超大規(guī)模集成電路范文

時(shí)間:2023-03-21 15:24:11

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1、大規(guī)模集成電路:LSI (Large Scale Integration ),通常指含邏輯門數(shù)為100門~9999門(或含元件數(shù)1000個(gè)~99999個(gè)),在一個(gè)芯片上集合有1000個(gè)以上電子元件的集成電路。

2、超大規(guī)模集成電路:VLSI(Very Large Scale Integration) 通常指含邏輯門數(shù)大于10000 門(或含元件數(shù)大于100000個(gè))。是一種將大量晶體管組合到單一芯片的集成電路,其集成度大于大規(guī)模集成電路。集成的晶體管數(shù)在不同的標(biāo)準(zhǔn)中有所不同。尤其是數(shù)字集成電路,通常采用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的方式進(jìn)行,已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)工程的重要分支之一。

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2、可靠性高,使用環(huán)境要求低。由于微機(jī)采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路,系統(tǒng)內(nèi)使用的器件數(shù)量減少,器件,部件之間的連線以及接入件數(shù)目也相應(yīng)地減少,而且MOS電路本身工作所需的功耗也很低,所以微機(jī)的可靠性大大提高,進(jìn)而降低了對(duì)使用環(huán)境的要求。

3、體積小,質(zhì)量輕,功耗低。由于微機(jī)中廣泛采用了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路,從而使微機(jī)的體積大大縮小。

4、適應(yīng)性強(qiáng)。從系統(tǒng)軟件到應(yīng)用軟件可方便地構(gòu)成不同規(guī)模的微機(jī)系統(tǒng),從而使微機(jī)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

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關(guān)鍵詞:集成電路EDA 教學(xué)方法 拓展 培養(yǎng)

所謂“集成電路EDA”是通過設(shè)計(jì)、建模、仿真等手段搭建集成電路框架,優(yōu)化集成電路性能的一門技術(shù),也是一名優(yōu)秀的集成電路工程師除了掌握扎實(shí)的集成電路理論基礎(chǔ)外,所必須掌握的集成電路設(shè)計(jì)方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術(shù),具備豐富的集成電路EDA設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)歷,才能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越、良品率高的集成電路芯片??梢哉f,集成電路EDA是纖維物理學(xué)、微電子學(xué)等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程。然而,目前集成電路EDA課程的教學(xué)效果并不理想,究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識(shí)點(diǎn)離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足。因此,通過課程建設(shè)和教學(xué)改革,在理論教學(xué)的模式下,理論聯(lián)系實(shí)踐、提高教學(xué)質(zhì)量,改善集成電路EDA課程的教學(xué)效果是必要的。

為了提高集成電路EDA課程的教學(xué)質(zhì)量,改善教學(xué)環(huán)境,為國(guó)家培養(yǎng)具備高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路EDA技術(shù)的人才,筆者從本校的實(shí)際情況出發(fā),結(jié)合眾多兄弟院校的改革經(jīng)驗(yàn),針對(duì)教學(xué)過程中存在的問題,進(jìn)行了課程建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容的研究。

課程建設(shè)目標(biāo)的改革

拓展學(xué)科領(lǐng)域,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣 本校集成電路EDA課程開設(shè)于纖維物理學(xué)專業(yè),但是其內(nèi)容包括物理、化學(xué)、電子等多個(gè)學(xué)科,教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,講述多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí),尤其是不同學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新和應(yīng)用,引導(dǎo)學(xué)生走出本專業(yè)領(lǐng)域,拓展學(xué)生視野,提高科技創(chuàng)新意識(shí)。與學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行互動(dòng),啟發(fā)式和引導(dǎo)式地提出一些問題,讓學(xué)生課后通過資料的查找和收集,在下一次課堂中參與討論。激發(fā)學(xué)生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內(nèi)聯(lián)系課外、師生全面互動(dòng)、尊重自我評(píng)價(jià)的新型教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神,激勵(lì)自主學(xué)習(xí),由被動(dòng)式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)式學(xué)習(xí),拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

完善平臺(tái)建設(shè),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力 在已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備基礎(chǔ)上,打造軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等多位一體的集成電路EDA平臺(tái),完善集成電路EDA實(shí)驗(yàn)。通過集成電路EDA平臺(tái)的實(shí)踐環(huán)節(jié),既培養(yǎng)了學(xué)生的仿真設(shè)計(jì)能力,加深了對(duì)集成電路EDA知識(shí)的掌握,又使學(xué)生掌握了科學(xué)的分析問題和解決問題的方法。引導(dǎo)學(xué)生參加項(xiàng)目研發(fā),鼓勵(lì)學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和挑戰(zhàn)杯活動(dòng),以本課程的考核方式激勵(lì)學(xué)生寫出創(chuàng)新性論文,通過軟件仿真、實(shí)驗(yàn)建模等方式設(shè)計(jì)出自己的創(chuàng)新性產(chǎn)品,利用集成電路EDA平臺(tái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì),然后以項(xiàng)目的形式聯(lián)系企業(yè),將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,將“產(chǎn)學(xué)研”一體化的理念進(jìn)行實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

課程教學(xué)內(nèi)容的改革

精選原版教材 教材是教學(xué)的主要依據(jù),教材選取的好壞直接影響著教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主,內(nèi)容陳舊,即使是外文翻譯版教材,也由于翻譯質(zhì)量及時(shí)間的原因,仍然無法跟得上集成電路的革新。因此,在教材選取時(shí)應(yīng)當(dāng)以一本英文原版教材為主,多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國(guó)外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)體會(huì)為基礎(chǔ),結(jié)合集成電路EDA的相關(guān)理論來進(jìn)行編寫,既有豐富的理論知識(shí),又包含了大量的設(shè)計(jì)實(shí)例,使學(xué)生更容易地掌握集成電路EDA技術(shù)。但是只選擇外文教材,由于語言的差異,學(xué)生對(duì)外文的理解和接受仍然存在一定的問題,為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí),需要輔助中文教材,引導(dǎo)學(xué)生更好地理解外文教材的真諦。

