電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)介紹

電子科學(xué)與技術(shù)

專業(yè)介紹幻燈片由物理系張春光制作21世紀(jì)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速開展，人類歷史即將進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代──信息時(shí)代。其鮮明的時(shí)代特征是，支撐這個(gè)時(shí)代的諸如能源、交通、材料和信息等根底產(chǎn)業(yè)均將得到高度開展，并能充分滿足社會(huì)開展及人民生活的多方面需求。信息科學(xué)的根底是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)，它們同屬于教育部本科專業(yè)目錄中的一級(jí)學(xué)科“電子科學(xué)與技術(shù)〞。學(xué)科：工學(xué)門類：電氣信息類專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)：本專業(yè)培養(yǎng)具備物理電子、光電子與微電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)寬廣理論根底、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯I(yè)知識(shí)，能在該領(lǐng)域內(nèi)從事各種電子材料、元器件、集成電路、乃至集成電子系統(tǒng)和光電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開發(fā)等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求：本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、根底物理、物理電子、光電子、微電子學(xué)領(lǐng)域的根本理論和根本知識(shí)，受到相關(guān)的信息電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的根本訓(xùn)練，掌握各種電子材料、工藝、零件及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)的根本能力。畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力：1．具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)根底，較好的人文社會(huì)科學(xué)根底，并熟練掌握一門外語；2．系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的較寬的技術(shù)根底理論；3．具有較強(qiáng)的本專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與測(cè)試能力和工程實(shí)踐能力；4．了解本專業(yè)領(lǐng)域的理論前沿和開展動(dòng)態(tài)；5．掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的根本方法，具有一定的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力。主干學(xué)科：電子科學(xué)與技術(shù)主要課程：電子線路、計(jì)算機(jī)語言、微型計(jì)算機(jī)原理、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、理論物理、固體物理、半導(dǎo)體物理、物理電子與電子學(xué)以及微電子學(xué)等方面的專業(yè)課程。主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：包括電子工藝實(shí)習(xí)、電子線路實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)語言和算法實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。一般安排20周。本科專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)。該專業(yè)以電子器件及其系統(tǒng)應(yīng)用為核心，重視器件與系統(tǒng)的交叉與融合，面向微電子、光電子、光通信、高清晰度顯示產(chǎn)業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)開展需求，培養(yǎng)在通信、電子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子材料與器件等領(lǐng)域具有寬廣的適應(yīng)能力、扎實(shí)的理論根底、系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、具備創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)技術(shù)人才和管理人才，并掌握一定的人文社會(huì)科學(xué)及經(jīng)濟(jì)管理方面的根底知識(shí)，能從事這些領(lǐng)域的科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)及技術(shù)開發(fā)等方面工作。主修課程。學(xué)生主要修學(xué)內(nèi)容：電路根底、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)、電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科概論、信號(hào)與系統(tǒng)、電子電路根底、微機(jī)系統(tǒng)與接口、電磁場(chǎng)理論、固體物理根底、半導(dǎo)體物理、現(xiàn)代光學(xué)根底、信息電子技術(shù)中的場(chǎng)與波、光電子物理根底、電子器件、VLSI設(shè)計(jì)根底、顯示技術(shù)、光電子技術(shù)、微波毫米波電子學(xué)、光纖通信、數(shù)字信號(hào)處理、半導(dǎo)體集成電路、嵌入式系統(tǒng)概論等。