第十二讲 电子信息工程的发展现状与趋势

第十四讲电子信息工程的发展趋势

（一）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.前言2.电子信息工程概述3.电子信息技术的发展趋势4.电子信息工程的现代理论5.电子信息技术的连锁效应1.前言（一）1.1学科特点：电子信息工程是一门应用电路理论和计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成等技术。1.2主要技术方向：语音信号处理，图像信号处理和数据信号处理及其控制；网络技术；遥控遥测遥感技术；宇航、宇宙通信、射电天文学；国防电子信息技术、医疗电子技术等等

前言（二）

1.3人才培养目标：掌握现代电子技术理论、熟悉电子系统设计原理与设计方法。具有较强的电子线路、计算机应用、外语和相应工程技术应用能力。面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。返回2.电子信息工程概述（一）

2.1专业背景与市场预测：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。2.电子信息工程概述（二）

培养要求

：2.2学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本知识，受到电子与信息工程实践（包括生产实习和室内实验）的基本训练。具备良好的科学素质，具备设计、开发、应用和集成电子设备和信息系统的基本能力，并具有较强的知识更新能力和广泛的科学适应能力。2、电子信息工程概述（三）

2.3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。

3.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。3.1元器件的发展趋势3.2集成电路3.3软件3.4新型平板显示3.5太阳能光伏3.6音视频技术3.7移动通信3.8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

3.1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：片式化、小型化复合化、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。片式化、小型化举例片式钽电容器和片式塑料膜电容器最小尺寸均已达1.6×0.8mm2，且已商品化；片式陶瓷电容器、片式负温度系数热敏电阻器（NTC）已开始批量生产0603型（0.6×0.3mm2）微小型产品；2mm见方的片式微调电位器也已商品化；压控振荡器现已降到0.05cm3（4.8×5.5×1.9mm2）；0.02cm3的温度补偿晶体振荡器（TCXO）已开始批量生产；0.012cm3（4×2.5×1.2mm2）的温度补偿晶体振荡器（TCXO）已开发成功；2003年日本已开始批量生产体积仅0.0045cm3（2.5×2.0×0.9mm2）的石英晶体滤波器；在继电器产品方面，日本欧姆龙（Omron）公司已开发了目前世界上尺寸最小的继电器G6J系列，其尺寸仅为0.445cm3（4.8×10.3×9mm），同时该公司还开发了当今尺寸最小的片式继电器G6K系列，其体积仅0.325cm3。

⑶主要国家电子元件的发展概况（一）

美国：是传统电子元件强国，上世纪90年代中期，为促进电子元件发展，美国政府就曾拨款7000万美元，实施了一项旨在开发无源集成和多芯片组装技术的三年计划。2000年，美国商务部、国家标准与计划研究所和一些大型企业联合发起了一个规模更大的“先进嵌入式无源元件联合研究计划”，这为期四年的计划，通过建立一个国家制造科学中心，推动了新一代元件的研发。在美国国防部2004财政年度计划中，“先进元件开发与产品”被列为7个重大计划之一，其预算经费高达132亿美元。⑶主要国家电子元件的发展概况（二）俄罗斯：2007年末，俄罗斯联邦政府批准了“2008～2015年发展电子元器件和无线电联邦专项计划”，旨在帮助解决电子元件在内的电子领域技术工艺落后问题。俄联邦拔给该计划的预算资金为1100亿卢布，此外还有预算外资金770亿卢布。该计划如能顺利实施，到2015年，俄罗斯国产元件预计将会占据国内市场的一半份额。世界主要国家电子元件的发展（三）日本：长期以来，日本的电子元件发展都具有扎实的基础，这主要归功于日本电子元件工业界对元件基础研究的重视，并着眼于中长期的研究和开发。日本的电子元件厂商普遍与企业结成联盟并制订了5～10年基础研究的技术路线图，对包括材料技术、纳米级加工技术和其他加工技术在内的技术领域进行深入研究。2007年，各电子元件企业把研发目标指向技术与产业的融合，将研发经费积极投向强化核心技术和新技术发明，致力于向高性能化、复合化、多样化发展。据统计，日本十大电子元件主流厂商2007年度研发经费的投入总金额达到2352亿日元。

