电子科学与技术导论论

1、课程考核论文课 程 名 称 电子科学与技术导论 学 生 姓 名 李杰 学 号 1341304008 系 、专 业 信息工程系电子科学与技术专业 2014年 6 月 15 日摘 要高等院校建立科学合理的、与创新能力培养相适应的实践教学体系非常重要。本文针对目前教学研究型大学电子科学与技术专业实践教学过程中存在的共性问题进行了分析，结合本院实际，提出了相应的对策，为教学研究型大学电子专业实践教学体系的构建提供参考。关键词电子科学与技术； 创新能力；实践教学体系前 言21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史即将进入一个崭新的时代信息时代。其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术与其他专业相比，我校电子科学与技术专业是一个覆盖面较宽的专业,设置了光通信技术、光电子技术和微电子技术三个专业方向。本专业既有深刻的理论基础与丰富的学术内涵，又有宽泛的应用背景。 面对电子类专业的特点、社会对毕业生的新要求及教育

2、部的卓越工程师计划, 我们必须调整培养思路， 除继续推行素质教育,注重教育观念、教育思想的创新，还应更加重视实践创新。 建立科学合理的、与创新能力培养相适应的实践教学体系显得非常迫切”。一、电子科学与技术的研究内容 a) 电路与系统 电路与系统学科研究电路与系统的理论、分析、测试、设计和物理实现。它是信息与通信工程和电子科学与技术这两个学科之间的桥梁，又是信号与信息处理、通信、控制、计算机乃至电力、电子等诸方面研究和开发的理论与技术基础。因为电路与系统学科的有力支持，才使得利用现代电子科学技术和最新元器件实现复杂、高性能的各种信息和通信网络与系统成现实的。 b) 微电子学与固态电子学 “微电子学与固态电子学”是现代信息技术的内核与支柱。 本学科主要研究内容：（1） 信息光电子学和光通讯。（2） 超高速微电子学和高速通讯技术。（3） 功率半导体器件和功率集成电路。（4） 半导体器件可靠性物理。（5） 现代集成模块与系统集成技术。 c) 电磁场与微波技术 电磁场与微波技术着力于结合电磁场与微波技术领域的新发展，研究天线与微波技术的理论与应用，着重开展天线与微波关键技术的基础性研究，为我国的

3、国民经济现代化和国防科学技术的现代化服务。特别是在计算微波与计算电磁学、电磁兼容、先进天线设计理论、天线测量新技术、电磁散射、天线隐身、非线性理论及其在电磁学中的新应用等领域科研工作一些方面取得一定的突破。二、电子科学与技术专业的历史电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。面对电子科学与技术的迅猛发展，世界上许多发达国家，像美国、德国、英国、法国等，都竞相将微电子技术和光电子技术引入国家发展计划。为了中国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域中高新技术的制高点，就必须统筹教育、科研、开发、人才、资金和市场等各种资源和要素，其中人才培养是极其重要的一个环节。在新的历史条件下，开展电子科学与技术专业发展战略研究是非常必要的，这对于建立学科专业规范，培养出具有知识、能力、素质协调发展的，适合中国电子科学与技术领域不同层次发展要求的有用人才具有重要指导意义和战略意义。1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，开创了固体电子技术时代。根据国外发展电子器件的进程，中国在1956年提出了“向科学进军”，将半导体技术列为重点发展的领域之一。同年，中科院应用物理所首先举办

4、了半导体器件短期培训班，请回国的半导体专家黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路。由北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学五所大学联合开办了半导体物理专业；在工科院校，清华大学率先开办了半导体专业。到了1970年前后，随着对半导体器件需求量的增加，尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动，促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求，全国很多高校都先后增加了半导体物理与器件专业。进入20世纪80年代，由于国内半导体器件和集成电路生产还缺乏竞争力，受到进口元器件的冲击，很多半导体器件厂下马或转产，市场不景气导致了很多高校的半导体专业被迫取消，专业萎缩。进入20世纪90年代，由于微型计算机、通信、家电等信息产业的发展和普及，对集成电路芯片的需求量越来越大，此外几场局部战争让全世界接受了电子战、信息战的高科技战争的理念。微电子技术得到了前所未有的重视，半导体技术专业由此更名为微电子技术专业。为了在信息时代和高科技领域赶上国际先进水平，国家加大了对微电子技术行业的支持力度，并不断吸引外资，市场对微电子技术专业毕业生的需求不断增加，从而

5、迎来了微电子技术专业发展的新高峰。三、电子科学与技术的现状与未来看过了电子科学与技术的发展历史，现在让我们看看这门学科发展的现状，以及未来发 展。我们将按照国际、国内以及未来的发展趋势来分别加以介绍。 i. 国际概况 微电子工业发展的主导国家是美国和日本，发达国家和地区有韩国和西欧。从技术层面 上考虑，集成电路制造技术的发展经历了 6 个阶段：小规模集成电路（SSI）(1962 年)、中规 模集成电路（MSI）(1966 年)、大规模集成电路（LSI）(1967 年)、超大规模集成电路（VLSI） (1977 年)、特大规模集成电路（ULSI）(1993 年)和巨大规模集成电路（GSI）(1994 年)。 IBM 360 晶体管计算机 ENIAC 许多国家，特别是工业发达国家，都在大力发展光电子技术和产业，虽然 20002002 年光通信领域出现较大滑坡，但是根据美国光电子行业协会（OIDA）的统计，全世界光子技 术产业的市场规模已达 1.5 万亿美元。国外光电子产业主要在美国、日本和西欧，美国和日 本的光电子产业发展现状与趋势具有代表性。美国将光电子技术的应用领域分为民用和军用两大类