更新教學(xué)內(nèi)容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當(dāng)價(jià)格不變時(shí),集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔18個(gè)月至24個(gè)月便會(huì)增加一倍,性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展,集成電路EDA課程是學(xué)生掌握集成電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)課程,因此必須緊跟時(shí)展,不斷更新教學(xué)內(nèi)容。現(xiàn)有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術(shù)的內(nèi)容很少,大部分都以闡述基本原理為主,致使學(xué)生無法接觸到最新的內(nèi)容,影響學(xué)生在研究生面試、找工作等眾多環(huán)節(jié)的發(fā)揮。在走入工作崗位后,學(xué)生感覺工作內(nèi)容與學(xué)校所學(xué)的知識(shí)嚴(yán)重脫節(jié),需要較長(zhǎng)的時(shí)間補(bǔ)充新知識(shí),來適應(yīng)新工作。為了改善這種狀況,需要以紙質(zhì)教材為主,輔助電子PPT內(nèi)容來進(jìn)行教學(xué)。紙質(zhì)教材主要提供理論知識(shí),電子PPT緊跟集成電路的發(fā)展,隨時(shí)更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容,及時(shí)將目前主流的EDA技術(shù)融入課程教學(xué)中。還可以進(jìn)行校企結(jié)合,把企業(yè)的專家引進(jìn)來,把學(xué)校的學(xué)生推薦到企業(yè),將課程教學(xué)和企業(yè)實(shí)際相結(jié)合,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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信息工程專業(yè)是建立在超大規(guī)模集成電路技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上,研究信息處理理論、技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)的專門學(xué)科。該專業(yè)以研究信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)為核心,在面向21世紀(jì)信息社會(huì)化的過程中具有十分重要的地位。

如果從工程師和研究生的專業(yè)方向來看,電子信息專業(yè)的方向大概有:

1、數(shù)字電子線路方向。從事單片機(jī)(8位的8051系列、32位的ARM系列等等)、FPGA(CPLD)、數(shù)字邏輯電路、微機(jī)接口(串口、并口、USB、PCI)的開發(fā),更高的要求會(huì)寫驅(qū)動(dòng)程序、會(huì)寫底層應(yīng)用程序;

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關(guān)鍵詞:電子技術(shù);發(fā)展趨勢(shì);特點(diǎn);電子設(shè)備

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)。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工藝革新和新材料的使用,新器件的出現(xiàn),尤其是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的研制和推廣,電子技術(shù)在二十世紀(jì)發(fā)展的最為迅速,成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。它已廣泛用于國(guó)防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊(信息處理、傳輸和交流)、廣播、電視、航空、導(dǎo)航、無線電定位、自動(dòng)控制、遙控遙測(cè)、計(jì)算機(jī)及文化生活等各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用,因此對(duì)電子技術(shù)的探究具有重要意義?,F(xiàn)將電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)歸納為以下幾個(gè)方面。

1 條件極端復(fù)雜化

電子產(chǎn)品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中,經(jīng)常受到結(jié)構(gòu)的限制和周圍環(huán)境的各種有害影響。如自身結(jié)構(gòu)的高硬度、大彈性、極大、極小、極厚、極薄和奇形怪狀等;外界條件如溫度、濕度、大氣壓力、太陽輻射、雨、風(fēng)、冰雪、灰塵、沙塵、鹽霧、腐蝕性氣體、霉菌、昆蟲及其他有害動(dòng)物以及振動(dòng)、沖擊、地震、碰撞、離心加速度、聲振、搖擺、電磁干擾及雷電等。這些在一定程度上都影響了電子產(chǎn)品的工作性能、使用可靠性和壽命等。所以電子技術(shù)在生產(chǎn)制造技術(shù)上,必須達(dá)到極端條件的要求。而“微機(jī)電系統(tǒng)”就是順應(yīng)而生的產(chǎn)品。

2 微型化

電子產(chǎn)品在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用,技術(shù)精良,功能齊全,造型優(yōu)美,使用方便等要求,使其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正朝著微型化、小型化方向發(fā)展?,F(xiàn)代電子組裝技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模集成電路、功能集成件及系統(tǒng)功能集成件不斷涌現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)上述要求提供了技術(shù)保證。而作為電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的各種電子元件則由大、重、厚,向短、小、輕、薄方向發(fā)展。如在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料上可以使用一些塑料的電子材料、鈦合金、鎂合金或是一些工程塑料合金來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的輕薄化。而在連接設(shè)計(jì)上可用無引線的片式元件(SMC)和片狀器件(SMD)實(shí)現(xiàn)短小化。貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右。一般采用SMT之后,電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%。如目前的手機(jī)和掌上電腦的結(jié)構(gòu)和組裝。其結(jié)構(gòu)材料一般采用工程塑料,結(jié)構(gòu)形式也各不相同,但基本都是采用螺釘、內(nèi)外卡連接固定,用表面貼裝技術(shù)裝配而成的微型化產(chǎn)品。

3 綠色化

綠色化是電子技術(shù)未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。2006年7月1日歐盟《關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令(RoHS)》正式生效。RoHS要求電子電器產(chǎn)品中所用的元器件原材料(單一均質(zhì)材料)中的六種有害物質(zhì)含量不能超過限額值。目前限制使用的物質(zhì)有鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、六價(jià)鉻(Cr+6)、多嗅聯(lián)苯(PBB)、多嗅二苯醚(PBDE),其限量標(biāo)準(zhǔn)分別是:1000mg/kg、100mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg。我國(guó)也與2006年2月28日正式了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》。這一系列與此對(duì)應(yīng)的辦法的實(shí)施,有助于保護(hù)人類健康和報(bào)廢電子電氣設(shè)備合乎環(huán)境要求的回收惡化處理,同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)壁壘,提高產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻,使科技和環(huán)保實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。人與自然界的和諧統(tǒng)一。

