電子技術(shù)發(fā)展歷程

1、電子技術(shù)發(fā)展歷程PrePared On 22 NOVenIber 2020電 子 技 術(shù) 發(fā) 展 歷 程術(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(yīng) 用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。代電子產(chǎn)品以電子管為核心。四十年代末世界上誕生了第一只半導(dǎo)體三極管，它 以小巧、輕便、省電、壽命長等特點，很快地被各國應(yīng)用起來，在很大范圍內(nèi)取代了 電子管。五十年代末期，世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路，它把許多晶體管等電子元件 集成在一塊硅芯片上，使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速 發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高

2、精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。由于，電子計算機發(fā)展經(jīng)歷的四個階段恰好能夠充分說明電子技術(shù)發(fā)展的四個階段的 特性，所以下面就從電子計算機發(fā)展的四個時代來說明電子技術(shù)發(fā)展的四個階段的特 占八、O世界上第一臺電子計算機于1946年在美國研制成功，取名ENIAC (EIeCtrOniCNUmeriCal IntegratOr and CaICUIatOr) O 這臺計算機使用了 18800 個電子管，占地 170 平方米重達30噸，耗電140千瓦，價格40多萬美元是一個昂貴耗電的”龐然大物 ”。由于它采用了電子線路來執(zhí)行算術(shù)運算、邏輯運算和存儲信息，從而就大大提高 了運算速度。ENIAC每秒可進行5

3、000次加法和減法運算，把計算一條彈道的時間短 為30秒。它最初被專門用于彈道運算，后來經(jīng)過多次改進而成為能進行各種科學(xué)計 算的通用電子計算機。從1946年2月交付使用，到1955年10月最后切斷電源， ENIAC服役長達9年。盡管ENIAC還有許多弱點，但是在人類計算工具發(fā)展史上，它仍然是一座不朽的里程碑。它的成功，開辟了提高運算速度的極其廣闊的可能性。 它的問世，表明電子計算機時代的到來。從此，電子計算機在解放人類智力的道路 上，突飛猛進的發(fā)展。電子計算機在人類社會所起的作用，與第一次工業(yè)革命中蒸汽 機相比，是有過之而無不及的。ENIAC問世以來的短短的四十多年中，電子計算機的 發(fā)展異常迅

4、速。迄今為止，它的發(fā)展大致已經(jīng)了下列四代：第一代（19461957年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存儲器采用 水銀延遲線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng)時電子技術(shù)的限 制，運算速度只是每秒幾千次幾萬次基本運算.內(nèi)存容量僅幾千個字。程序語言處 于最低階段，主要使用二進制表示的機器語言編程，后階段采用匯編語言進行程序設(shè) 計。因此，第一代計算機體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不便；主要局限于 些軍事和科研部門進行科學(xué)計算。第二代（19581970年）是晶體管計算機。1948年，美國貝爾實驗室發(fā)明了晶體管 IO年后晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。晶

5、體管計算機的 基本電子元件是晶體管，內(nèi)存儲器大量使用磁性材料制成的磁芯存儲器。與第一代電 子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強，使用方便， 可靠性高。第三代（19631970年）是集成電路計算機。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1958年夏， 美國德克薩斯公司制成了第一個半導(dǎo)體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的基片， 集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電路計算機的基本電子 元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲器進一步發(fā)展并開始采用性能 更好的半導(dǎo)體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。由于采用了集成電 路第三代計算機各方面性能都有了極大提高：

6、體積縮小，價格降低，功能增強，可 靠性大大提高。第四代（1971年日前）是大規(guī)模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上萬個電子 元件的大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子計算機發(fā)展進入了第四代。 第四代計算機的基本元件是大規(guī)模集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路集成度很高的 半導(dǎo)體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次甚至上億次基本運算。（-）電子管（1883年到1904年電子管問世）嵌入式系統(tǒng)的特點與定義不同，它是由定義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（

7、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(yīng)，這樣的計算機必須配置有與對象系統(tǒng)相適應(yīng)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（MCUX SoC）技術(shù)發(fā)展方向是滿足嵌入式應(yīng)用要求，不斷擴展對象系統(tǒng)要求的外圍 電路（如ADC、DAC、PWNk曰歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運行監(jiān)測電路等），形成 滿足對象

8、系統(tǒng)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。（三）EDA技術(shù)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(yīng)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(xué)、軍事等各個領(lǐng)域，都有EDA的應(yīng)用，EDA設(shè)計可分為系統(tǒng)級、 電路級和物理實現(xiàn)級?；仡櫧?0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CAD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)生了計算機輔肋設(shè)計的概念。2八十年代為CAE階

9、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(luò)表將兩者結(jié)合在一起，以實現(xiàn)工程設(shè) 計，這就是計算機輔肋工程的概念。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(xué)習(xí)使用困難，并且互不兼容，直接影響到設(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?/p>

10、七十年代以來，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(dāng)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(fēng)險也大為降低。ASIC設(shè)計- 現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)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、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采 用ASIC (APPliCatiOn SPeCifiC Inte

11、grated CirCUi芯片進行設(shè)計。ASIC按照設(shè)計方法的不同可分為：全定制ASIC1半定制ASICI可編程ASlC (也稱為可編程邏輯器件)。硬件描述語言-硬件描述語言(HDL-HardWare DeSCriPtiOn LangUage)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)()、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，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

12、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(xué)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(xué)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(yīng)、 電子能級的不連續(xù)性、量子尺寸效應(yīng)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(yīng)的材料和技術(shù)總結(jié)：在現(xiàn)今曰新月異的世界里，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