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电子信息专业概论1 电子信息工程专业的主干学科根据我国学科分类制度，教育部把学科分为一级学科和二级学科。特别强调，我国的高等教育是以学科来建设的，不是以本科专业来建设的。与电子信息工程专业相关联的两个一级学科和其分出的二级学科为： 这其中有三个覆盖内容非常大的二级学科：081001通信与信息系统、080901物理电子学、080903微电子学与固体电子学。这三个二级学科即常见的通信工程、物理电子、微电子这三个专业。而剩下的三个二级学科：081002信号与信息处理、080902电路与系统、080904电磁场与微波技术就组成了本科的电子信息工程这个更为庞大的专业。所以电子信息工程不是一个学科，它涉及到了两个一级学科，包含了三个二级学科，只是个本科大专业名字而已。2 电子信息工程的基本概念 电子技术：电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学。信息：信息是信息论中的一个术语，常常把消息中有意义的内容称为信息。1948年，美国数学家、信息论的创始人香农在题为“通讯的数学理论”的论文中指出：“信息是用来消除随机不定性的东西”。1948年，美国著名数学家、控制论的创始人维纳在控制论一书中，指出：“信息就是信息，既非物质，也非能量”。模拟信号：模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号或图像信号等。数字信号：数字信号是在一系列离散的时刻取值，数值的大小和每次增减都是量化单位的整数倍，即它们是一系列时间离散、数值也是离散的信号。信号处理：所谓“信号处理”，就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。电磁波：电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效地传递能量和动量。3 电子信息学科课程体系 电子信息学科的课程体系，基本上是沿着数学和电子学本身的发展逐步形成的，每一门课程都反映了它所对应的历史阶段中一些系统化的成果。从物理学的角度，课程涉及到经典力学、热力学、电磁学、物理电子学、固体物理、半导体物理和激光原理等；从数学的角度，要学习微积分、统计方法、数理方程、数字信号处理、信息论基础、统一信号处理等；从电子学和无线电的角度，要学习模拟电路、数字电路、集成电路、电磁场与电磁波、图象处理、语音处理等；从计算机的角度，要学习计算机的语言、计算机组成原理、计算机结构以及计算机算法等。4 电子信息技术发展历史的简要回顾4.1电子信息学科的来历 电子信息的学科分布比较广，它植根于物理学的变异，从最古老的传真、磁学开始，到17世纪的动磁学、静磁学，最后发展出电磁理论。19世纪分化出两个方向，一个是电力，另一个是电讯。在利民方面又有两种，一种是电磁学，用电磁作为载体来携带信息、处理信息；另一种是无线电，用无线电来传递信息。4.2 电子管、晶体管及集成电路的出现 1883年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，随后在1904年弗莱明利用这个效应制成了电子二极管，并证实电子管具有“阀门”作用，它首先被用于无线电检波。1906 年美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个电极栅极而发明了电子三极管，从而建立了早期电子技术上最重要的里程碑。半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高、制造繁、体积大、耗电多。1948年美国贝尔实验室的几位研究人员发明了晶体管，在大多数领域中已逐渐用晶体管来取代电子管。集成电路的第一个样品是在1958年问世的。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了一个新的阶段。它实现了材料、元件、电路三者之间的统一，同传统的电子元件的设计与生产方式、电路结构形式有着本质的不同。随着集成电路制造工艺的进步，集成度越来越高，出现了大规模和超大规模集成电路（例如可在一块 6mm2的硅片上制成一个完整的计算机），进一步显示出集成电路的优越性。4.3 半导体技术及数字技术的发展 随着半导体技术的发展和科学研究、生产与管理等的需要，电子计算机应时而兴起，并且日臻完善。从1946年诞生第一台电子计算机以来，已经历了电子管、晶体管、集成电路及超大规模集成电路四代，每秒运算速度已达10亿次。现在正在研究开发第五代计算机（人工智能计算机）和第六代计算机（生物计算机），它们不依靠程序工作，而依靠人工智能工作。特别是1970年代卫星计算机问世以来，由于它价廉、方便、可靠、小巧，大大加快了电子计算机的普及速度。数字控制和数字测量也在不断发展和日益广泛地应用。数字控制机床和“自适应”数字控制机床相继出现。目前利用电子计算机对几十台乃至上百台数字控制机床进行集中控制（所谓“群控”）也已经实现。在工业上晶体闸流管(即可控硅)也获得广泛应用，使半导体技术进入了强电领域。4.4 现代电子技术的发展 随着生产和科学技术发展的需要，电子技术得到高度发展和广泛应用(如空间电子技术、生物医学电子技术、信息处理和遥感技术、微波应用等)，它对于社会生产力的发展，也起着变革性的推动作用。