应用电子技术导论_第14讲_应用电子技术的发展现状与趋势

第十四讲电子信息工程的发展趋势引子为有效的实现前瞻性、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。主要内容1.电子信息工程概述2.电子信息技术的发展趋势3.电子信息工程的现代理论4.电子信息技术的连锁效应1.电子信息工程概述1.1专业背景及市场概况电子信息工程专业是前沿学科，现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。全国各地从事电子技术产品的生产、开发、安装调试、运行维护、销售和应用的企事业单位很多，随着社会的发展，这样的企事业和相关企业会越来越多。1．2、就业去向：在电子信息类的相关企业中，从事电子产品的生产、经营与技术管理和开发工作；面向电子产品与设备的生产企业和经营单位，从事各种电子产品与设备的装配、调试、检测、应用及维修技术工作；到企事业单位从事机电设备、通信设备及计算机控制等设备的安全运行及维护管理工作；从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等。比如，做电子工程师，设计开发一些电子、通信器件；做软件工程师，设计开发与硬件相关的各种软件；做项目主管，策划一些大的系统，这对经验、知识要求很高；还可以继续进修成为教师，从事科研工作等。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，一下介绍之。2.1元器件的发展趋势2.2集成电路2.3软件2.4新型平板显示2.5太阳能光伏2.6音视频技术2.7移动通信2.8计算机科学与技术通信业务如数据通信、多媒体、互联网、电话信息服务、手机短信等业务也将迅速扩展；值得关注的还有文化科技产业，如网络游戏等。目前，信息技术支持人才需求中排除技术故障、设备和顾客服务、硬件和软件安装以及配置更新和系统操作、监视与维修等四类人才最为短缺。此外，电子商务和互动媒体、数据库开发和软件工程方面的需求量也非常大。返回2.1元器件的发展意义和趋势1）意义：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。2）元器件的发展趋势：小型化、片式化复合化、集成化高频化、高性能、高精度2）元器件的发展趋势：⑴片式化、小型化:即各种元器件做成片状或压缩体积，其外形小而薄，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。⑵片式化元器件范围：包括无源元件、机电元件、音响元件和复合元件，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。2）元器件的发展趋势（3）高性能、高精度化在晶体振荡器方面，日本精工爱普生公司2003年已设计出EG-2000声表面波振荡器，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%；温度传感器现一般测温范围可达-100～+350℃，重复性误差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。.2.1集成电路1）概况世界集成电路市场近年来保持稳步增长，据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据，2007年市场销售值为2194亿美元，比2006年增长4.7%，预计未来几年仍保持一位数的增长态势。集成电路市场具有明显的区域性，亚太地区尤其是日本一直是市场增长的重点区域，目前占世界整体市场份额的最大部分，但其增长速度已经趋缓；欧洲保持稳步增长；美国市场疲软，呈现下降的态势。从企业角度上看，世界主要市场被业内巨头所瓜分，60%以上的市场份额来自于20强企业，其中世界集成电路两大巨头英特尔与三星所占据的市场份额高达20%。2.2集成电路2）技术水平：（1）线宽：集成电路技术的发展主线一直体现在设计线宽的不断缩小上。2005年，90nm设计线宽的集成电路产品开始上市，基于90nm/12英寸的生产线正式开始进入批量产阶段，集成电路技术的总体水平自此跨入了全新的纳米时代。2006年，在90nm产品逐渐增多的同时，基于65nm技术的集成电路产品相继出现。2007年，各类60nm～65nm水平的DRAM（动态随机存储器最为常见的系统内存）、ASIC（是一种为专门目的而设计的集成电路）、FPGA等电路产品已经大批量生产，45nm工艺技术的成熟程度也在不断提高，多类产品开发成功，商品化产品开始进入市场。45nm之后的32nm技术，近期也取得了进展。集成电路专用设备是实现产品制造的必要保障，其中最具代表性的光刻设备，近年取得了突破性进展。总之，当前集成电路总体技术水平表现为：65nm技术已成熟，45nm技术基本完备，32nm技术逐渐成熟。2.2集成电路（2）集成度：在纳米级集成电路加工技术的支撑下，集成电路产品正从特大规模集成电路(ULSI，集成度107～109)阶段向极大规模集成电路(GLSI,集成度109以上)阶段迈进。CPU作为最具有代表性的集成电路产品目前已经进入了多核时代；FLASH是半导体存储器中发展最快的一个品种，主流产品为8Gb～16Gb，研发水平达到64Gb；DRAM主流产品为1Gb，研发水平达到4Gb；ASIC产品发展速度趋于平缓；可编程器件正在兴起；SoC（系统级芯片）产品发展迅速。2.2集成电路3）集成电路产业链概况：全球集成电路设计业和封装测试业发展态势良好。在芯片制造领域，全球12英寸生产线不断增加。据不完全统计，截至2006年底，全球12英寸生产线约30条，其中我国台湾共10条，美国约7条，韩国3条，新加坡、日本和欧洲等共计约10条。4)我国概况（1）生产线：我国大陆已投产的12英寸生产线共3条(包括2007年12月新投产的中芯国际上海生产线)，另有2条正在建设中。