第1章信息技术概述1
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8 350
957
130
2019 0.06
539 2.655
468 9
400
2019 0.014
3500 10
901 10 450
3350 183
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1.2.3集成电路的发展趋势
目前集成电路生产的主流技术： 12吋晶圆、0.18微米工艺，并正在向14吋晶圆、 0.09微米工艺过渡
Intel: P4：已采用0.13μm工艺制造生产 AMD:有采用0.13μm工艺制造生产的CPU 美国半导体协会(SIA)预测，到2019年将能达到
8086
80286
80386
80486
Pentiumห้องสมุดไป่ตู้4 Pentium III
Pentium II Pentium
晶体管数 100,000,000
10,000,000
1,000,000
100,000
8080 8008 4004
1970
1975
1980
1985
1990
2019
10,000 1,000 2000
通信技术与存储技术——扩展神经网络功能, 消除人们 交流信息的空间和时间障碍
计算处理技术——扩展思维器官功能, 增强人们的信息 加工处理能力
控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信 息控制能力
2020/7/10
5
1.1.3 信息处理系统
用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、
加工处理、控制及显示的综合使用各种信息 技术的系统。
信息传递 （神经系统）
信息加工 （大脑）
信息获取 （感觉器官）
事物客体
信息传递 （神经系统）
信息施效 （效应器官）
2020/7/10
2
与信息处理相关的行为和活动
信息收集——感知、测量、识别、获取、输入等 信息加工——分类、计算、分析、综合、转换、检
索、管理等
信息存储 信息传递 信息施用——控制、显示等
模拟集成电路（又称为线性电路，如
信号放大器、功率放大器等）
2020/7/10
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集成电路分类
根据用途分为：
通用集成电路(如:微处理器和存储器芯片)
专用集成电路（ASIC）
2020/7/10
14
微电子技术与集成电路
集电路芯片是微电子技术的结晶，它是计算机和通信设 备的核心
先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算 机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制 及自动测试→→制造出性能高、成本更低的集成电路芯 片
2020/7/10
小规模集成电路
超大规模集成电路
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集成电路的规模
根据所包含的晶体管数目分为：
集成电路规模 小规模集成电路（SSI） 中规模集成电路（MSI） 大规模集成电路（LSI） 超大规模集成电路（VLSI） 极大规模集成电路（ULSI）
集成度（个电子元件） ＜100
100~3000 3000~10万 10万~100万
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1.2.3集成电路的发展趋势
工艺(μm) 晶体管(M) 时钟频率(GHz)
面积(mm2) 连线层数 晶圆直径（mm）
2019 0.18
23.8 1.2
340 6
300
引脚数目
700
功耗（w）
90
2020/7/10
2019 0.13
47.6 1.6
340 7
300
2019 0.09 135 2.0 390
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1.1.2 信息技术
信息技术：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处
理的一类技术。
人的信息器官及功能：
感觉器官（眼耳鼻舌身）——获取信息 神经网络——传递信息 思维器官（大脑）——处理信息并再生信息 效应器官（手脚）——施用信息
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基本信息技术
感知与识别技术——扩展感觉器官功能, 提高人们的感 知范围、感知精度和灵敏度
2020/7/10
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1.2 微电子技术简介
1.2.1微电子技术与集成电路
微电子技术： 以集成电路为核心的电子技术是在电子电路和
系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起 来的。
2020/7/10
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电子电路使用的基础元件的演变
真空电子管
在这个阶段产生了广播、电视、无线 电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代 电子计算机
＞100万
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集成电路分类
根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：
双极型（Bipolar）集成电路、 金属-氧化物-半导体(MOS) 集成电路 双极－金属-氧化物-半导体集成电路（Bi-MOS）
2020/7/10
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集成电路分类
根据集成电路的功能分为：
数字集成电路（如逻辑电路、存储器、 微处理器、微控制器、数字信号处理器等）
晶体管
1948年发明，再加上印制电路组 装技术的使用，使电子电路在小型化方面 前进了一大步，产生了第二代计算机
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电子线路使用的基础元件的演变
集成电路(Integrated Circuit，简称IC)
20世纪50年代出现，以半导体 单晶片作为材料，经平面工艺加 工制造，将大量晶体管、电阻等 元器件及互连线构成的电子线路 集成在基片上，构成一个微型化 的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料 通常是硅(Si)，也可以是化合物 半导体如砷化镓(GaAs)等
通信/存储
信息加工
通信/存储
2020/7/10
感知与识别
控制与显示
信息处理系统结构图
6
信息处理系统实例
雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统 电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以
信息传递为主要目的的系统 电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的
的系统 银行是一种以处理金融业务为主的系统 图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统 Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统
1.1 信息与信息技术
1.1.1 信息与信息处理
信息就是信息，它既不是物质也不是能量。
——N.Wiener（控制论创始人）
事物运动的状态及状态变化的方式。
——客观事物立场
认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效
用。
——认识主体立场
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人工进行信息处理的过程
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1.2.3集成电路的发展趋势
集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高 Moore定律
单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番 ——Gordon E.Moore,1965年 Intel公司创始人
