第15篇 电子信息工程的发展现状及趋势

第15篇电子信息工程的发展现状及趋势引子有效的实现前瞻性、战略性和宏观性决策的最好方法就是分析事物的发展趋势。

15.1 前言电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。

现在，电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面，像电话交换局里怎么处理各种电话信号，手机是怎样传递我们的声音甚至图像的，我们周围的网络怎样传递数据，甚至信息化时代军队的信息传递中如何保密等都要涉及电子信息工程的应用技术。

我们可以通过一些基础知识的学习认识这些东西，并能够应用更先进的技术进行新产品的研究和开发。

电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。

本专业培养掌握现代电子技术理论、通晓电子系统设计原理与设计方法，具有较强的计算机、外语和相应工程技术应用能力，面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。

电子信息工程专业主要是学习基本电路知识，并掌握用计算机等处理信息的方法。

首先要有扎实的数学知识，对物理学的要求也很高，并且主要是电学方面；要学习许多电路知识、电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通信原理等基本课程。

学习电子信息工程自己还要动手设计、连接一些电路并结合计算机进行实验，对动手操作和使用工具的要求也是比较高的。

譬如自己连接传感器的电路，用计算机设置小的通信系统，还会参观一些大公司的电子和信息处理设备，理解手机信号、有线电视是如何传输的等，并能有机会在老师指导下参与大的工程设计。

学习电子信息工程，要喜欢钻研思考，善于开动脑筋发现问题。

15.2电子信息技术的发展趋势--朝阳产业、八大热点简介引言：电子信息产业是一项新兴的高科技产业，被称为朝阳产业。

据信息产业部分析，“十五”期间是我国电子信息产业发展的关键时期，预计电子信息产业仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，产业前景十分广阔。

就目前技术发展情况分析，大致由八大热点技术，以下介绍之。

15.2.1 元器件15.2.1.1元器件的发展趋势电子元件是信息技术的重要支撑，是电子装备、电子信息系统以及武器装备控制系统的重要基础。

从信息技术的发展历程可以看出，电子系统功能的每一次升级、半导体技术的每一种创新与变革都会从产量和性能等方面对元件提出新的更高的要求。

伴随着信息化浪潮在世界范围内如火如荼的发展，电子元件的发展速度、技术水平和生产规模，不仅直接影响着电子信息产业的发展，而且对改造传统产业，促进科技进步，提高装备现代化水平都具有重要的现实意义。

因此，跟踪世界电子元件科技发展新动向，总结各国发展电子元件科技新举措，找出电子元件科技发展新特点，密切关注电子元件领域的新材料等，对促进我国电子元件科技的发展、提高电子元器件整体水平、推动电子信息产业发展，都具有重要的理论和现实意义。

元器件的发展趋势主要有：片式化；小型化；复合化、集成化；高频化；高性能、高精度等。

1）片式化片式化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一，也是电子元件发展史上的一个重要里程碑，并由此掀起了组装革命的热潮。

目前，各类电子元件，包括无源元件、机电元件、音响元件和复合元件，均已有相应的片式化产品，如片式的电阻器、电容器、电位器、电感器、连接器、继电器、开关、蜂鸣器、扬声器、滤波器、振荡器、延迟线、变压器、传感器等。

在电子元件片式化进程中，电阻器和电容器一马当先。

据统计，2002年，日本电阻器片式化率达89%，陶瓷电容器片式化率达80%，钽电容器片式化率2001年达99%。

美国电阻网络片式化率2000年达41%。

至于电感器片式化率日本1998年已达52%以上，2002年日本、美国均已达70%，而信号电路用的电感器片式化率已达80%以上。

开关的片式化率达20%以上。

1999年日本陶瓷滤波器片式化率达19%（1998年为16%），而蜂窝移动通信设备中使用的片式陶瓷滤波器已占71%。

温度补偿晶体振荡器片式化率已超过90%。

2）小型化电子元件在片式化的同时，小型化也在迅速进展，不仅传统元件在迅速小型化，片式元件也在迅速小型化。

目前，1608型（1.6×0.8mm）片式阻容元件已成为日本生产的主流产品，1005型（10×0.5mm）的片式阻容元件已成为移动通信设备使用的主流阻容元件。

片式钽电容器和片式塑料膜电容器最小尺寸均已达1.6×0.8mm，且已商品化，片式陶瓷电容器、片式负温度系数热敏电阻器（NTC）已开始批量生产0603型（0.6×0.3mm）微小型产品，1608型金属化塑料膜电容器和云母电容器产品均已商品化生产。

2mm见方的片式微调电位器也已商品化。

压控振荡器现已降到0.05cm3（4.8×5.5×1.9mm）；今天不仅0.02cm3的温度补偿晶体振荡器（TCXO）已开始批量生产，而且0.012cm3（4×2.5×1.2mm）的TCXO已开发成功。

2003年日本已开始批量生产体积仅0.0045cm3（2.5×2.0×0.9mm）的石英晶体滤波器。

在继电器产品方面，当今日本欧姆龙（Omron）公司已为非对称数字用户线（ADSL）、调制解调器、测试设备等开发了目前世界上尺寸最小的继电器G6J 系列，其尺寸仅为0.445cm3（4.8×10.3×9mm），同时该公司还开发了当今尺寸最小的片式继电器G6K系列，其体积仅0.325cm3。