4 集成化

它主要包括三個(gè)方面:現(xiàn)代技術(shù)的集成、加工技術(shù)的集成和企業(yè)管理的集成。其中,實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)集成化的關(guān)鍵是微組裝技術(shù)(Microelectronics Packaging Technology,簡(jiǎn)稱為MPT)和表面組裝技術(shù)(Surface Mounting Technology,簡(jiǎn)稱為SMT)。MPT利用三維微型組件、大規(guī)模集成電路(VLSIC)、超大規(guī)模集成電路(ULSIC)和超高速集成電路(UHSIC)等元器件,采用自動(dòng)表面安裝、多層混合組裝和裸芯片組裝方法來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。SMT則是用自動(dòng)組裝設(shè)備將片式化、微型化的無引線或短引線表面組裝元件、器件直接貼、焊到印制線路板表面或其他基板的表面位置上來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。

5 高精度,多功能和智能化

現(xiàn)代電子技術(shù)往往要求高精度,多功能和智能化,有的還引入了計(jì)算機(jī)系統(tǒng),因而其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。精密機(jī)械廣泛地應(yīng)用于電子設(shè)備是現(xiàn)代電子設(shè)備的一大特點(diǎn)。

高精度往往要求超凈、超純和超精。例如在微電子制造中,不僅對(duì)加工車間里的塵埃顆粒直徑,顆粒數(shù),芯片材料中的有害雜質(zhì)含量有嚴(yán)格限制,甚至要求加工精度達(dá)到納米級(jí)。

智能化裝備的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)智能技術(shù),目前計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)和仿真,集成電路的版圖設(shè)計(jì)、印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)和可編程器件的編程等各項(xiàng)工作中。

自控技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和精密機(jī)械的緊密結(jié)合使電子產(chǎn)品具有更全面的功能,比如具有更高級(jí)的人類思維能力,只有想不到?jīng)]有做不到。它們之間的緊密結(jié)合使電子設(shè)備的精度和自動(dòng)化程度達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

電子技術(shù)是信息、智力、知識(shí)密集型技術(shù),其耗能低,污染少。展望電子設(shè)備的前景,電子技術(shù)將會(huì)跟隨時(shí)代的腳步不斷的創(chuàng)新,更高更好的新技術(shù)必將開拓更廣的領(lǐng)域,其良好的運(yùn)用將很好的促進(jìn)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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[3]馮.先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2009.

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1.1認(rèn)識(shí)微電子

微電子技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。因此,學(xué)習(xí)微電子,認(rèn)識(shí)微電子,使用微電子,發(fā)展微電子,是信息社會(huì)發(fā)展過程中,當(dāng)代大學(xué)生所渴求的一個(gè)重要課程。生活在當(dāng)代的人們,沒有不使用微電子技術(shù)產(chǎn)品的,如人們每天隨身攜帶的手機(jī);工作中使用的筆記本電腦,乘坐公交、地鐵的IC卡,孩子玩的智能電子玩具,在電視上欣賞從衛(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等,這些產(chǎn)品與設(shè)備中都有基本的微電子電路。微電子的本領(lǐng)很大,但你要看到它如何工作卻相當(dāng)難,例如有一個(gè)像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲(chǔ)器,是電腦的記憶部分,上面有許許多多小單元,它與神經(jīng)細(xì)胞類似,這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)元的六十分之一,再例如你手中的電話,將你的話音從空中發(fā)射出去并將對(duì)方說的話送回來告訴你,就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進(jìn)行工作的。它們會(huì)將你要表達(dá)的信息發(fā)送給對(duì)方,甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達(dá)到300000KM/S,即以光速進(jìn)行傳送,可實(shí)現(xiàn)雙方及時(shí)通信?!拔㈦娮印辈皇恰拔⑿偷碾娮印?,其完整的名字應(yīng)該是“微型電子電路”,微電子技術(shù)則是微型電子電路技術(shù)。微電子技術(shù)對(duì)我們社會(huì)發(fā)展起著重要作用,是使我們的社會(huì)高速信息化,并將迅速地把人類帶入高度社會(huì)化的社會(huì)?!靶畔⒔?jīng)濟(jì)”和“信息社會(huì)”是伴隨著微電子技術(shù)發(fā)展所必然產(chǎn)生的。

1.2微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料——取之不盡的硅

位于元素周期表第14位的硅是微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料,硅的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度高,可達(dá)200攝氏度;二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜,這種氧化硅薄膜可以用作為雜質(zhì)擴(kuò)散的掩護(hù)膜,從而能使擴(kuò)散、光刻等工藝結(jié)合起來制成各種結(jié)構(gòu)的電路,而氧化硅層又是一種很好的絕緣體,在集成電路制造中它可以作為電路互聯(lián)的載體。此外,氧化硅膜還是一種很好的保護(hù)膜,它能防止器件工作時(shí)受周圍環(huán)境影響而導(dǎo)致性能退化。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴(kuò)散系數(shù)。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)展,簡(jiǎn)化了工藝程序,降低了制造成本,改善了可靠性,并大大提高了集成度,使超大規(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。

1.3集成電路的發(fā)展過程

20世紀(jì)晶體管的發(fā)明是整個(gè)微電子發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的突破。從而使得電子學(xué)家們開始考慮晶體管的組合與集成問題,制成了固體電路塊—集成電路。從此,集成電路迅速從小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路,集成電路的分類方法很多,按領(lǐng)域可分為:通用集成電路和專用集成電路;按電路功能可分為:數(shù)字集成電路、模擬集成電路和數(shù)?;旌霞呻娐罚话雌骷Y(jié)構(gòu)可分為:MOS集成電路、雙極型集成電路和BiIMOS集成電路;按集成電路集成度可分為:小規(guī)模集成電路SSI、中規(guī)模集成電路MSI、大規(guī)模集成電路LSI、超導(dǎo)規(guī)模集成電路VLSI、特大規(guī)模集成電路ULSI和巨大規(guī)模集成電路CSI。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了集成電路(IC),集成電路是微電子學(xué)的研究對(duì)象,其正在向著高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向發(fā)展。

