电子信息产业发展现状与挑战

电子信息产业发展现状与挑战

——周喜权

前言

当今世界，信息技术日新月异，正在有力地推动着社会生产力的发展。

⏹1、微电子技术的高速发展，导致芯片的运算能力及性能价格比继续按几何级数的定律增长，从

而为大规模、多领域的数字化信息的加工处理、传递交流创造了条件；

⏹2、软件技术的高速发展，使芯片和计算机硬件具有了智能，从而成倍地扩大了计算机技术的功

能和应用范围；

⏹3、在微电子、软件和激光三大技术的推动下，通信技术加快了从模拟向数字、从低速向高速、

从单一语言媒体向多媒体的转变；

⏹4、计算机、通信与媒体技术的相互渗透与融合，正在将通信与信息技术的发展推向一个崭新的

阶段。

一、电子信息关键技术发展趋势

⏹电子信息产业的关键技术是指从产业链的角度出发，最能体现电子信息产业竞争优势、最具核心价值、最具发展潜力的技术，主要包括微电子技术、计算机技术、网络技术、通信技术、软件技术和显示技术等。其发展趋势如下:

⏹1、微电子技术

⏹2、计算机技术

⏹3、网络技术

⏹4、通信技术

⏹5、软件技术

⏹6、显示技术

1、微电子技术

⏹微电子技术在向系统集成方向发展的所有关键技术中，集成电路制造技术是电子信息硬件产品的“核心”。集成电路的应用范围十分广泛，从计算机的CPU到各种IC卡，都需要运用集成电路。

⏹大规模(LSI) 超大规模(VLSI) 特大规模(ULSI) 极大规模(GSI)

⏹芯片面积越来越大，集成度越来越高，特征尺寸越来越小，

片上系统日益完善

可编程逻辑器件的发展历程

⏹随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设

计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

⏹FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越

来越强，同时也可以实现系统集成。

⏹FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设

计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以，FPGA／CPLD的资金投入小，节省了许多潜在的花费。

⏹用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以，用

FPGA／PLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。FPGA／CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA／CPLD的优势。电路设计人员使用FPGA／CPLD进行电路设计时，不需要具备专门的IC(集成电路)深层次的知识，FPGA／CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计，快速将产品推向市场。

⏹微电子技术的加速发展导致芯片的运算能力及性能价格比继续按摩尔定律增长，从而带动软件、通信等信息技术的应用达到前所未有的发展水平。目前集成电路芯片存储器容量平均每18个月就要翻一番，集成度的演变速度从3年4倍提高到2年4倍。SOC将成为集成电路设计的主流。

SOC将成为集成电路设计的主流

⏹SOC(System On a Chip)的概念最早源于20世纪90年代，SOC是在集成电路向集成系统转变的过程中产生的。集成电路设计是以市场应用为导向而发展的，而在未来市场应用的推动下SOC已经呈现出集成电路设计主流的趋势，因为其具有低能耗、小尺寸、系统功能丰富、高性能和低成本等特点。在高端或低端的产品中，SOC的应用正日益广泛。

⏹由于自身的优异特点，SOC技术越来越受到市场的青睐。而集成电路工艺技术发展又极大地推动着SOC技术的进一步发展，使得SOC技术与其它（例如，MCU和DRAM等）技术一起发展，将成为集成电路设计的主流。

⏹IP复用技术将更完善

对SOC的界定必须包括3个方面。首先SOC应该由可设计复用的IP 核组成，IP核是具有复杂系统功能的独立VLSI模块。其次IP核应该广泛采用深亚微米以下工艺技术。再次在SOC中可整合多个MPU、DSP、MCU或其复合的IP核。由此可见，在功能、工艺和应用技术上，SOC的应用起点相当高，而IP核的可重复性设计是SOC技术实现应用的关键。

设计可行性与可靠性将得到提高

随着集成电路设计在规模、速度和功能方面的提高，EDA业界努力寻找

新设计方法。将来5～10年，伴随着软件和硬件协同设计技术、可测性设计技术、纳米级电路设计技术、嵌入式IP核设计技术和特殊电路工艺兼容技术等出现在EDA工具中，EDA工具将得到更广泛应用。EDA工具为集成电路的短周期快速投产提供了保障，使全自动化设计成为可能，同时设计的可行性和可靠性也能得到提高。

开发手段及环境

⏹SOC的设计宜先从数字系统开始逐步过渡到数模混合系统。

⏹数字SOC的设计环境可以允许完全在虚拟硬件的环境下对硬件和软件配合进行调

试。

⏹可以把整个硬件系统包括MCU的核加载到1个容量较大的FPGA上进行硬件、软件

联合调试，进行实际电路结构的验证。这样的验证通过以后，硬件的结构就可以确定下来。如果需要的批量比较大，就可以考虑投片，余下的投片验证和成品率的验证可以由后端集成电路厂家来做。

2、计算机技术

⏹计算机技术向多媒体智能化发展，计算机技术包括计算(网络计算、移动

计算、并行计算等)技术、PC机、服务器及其外部设备设计开发技术、多媒体技术和人工智能技术等。

多媒体技术将使计算机、通信、家电融为一体，DVD光驱正取代CD-ROM，语言和手写识别技术以及数字图像交互技术已走向实用化，多媒体技术在微机中得到普遍运用；电脑将更加个性化和拟人化。笔记本电脑迅速发展，手持电脑也以全新的面貌推出问世。

3、网络技术

⏹网络技术向多业务、高性能和大容量方向发展。

网络技术包括网络通信技术、网络安全技术和网络服务技术。目前，网络技术正向多业务、高性能、大容量的方向发展。IP业务呈爆炸式增长态势，宽带综合业务数字网(B-ISDN)、超高速因特网将成为未来网络技术发展的重点。

与传统IT或家电产品相比，信息家电往往集电脑、电信和消费类电子产品的特征于一身，使家电具有了信息获取、加工、传递等众多功能，并往往在家庭中扮演着¡°家庭信息娱乐中心¡±的角色。各种信息家电，上网机顶盒、MP3播放器、连网电话、连网游戏机、掌上电脑、专用连网控制器将随因特网的发展和用户各种接入的需求而迅速普及。

新型物联网络技术

⏹构成环节：

物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。