2）元器件的发展趋势

（2）复合化、集成化

在传感器方面，美国摩托罗位公司已将化学传感器、加速度和压力传感器相集成，Burr-Brown公司已提供集成有红外LED/放大器的气体传感器，从而提高了性能，降低了成本，缩小了体积。在微电机方面，德国Faulhaber电机公司开发了集成有磁性敏感元件的脉冲传感器和专用集成电路的微电机。电阻网络已成为日本片式电阻网络的主流产品；连接器与其他部件或电路的复合化产品也在不断发展，日本厂商已开发了具有良好电磁干扰（EMI）屏蔽特性的嵌入滤波器的D连接器，并已用于笔记本计算机；2）元器件的发展趋势

（3)高频化

要求：拟制电容的串联电阻（ESR）和等效电感（ESL）；在片式多层陶瓷电容器（MLCC）领域，美国ATC、AVX和英国Morgan公司在RF/微波高功率和微波高Q、微波低等效串联电感技术方面已居世界领先地位。日本Murata采用铜内电极已获得了极低等效串联电阻产品；在低等效串联电感方面，美国Johanson

Technology公司100pF电容器的等效串联电感仅0.2nH；TDK的3216型104pF电容器的等效串联电感仅为0.28nH，等效串联电阻仅为14mΩ，分别为传统3216型产品的44%和70%；而3216型2200pf的三端电容器其等效串联电感为0.03nH，等效串联电阻为32mΩ，仅分别为常规产品的1/25和1/8。2）元器件的发展趋势

（4）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，其周期抖动T值仅3.0ps，峰－峰抖动最大周期T值为25ps，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波长处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。第十五讲电子信息工程的发展趋势

（二）主要内容1.前言（已讲）2.电子信息工程概述（已讲）3.电子信息技术的发展趋势（续）4.电子信息工程的现代理论5.电子信息技术的连锁效应.

3.电子信息技术的发展趋势

3.2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%。

3.2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、FLASH、ASIC、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。作为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技术继续前行。

3.2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。

3.2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。

3.2集成电路

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。

3.电子信息技术的发展趋势

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%

3)软件（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

（3）分类㈠微软公司从桌面开始构建Windows平台：正在逐步跨越服务器、嵌入式领域，并以其桌面环境为基础，吸引众多的独立软件开发商、开发人员、硬件供应商、系统集成商开发Windows平台上的应用软件，来满足社会各领域、各层次的用户需求。一方面，软件的服务模式发生根本性的变化，企业将基于互联网向人们提供软件升级、应用等服务，近几年流行的软件即服务(SaaS)便是软件服务化的生动体现；另一方面，软件的商业模式会因此而发生重大变化，目前软件产品销售的方式将逐渐被软件服务方式所取代。未来，软件服务将逐步成为市场竞争的核心。

（3）软件分类㈡Linux为代表的开源软件发展极为迅速、技术不断成熟，市场逐步扩大。开源软件产品已涉及操作系统、数据库、中间软件以及各类应用软件等诸领域，在应用中与各类商业软件融合。开源软件应用也正从网络边缘应用向核心商用迈进，充分显示开源软件正在逐步成熟，发展前景十分乐观。特点:运算功能强大，使用于大型运算；融合了DOS系统的优点；权限等级划分层次严格；病毒少，安全性能好；

㈢软件外包是软件产业发展最快的领域之一：即软件设计承包给外单位或个人。

外包业务范围从客户服务中心、数据处理、远程技术维护等企业非核心业务逐渐向高端的业务流程外包(BPO)、商业系统咨询、结构设计及商务运营等领域拓展，外包服务模式也向在岸开发、离岸开发模式和在岸、离岸结合等多样化发展。据预测，到2010年，软件外包总值将达到8000亿美元～10000亿美元。

3.电子信息技术的发展趋势

5）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。据介绍，福建平板显示产业下游集聚了一批国际知名的终端厂商，包括冠捷(捷联)、日立数字映像、厦华等。其中冠捷(捷联)显示器产品市场占有率位居全球第一，日立的等离子电视在中国等离子电视销售市场排名第一。此外，还集聚了台湾友达、华冠科技等一批液晶模组企业、辅讯光电等

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，从而实现10%的城镇居民家庭拥有率，中国平板电视将步入普及消费阶段。

3.电子信息技术的发展趋势

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2000MW。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、中三国厂商，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5MWp～30MWp/年，增长到现在的50MWp～500MWp/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。

3.电子信息技术的发展趋势

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