张兴院长为《素质教育与前沿技术》做专题讲座——“微电子——信息社会的基石”

2017年10月21日周六上午,有幸邀请了软微学院张兴院长给同学们分享了微电子-信息社会的基石。通过介绍IPhone X的各硬件组成及成本为例,引入微电子在通讯领域的重要性,微电子是各种计算机、通讯机及实现社会信息化的网络的基础,1946年世界上第一台计算机ENIAC诞生,其包含18000个电子管,外型巨大,重量数吨。而现代计算机型小量轻、便于携带,其飞速发展离不开集成电路的小屏化。讲座内容主要分为以下八个部分。

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                                                                 讲座现场

一、微电子的概念

以集成电路为核心,将许多电子元件如晶体管、二极管、电阻、电容等集中在半导体晶片上构成的电路。

二、 微电子的重要性

以信息技术领域对信息的处理流程为例微电子的重要性:

获取信息(微电子传感器)、处理信息(中央处理器)、传输信息(射频的集成电路)、存储信息(存储器)、加密信息(如U盾就是利用集成电路),整个过程硬件的核心和基础就是微电子。

软件与微电子是电子系统的两个方面,随着计算机的发展。二者的界限越来越模糊,一些软件的功能可以通过硬件实现,微电子信息社会的基础,软件是信息社会的灵魂。

三、 微电子、集成电路、半导体概念辨析

半导体范围最大,是制作微电子的材料;微电子包含集成电路,发光电极管,太阳能电池,光电子器件,敏感器件等等;其中集成电路是微电子产品中最重要的产品。

四、微电子的产业规模

全世界总产值三千多亿美元。从2014年的数据来看,最大的微电子公司是英特尔公司,自他诞生之日起,就专职做微电子,在微电子领域遥遥领先第二大企业是三星,以做半导体存储器为主。苹果公司排在十四名。第二十三位的是中国大陆华为旗下的集成电路部门。

五、微电子的发展历史

1947年12月23日第一支晶体管 NPN Ge 晶体管诞生,是微发展史上最重要的里程碑电子;

1958年美国德州公司杰克·基尔制造出世界上第一块集成电路,包含12个器件,并于2000年获得诺贝尔奖;

1962年CMOS技术在集成电路产业中的应用高达90%以上;

1967年非挥发存储器的出现;

1968年单晶体管的出现;

1971年英特尔的大规模集成电路的发展。

六、摩尔定律

前摩尔时代(1965-1975):扩容为主,针对集成电路上的电子元件数量;

摩尔时代(1975-2011):扩容与缩减,缩小器件尺寸,增大芯片面积;

后摩尔时代(2011-):新结构、多样性、扩容性,不再统一地提升或缩减。

最大问题:速度与功耗的矛盾,高性能与低功耗难以同时实现,低功耗问题成为制约摩尔定律发展的最重要瓶颈,微电子发展从尺寸驱动转到功耗驱动。

$1七、微电子技术未来的发展趋势

器件尺寸更小、器件功耗更低、与其他技术多样性结合、技术原理更新。

八、我国微电子技术的发展历史

我国微电子发展的两个里程碑分别为:1956年北京大学、复旦大学、南京大学、厦门大学、吉林大学五校在北大联合创建物理系搬到体专业;1976年我国第一块大规模集成电路诞生在北京大学;现如今我国的微电子技术飞速发展,主要集中在北京的微电子设计业、上海和无锡的微电子制造业、珠海的微电子应用业;国家对微电子技术非常重视且大力支持,有多个中长期规划的科技专项,成立了国家集成电路产业发展领导小组及投资基金会;市场非常大并关系到国家的命脉,涉及的领域如数码相机、摄像机、数字电视、无线通讯等,未来十年将是微电子技术飞速发展的黄金时代。

演讲结束后,同学们撰写了听后感,本次讲座的十佳听后感如下表所示。

学号 姓名 题目
1700022807 李宜 微电子的前世今生
1701210346 陈为通 微电子乃信息社会的基石——听后感
1701210397 李昌晋 学习微电子知识  感受微电子魅力
1701210426 郑洪东 微电子-信息技术的基石
1701210500 公维 微电子——信息技术的基石听后感
1701210662 魏晓聪 解密“微电子”——素质教育讲座听后感
1701210676 武翔 微电子——信息社会的基石
1701210698 薛双杰 听院长讲微电子有感
1701210764 周普 了解微电子的前世今生
1701210950 周博 微电子-信息技术的基石