電子技術(shù)的發(fā)展歷史及過程匯總

1、電子技術(shù)的發(fā)展歷史院系：姓名：學號：摘要：現(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了大量的電子技術(shù)方面的知識，而且電子技術(shù)還在不斷的發(fā)展著，這些知識是人們長期勞動的結(jié)晶。本文主要介紹電子技術(shù)的發(fā)展歷史，過去的電子技術(shù)從電子管、晶體管到集成電路；現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展狀況主要為數(shù)字信號處理器DSP、嵌入式系統(tǒng)ARM和EDA技術(shù)；未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢：微電子技術(shù)、納米技術(shù)。關(guān)鍵字：集成電路數(shù)字信號處理器DSP納米技術(shù)正文：電子技術(shù)是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀發(fā)展最迅速，應用最廣泛，成為近代科學技術(shù)發(fā)展的一個重要標志，下面將介紹電子技術(shù)的發(fā)展史。一、電子技術(shù)的發(fā)展歷程（一）電子管（1883年到1

2、904年電子管問世）|83隼JT愛迪生I'I白熾照明燈|I奇特.現(xiàn)象電子云II愛迪生效應_1884年弗萊明一-高頻整流器20世紀初有線電報高頻無線電波整流聲音1904年|弗萊明|真空中加熱聃電絲板根|第一只電子管二極管電子管收音機德福雷斯特一個柵板|第一只真空三極管推動了無線電電子學的蓬勃發(fā)展年產(chǎn)10億只無線電電子管電子管除應用于電話放大器、海上和空中通訊外，也廣泛滲透到家庭娛樂領(lǐng)域，將新聞、教育節(jié)目、文藝和音樂播送到千家萬戶。就連飛機、雷達、火箭的發(fā)明和進一步發(fā)展，也有電子管的一臂之力。固然電子管的產(chǎn)生是必不可少的一步，但是其還是存在很多的缺點：十分笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造

3、工藝也十分復雜。第二次世界大戰(zhàn)中，電子管的缺點更加暴露無遺。在雷達工作頻段上使用的普通的電子管，效果極不穩(wěn)定。移動式的軍用器械和設(shè)備上使用的電子管更加笨拙，易出故障。因此，電子管本身固有的弱點和迫切的戰(zhàn)時需要，都促使許多科研單位和廣大科學家，集中精力，迅速研制成功能取代電子管的固體元器件。（二）晶體管產(chǎn)生（1950-）為了解決電子管所存在的問題，科學家們不斷的嘗試。在1948年6月30日，貝爾實驗室首次在紐約向公眾展示了晶體管（肖克利、巴丁和布拉頓。）1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，具結(jié)構(gòu)像三明治”夾心面包那樣，把N型半導體夾在兩層P型半導體之間。由于當時技術(shù)條件的限制，研究和實

4、驗都十分困難。直到1950年，人們才成功地制造出第一個PN結(jié)型晶體管。同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：晶體管的構(gòu)件是沒有消耗的，晶體管的壽命一般比電子管長100到1000倍，晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。晶體管不需預熱，一開機就工作裝密度。晶體管結(jié)實可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動，這都是電子管所無法比擬的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計小型、復雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡便，有利于提高元器件的安裝。電子管的發(fā)明使電子設(shè)備發(fā)生了革命性變化，但是電子管體大易碎，費電又不可靠。因此，晶體管的問世被譽

5、為本世紀最偉大的發(fā)明之一，它解決了電子管存在的大部分問題?？墒菃蝹€晶體管的出現(xiàn)，仍然不能滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要。隨著電子技術(shù)應用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復雜，電子設(shè)備中應用的電子器件越來越多怎樣將這些器件集成在一起呢？為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破。于是乎經(jīng)過科學家們的努力產(chǎn)生了集成電路。（三）集成電路（1959-）那么，什么是集成電路呢？集成電路是在一塊幾平方毫米的極其微小的半導體晶片上，將成千上萬的晶體管、電阻、電容、包括連接線做在一起。真正是立錐之地布千軍。它是材料、元件、晶體管三位一體的有機結(jié)合。本質(zhì)上，集成電路是最先進的晶體管

