电子科学与技术导论

电子科学与技术导论期末论文

学院电子信息工程

专业电子科学与技术

年级 2014级

姓名白淼

学号 01

2016年 4月 16日

一、电子科学与技术的发展简史

说到电子科学与技术，就不得不说电子的发现。1897年，剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现了电子，电子的发现打破了原子不可分的经典的物质观，开辟了原子物理学的崭新研究领域，也使电子科学与技术迎来了一个新时代。

电子管和晶体管是电子科学与技术领域的两个重要发明。电子管，是一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件；晶体管，是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。1904年，世界上第一只电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生；1906年，美国发明家德福雷斯特在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管；1947年，美国物理学家肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了晶体管——一种三个支点的半导体固体元件。几根零乱的电线将五个电子元件连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。虽然它看起来并不美观，但事实证明，其工作效能要比使用离散的部件要高得多。在基尔比研制出第一块可使用的集成电路后，诺伊斯提出了一种“半导体设备与铅结构”模型。1960年，仙童公司制造出第一块可以实际使用的单片集成电路。诺伊斯的方案最终成为集成电路大规模生产中的实用技术。基尔比和诺伊斯都被授予“美国国家科学奖章”。他们被公认为集成电路共同发明者。随着电子技术的继续发展，超大规模集成电路应运而生。1967年出现了大规模集成电路，集成度迅速提高；1977年超大规模集成电路面世，一个硅晶片中已经可以集成15万个以上的晶体管；1988年，16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段；1997年，300MHz奔腾Ⅱ问世,采用μｍ工艺，奔腾系列芯片的推出让计算机的发展如虎添翼，发展速度让人惊叹，至此，超大规模集成电路的发展又到了一个新的高度。2009年，Intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。集成电路的集成度从小规模到大规模、再到超大规模的迅速发展，关键就在于集成电路的布图设计水平的迅速提高，集成电路的布图设计由此而日益复杂而精密。这些技术的发展，使得集成电路的发展进入了一个新的发展的里程碑。相信随着科技的发展，集成电路还会有更高的发展。

从电子管生产到半导体管的诞生及半导体技术的发展,再到集成电路的发明,人类进入微电子科技时代.作为现代技术革命的重要标志的微电子技术不仅使人类的通讯技术进入高速,准确和可靠的领域；同时,也大大促进了电子计算机技术

的发展,微电子技术和电子计算机技术正是现代现代信息技术的两个重要基础,使今天人类社会又步入了一个新的发展时期即信息时代。

二、电子科学与技术学科的发展简史

电子科学与技术专业早期可以大致分为两个专业：电子学和电子技术。自从1906年发明了真空管以后, 就有人提出“电子学”这个名词。电子学主要研究由电子运动所组成的器件, 利用这些器件的线路和系统, 以及它们在通信广播和工业控制中的应用。电子学是属于科学知识的系统化、条理化和规范化, 着重从理论上进行系统的探讨；而电子技术是一种技术, 着重于应用。1948年美国贝尔实验室发明了晶体管，开创了固体电子技术时代。根据国外发展电子器件的进程，中国在1956年提出了“向科学进军”，将半导体技术列为重点发展的领域之一。到了1970年前后，随着对半导体器件需求量的增加，尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动，促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求，全国很多高校都先后增加了半导体物理与器件专业。进入20世纪80

年代，由于国内半导体器件和集成电路生产还缺乏竞争力，受到进口元器件的冲击，很多半导体器件厂下马或转产，市场不景气导致了很多高校的半导体专业被迫取消，专业萎缩。

进入20世纪90年代，由于微型计算机、通信、家电等信息产业的发展和普及，对集成电路芯片的需求量越来越大，此外几场局部战争让全世界接受了电子战、信息战的高科技战争的理念。微电子技术得到了前所未有的重视，半导体技术专业由此更名为微电子技术专业。目前，电子科学与技术一级学科下设四个二级学科：物理电子学、电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与微波技术。

天津大学作为中国第一所现代大学，工科实力雄厚，是我国半导体材料与器件专业建设最早的院校之一，具有涵盖微电子产业所需拥有电子科学与技术一级学科博士点、微电子学与固体电子学国家重点二级学科、国家集成电路人才培养基地，在师资队伍、实验平台和产学研合作方面具有显著优势。2015年9月24日，天津大学微电子学院正式揭牌成立，微电子学院设在天津大学卫津路校区，于2016年开始招生。

三、电子科学与技术发展现状及未来趋势

1.发展现状：微电子工业发展的主导国家是美国和日本，发达国家和地区有韩国和西欧。美国和日本占据了全球半导体市场的大部分份额，世界十大半导体生产商：英特尔、三星、德州仪器、Renesas公司、东芝公司、ST微电子公司、英飞凌、NEC、摩托罗拉和飞利浦电子公司中，美国有4家，日本占了3家，韩国、德国和荷兰各有1家。我国内地，集成电路起步于1965年。但在之后30

年间发展缓慢，与世界发达国家和地区的差距愈拉愈远。到了“九五”计划期间，国家加大投资,才拉开了新世纪我国内地加速发展微电子产业的序幕。经过改革开放以来30多年的发展，特别是2000年《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》发布以来，中国集成电路市场和产业规模都实现了快速增长。中国信息技术产业规模多年位居世界第一，2014年产业规模达到14万亿元，生产了亿部手机、亿台计算机、亿台彩电，占全球产量的比重均超过50%，但主要以整机制造为主。但我国内地的微电子技术行业与世界先进水平相比还有很大的差距。由于以集成电路和软件为核心的价值链核心环节缺失，电子信息制造业平均利润率仅为%，低于工业平均水平1个百分点。目前中国集成电路产业还十分弱小，远不能支撑国民经济和社会发展以及国家信息安全、国防安全建设。从制造方面说，国外的芯片生产技术已达到12～16英寸/～微米水平，而我们仅有8英寸/～微米水平。从设计方面说，国内多数是仿制的低水平IC，很少企业有自主知识产权的集成电路芯核（IP）技术。2014年中国集成电路进口2176亿美元，多年来与石油一起位列最大宗进口商品。加快发展集成电路产业，对加快工业转型升级，实现“中国制造2025”的战略目标，具有重要的战略意义。

集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，已经高度渗透、融合到国民经济和社会发展的各个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。我国集成电路产业对人才有迫切需求，急需培养一批创新能力强、产业急需的高质量微电子相关学科专业工程型人才。

2.发展趋势：1975年摩尔提出了关于集成电路集成度发展的“摩尔定律”，这个定律说，集成度(即电路芯片的电子器件数)每18个月翻一番，而价格保持不变甚至下降。几十年的发展状况基本上符合了这个定律。由此可见这一领域发展速度之快，竞争之激烈。

现代经济发展的数据表明，GDP每增长100元，需要10元左右电子工业产值和1～3元集成电路产值的支持。据美国半导体协会(SIA)预测，到2012年，