电子技术发展简史(第八组)

“电子技术发展简史”论文目录一、电子技术的发展历程........................................................................1（一）电子管（1883年到1904年电子管问世）...........................1（二）晶体管产生（1950年）.........................................................2（三）集成电路（1959年）.............................................................3二、现阶段电子技术的发展状况............................................................5（一）数字信号处理器DSP..............................................................5（二）嵌入式系统ARM....................................................................6（三）EDA技术.................................................................................7三、未来电子技术的发展趋势（2010--2050）......................................9（一）、微电子技术............................................................................9（二）、纳米电子技术........................................................................9参考文献......................................................................................101电子技术发展简史摘要：现在人们已经掌握了大量的电子技术方面的知识，而且电子技术还在不断的发展着，这些知识是人们长期劳动的结晶。本文主要介绍电子技术的发展历史，过去的电子技术从电子管、晶体管到集成电路；现阶段电子技术的发展状况主要为数字信号处理器DSP、嵌入式系统ARM和EDA技术；未来电子技术的发展趋势：微电子技术、纳米技术。关键字：集成电路数字信号处理器DSP纳米技术正文：电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志，下面将介绍电子技术的发展史。一、电子技术的发展历程（一）电子管（1883年到1904年电子管问世）2电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外，也广泛渗透到家庭娱乐领域，将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户。就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展，也有电子管的一臂之力。固然电子管的产生是必不可少的一步，但是其还是存在很多的缺点：十分笨重，能耗大、寿命短、噪声大，制造工艺也十分复杂。第二次世界大战中，电子管的缺点更加暴露无遗。在雷达工作频段上使用的普通的电子管，效果极不稳定。移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙，易出故障。因此，电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要，都促使许多科研单位和广大科学家，集中精力，迅速研制成功能取代电子管的固体元器件。（二）晶体管产生（1950年）为了解决电子管所存在的问题，科学家们不断的尝试。在1948年6月30日，贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管（肖克利、巴丁和布拉顿。）1948年11月，肖克利构思出一种新型晶体管，其结构像“三明治”夹心面包那样，把N型半导体夹在两层P型半导体之间。由于当时技术条件的限制，研究和实验都十分困难。3直到1950年，人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。同电子管相比，晶体管具有诸多优越性：①晶体管的构件是没有消耗的，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍,②晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。③晶体管不需预热，一开机就工作装密度。④晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装。电子管的发明使电子设备发生了革命性变化，但是电子管体大易碎，费电又不可靠。因此，晶体管的问世被誉为本世纪最伟大的发明之一，它解决了电子管存在的大部分问题。可是单个晶体管的出现，仍然不能满足电子技术飞速发展的需要。随着电子技术应用的不断推广和电子产品发展的日趋复杂，电子设备中应用的电子器件越来越多怎样将这些器件集成在一起呢？为确保设备的可靠性，缩小其重量和体积，人们迫切需要在电子技术领域来一次新的突破。于是乎经过科学家们的努力产生了集成电路。（三）集成电路（1959年）那么，什么是集成电路呢？集成电路是在一块几平方毫米的极其4微小的半导体晶片上，将成千上万的晶体管、电阻、电容、包括连接线做在一起。真正是立锥之地布千军。它是材料、元件、晶体管三位一体的有机结合。本质上，集成电路是最先进的晶体管——外延平面晶体制造工艺的延续。集成电路设想的提出，同晶体管密切相关。在晶体管技术基础上迅速发展起来的集成电路，带来了微电子技术的突飞猛进。微电子技术的不断进步，极大降低了晶体管的成本，在1960年，生产1只晶体管要花10美元，而今天，1只嵌入集成电路里的晶体管的成本还不到1美分。这使晶体管的应用更为广泛了。不仅如此，微电子技术通过微型化、自动化、计算机化和机器人化，将从根本上改变人类的生活。它正在冲击着人类生活的许多方面：劳动生产、家庭、政治、科学、战争与和平。1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)的一位工程师基尔比按照英国科学家达默提出的电路集成化的思想发明了第一个集成电路(IC)开始，电子技术出现了划时代的革命，随着CMOS和双极型集成电路的出现。IC逐步成为现代电子技术和计算机发展的基础。从此以后，集成电路技术开始了长足的发展，同时几乎所有的电子技术和计算机技术都开始了飞速的发展。总之，电子技术的发展可分为四个阶段：第一阶段，电子产品以电子管为核心。第二阶段，四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，在很大范围内取代了电子管。第三阶段，五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路5第四阶段，大规模集成电路和超大规模集成电路的出现。二、现阶段电子技术的发展状况现阶段电子技术的发展状况主要是以下面三种技术为主：（一）数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor）是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10－50倍。随着大规模集成电路技术和半导体技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。业内人士预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产6品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。（二）嵌入式系统ARM嵌入式系统的定义，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。嵌入式系统的特点与定义不同，它是由定义中的三个基本要素衍生出来的，不同的嵌入式系统其特点会有所差异。与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。按照上述嵌入式系统的定义，只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象7系统要求的应用系统。（三）EDA技术EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用，EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。回顾近30年电子设计技术的发展历程，可将EDA技术分为三个阶段。(1)七十年代为CAD阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。(2)八十年代为CAE阶段，与CAD相比，除了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，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。(3)九十年代为ESDA阶段。尽管CAD/CAE技术取得了巨大的成功，但并没有把人从繁重的设计工作中彻底解放出来。在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种EDA软件界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设计环节间的衔接。基于8以上不足，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，这就是ESDA即电子系统设计自动化。可编程逻辑器件自七十年代以来，经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将掩膜ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的转由掩膜ASIC实现，因此开发风险也大为降低。ASIC设计----现代电子产品的复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是采用ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits)芯片进行设计。ASIC按照设计方法的不同可分为：全定制ASIC，半定制ASIC，可编程ASIC（也称为可编程逻辑器件）。硬件描述语言----硬件描述语言（HDL-HardwareDescriptionLanguage）是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计。9三、未来电子技术的发展趋势（2010--2050）（一）、微电子技术微电子技术在上个世纪得到了