电子水平是现代化的一个重要标志，电子工业是实现现代化的重要物质技术基础。电子工业的发展速度和技术水平，特别是电子计算机的高度发展及其在生产领域中的广泛应用，直接影响到工业、农业、科学技术和国防建设的发展速度和国家的安危；也直接影响到亿万人民的物质、文化生活，关系着广大群众的切身利益。5 国外电子信息技术发展的亮点5.1 集成电路技术持续发展,产品不断推陈出新 当今世界集成电路技术的发展已进入纳米级加工的时代，并不断地向深度发展。当前，90nm技术已成为常规应用的技术，65nm技术处于不断完善过程中，45nm技术已经进入实用阶段；而32nm以及22nm工艺技术的研发也已经取得可喜的成果。当前，技术向深入发展的脚步开始显得缓慢，但是技术进步仍未停止，正在继续向着集成电路微细化的物理极限稳步前行。此外，集成电路技术中的关键技术浸液式光刻和极紫外光刻技术已用于45nm芯片光刻；纳米压印光刻技术也取得了进展。在集成电路产品方面，采用45nm工艺的CPU、存储器、FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)等产品已大量生产。CPU产品的发展重点由提高主频向提高综合性能转变，64bit/多核心产品已普及，多核心技术的发展表现为多款4 核心产品上市并向主流段进发；DSP(数字信号处理器)在进入千兆位水平后，产品主流向高处理位数转移，产品向平台化、多核心、嵌入式、低功耗等方向发展；存储器产品总量持续增加，新结构产品开始规模上市；ASIC产品发展速度趋于平缓，可编程逻辑器件兴旺发展；SOC(片上系统)产品发展迅速，系统集成的趋势明显。5.2 光电子领域仍是电子信息技术发展重点，新技术与产品性能进一步提高 目前,世界各国正在加速光电子技术和产品的发展,美国、法国、德国和日本等发达国家都将光电子技术确定为国家重点发展技术之一,成立光电子科研中心,重点开拓光电子信息技术和新产品。激光器产品和技术性能的提高,不断开拓了其在工业、医疗和军事中的广泛应用,大功率半导体激光器及其泵浦的固体激光器的研究开发将会一直是激光领域的研发重点。探测领域方面,可见光探测产品和技术由于具有广泛的民用市场,所以其发展速度一直领先于探测领域。通信网络的日益发达使得研发出了一大批光互连的关键器件与单元,对波长路由器、波长转换器等光交换系统急需的核心器件的开发研究成为光器件领域的研究热点。光显示领域是最近几年发展十分迅速的领域,目前这个领域主要致力于平板显示产品和技术的研究开发,使得平板显示产品性能更加完善。从光电子领域的产品技术发展趋势来看,激光器向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展；光探测器件向多功能、高速化、低成本方向发展；光器件正向小型化、高可靠、多功能、模块化和集成化方向发展；光电显示器向薄型化、大屏幕、高分辨率、高清晰度和低功耗方向发展。5.3 电子专用设备向数字化、高精度、集成化、智能化方向发展 集成电路专用制造设备是电子制造设备中的重要门类。目前，先进的集成电路设备技术基本掌握在美、日和欧洲一些发达国家手中。现在12英寸、65nm水平的集成电路专用成套设备已投入使用；45nm水平设备已进入市场，世界先进的光刻机已可实现32nm工艺水平；下一代EUV 光刻技术也不断获得新的成果；刻蚀设备与离子注入设备基本处于平稳发展状态。未来，半导体和集成电路设备将适应大直径、细线宽、超薄膜等工艺需求，趋向于设备单片式、集成化和生产线自动化。TFT2LCD专用设备趋向于加工尺寸增大，精度、集成度、自动化程度、产品与工艺结合程度将不断提高。电子整机装联专用设备中自动印刷机可印刷的器件最小间距为0.3mm，对位精度和重复精度分别为0.025mm和0.010mm。世界先进水平的贴装机已采用视觉系统定位，贴装精度达到0.01mm以内，可满足各种01005封装(超小型组件封装)组件、细间距器件及新型封装器件的贴装要求，贴装速度已能实现0.049s/片，接近极限。未来的SMT(表面安装技术)制造设备将向多功能、柔性化的集成系统发展，电子整机装联设备将全面实现无铅化。新型电子元器件设备将以先进的精密制造技术为依托，向系统化、集成化、智能化、敏捷化、绿色化方向发展。6 电子信息工程的就业方向 随着社会信息化的深入，各行业都需要电子信息工程专业人才。该专业的毕业生具有宽领域工程技术适应性，就业面很广，可以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。主要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，还可以到一些企事业单位从事一些机电设备、通信设备及计算机控制设备等的安全运行及维护管理工作等。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；还可以继续进修成为教师，从事科研工作等。7 总结 20世纪是人类科学技术发展史上最为辉煌的世纪。近100多年来，人类科学技术经历了三次大革命：a.18世纪60年代，由于牛顿力学的创立，蒸汽机的出现，推动了人类社会由农业时代向工业时代的转变；b.19世纪20年代，由于法拉第、麦克斯韦尔创立了电磁理论，推动了由蒸汽机技术向电力技术的发展，人类社会进入发达的工业时代；c.20世纪60年代后，由于电子技术的全面发展，加速了以计算机和通信技术为核心的信息技术的发展和应用，这对各国的政治、