3）复合化、集成化电子设备的薄轻小型化对电子元件复合化、集成化的要求也越来越强烈。

由1608型4个片式电阻器集成的片式电阻网络已成为日本片式电阻网络的主流产品，而1005型4连的片式电阻网络应用已急速增长。

嵌入电容器中的片式电感器已批量生产。

连接器与其他部件或电路的复合化产品也在不断发展，日本厂商已开发了具有良好电磁干扰（EMI）屏蔽特性的嵌入滤波器的D连接器，并已用于笔记本计算机，集成同轴/信号电路的直角通孔连接器已上市。

在传感器方面，美国摩托罗拉公司已将化学传感器与加速度和压力传感器相集成，Burr-Brown公司已提供集成有红外LED/放大器的气体传感器，从而提高了性能，降低了成本，缩小了体积。

在通信电缆方面，由几股信号线和同轴线构成的复合通信电缆已成功用于移动通信设备，两同轴6信号线的8导体电缆和两同轴16信号线的18导体电缆已大量上市。

在微电机方面，德国Faulhaber电机公司开发了集成有磁性敏感元件的脉冲传感器和专用集成电路的微电机。

4）高频化电容器的高频化，要求降低电容的等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）。

在片式多层陶瓷电容器（MLCC）领域，美国ATC、AVX和英国Morgan 公司在RF/微波高功率和微波高Q、微波低等效串联电感技术方面已居世界领先地位。

日本Murata采用铜内电极已获得了极低等效串联电阻产品。

在低等效串联电感方面，美国Johanson Technology公司100pF电容器的等效串联电感仅0.2nH；而TDK的3216型104pF电容器的等效串联电感仅为0.28nH，等效串联电阻仅为14mΩ，分别为传统3216型产品的44%和70%；而3216型2200pf的三端电容器其等效串联电感为0.03nH，等效串联电阻为32mΩ，仅分别为常规产品的1/25和1/8。

5）高性能、高精度化小尺寸、大容量、低等效串联电阻、宽工作温度范围等一直是电容器高性能的重要特征。

日本电容器制造商已利用乘积（CV）值达10万的钽粉生产并销售DO壳号(7.3×4.3×2.8mm)的钽电容器，其等效串联电阻很低，10V 100μF、10V 150μF和6.3V 220μF产品的等效串联电阻（100kHz）仅分别为60mΩ、55mΩ和45mΩ。

在铝电解电容器方面，日本松下电子元件公司的8×7mm的22μF（25V）铝电容器，等效串联电阻仅50mΩ，额定纹波电流1600mA。

独石陶瓷电容器利用2μm或2μm以下厚度的介质材料已可获得1005型1μF和4532型（4.5×3.2mm）100μF的容量，产品已商业化。

日本村田制作所NCP系列的NTC热敏电阻器，阻值范围已达100Ω～470kΩ，B常数为3250k～4500k，阻值温度梯度为3.7～5.1%/℃，温度读出漂移（温度误差）最优可达±1%。

我国精密金属膜电阻器精度可达1%～0.05%，电阻温度系数（TCR）达5～25ppm/℃。

合金箔电阻器精度可达0.05%～0.01%，电阻温度系数达1～5ppm/℃，精密线绕电位器线性度可达0.1%。

在晶体振荡器方面，日本精工爱普生公司2003年已设计出了EG-2000声表面波（SAW）振荡器，其周期抖动σ值仅3.0ps，峰－峰抖动σ值为25ps，工作频率最高可达400MHz，频率漂移为±100×10-6。

在光纤光缆方面，日本住友电工和日本北海道大学已合作研制成一种低损耗多孔光纤，其在1550nm波长处的损耗低至创记录的0.82dB/km，较以前的多孔光纤降低了99.67%，在该波长处具有+34ps/（nm•km）的高反常色散。

随着电子设备的数字化，电子元件的精度越来越高，目前，厚膜片式电阻器的精度一般已可达±0.5%，电阻温度系数可达±50ppm/℃，薄膜片式电阻的精度和温度系数已达±0.1%和±25ppm/℃。

温度传感器现一般测温范围可达-100～+350℃，重复性0.1%。

半导体气敏元件的重复误差小于2%，响应时间小于5秒。

高分子薄膜湿敏元件测量范围一般可达30%～80%RH，工作温度为-10～+50℃，准确度为±3%RH，响应时间小于5秒。

15.2.1.2电子元件的发展新趋势当前，随着传统元件科研生产逐步走向成熟，电子元件科技正步入以新材料、新工艺、新技术带动下的产品更新升级和深化发展的新时期，呈现出向片式化、小型化方向发展；以低功耗、高可靠满足国防和尖端装备新要求；以抗辐射满足宇航级应用；以无源集成作为无源元件新的增长点；实现无毒无害、绿色环保新目标等五个方面新的发展趋势和特点。

1)以低功耗、高可靠满足国防和尖端装备新要求便携式消费电子设备正向小尺寸、轻重量、多功能化、数字化方向发展，全面带动了世界电子元件科技向小型、片式、低厚度、低功耗、高频、高性能的深入发展和不断改进。

与此同时，国防和尖端科技装备也对电子器件提出低功耗、高可靠等性能方面的新要求。

如美国单兵作战系统、便携式电台等小型作战装备，为保证装备在战场中可持续使用时间，在设计之初就提出低功耗的要求。