1.4走進(jìn)人們生活的微電子

IC卡,是現(xiàn)代微電子技術(shù)的結(jié)晶,是硬件與軟件技術(shù)的高度結(jié)合。存儲(chǔ)IC卡也稱記憶IC卡,它包括有存儲(chǔ)器等微電路芯片而具有數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)功能。在智能IC卡中必須包括微處理器,它實(shí)際上具有微電腦功能,不但具有暫時(shí)或永久存儲(chǔ)、讀取、處理數(shù)據(jù)的能力,而且還具備其他邏輯處理能力,還具有一定的對(duì)外界環(huán)境響應(yīng)、識(shí)別和判斷處理能力。IC卡在人們工作生活中無處不在,廣泛應(yīng)用于金融、商貿(mào)、保健、安全、通信及管理等多種方面,例如:移動(dòng)電話卡,付費(fèi)電視卡,公交卡,地鐵卡,電子錢包,識(shí)別卡,健康卡,門禁控制卡以及購物卡等等。IC卡幾乎可以替代所有類型的支付工具。隨著IC技術(shù)的成熟,IC卡的芯片已由最初的存儲(chǔ)卡發(fā)展到邏輯加密卡裝有微控制器的各種智能卡。它們的存儲(chǔ)量也愈來愈大,運(yùn)算功能越來越強(qiáng),保密性也愈來愈高。在一張卡上賦予身份識(shí)別,資料(如電話號(hào)碼、主要數(shù)據(jù)、密碼等)存儲(chǔ),現(xiàn)金支付等功能已非難事,“手持一卡走遍天下”將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

2.微電子技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域

微電子技術(shù)是電子科學(xué)與技術(shù)的二級(jí)學(xué)科。電子信息科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)代最活躍,滲透力最強(qiáng)的高新技術(shù)。由于集成電路對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)烈滲透,使得微電子出現(xiàn)了一些新領(lǐng)域。

2.1微機(jī)電系統(tǒng)

MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微機(jī)電系統(tǒng)主要由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理電路和控制電路、通信接口和電源等部件組成,主要包括微型傳感器、執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路三部分,它融合多種微細(xì)加工技術(shù),并將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)、微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。是在現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科。當(dāng)前,常用的制作MEMS器件的技術(shù)主要由三種:一種是以日本為代表的利用傳統(tǒng)機(jī)械加工手段,即利用大機(jī)械制造小機(jī)械,再利用小機(jī)械制造微機(jī)械的方法,可以用于加工一些在特殊場(chǎng)合應(yīng)用的微機(jī)械裝置,如微型機(jī)器人,微型手術(shù)臺(tái)等。第二種是以美國(guó)為代表的利用化學(xué)腐蝕或集成電路工藝技術(shù)對(duì)硅材料進(jìn)行加工,形成硅基MEMS器件,它與傳統(tǒng)IC工藝兼容,可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)械和微電子的系統(tǒng)集成,而且適合于批量生產(chǎn),已成為目前MEMS的主流技術(shù),第三種是以德國(guó)為代表的LIGA(即光刻,電鑄如塑造)技術(shù),它是利用X射線光刻技術(shù),通過電鑄成型和塑造形成深層微結(jié)構(gòu)的方法,人們已利用該技術(shù)開發(fā)和制造出了微齒輪、微馬達(dá)、微加速度計(jì)、微射流計(jì)等。MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,在信息技術(shù),航空航天,科學(xué)儀器和醫(yī)療方面將起到分別采用機(jī)械和電子技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的作用。

2.2生物芯片

生物芯片(Biochip)將微電子技術(shù)與生物科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它以生物科學(xué)基礎(chǔ),利用生物體、生物組織或細(xì)胞功能,在固體芯片表面構(gòu)建微分析單元,以實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞及其他生物組分的正確、快速的檢測(cè)。目前已有DNA基因檢測(cè)芯片問世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余種DNA基本片段。其制作方法是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基本片段。采用施加電場(chǎng)等措施可使一些特殊物質(zhì)反映出某些基因的特性從而達(dá)到檢測(cè)基因的目的。以DNA芯片為代表的生物工程芯片將微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合,采用微電子加工技術(shù),在指甲大小的硅片上制作包含多達(dá)20萬種DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在極短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化,對(duì)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。生物工程芯片是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)并且具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3納米電子技術(shù)

在半導(dǎo)體領(lǐng)域中,利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代電子器件,如:高電子遷移晶體管(HEMT),異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT),低閾值電流量子激光器等。在半導(dǎo)體超薄層中,主要的量子效應(yīng)有尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)和干涉效應(yīng)。這三種效應(yīng),已在研制新器件時(shí)得到不同程度的應(yīng)用。(1)在FET中,采用異質(zhì)結(jié)構(gòu),利用電子的量子限定效應(yīng),可使施主雜質(zhì)與電子空間分離,從而消除了雜質(zhì)散射,獲得高電子遷移率,這種晶體管,在低場(chǎng)下有高跨度,工作頻率,進(jìn)入毫米波,有極好的噪聲特性。(2)利用諧振隧道效應(yīng)制成諧振隧道二極管和晶體管。用于邏輯集成電路,不僅可以減小所需晶體管數(shù)目,還有利于實(shí)現(xiàn)低功耗和高速化。(3)制成新型光探測(cè)器。在量子阱內(nèi),電子可形成多個(gè)能級(jí),利用能級(jí)間躍遷,可制成紅外線探測(cè)器。利用量子線、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)作激光器的有源區(qū),比量子阱激光器更加優(yōu)越。在量子遂道中,當(dāng)電子通過隧道結(jié)時(shí),隧道勢(shì)壘兩側(cè)的電位差發(fā)生變化,如果勢(shì)壘的靜電能量的變化比熱能還大,那么就能對(duì)下一個(gè)電子隧道結(jié)起阻礙作用。基于這一原理,可制作放大器件,振蕩器件或存儲(chǔ)器件。量子微結(jié)構(gòu)大體分為微細(xì)加工和晶體生長(zhǎng)兩大類。

