现代电子技术论文现代电子技术论文 《现代电子技术》课程论文—— 我国IC产业的发展现状 及其与他学科的结合诞生新的技术增长点的应用状况和发展前景 李檀 学号:04031493 信息工程2003-4 班级序号:5 我国IC产业的发展现状 及其与他学科的结合诞生新的技术增长点的应用状况和发展前景 如今，IC产业已经列为国家优先发展产业。以超深亚微米工艺和，,核复用(IPREUSE)技术为支撑的系统芯片(SOC，SYSTEMONCHIP)技术是国际超大规模集成电路发展的趋势和二十一世纪集成电路技术的主流，这个发展趋势...

　　《现代电子技术》课程论文—— 我国IC产业的发展现状 及其与他学科的结合诞生新的技术增长点的应用状况和发展前景 李檀 学号:04031493 信息工程2003-4 班级序号:5 我国IC产业的发展现状 及其与他学科的结合诞生新的技术增长点的应用状况和发展前景 如今，IC产业已经列为国家优先发展产业。以超深亚微米工艺和，,核复用(IPREUSE)技术为支撑的系统芯片(SOC，SYSTEMONCHIP)技术是国际超大规模集成电路发展的趋势和二十一世纪集成电路技术的主流，这个发展趋势对微电子和EDA技术要求越来越高，,,,技术的发展将逐渐成为包括软硬件协同设计、嵌入式设计、数模混合设计、IP、SOC、DSP(数字信号处理)、MPU(单片机)、计算机等众多技术门类的牵涉面很广的一个工程学科，成为推动微电子技术快速发展的重要工具。 , IC产业现状与发展情况

　　传统的IC设计是以ASIC设计为主。ASIC产品具有体积小、可靠性高、功耗抵、仿制困难，上批量后成本低等优点。80年代，随着微电子产品制造成本的不断下降和设计自动化技术及其工具的长足发展，刺激了系统设计师自己设计专用电路的设想，以弥补MPU等

　　产品功能的不足或过剩的缺陷，推动了一个产品满足特定用户要求的ASIC的发展，其中特别是预测母片的掩模编程技术，大大折衷了微电子生产厂家和电子整机厂家间的不同利益，受到了普遍重视。但是这种掩模硬编程专用电路(M—ASIC)不够方便，因此在80年代末90年代初又发展了可编程门阵等一类用户自编程专用电路(U—ASIC)。最近十年PLD技术已经成为设计师设计数字系统的首选技术，在很多场合PLD已经取代了传统意义上的ASIC芯片，“在系统编程技术”方便了用户、降低了设计成本和风险、缩短了设计周期，从而使微电子产品特性进入了一个全新的概念。当前，ASIC和PLD设计的门数越来越多，芯片主频越来越高，两者也相互融合、优势互补，都在向着PLD方向发展。 随着半导体制造工艺和超大规模集成电路设计水平的不断进步，微电子设计已经进入深亚微米阶段(工艺特征尺寸小于0.5μ,)，SOC和IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点，基于IP复用技术的水平日益提高;SOC技术使得原本只能由半导体工艺师们才能完成的集成电路设计，现在由系统设计师来完成。大批优秀的电子系统设计师的参与使IC设计产业欣欣向荣，同时也有力地促进EDA工具的发展。IC设计业的最新一轮分工打破我国集成电路行业发展高不成低不就的僵局，提供了一个适合我国国情的切入点，中等难度和设计规模的IP比较适合于中国企业。IP产业的建立必将从国内和国际两个方面拉动我国IC设计业。 , EDA技术现状与发展状况分析 电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术已有30年的发展历程，大致图编辑、PCB布局布线年代为计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版现了工程设计。CAE的主要功能是:原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段。 由于EDA技术是面向解决电子系统最基本最低层硬件实现问题的技术，因此就其发展趋势的横向看，势必涉及越来越广阔的电子技术及电子设计技术领域。其中包括电子工程、电子信息、通信、航天航空、工业自动化、家电、生物工程等等。而且随着大规模集成电路技术的发展和EDA工具软件功能的不断加强，所涉及的领域还将不断扩大;而从纵向看，EDA技术实现的硬件形式和涉及的理论模型必将走向一个统一的结合体，即单片系统SOC或SOPC。 EDA技术是电子设计领域的一场革命，目前正处于高速发展阶段，每年都有新的EDA工具问世。广大电子工程人员掌握这一先进技术，这不仅是提高设计效率的需要，更是我国电子工业在世界市场上生存、竞争与发展的需要。 从目前的情况来看，国内已经有了象“熊猫”系统这样达到90年代水平的EDA系统，但仍缺少与国外先进产品竞争的能力。国内的EDA产业还比较落后，基本上还是外国产品一统天下的局面。这应该引起业界的重视。 ,微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点 微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。 这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS(微机电系统)技术和DNA生物芯片，前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。 这种技术一旦得到适当的应用，将发挥极大的作用，带来所应用领域的一场变革，这个方面的典型例子便是微电子在国防科技产业上的应用。 微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互 融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等。 MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重 因而MEMS量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统(ABS)、稳定控制和玩具;微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护;信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用;同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。 MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2005年，全世界MEMS的市场达到220到240亿美元，而带来的与之相关的市场达到1500亿美元。 目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。 当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素:第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统; 第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有:MEMS建模与设计

