张兴院长为《人文社科与专业素养》做专题讲座——“微电子--信息社会的基石”

 

2017年10月28日周六上午,有幸邀请了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。

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张兴主讲“微电子——信息社会的基石”

讲座内容主要分为以下八个部分。

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。

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。

感谢张兴院长的分享!

张兴简介:

张兴,北京大学信息科学技术学院教授、北京大学软件与微电子学院院长,国家973项目首席科学家,中国电子学会半导体与集成技术分会副主任,中国计算机学会微机专业委员会主任,长期从事微电子科学技术的研究工作,研究方向为小尺寸MOS器件物理与结构、CMOS集成电路工艺与设计技术、新型纳米半导体器件和集成电路。先后发表学术论文200余篇,申请发明专利100余项,曾获国家技术发明二等奖、国家科技攻关重大成果奖等多项学术奖励。

演讲结束后,学员们撰写了听后感,本次讲座的十佳听后感如下表所示。

1701211013 方顺 星星之火,可以燎原
1701211018 耿景振 发展微电子产业,夯实信息建设基石
1701211006 崔保全 金风玉露一相逢
1701211090 张文静 浅论信息产业的基石-微电子
1701211025 黎梦 初识微电子——微电子信息技术的基石讲座心得
1701211078 杨军 信息社会的基石
1701211069 肖雪姣 从文科生的角度看微电子“微”在何处
1701211019 顾尚真 大力发展半导体产业势在必行
1701211065 王一君 听君话微电子
1701211062 王晓丹 物联网等领域专用芯片自主创新或成我国微电子产业弯道超车的关键