3.微電子技術(shù)的主要研究方向

篇7

電子產(chǎn)品在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用,技術(shù)精良,功能齊全,造型優(yōu)美,使用方便等要求,使其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正朝著微型化、小型化方向發(fā)展。現(xiàn)代電子組裝技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模集成電路、功能集成件及系統(tǒng)功能集成件不斷涌現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)上述要求提供了技術(shù)保證。而作為電子產(chǎn)品基礎(chǔ)的各種電子元件則由大、重、厚,向短、小、輕、薄方向發(fā)展。如在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料上可以使用一些塑料的電子材料、鈦合金、鎂合金或是一些工程塑料合金來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的輕薄化。而在連接設(shè)計(jì)上可用無引線的片式元件(SMC)和片狀器件(SMD)實(shí)現(xiàn)短小化。貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右。一般采用SMT之后,電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%,重量減輕60%~80%。如目前的手機(jī)和掌上電腦的結(jié)構(gòu)和組裝。其結(jié)構(gòu)材料一般采用工程塑料,結(jié)構(gòu)形式也各不相同,但基本都是采用螺釘、內(nèi)外卡連接固定,用表面貼裝技術(shù)裝配而成的微型化產(chǎn)品。

2綠色化

綠色化是電子技術(shù)未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。2006年7月1日歐盟《關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令(RoHS)》正式生效。RoHS要求電子電器產(chǎn)品中所用的元器件原材料(單一均質(zhì)材料)中的六種有害物質(zhì)含量不能超過限額值。目前限制使用的物質(zhì)有鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、六價(jià)鉻(Cr+6)、多嗅聯(lián)苯(PBB)、多嗅二苯醚(PBDE),其限量標(biāo)準(zhǔn)分別是:1000mg/kg、100mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg。我國(guó)也與2006年2月28日正式了《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》。這一系列與此對(duì)應(yīng)的辦法的實(shí)施,有助于保護(hù)人類健康和報(bào)廢電子電氣設(shè)備合乎環(huán)境要求的回收惡化處理,同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)壁壘,提高產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻,使科技和環(huán)保實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。人與自然界的和諧統(tǒng)一。

3集成化

它主要包括三個(gè)方面:現(xiàn)代技術(shù)的集成、加工技術(shù)的集成和企業(yè)管理的集成。其中,實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)集成化的關(guān)鍵是微組裝技術(shù)(MicroelectronicsPackagingTechnology,簡(jiǎn)稱為MPT)和表面組裝技術(shù)(SurfaceMountingTechnology,簡(jiǎn)稱為SMT)。MPT利用三維微型組件、大規(guī)模集成電路(VLSIC)、超大規(guī)模集成電路(ULSIC)和超高速集成電路(UHSIC)等元器件,采用自動(dòng)表面安裝、多層混合組裝和裸芯片組裝方法來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。SMT則是用自動(dòng)組裝設(shè)備將片式化、微型化的無引線或短引線表面組裝元件、器件直接貼、焊到印制線路板表面或其他基板的表面位置上來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的集成化。

4高精度,多功能和智能化

現(xiàn)代電子技術(shù)往往要求高精度,多功能和智能化,有的還引入了計(jì)算機(jī)系統(tǒng),因而其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。精密機(jī)械廣泛地應(yīng)用于電子設(shè)備是現(xiàn)代電子設(shè)備的一大特點(diǎn)。高精度往往要求超凈、超純和超精。例如在微電子制造中,不僅對(duì)加工車間里的塵埃顆粒直徑,顆粒數(shù),芯片材料中的有害雜質(zhì)含量有嚴(yán)格限制,甚至要求加工精度達(dá)到納米級(jí)。

智能化裝備的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)智能技術(shù),目前計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電子電路的設(shè)計(jì)和仿真,集成電路的版圖設(shè)計(jì)、印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)和可編程器件的編程等各項(xiàng)工作中。自控技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和精密機(jī)械的緊密結(jié)合使電子產(chǎn)品具有更全面的功能,比如具有更高級(jí)的人類思維能力,只有想不到?jīng)]有做不到。它們之間的緊密結(jié)合使電子設(shè)備的精度和自動(dòng)化程度達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

篇8

【關(guān)鍵詞】脈沖編碼調(diào)制;均勻量化;非均勻量化;線性;非線性;MATLAB

0.引言

20世紀(jì)70年代后期,超大規(guī)模集成電路的脈沖編碼調(diào)制(PCM)編、解碼器的出現(xiàn),使PCM在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此,PCM已經(jīng)成為數(shù)字通信中一門十分重要的技術(shù)。PCM也是通信工程專業(yè)學(xué)生必修的部分。學(xué)生可以通過該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),加深線性編碼和非線性編碼等概念的理解,進(jìn)一步掌握有關(guān)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的分析方法和基本研究方法。

1.Matlab簡(jiǎn)介

MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室(Matrix Laboratory)的簡(jiǎn)稱,是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分,它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中,為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案,并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言(如C、Fortran)的編輯模式,代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等,主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