　　学研究;三维微结构构造原理、方法、仿真及制造;微小尺度力学和热学研究;MEMS的表征与计量方法学;纳结构与集成技术等。 微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。 采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内

　　或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。 DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA(脱氧核糖核酸)是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛:它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。 目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。 微电子在国防科技产业上的应用前景广阔，发达国家的经验表明，现代信息化武器装备对科技升级和国民经济具有明显的带动作用。一般情况下，投入1美元的军工可以带动5美元的社会经济，而航天科技的投入产出比更是达到7-12倍。和发达国家甚至世界平均水平相比，我国国防投入仍然处于较低的水平。2004年世界人均军费为162美元，我国居民人均军费仅为20美元;世界每平方公里陆地所占军费为6946美元，而我国为2747美元。从绝对指标来看，2004年美国 的军费总开支高达4620.99亿美元，占全球军费总开支的47%，日本占4.1%，而我国仅占2.4%。2005年，我国国防开支占GDP的1.36%，而美国同期达到3.6%。显然，我国国防投入还没有达到可以拉动国民经济增长的适当水平。 目前，受益于世界新军事变革，武器装备进入升级换代的高峰，部分军民两用产品企业将分享到这次升级所带来的快速增长。航天系统的火箭股份、中国卫星、航天长峰、航天电器，航空制造体系中洪都航空、西飞国际、成发科技等公司承担部分国防军工的任务，将充分享受到国内武器升级换代带来的增长机会。 但从长期发展的角度来看，我们认为国防工业产业化将为具有核心技术的军工企业准备更大的市场空间。航天长峰是国防科工委系统产业化的试点上市公司，而火箭股份大股东航天科技集团将火箭院、九院、十院等机电资产整合成立时代电子，并以此为市场化的平台，逐步将其机电产品注入上市公司，实现国防资产证券化。洪都航空、西飞国际、成发科技部分承担我国第三代战斗机或教练机的生产任务，同时进入国际航空制造领域。我们认为目前这些企业面临世界新军事变革和我国鼓励国防工业产业化的双重历史机遇，具有持续发展的潜力和巨大的业务空间。 “十一五”期间将是我国新军事变革和推进国防科技产业化的重要阶段，我们认为未来5-10年，该行业上市公司业绩将保持持续较快发展。2005年是行业上市公司业绩整体表现的第一年，洪都航空、西飞国际和宝钛股份等公司都在这一时期消化了公司以往的历史包袱，开始进入盈利增长的周期。我们预计2006年-2007年军民两用上市公司收入和利润平均增长20%-30%，国防科技产业具有中长期投资价值。 4 结 语 在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。 回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌。

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