社會(huì)需求。由于信息時(shí)代的到來，據(jù)推測(cè)，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，此類人才仍將供不應(yīng)求。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)階段對(duì)于電子信息工程人才的需要量十分巨大，“電子信息工程〞的專業(yè)，對(duì)緩解當(dāng)前該類人才的供需矛盾是非常必要的。電子信息工程專業(yè)人才已經(jīng)成為信息社會(huì)人才需求的熱點(diǎn)。電子信息產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新興的高科技產(chǎn)業(yè)，被稱為朝陽產(chǎn)業(yè)。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)局部析，“十五〞期間是我國電子信息產(chǎn)業(yè)開展的關(guān)鍵時(shí)期，預(yù)計(jì)電子信息產(chǎn)業(yè)仍將以高于經(jīng)濟(jì)增速兩倍左右的速度快速開展，產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。未來的開展重點(diǎn)是電子信息產(chǎn)品制造業(yè)、軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路等產(chǎn)業(yè)；新興通信業(yè)務(wù)如數(shù)據(jù)通信、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、信息效勞、短信等業(yè)務(wù)也將迅速擴(kuò)展；值得關(guān)注的還有文化科技產(chǎn)業(yè)，如網(wǎng)絡(luò)游戲等。目前，信息技術(shù)支持人才需求中排除技術(shù)故障、設(shè)備和顧客效勞、硬件和軟件安裝以及配置更新和系統(tǒng)操作、監(jiān)視與維修等四類人才最為短缺。此外，電子商務(wù)和互動(dòng)媒體、數(shù)據(jù)庫開發(fā)和軟件工程方面的需求量也非常大。前景。電子信息工程是一門應(yīng)用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行電子信息控制和信息處理的學(xué)科，主要研究信息的獲取與處理，電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用和集成?，F(xiàn)在，電子信息工程已經(jīng)涵蓋了社會(huì)的諸多方面，像交換局里怎么處理各種信號(hào)，是怎樣傳遞我們的聲音甚至圖像的，我們周圍的網(wǎng)絡(luò)怎樣傳遞數(shù)據(jù)，甚至信息化時(shí)代軍隊(duì)的信息傳遞中如何保密等都要涉及電子信息工程的應(yīng)用技術(shù)。我們可以通過一些根底知識(shí)的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)這些東西，并能夠應(yīng)用更先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品的研究和開發(fā)。電子信息工程專業(yè)主要是學(xué)習(xí)根本電路知識(shí)，并掌握用計(jì)算機(jī)等處理信息的方法。首先要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)物理學(xué)的要求也很高，并且主要是電學(xué)方面；要學(xué)習(xí)許多電路知識(shí)、電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制原理、通信原理等根本課程。學(xué)習(xí)電子信息工程自己還要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)、連接一些電路并結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)手操作和使用工具的要求也是比較高的。譬如自己連接傳感器的電路，用計(jì)算機(jī)設(shè)置小的通信系統(tǒng)，還會(huì)參觀一些大公司的電子和信息處理設(shè)備，理解信號(hào)、有線電視是如何傳輸?shù)牡?，并能有時(shí)機(jī)在老師指導(dǎo)下參與大的工程設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)電子信息工程，要喜歡鉆研思考，善于開動(dòng)腦筋發(fā)現(xiàn)問題。開展簡史。半導(dǎo)體電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的前身是半導(dǎo)體專業(yè)和激光專業(yè)。1947年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造了晶體管，開創(chuàng)了固體電子技術(shù)時(shí)代。根據(jù)國外開展電子器件的進(jìn)程，中國在1956年提出了“向科學(xué)進(jìn)軍〞，將半導(dǎo)體技術(shù)列為重點(diǎn)開展的領(lǐng)域之一。同年，中科院應(yīng)用物理所首先舉辦了半導(dǎo)體器件短期培訓(xùn)班，請(qǐng)回國的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導(dǎo)體理論、晶體管制造技術(shù)和半導(dǎo)體線路。由北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、廈門大學(xué)和南京大學(xué)五所大學(xué)聯(lián)合開辦了半導(dǎo)體物理專業(yè)；在工科院校，清華大學(xué)率先開辦了半導(dǎo)體專業(yè)。