2.脈沖編碼調(diào)制(PCM)基本原理

脈沖編碼調(diào)制(PCM)概念是1937年由法國(guó)工程師Alec Reeres最早提出來的。1946年美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了第一臺(tái)PCM數(shù)字電話終端機(jī)。1962年后,晶體管PCM終端機(jī)大量應(yīng)用于市話網(wǎng)中局間中繼線,使市話電纜傳輸電話路數(shù)擴(kuò)大24-30倍。70年代后期,超大規(guī)模集成電路的PCM編、解碼器的出現(xiàn),使PCM在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中獲得了更廣泛的應(yīng)用。因此,PCM已經(jīng)成為數(shù)字通信中一個(gè)十分基本的問題。

脈沖編碼調(diào)制簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制,它是一種將模擬語音信號(hào)變化成數(shù)字信號(hào)的編碼方式。脈碼調(diào)制的過程如圖2所示。

PCM主要包括抽樣、量化與編碼三個(gè)過程。抽樣是把連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào);量化是把離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間離散幅度的數(shù)字信號(hào);編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的PCM碼組(電話語音)是八位碼組代表一個(gè)抽樣值。從通信中的調(diào)制概念來看,可以認(rèn)為PCM編碼過程是模擬信號(hào)調(diào)制一個(gè)二進(jìn)制脈沖序列,載波是脈沖序列,調(diào)制改變脈沖序列的有無或“1”、“0”,所以PCM成為脈沖編碼調(diào)制。

圖1.1 PCM原理圖

編碼后的PCM碼組,經(jīng)數(shù)字信道傳輸,可以是直接的基帶傳輸或者是微波、光波載頻調(diào)制后的通帶傳輸。在接收端,二進(jìn)制碼組反變換成重建的模擬信號(hào)■(t)。在解調(diào)過程中,一般采用抽樣保持電路,所以低通濾波器均采用■型頻率響應(yīng)以補(bǔ)償抽樣保持電路引入的頻率失真■。

預(yù)濾波是為了把原始語音信號(hào)的頻帶限制在300-3400Hz標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)途模擬電話的頻帶內(nèi)。由于原始語音頻帶是40-10000Hz左右,所以預(yù)濾波會(huì)引入一定的頻帶失真。

整個(gè)PCM系統(tǒng)中,重建信號(hào)■(t)的失真主要來源于量化以及信道傳輸誤碼,通常,用信號(hào)與量化噪聲的功率比,即信噪比S/N來表示。

3.線性PCM與對(duì)數(shù)PCM的性能比較

下面以正弦信號(hào)輸入為例,來分析線性PCM編碼與對(duì)數(shù)PCM編碼的信噪比(SNR)特性。

3.1均勻量化

由通信原理可知,當(dāng)輸入為正弦信號(hào)a=Am*sin(0.1*pi*x),且信號(hào)不過載時(shí),若取量化間隔數(shù)為L(zhǎng),且L=2n,n為正整數(shù)。則有信噪比

SNR≈4.77+20logD+6.02n

單位為分貝(dB),其中D=Am/■V,V為最大量化電平。在不過載的范圍內(nèi),信噪比隨輸入信號(hào)的增加呈線性增加。

3.2非均勻量化

3.2.1 A律壓縮特性

假設(shè)輸入的正弦信號(hào)a=sin(0.1*pi*x)的相位是隨機(jī)的,且在(-π,π)范圍內(nèi)等概率分布。則有:

量化噪聲功率

σ■■=■,0≤a≤1/A

σ■■=■{[2-(aA)2]sin-1(■)+■+■},1/A≤a≤1

其中C=1/(1+InA),A=87.6。

以及正弦波瞬時(shí)功率S=■

根據(jù)上面3個(gè)公式,可以編制出以下程序,求得輸入樣值數(shù)組x和信噪比數(shù)組SNR。并繪制出SNR特性曲線。

x=0:0.01:20;

a=sin(0.1*pi*x);

a2=max(a); %求幅值的最大值

b=length(a);

a1=abs(a); %求輸入信號(hào)的絕對(duì)值

X=20*log10(a1/a2);

n=8;

SNR1=6.02*n+4.77+X; %均勻量化的信噪比

plot(X,SNR1)

axis([-80 0 0 70]);

ylabel('SNR(dB)');xlabel('20logD');

grid on

text('Position',[-30,15],'String','L=256');

篇9

上海500億元重金“砸”向集成電路產(chǎn)業(yè)

上海市副市長(zhǎng)周波近期表示,上海市集成電路產(chǎn)業(yè)基金總規(guī)模為500億元,分為三個(gè)基金,政府資金將扮演種子的角色,廣泛吸引社會(huì)資金參與。具體來說,就是按“3+1+1”的格局設(shè)立三個(gè)行業(yè)基金。最大規(guī)模的是總額300億元的集成電路制造基金,主要用來支持在滬興建新一代超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線,并支持光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等核心裝備的國(guó)產(chǎn)化。另兩個(gè)基金的規(guī)模稍小,都是100億元,一個(gè)專注于投資集成電路材料產(chǎn)業(yè),另一個(gè)用來并購海內(nèi)外優(yōu)秀的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。

周波表示,上海市集成電路產(chǎn)業(yè)基金將以“市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)”為原則,根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)特點(diǎn),政府資金將發(fā)揮不同的作用。

根據(jù)上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),在上海的集成電路產(chǎn)業(yè)中,來自張江高科技園區(qū)的企業(yè)占據(jù)了半壁江山,張江高科技園區(qū)也是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)最集中、綜合技術(shù)水平最高、產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)最為完整的產(chǎn)業(yè)園區(qū)。截至2015年底,協(xié)會(huì)中來自張江的企業(yè)已達(dá)170家。上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)負(fù)責(zé)人接受《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者采訪時(shí)表示,上海集成電路產(chǎn)業(yè)基金的設(shè)立對(duì)張江高科技園區(qū)的制造、設(shè)計(jì)、裝備這三類企業(yè)必將是利好。