6、一一外延平面晶體制造工藝的延續(xù)。集成電路設(shè)想的提出，同晶體管密切相關(guān)。在晶體管技術(shù)基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的集成電路，帶來了微電子技術(shù)的突飛猛進。微電子技術(shù)的不斷進步，極大降低了晶體管的成本，在196弭，生產(chǎn)1只晶體管要花10美元，而今天，1只嵌入集成電路里的晶體管的成本還不到1美分。這使晶體管的應用更為廣泛了。不僅如此，微電子技術(shù)通過微型化、自動化、計算機化和機器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳?。它正在沖擊著人類生活的許多方面：勞動生產(chǎn)、家庭、政治、科學、戰(zhàn)爭與和平。1958年美國德克薩斯儀器公司（TI）的一位工程師基爾比按照英國科學家達默提出的電路集成化的思想發(fā)明了第一個集成電路（IC）開始，電子

7、技術(shù)出現(xiàn)了劃時代的革命，隨著CMOS和雙極型集成電路的出現(xiàn)。IC逐步成為現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機發(fā)展的基礎(chǔ)。從此以后，集成電路技術(shù)開始了長足的發(fā)展，同時幾乎所有的電子技術(shù)和計算機技術(shù)都開始了飛速的發(fā)展?？傊?，電子技術(shù)的發(fā)展可分為四個階段：第一階段，電子產(chǎn)品以電子管為核心。第二階段，四十年代末世界上誕生了第一只半導體三極管，在很大范圍內(nèi)取代了電子管。第三階段，五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路第四階段，大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)。二、現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展狀況現(xiàn)階段電子技術(shù)的發(fā)展狀況主要是以下面三種技術(shù)為主：（一）數(shù)字信號處理器DSP(DigitalSignalProcessor)是

8、在模擬信號變換成數(shù)字信號以后進行高速實時處理的專用處理器，其處理速度比最快的CPU還快10-50倍。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和半導體技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。至80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運算速度進一步提高，其應用于范圍逐步擴大到通信、計算機領(lǐng)域?，F(xiàn)在的DSP屬于第五代

9、產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。在當今的數(shù)字化時代背景下，DSP已成為通信、計算機、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽為信息社會革命的旗手。業(yè)內(nèi)人士預言，DSP將是未來集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素，它將徹底變革人們的工作、學習和生活方式。(二)嵌入式系統(tǒng)ARM嵌入式系統(tǒng)的定義，按照歷史性、本質(zhì)性、普遍性要求，嵌入式系統(tǒng)應定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)”?！扒度胄浴?、“專用性”與“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素，對象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的特點與定義不同，它是由定義

10、中的三個基本要素衍生出來的，不同的嵌入式系統(tǒng)其特點會有所差異。與“嵌入性”的相關(guān)特點：由于是嵌入到對象系統(tǒng)中，必須滿足對象系統(tǒng)的環(huán)境要求，如物理環(huán)境（小型）、電氣/氣氛環(huán)境（可靠）、成本（價廉）等要求。與“專用性”的相關(guān)特點：軟、硬件的裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。與“計算機系統(tǒng)”的相關(guān)特點：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機系統(tǒng)。與上兩個特點相呼應，這樣的計算機必須配置有與對象系統(tǒng)相適應的接口電路。按照上述嵌入式系統(tǒng)的定義，只要滿足定義中三要素的計算機系統(tǒng)，都可稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設(shè)備級（工控機）、板級（單板、模塊）、芯片級（MCU、SoC）技術(shù)發(fā)展

11、方向是滿足嵌入式應用要求，不斷擴展對象系統(tǒng)要求的外圍電路（如ADC、DAC、PWM、日歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運行監(jiān)測電路等），形成滿足對象系統(tǒng)要求的應用系統(tǒng)。（三）EDA技術(shù)EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計?，F(xiàn)在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領(lǐng)域，都有EDA的應用，EDA設(shè)計可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級。回顧近30年電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程，可將EDA技術(shù)分為三個階段。(1)七十年代為CA

12、D階段，這一階段人們開始用計算機輔助進行IC版圖編輯和PCB布局布線，取代了手工操作，產(chǎn)生了計算機輔助設(shè)計的概念。(2)八十年代為CAE階段，與CAD相比，除了純粹的圖形繪制功能外，又增加了電路功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡表將兩者結(jié)合在一起，以實現(xiàn)工程設(shè)計，這就是計算機輔助工程的概念。CAE的主要功能是：原理圖輸入，邏輯仿真，電路分析，自動布局布線，PCB后分析。(3)九十年代為ESDA階段。盡管CAD/CAE技術(shù)取得了巨大的成功，但并沒有把人從繁重的設(shè)計工作中徹底解放出來。在整個設(shè)計過程中，自動化和智能化程度還不高，各種EDA軟件界面千差萬別，學習使用困難，并且互不兼容，直接影響