到了1970年前后，隨著對(duì)半導(dǎo)體器件需求量的增加，尤其是大型電子計(jì)算機(jī)對(duì)集成電路需求的推動(dòng)，促進(jìn)了國內(nèi)半導(dǎo)體工業(yè)的開展以及對(duì)專業(yè)人才的需求，全國很多高校都先后增加了半導(dǎo)體物理與器件專業(yè)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，由于國內(nèi)半導(dǎo)體器件和集成電路生產(chǎn)還缺乏競(jìng)爭力，受到進(jìn)口元器件的沖擊，很多半導(dǎo)體器件廠下馬或轉(zhuǎn)產(chǎn)，市場(chǎng)不景氣導(dǎo)致了很多高校的半導(dǎo)體專業(yè)被迫取消，專業(yè)萎縮。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，由于微型計(jì)算機(jī)、通信、家電等信息產(chǎn)業(yè)的開展和普及，對(duì)集成電路芯片的需求量越來越大，此外幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭讓全世界接受了電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)的高科技戰(zhàn)爭的理念。微電子技術(shù)得到了前所未有的重視，半導(dǎo)體技術(shù)專業(yè)由此更名為微電子技術(shù)專業(yè)。為了在信息時(shí)代和高科技領(lǐng)域趕上國際先進(jìn)水平，國家加大了對(duì)微電子技術(shù)行業(yè)的支持力度，并不斷吸引外資，市場(chǎng)對(duì)微電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的需求不斷增加，從而迎來了微電子技術(shù)專業(yè)開展的新頂峰。現(xiàn)狀與趨勢(shì)1.微電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)狀與開展趨勢(shì)微電子技術(shù)一般是指以集成電路技術(shù)為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能新型技術(shù)學(xué)科，主要涉及研究集成電路的設(shè)計(jì)、制造、封裝相關(guān)的技術(shù)與工藝。由于實(shí)現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和各種電子設(shè)備的根底是集成電路，因此微電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的核心技術(shù)和戰(zhàn)略性技術(shù)，是信息社會(huì)的基石。微電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)主要是集成電路行業(yè)和半導(dǎo)體制造行業(yè)，它們既是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，又是投資密集型產(chǎn)業(yè)，是電子工業(yè)中的重工業(yè)。與集成電路應(yīng)用相關(guān)的主要行業(yè)有：計(jì)算機(jī)及其外設(shè)、家用電器及民用電子產(chǎn)品、通信器材、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、國防軍事、醫(yī)療儀器等。(1)國際概況微電子工業(yè)開展的主導(dǎo)國家是美國和日本，興旺國家和地區(qū)有韓國和西歐。從技術(shù)層面上考慮，集成電路制造技術(shù)的開展經(jīng)歷了6個(gè)階段：小規(guī)模集成電路〔SSI〕(1962年)、中規(guī)模集成電路〔MSI〕(1966年)、大規(guī)模集成電路〔LSI〕(1967年)、超大規(guī)模集成電路〔VLSI〕(1977年)、特大規(guī)模集成電路〔ULSI〕(1993年)和巨大規(guī)模集成電路〔GSI〕(1994年)。(2)國內(nèi)概況中國微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分為大陸和臺(tái)灣地區(qū)。中國臺(tái)灣地區(qū)，90年代半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)入迅猛開展時(shí)期，1991—1997年間其工業(yè)規(guī)模年均增長率高達(dá)32%。已經(jīng)成為世界半導(dǎo)體制造中心和國際上主要的芯片供給地。特別是在半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)方面，其產(chǎn)量占全世界晶片產(chǎn)量的20%。中國內(nèi)地，集成電路起步于1965年。但在之后30年間開展緩慢，與世界興旺國家和地區(qū)的差距愈拉愈遠(yuǎn)。到了“九五〞方案期間，國家加大投資,才拉開了新世紀(jì)中國內(nèi)地加速開展微電子產(chǎn)業(yè)的序幕。通過啟動(dòng)“909工程〞，成功建成25條芯片制造線。中國集成電路市場(chǎng)持續(xù)快速增長。2003年中國集成電路產(chǎn)量為96.3億塊，產(chǎn)值到達(dá)1470億元，比2002年增長22.5%。巨大的市場(chǎng)吸引國際知名集成電路企業(yè)紛紛來華投資。1975年摩爾提出了關(guān)于集成電路集成度開展的“摩爾定律〞，這個(gè)定律說，集成度(即電路芯片的電子器件數(shù))每18個(gè)月翻一番，而價(jià)格保持不變甚至下降。幾十年的開展?fàn)顩r根本上符合了這個(gè)定律。由此可見這一領(lǐng)域開展速度之快，競(jìng)爭之劇烈?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)開展的數(shù)據(jù)說明，GDP每增長100元，需要10元左右電子工業(yè)產(chǎn)值和1～3元集成電路產(chǎn)值的支持。