此外,早在2015年6月,張江高科(600895.SH)公告稱,其全資子公司2億元認(rèn)繳武岳峰集成電路基金6.67%,成為其有限合伙人。據(jù)了解,武岳峰集成電路基金是在上海自貿(mào)區(qū)內(nèi)設(shè)立的人民幣、美元雙幣股權(quán)投資基金,基金設(shè)立以后,將鎖定全球范圍內(nèi)的集成電路產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源,尋找在美國(guó)、歐洲、以色列、日本等國(guó)的產(chǎn)業(yè)并購目標(biāo),同步配合與中國(guó)國(guó)內(nèi)集成電路企業(yè)的整合;該基金主要以并購方式投資國(guó)內(nèi)外處于高速成長(zhǎng)中后期的企業(yè),或者在境外資本市場(chǎng)上被低估的成熟期企業(yè),通過各種方式整合,并選擇合適的資本退出渠道完成退出。

越來越多的跨國(guó)公司將總部放在了張江

在各種政策利好影響下,越來越多的跨國(guó)公司將總部選擇在了張江區(qū)域內(nèi)。中國(guó)內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路代工企業(yè)――中芯國(guó)際集成電路制造有限公司(下稱“中芯國(guó)際”),于2015年12月出資成立中芯國(guó)際控股有限公司(下稱“中芯控股”)。中芯控股已獲上海市政府認(rèn)定為跨國(guó)公司地區(qū)總部,將承擔(dān)中芯國(guó)際大陸地區(qū)總部管理職能。

《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者從張江高科獲悉,該公司全資子公司上海張江集成電路產(chǎn)業(yè)區(qū)開發(fā)有限公司,已與中芯控股簽訂《收購框架協(xié)議》,將“張東商務(wù)中心”物業(yè)1號(hào)樓出售給中芯控股,該樓將作為中芯國(guó)際的總部辦公大樓。資料顯示,中芯控股法定代表人為中芯國(guó)際首席執(zhí)行官兼執(zhí)行董事邱慈云,注冊(cè)資本5000萬美元,是外國(guó)法人獨(dú)資的有限責(zé)任公司。

公開信息顯示,中芯國(guó)際在浦東建有一座300mm晶圓廠和一座200mm超大規(guī)模晶圓廠;在北京建有一座300mm超大規(guī)模晶圓廠,一座控股的300mm先進(jìn)制程晶圓廠正在開發(fā)中;在天津和深圳各建有一座200mm晶圓廠。中芯國(guó)際還在美國(guó)、歐洲、日本和中國(guó)臺(tái)灣設(shè)立行銷辦事處,同時(shí)在中國(guó)香港設(shè)立了代表處。中芯國(guó)際透露,根據(jù)目前計(jì)劃,上??偛繉⒔y(tǒng)籌國(guó)內(nèi)各公司運(yùn)營(yíng)。

中芯國(guó)際首席財(cái)務(wù)官兼戰(zhàn)略規(guī)劃執(zhí)行副總裁高永崗表示:“成立地區(qū)總部,是中芯國(guó)際戰(zhàn)略發(fā)展的需要。中芯國(guó)際起步于上海,選擇上海作為地區(qū)總部有歷史積淀、地緣優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)布局等方面的綜合考慮。中芯控股將充分發(fā)揮總部功能,高效整合企業(yè)內(nèi)外資源,發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集聚應(yīng),推動(dòng)企業(yè)以及中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?!?/p>

我國(guó)地方性集成電路產(chǎn)業(yè)“大基金”總額已達(dá)1400億元

我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)和世界先進(jìn)水平仍有較大差距,目前每年進(jìn)口芯片超過2000億美元。為提高集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平,把握產(chǎn)業(yè)自,過去兩年,國(guó)家對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)給予了前所未有的重視。2014年6月,國(guó)務(wù)院頒布了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,成立國(guó)家產(chǎn)業(yè)投資基金。這一重大舉措為中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了不可多得的良好發(fā)展環(huán)境。

篇10

關(guān)鏈詞:計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì);云處理;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史是由以下幾個(gè)階段構(gòu)成的

1.1 第一代計(jì)算機(jī)

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)于1946年研制成功的ENIAC(電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī))。第一代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是:硬件方面,采用電子管為基本邏輯電路元件,主存儲(chǔ)器采用延線或磁鼓(后期采用了磁芯),外存儲(chǔ)器采用磁帶存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)體積龐大、功耗大、可靠性差、價(jià)格昂貴;軟件方面,最初只能使用機(jī)器語言,編寫程序、修改程序都很不方便,50年代中期以后才出現(xiàn)了匯編語言,但仍未從根本上解決編制程序的困難,因而計(jì)算機(jī)應(yīng)用很不普遍。但是,第一代計(jì)算機(jī)所采用的基本技術(shù)(采用二進(jìn)制、存儲(chǔ)程序控制的方法)卻為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1.2 第二代計(jì)算機(jī)

也稱為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代,其主要特點(diǎn)是:硬件方面,采用晶體管為基本邏輯電路元件,主存儲(chǔ)器全部采用磁芯存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器采用磁鼓和磁帶,計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也從第一代的以運(yùn)算器為中心改為以存儲(chǔ)器為中心,從而使得計(jì)算機(jī)的速度提高、體積減小、功耗減低、可靠性增強(qiáng)(1);軟件方面,創(chuàng)立了一系列高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言,并且提出了多道程序設(shè)計(jì)、并行處理和可變的微程序設(shè)計(jì)思想。從此,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也從單一的計(jì)算發(fā)展到了數(shù)據(jù)、事務(wù)管理和過程控制。

1.3 第三代計(jì)算機(jī)

