/Unix/Linux服務(wù)器環(huán)境，支持Mysql， PgSQL， Sqlite以及PDO等多種數(shù)據(jù)庫[2-3]，ThinkPHP框架本身沒有什么特別模塊要求，具體的應(yīng)用系統(tǒng)運行環(huán)境要求視開發(fā)所涉及的模塊。其工作流程如圖1：

本網(wǎng)站后端[4]的開發(fā)采用ThinkPHP框架，一方面處理用戶登錄及注冊的邏輯判斷、套餐及體檢機構(gòu)的篩選查詢等一系列前端的業(yè)務(wù)邏輯及數(shù)據(jù)處理，另一方面操作Oracle數(shù)據(jù)庫，通過對界面的可視化操作，完成對數(shù)據(jù)庫進行增刪改查等的一系列操作等。

1.2 ExtJS MVVM

MVVM[5-6]包括Model、View和ViewModel三部分，其結(jié)構(gòu)如下圖2所示。該框架的工作原理是：模型層的業(yè)務(wù)邏輯在服務(wù)器上執(zhí)行，視圖層與視圖模型層在用戶端執(zhí)行，視圖模型層監(jiān)視視圖層的狀態(tài)，從模型層根據(jù)用戶需要獲取數(shù)據(jù)；視圖模型層解決視圖層與模型層之間的數(shù)據(jù)傳遞與交換，保證View與Model層的數(shù)據(jù)同步。

本網(wǎng)站系統(tǒng)用ExtJs框架做前端，降低了代碼的冗余度，提高了復(fù)用性。

2 系統(tǒng)概要設(shè)計

2.1 網(wǎng)站開發(fā)流程

首先做的是對本健康醫(yī)療網(wǎng)[7-8]的需求進行分析，包括市場前景、用戶分析等；然后需要對醫(yī)療平臺進行規(guī)劃，包括內(nèi)容策劃（就是網(wǎng)站要展示哪些內(nèi)容，分主次）、界面策劃（網(wǎng)站主體的風(fēng)格規(guī)劃）以及網(wǎng)站功能；再做項目開發(fā)，包括界面設(shè)計、程序設(shè)計、系統(tǒng)的整合；最后一步就是測試驗收，包括三部分：項目人員測試、非項目人員測試以及公開的測試。

2.2 系統(tǒng)的整體功能設(shè)計

本網(wǎng)站主要包括六塊功能，包括體檢套餐、體檢中心、檢后服務(wù)、單位體檢、健康管理、健康宣傳教育。其功能結(jié)構(gòu)如圖3所示：

3 系統(tǒng)詳細設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 前臺功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)的前端界面主要分為六個部分：體檢套餐、體檢中心、檢后服務(wù)、單位體檢、健康管理、健康教育。系統(tǒng)流程如圖4所示：

健康教育模塊包括動態(tài)資訊、體檢知識、健康大數(shù)據(jù)、中醫(yī)資訊等，主要目的是普及一些健康知識；健康優(yōu)選模塊包括營養(yǎng)保健、健康醫(yī)療、穿戴設(shè)備等，主要功能是推廣一些對健康有益的產(chǎn)品；體檢套餐模塊主要是推薦一些特色的體檢套餐；體檢中心模塊主要是介紹體檢機構(gòu)的信息以及路線等；單位體檢包括體檢軟件系統(tǒng)、電子報告查詢等，主要是面向團檢的模塊；檢后服務(wù)提供如體檢報告查詢、報告解讀、疾病風(fēng)險評估等一些特色服務(wù)。

3.2 后臺功能的實現(xiàn)

后臺首先配置數(shù)據(jù)庫的連接信息等。本數(shù)據(jù)庫包含眾多的數(shù)據(jù)表，比如用戶表，用來存儲系統(tǒng)的用戶信息；新聞表，用于前端的健康教育模塊，文章內(nèi)容、標(biāo)題、圖片等信息都是在這里管理的；套餐表，套餐的價格、名字、簡介等皆是在此存儲，進而控制在前端體檢套餐模塊的顯示信息。

本系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫，采用的數(shù)據(jù)庫設(shè)計軟件是PowerDesigner。數(shù)據(jù)庫部分設(shè)計圖如圖5所示：

操作數(shù)據(jù)庫是通過php語言實現(xiàn)的，這里采用的是Thinkphp框架。

4 結(jié)束語

如今是互聯(lián)網(wǎng)完全普及的時代，用互聯(lián)網(wǎng)的思維考慮醫(yī)療的發(fā)展，是發(fā)展的趨勢。本文為網(wǎng)絡(luò)和醫(yī)療的融合提供了一種參考方式[9]。

【參考文獻】

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