（2）技术水平：已初步形成了设计、芯片制造和封装测试三业并举、较为协调的发展格局，设计业和芯片制造业在产业中的比重显著提高，2006年三业产值所占比例为18.5%∶32.2%∶49.3%。与发达国家相比，我国集成电路缺乏核心技术，总体技术水平与国外还有很大的差距，产业形态以代加工为主，缺乏自主品牌，产业规模小，产品结构滞后于市场需求，集成电路专用设备及材料自给率低，集成电路产业链尚未形成。提高自主创新能力，推进产业链各环节协调发展是我国集成电路产业的发展方向。2．3)软件（1）概况2001年以来，世界软件产业的年均增长率一直保持在6%左右，呈现平稳发展态势。据EITO（欧洲信息技术观察协会）统计，2006年，世界软件产业规模达7486亿美元，比2005年增长6.6%。估计2007年全球软件产业规模达7946亿美元，比2006年增长6.1%。其中，美国、欧洲、日本的软件产业规模分别为3301亿美元、2831亿美元、936亿美元，占全球软件产业规模的41.5%、35.6%和11.8%。占全球软件总产值的88.9%（2）特点:独立性、开放性、标准化、集成性、可扩展性、服务性和模块化等特点。软件从单一产品竞争转向平台竞争，各类软件平台成为竞争的焦点4）新型平板显示（1）概况新型平板显示市场正处于高速发展时期，年增长速度保持20%以上，据市场调研公司DisplaySreach预测，到2007年底全球平板显示产值将突破1000亿美元。薄膜式液晶显示(TFT-LCD)和等离子显示已成为目前平板显示主流产品，2006年TFT-LCD约占平板显示75%的市场份额，等离子显示约占20%，预计今后几年两者仍将占据平板显示市场绝大部分份额。纵观世界平板显示产业格局，TFT-LCD产业主要集中在日本、韩国和我国的台湾地区，等离子显示屏的生产线主要集中于日本和韩国。台湾已经成为世界上液晶面板产能最大的地区4）新型平板显示（2）我国概况：我国平板显示产业面临着严峻形势，主要基地在福建省2008年福建平板显示产业产值超过600亿元，已经成为中国重要的平板显示产业基地。近年来，在全球平板显示产业大发展的浪潮中，福建光电显示企业加快产品结构调整步伐，顺利完成了由CRT向LCD转型，目前全省共有平板显示企业及关联企业100多家。福建省已初步形成平板显示产业链条。我国平板显示企业还有京东方、上广电、江苏龙腾以及在2007年4月28日开始动工兴建等离子屏生产线的四川长虹。市场对平板显示产品的需求持续增长，据国务院发展研究中心统计，2007年前3季度，已经实现平板电视销售542万台(其中液晶电视492万台，等离子电视50万台)，全年消费需求有望接近800万台。到2007年底，中国城市居民家庭平板电视保有量有望达到1500万台。5）太阳能光伏（1）定义：光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今主流的太阳能发电方式。（2）概况：最近10年太阳能光伏产业仍保持了25%～40%的高速年均增长率。2005年以前，世界光伏发电主要集中在发达国家，特别是日本、德国(占欧盟总量八成)和美国3个经济强国，约占世界光伏发电市场的80%。自2005年以来，中国的光伏发电市场迅速增长，2006年光伏电池产能达到1200MW，产量达450MW，比2005年增长280%；光伏组件产量达到800MW，产能则达到200MW。目前，中国已成为仅次于日本和德国的第三大光伏电池生产国。2006年，世界太阳能电池产量为1818MW，而排名前10位的厂商产量为1667MW。前10大厂商除一家英国厂商外，全部是日、德、中国三厂商，其中日本夏普2006年光伏电池产量达434MW，已经连续7年位居第1位。我国的尚德电力已从2005年的第6跃居到第4位，预计到2007年将上升到第2位，尚德电力已成为世界知名的光伏品牌。5）太阳能光伏（3）技术难点：㈠效率低。单晶硅太阳能电池的实验室效率已经提高至24.7%，多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%，非晶硅薄膜电池实验室效率达到了13%。其他新型电池，如多晶硅薄膜电池、染料敏化电池、有机电池等不断取得进展。先进技术不断向产业注入，使商业化电池技术不断得到提升。目前市场上商业化电池份额为晶体硅电池占90%以上，非晶硅电池占9%，其他类型电池占1%。商业化晶体硅电池的效率达到14%～20%(其中单晶硅电池为16%～20%，多晶硅电池为14%～16%)。㈡生产规模小：太阳能电池单厂生产规模已经从20世纪90年代的5MW～30MW/年，增长到现在的50MW、～500MW/年。生产工艺不断简化，自动化程度不断提高，出现了多家年产量超过100MW的大型企业。5）太阳能光伏（4）我国概况我国在产业链的前端与国外先进水平相比仍差距较大，晶体硅的生产仅处于百吨级水平，离最小经济规模———千吨级水平尚有较大差距；国内生产线工艺设备落后，物料和电力消耗过大，与国际水平相比，能耗高出一倍以上，缺乏竞争力；硅片制造所需的加工设备也主要依赖进口。这导致我国太阳能光伏产业是典型的两头在外的产业，即技术和原材料、销售和市场在国外，加工制造在国内。要实现我国光伏产业由大到强的转变，必须加强产业链前端部分，突破材料制造和加工设备这两大制约我国光伏产业发展的瓶颈。6）音视频技术（1）含义：声音和图像信号的产生、处理和播放等方面的技术；（2）概况：音视频领域是信息产业最为活跃的领域之一。《世界电子数据年鉴2007》数据显示，预计2007年消费电子产品年销售额为1488亿美元，同比增长3.1%，美国、日本和中国是世界前三大电子消费品市场。从产业发展整体情况来看，平板电视、便携式播放器和DVD播放器等产品仍是音视频产业发展的主要驱动力，其增长速度高于其他门类。从产业竞争格局来看，日本保持着音视频产业