據(jù)美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)(SIA)預(yù)測(cè)，到2023年，集成電路全行業(yè)銷售額將到達(dá)1萬億美元，它將支持6萬億到8萬億美元的電子裝備、30萬億美元的電子信息效勞業(yè)和約50萬億美元GDP。2.光電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)狀與開展趨勢(shì)光電子技術(shù)涉及以下內(nèi)容：作為光子產(chǎn)生、控制的激光技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)；作為光子傳輸?shù)牟▽?dǎo)技術(shù)；作為光子探測(cè)和分析的光子檢測(cè)技術(shù)；光計(jì)算和信息處理技術(shù)；作為光子存儲(chǔ)信息的光存儲(chǔ)技術(shù)；光子顯示技術(shù)；利用光子加工與物質(zhì)相互作用的光子加工與光子生物技術(shù)。由以上技術(shù)形成的光電子行業(yè)的五大類產(chǎn)業(yè)格局：光電子材料與元件產(chǎn)業(yè)、光信息〔資訊〕產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)光學(xué)〔光學(xué)器材〕產(chǎn)業(yè)、光通信產(chǎn)業(yè)、激光器與激光應(yīng)用〔能量、醫(yī)療〕產(chǎn)業(yè)。(1)國際概況許多國家，特別是工業(yè)興旺國家，都在大力開展光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，雖然2000—2002年光通信領(lǐng)域出現(xiàn)較大滑坡，但是根據(jù)美國光電子行業(yè)協(xié)會(huì)〔OIDA〕的統(tǒng)計(jì)，全世界光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)1.5萬億美元。國外光電子產(chǎn)業(yè)主要在美國、日本和西歐，美國和日本的光電子產(chǎn)業(yè)開展現(xiàn)狀與趨勢(shì)具有代表性。美國將光電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域分為民用和軍用兩大類：民用包括計(jì)算、通信、娛樂、教育、電子商務(wù)、公共衛(wèi)生和交通運(yùn)輸；軍用包括部隊(duì)指揮和控制系統(tǒng)、照相、雷達(dá)、飛行傳感器和光制導(dǎo)武器。光電子技術(shù)行業(yè)的主要產(chǎn)品包括：激光器、光盤、成像傳感器、光纖以及關(guān)鍵部位使用光電子元器件的所有儀器和系統(tǒng)。在北美〔美國和加拿大〕有大約15萬人從事光電子方面的工作，光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的稅收從1991年的40億美元增長到2003年的超過200億美元。(2)國內(nèi)概況中國光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀分為大陸和臺(tái)灣地區(qū)。近20多年來，隨著中國大陸的改革開放，使中國內(nèi)地的激光、光電子科學(xué)事業(yè)的開展立足創(chuàng)新、面向市場(chǎng)，取得了前所未有的進(jìn)步。在多項(xiàng)國家級(jí)戰(zhàn)略性科技方案中，激光、光電子技術(shù)受到重視?！?63方案〞七大領(lǐng)域中有激光技術(shù)和光電子技術(shù)〔包括用于信息領(lǐng)域的激光技術(shù)〕,1995年又增列了“慣性約束聚變〞〔高功率激光及激光核聚變〕工程。國防預(yù)研光電技術(shù)作為跨部門工程正式立項(xiàng)。國家“六五〞和“七五〞攻關(guān)方案，激光、光電子技術(shù)被列為重大工程。(3)開展趨勢(shì)光電子產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。國家開展委員會(huì)從2002年開始組織實(shí)施光電子產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，擬分3年實(shí)施。光電子專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)是：①根據(jù)中國在光電子研究開發(fā)方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和資源特點(diǎn)，重點(diǎn)支持一批技術(shù)水平高、市場(chǎng)前景好的光電子產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，并盡量形成規(guī)模生產(chǎn)。②“十五〞期間初步形成具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的光電子產(chǎn)業(yè)體系。通過對(duì)中國已有技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)并在國際市場(chǎng)有競(jìng)爭力的光電子產(chǎn)品的重點(diǎn)支持，力爭在“十五〞期間使國內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè)能夠滿足國內(nèi)各行業(yè)的需要，并進(jìn)入國際市場(chǎng)。③通過技術(shù)創(chuàng)新和工程建設(shè)的帶動(dòng)，扶持光電子產(chǎn)業(yè)基地的形成。2002—2003年，專項(xiàng)支持重點(diǎn)有：社會(huì)需求根據(jù)前面對(duì)國內(nèi)外電子科學(xué)與技術(shù)行業(yè)的現(xiàn)狀和開展趨勢(shì)分析，美國、西歐、日本、韓國、臺(tái)灣地區(qū)的電子科