6、：民用包括计算、通信、娱乐、教育、电子商务、公共卫生和交通运输；军用包括部队指挥和控制系统、照相、雷达、飞行传感器和光制导武器。光电子技术行业的主要产品包括：激光器、光盘、成像传感器、光纤以及关键部位使用光电子元器件的所有仪器和系统。 在北美（美国和加拿大）有大约 15 万人从事光电子方面的工作，光电子技术产业创造的税 收从 1991 年的 40 亿美元增长到 2003 年的超过 200 亿美元。ii. 国内概况 中国微电子技术产业现状分为大陆和台湾地区。中国台湾地区，90 年代半导体工业进 入迅猛发展时期，19911997 年间其工业规模年均增长率高达 32%。已经成为世界半导体 制造中心和国际上主要的芯片供应地。特别是在半导体晶片生产方面，其产量占全世界晶片 产量的 20%。 中国内地，集成电路起步于 1965 年。但在之后 30 年间发展缓慢，与世界发达国家和 地区的差距愈拉愈远。到了“九五”计划期间，国家加大投资,才拉开了新世纪中国内地加速发 展微电子产业的序幕。通过启动“909 工程”，成功建成 25 条芯片制造线。中国集成电路市场 持续快速增长。2003 年中国集成电路产量

7、为 96.3 亿块，产值达到 1470 亿元，比 2002 年增 长 22.5%。巨大的市场吸引国际知名集成电路企业纷纷来华投资。 中国光电子技术产业的现状分为大陆和台湾地区。近 20 多年来，随着中国大陆的改革 开放，使中国内地的激光、光电子科学事业的发展立足创新、面向市场，取得了前所未有的 进步。在多项国家级战略性科技计划中，激光、光电子技术受到重视。“863 计划”七大领域 中有激光技术和光电子技术（包括用于信息领域的激光技术）,1995 年又增列了“惯性约束聚 变”（高功率激光及激光核聚变）项目。国防预研光电技术作为跨部门项目正式立项。国家 “六五”和“七五”攻关计划，激光、光电子技术被列为重大项目。 接下来，再让我们看一组数字。 2012 年，我国电子信息产业销售收入突破十万亿元大关，达到 11.0 万亿元，增幅超过 15%；其中，规模以上制造业实现收入 84619 亿元，同比增长 13.0%；软件业实现收入 25022 亿元(快报数据)，比上年增长 28.5%。这说明我国电子信息产业规模不断壮大 2012 年，我国规模以上电子信息制造业增加值增长 12.1%，高于同期工业平

8、均水平 2.1 个百分点；收入、利润及税金增速分别高于工业平均水平 2.0、0.9 和 9.9 个百分点，在工业 经济中的领先和支柱作用进一步凸显。这也显示出我国电子信息行业增速保持领先 2012 年，我国规模以上电子信息制造业实现销售产值 85044 亿元，同比增长 12.6%。 手机、计算机、彩电、集成电路等主要产品产量分别达到 11.8 亿部、3.5 亿台、1.3 亿台和 823.1 亿块，同比增长 4.3%、10.5%、4.8%和 14.4%；手机、计算机和彩电产量占全球出货量 的比重均超过 50%，稳固占据世界第一的位置。iii. 发展趋势 1975 年摩尔提出了关于集成电路集成度发展的“摩尔定律”，这个定律说，集成度(即电路芯片的电子器件数)每 18 个月翻一番，而价格保持不变甚至下降。几十年的发展状况基本 上符合了这个定律。由此可见这一领域发展速度之快，竞争之激烈。 现代经济发展的数据表明，GDP 每增长 100 元，需要 10 元左右电子工业产值和 13 元集成电路产值的支持。据美国半导体协会(SIA)预测，到 2012 年，集成电路全行业销售额 将达到 1 万亿美元，

9、它将支持 6 万亿到 8 万亿美元的电子装备、30 万亿美元的电子信息服 务业和约 50 万亿美元 GDP。 光电子产业是 21 世纪的支柱产业之一。国家发展委员会从 2002 年开始组织实施光电 子产业化专项，拟分 3 年实施。光电子专项产业化目标是：根据中国在光电子研究开发 方面所具有的技术优势和资源特点，重点支持一批技术水平高、市场前景好的光电子产品， 实现产业技术升级，并尽量形成规模生产。“十五”期间初步形成具有知识产权和产业优势 的光电子产业体系。通过对中国已有技术和资源优势并在国际市场有竞争力的光电子产品的 重点支持，力争在“十五”期间使国内光电子产业能够满足国内各行业的需要，并进入国际市 场。通过技术创新和项目建设的带动，扶持光电子产业基地的形成。 四、电子科学与技术学科的重要性 看了这么多文字和图表，我们已经大致了解了电子科学与技术的前世今生。那到底 他对于我们的国计民生，甚至细小到生活的角角落落，到底有多重要呢？ 进入 21 世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代表）电子计算 机和因特网为标志的信息社会。高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发 展。现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。下面，就让我们来看看，电子信息产业在我国国 民经济中所处的当前地位和现实作用。 c) 首先，让我们看看在军事中重的重要性。 电子工业的发展及其产品的广泛应用，对军事领域产生了深刻的影响：i. 改进了作战指挥系统。 第一次世界大战以来,无线电通信成为军事通信的基本手段,被称作军 队的“神经”系统。利用电子技术，通过由通信、雷达、计算机等电子设备

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