稱為集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代,其主要特點(diǎn)是:硬件方面,計(jì)算機(jī)主要邏輯部件采用中、小規(guī)模集成電路,主存儲(chǔ)器從磁芯存儲(chǔ)器逐步過渡到了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,使得計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步減小,運(yùn)算速度、運(yùn)算精度、存儲(chǔ)容量以及可靠性等主要性能指標(biāo)大為改善;軟件方面,對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化工作,并提出了計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想。此外,在產(chǎn)品的系列化、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通迅方面都得到了較大發(fā)展,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和普及程度有了迅速的發(fā)展。

1.4 第四代計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)進(jìn)入了超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。其主要的特點(diǎn)是:硬件方面,計(jì)算機(jī)邏輯部件由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組成(2),主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,提供虛擬能力,計(jì)算機(jī)設(shè)備多樣化、系列化;軟件方面,實(shí)現(xiàn)了軟件固化技術(shù),出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)編程思想,并廣泛采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.5 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用,計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)的容量、運(yùn)算速度和可靠性等各方面都得到了很大的提高。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天,各種新的器件不斷出現(xiàn),人們正試圖用光電子元件、超導(dǎo)電子元件、生物電子元件等來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子元件,制造出在某種程度上具有模仿人的學(xué)習(xí)、記憶、聯(lián)想和推理等功能的新一代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(3)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正朝著微型化、便攜化、云處理和智能化等方向更深入發(fā)展。

2 計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的興起

最早的Internet,是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局建立的?,F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的許多概念和方法,如分組交換技術(shù)都來自ARPAnet。 ARPAnet不僅進(jìn)行了租用線互聯(lián)的分組交換技術(shù)研究,而且做了無線、衛(wèi)星網(wǎng)的分組交換技術(shù)研究-其結(jié)果導(dǎo)致了TCP/IP問世。

1977-1979年,ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議。1980年前后,ARPAnet上的所有計(jì)算機(jī)開始了TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作,并以ARPAnet為主干網(wǎng)建立了初期的Internet。1983年,ARPAnet的全部計(jì)算機(jī)完成了向TCP/IP的轉(zhuǎn)換,并在 UNIX(BSD4.1)上實(shí)現(xiàn)了TCP/IP。ARPAnet在技術(shù)上最大的貢獻(xiàn)就是TCP/IP協(xié)議的開發(fā)和應(yīng)用。2個(gè)著名的科學(xué)教育網(wǎng)CSNET和BITNET先后建立。1984年,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF規(guī)劃建立了13個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心及國(guó)家教育科技網(wǎng)。隨后替代ARPANET的骨干地位。 1988年Internet開始對(duì)外開放。1991年6月,在連通Internet的計(jì)算機(jī)中,商業(yè)用戶首次超過了學(xué)術(shù)界用戶,這是Internet發(fā)展史上的一個(gè)里程碑,從此Internet成長(zhǎng)速度一發(fā)不可收拾。

3 云計(jì)算的興起

由于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日趨成熟,云計(jì)算的基本條件已經(jīng)成熟,云計(jì)算的核心思想就是將大量網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度,構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失和病毒入侵。此外,云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。基于云計(jì)算為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無限多的空間,也為我們完成各類應(yīng)用提供了幾乎無限強(qiáng)大的計(jì)算能力。我們可以用它來做的事情就是無限多的。通過云計(jì)算服務(wù)提供商提供的云存儲(chǔ)技術(shù),就可以在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方使用比移動(dòng)硬盤更加快捷方便的服務(wù)。地圖導(dǎo)航在沒有GPS的時(shí)代,每到一個(gè)地方,我們都需要一個(gè)新的當(dāng)?shù)氐貓D而現(xiàn)在,我們只需要一部手機(jī),就可以擁有一張全世界的地圖。甚至還能夠得到地圖上得不到的信息,例如交通路況,天氣狀況等等。正是基于云計(jì)算技術(shù)的GPS帶給了我們這一切。

云計(jì)算將為學(xué)校與科研單位提供實(shí)效化的研發(fā)平臺(tái)。云計(jì)算應(yīng)用已經(jīng)在一些單位和高校中得到了初步應(yīng)用,并取得了很好的應(yīng)用效果。在未來,云計(jì)算將在我國(guó)學(xué)校與科研領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用普及,各大高校將根據(jù)自身研究領(lǐng)域與技術(shù)需求建立云計(jì)算平臺(tái),并對(duì)原來各下屬研究所的服務(wù)器與存儲(chǔ)資源加以有機(jī)整合,提供高效可復(fù)用的云計(jì)算平臺(tái),為科研與教學(xué)工作提供強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)資源,進(jìn)而大大提高研發(fā)工作效率(4)。“云計(jì)算”對(duì)我國(guó)是降低計(jì)算成本的大好機(jī)遇,可以讓每一個(gè)中國(guó)人享受到信息革命的成果,使信息與知識(shí)能夠低成本高效率分享。當(dāng)企業(yè)成功演進(jìn)到“云”,最直觀的效果就是降低了運(yùn)營(yíng)成本。通過云計(jì)算,可以把分散的、低效的、低水平的數(shù)據(jù)中心逐步淘汰,讓子公司的IT變得不再重要,因而大大降低運(yùn)維成本和使用成本。

由于以上原因,計(jì)算機(jī)在將來必將出現(xiàn)能滿足人們需求的智能性,可以使人們擺脫重復(fù)的工作和單調(diào)的操作,使人們的生活更加的便捷,比如未來的的人將不再需要現(xiàn)在的身份證,銀行卡等,只需要帶上一個(gè)便攜式的移動(dòng)終端就可以,這個(gè)終端可以是手機(jī),也可以是一塊電子手表等,通過它們我們將可以支付賬單、購買車票等等,現(xiàn)在的實(shí)體紙張類型的票具和現(xiàn)金將會(huì)被計(jì)算機(jī)電子化,這樣我們出門旅行只需要上移動(dòng)終端就可以走遍天下。

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