13、到設(shè)計環(huán)節(jié)間的銜接?；谝陨喜蛔?，人們開始追求貫徹整個設(shè)計過程的自動化，這就是ESDA即電子系統(tǒng)設(shè)計自動化?？删幊踢壿嬈骷云呤甏詠?，經(jīng)歷了PAL、GAL、CPLD、FPGA幾個發(fā)展階段，其中CPLD/FPGA屬高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達200萬門/片，它將掩膜ASIC集成度高的優(yōu)點和可編程邏輯器件設(shè)計生產(chǎn)方便的特點結(jié)合在一起，特別適合于樣品研制或小批量產(chǎn)品開發(fā)，使產(chǎn)品能以最快的速度上市，而當市場擴大時，它可以很容易的轉(zhuǎn)由掩膜ASIC實現(xiàn)，因此開發(fā)風險也大為降低。ASIC設(shè)計-現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復雜度日益加深，一個電子系統(tǒng)可能由數(shù)萬個中小規(guī)模集成電路構(gòu)成，這就帶來了體積大、功耗大、

14、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采用ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuits）芯片進行設(shè)計。ASIC按照設(shè)計方法的不同可分為：全定制ASIC,半定制ASIC,可編程ASIC（也稱為可編程邏輯器件）。硬件描述語言-硬件描述語言（HDL-HardwareDescriptionLanguage是一種用于設(shè)計硬件電子系統(tǒng)的計算機語言，它用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，與傳統(tǒng)的門級描述方式相比，它更適合大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計。三、未來電子技術(shù)的發(fā)展趨勢（2010-2050）（一）、微電子技術(shù)微電子技術(shù)在上個世紀得到了飛速的發(fā)展

15、，但是還是有很多值得我們繼續(xù)去探討的問題.SOC正在逐步的發(fā)展，EMS和微電子的技術(shù)也在逐步的融合，相信微電子工藝也會得到進一步的提高，有人說過，過去的30年和未來的30年都將是微電子的時代。（二）、納米電子技術(shù)納米電子學主要在納米尺度空間內(nèi)研究電子、原子和分子運動規(guī)律和特性，研究納米尺度空間內(nèi)的納米膜、納米線。納米點和納米點陣構(gòu)成的基于量子特性的納米電子器件的電子學功能、特性以及加工組裝技術(shù)。其性能涉及放大、振蕩、脈沖技術(shù)、運算處理和讀寫等基本問題。其新原理主要基于電子的波動性、電子的量子隧道效應、電子能級的不連續(xù)性、量子尺寸效應和統(tǒng)計漲落特性等。從微電子技術(shù)到納米電子器件將是電子器件發(fā)展的

16、第二次變革，與從真空管到晶體管的第一次變革相比，它含有更深刻的理論意義和豐富的科技內(nèi)容。在這次變革中，傳統(tǒng)理論將不再適用，需要發(fā)展新的理論，并探索出相應的材料和技術(shù)?？偨Y(jié)：在現(xiàn)今日新月異的世界里，最能體現(xiàn)出時代特征的莫過于持續(xù)不斷的技術(shù)革命以及由它引起的各種社會反應。層出不窮的技術(shù)變遷總會引起社會廣泛的關(guān)注，很多時候當我們還來不及仔細體驗一項新技術(shù)，又一項更新的技術(shù)已經(jīng)撲面而來。那種無所適從的感受不僅困擾著普通人，也困擾著些專業(yè)人士。電子網(wǎng)絡作為現(xiàn)今社會新技術(shù)革命的成果之一，其潛在價值已經(jīng)越來越受到各國政府的關(guān)注。因此，我們需要以“學者式的冷靜”，來正確積極地看待和推動電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而進一步推動整個社會的進步。參考文獻1淺析電子技術(shù)的展望，彭海軍.數(shù)字技術(shù)與應用-2010年6期.2集成電路技術(shù)發(fā)展，龍小毅.中國工程物理研究院電子工程研究所.3溫惠霞.淺談電子技術(shù)的應用及發(fā)展期刊論文卜中國科技博覽2011(25).4杜晉軍，李俊，洪海