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1.2.3集成电路的发展趋势
Intel公司微处理器集成度的发展
957
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2019 0.06
539 2.655
468 9
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2019 0.014
3500 10
901 10 450
3350 183
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1.2.3集成电路的发展趋势
目前集成电路生产的主流技术： 12吋晶圆、0.18微米工艺，并正在向14吋晶圆、 0.09微米工艺过渡
Intel: P4：已采用0.13μm工艺制造生产 AMD:有采用0.13μm工艺制造生产的CPU 美国半导体协会(SIA)预测，到2019年将能达到
8086
80286
80386
80486
Pentiumห้องสมุดไป่ตู้4 Pentium III
Pentium II Pentium
晶体管数 100,000,000
10,000,000
1,000,000
100,000
8080 8008 4004
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10,000 1,000 2000
通信技术与存储技术——扩展神经网络功能, 消除人们 交流信息的空间和时间障碍
计算处理技术——扩展思维器官功能, 增强人们的信息 加工处理能力
控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信 息控制能力
2020/7/10
5
1.1.3 信息处理系统
用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、
加工处理、控制及显示的综合使用各种信息 技术的系统。
信息传递 （神经系统）
信息加工 （大脑）
信息获取 （感觉器官）
事物客体
信息传递 （神经系统）
信息施效 （效应器官）
2020/7/10
2
与信息处理相关的行为和活动
信息收集——感知、测量、识别、获取、输入等 信息加工——分类、计算、分析、综合、转换、检
索、管理等
信息存储 信息传递 信息施用——控制、显示等
模拟集成电路（又称为线性电路，如
信号放大器、功率放大器等）
2020/7/10
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集成电路分类
根据用途分为：
通用集成电路(如:微处理器和存储器芯片)
专用集成电路（ASIC）
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微电子技术与集成电路
集电路芯片是微电子技术的结晶，它是计算机和通信设 备的核心
先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算 机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制 及自动测试→→制造出性能高、成本更低的集成电路芯 片
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小规模集成电路
超大规模集成电路
10
集成电路的规模
根据所包含的晶体管数目分为：
集成电路规模 小规模集成电路（SSI） 中规模集成电路（MSI） 大规模集成电路（LSI） 超大规模集成电路（VLSI） 极大规模集成电路（ULSI）
集成度（个电子元件） ＜100
100~3000 3000~10万 10万~100万
2020/7/10
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1.2.3集成电路的发展趋势
工艺(μm) 晶体管(M) 时钟频率(GHz)
面积(mm2) 连线层数 晶圆直径（mm）
2019 0.18
23.8 1.2
340 6
300
引脚数目
700
功耗（w）
90
2020/7/10
2019 0.13
47.6 1.6
340 7
300
2019 0.09 135 2.0 390
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3
1.1.2 信息技术
信息技术：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处
理的一类技术。
人的信息器官及功能：
感觉器官（眼耳鼻舌身）——获取信息 神经网络——传递信息 思维器官（大脑）——处理信息并再生信息 效应器官（手脚）——施用信息
2020/7/10
4
基本信息技术
感知与识别技术——扩展感觉器官功能, 提高人们的感 知范围、感知精度和灵敏度
2020/7/10
7
1.2 微电子技术简介
1.2.1微电子技术与集成电路
微电子技术： 以集成电路为核心的电子技术是在电子电路和
系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起 来的。
2020/7/10
8
电子电路使用的基础元件的演变
真空电子管
在这个阶段产生了广播、电视、无线 电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代 电子计算机
＞100万
2020/7/10
11
集成电路分类
根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：
双极型（Bipolar）集成电路、 金属-氧化物-半导体(MOS) 集成电路 双极－金属-氧化物-半导体集成电路（Bi-MOS）
2020/7/10
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集成电路分类
根据集成电路的功能分为：
数字集成电路（如逻辑电路、存储器、 微处理器、微控制器、数字信号处理器等）
晶体管
1948年发明，再加上印制电路组 装技术的使用，使电子电路在小型化方面 前进了一大步，产生了第二代计算机
2020/7/10
9
电子线路使用的基础元件的演变
集成电路(Integrated Circuit，简称IC)
20世纪50年代出现，以半导体 单晶片作为材料，经平面工艺加 工制造，将大量晶体管、电阻等 元器件及互连线构成的电子线路 集成在基片上，构成一个微型化 的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料 通常是硅(Si)，也可以是化合物 半导体如砷化镓(GaAs)等
通信/存储
信息加工
通信/存储
2020/7/10
感知与识别
控制与显示
信息处理系统结构图
6
信息处理系统实例
雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统 电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以
信息传递为主要目的的系统 电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的
的系统 银行是一种以处理金融业务为主的系统 图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统 Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统
1.1 信息与信息技术
1.1.1 信息与信息处理
信息就是信息，它既不是物质也不是能量。
——N.Wiener（控制论创始人）
事物运动的状态及状态变化的方式。
——客观事物立场
认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效
用。
——认识主体立场
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人工进行信息处理的过程
2020/7/10
15
1.2.3集成电路的发展趋势
集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高 Moore定律
单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番 ——Gordon E.Moore,1965年 Intel公司创始人
2020/7/10
16
1.2.3集成电路的发展趋势
Intel公司微处理器集成度的发展