数字电子技术研讨——侯建军

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1、1900-2050年电子技术的发展与展望姓 名 : 王洋所在学院 : 电信学院专业班级 : 自动化1002学 号 : 10212049指导教师 : 侯建军日 期 : 2012年12月8日目录一、概述2二、电子技术至今的历史回顾22.1电子管时代22.1.1电子管的介绍22.1.2电子管的产生32.1.3电子管的优缺点32.2 晶体管时代42.2.1电子管的介绍42.2.2晶体管的产生和发展42.3 集成电路时代52.3.1集成电路的介绍52.3.2集成电路的产生52.3.3集成电路的发展62.4超大规模集成电路时代6三、新型电子技术73.1纳米技术73.1.1 什么是纳米技术73.1.2 各个

2、国家对纳米技术的发展战略73.2生物分子电子技术83.3嵌入式电子技术8四、未来40年电子技术的发展方向9五、电子技术在军事方面的应用105.1轻武器领域中的电子技术105.2精确制导和火控领域中的电子技术105.3军事航天领域中的电子技术11六、未来40年电子技术的展望116.1未来纳米技术在军事运用的展望116.2未来生物分子电子技术的展望12七、研讨体会12八、参考文献13摘要:简单回顾了1900年至今的电子技术发展脉络，从电子管到超大规模集成电路进行了介绍，并从中分析电子技术的发展趋势。对未来电子技术的发展方向进行了预测，把电子技术在军事上的应用进行了总结，同时对最新的电子技术纳米技术

3、进行了介绍。关键词:电子管,晶体管,集成电路,超大规模集成电路,军事应用,发展方向。一、概述电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学。信息电子技术包括 Analog （模拟） 电子技术和 Digital （数字） 电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。随着电子技术的大力发展和研究，人类在科技方面得到了显著地飞跃，同时在军事上电子技术的应用也是无处不在，未来军事将是电子技术的战争。所以如何发展电子技术对于每个国家都是刻不容缓，可以说电子技术真正的把战争带到了信息时代。电子技术无处不在：近至计算

4、机、手机、数码相机、音乐播放器、彩电、音响等生活常用品，远至工业、航天、军事等领域都可看到电子技术的身影。电子技术是十九世纪末，二十世纪初开始发展起来的新兴技术，它在二十世纪的迅速发展大大推动了航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术以及网络技术的迅速发展，因此它成为近代科学技术发展的一个重要标志。研究电子技术的发展不仅可以了解到各种电子技术，对现在的电子技术起到促进作用，还能根据电子技术的发展来瞻仰未来电子技术发展的前景。二、电子技术至今的历史回顾电子技术的基础是电子元件，电子元件的发展往往决定了电子技术的发展，纵观近代电子发展史跟电子元件发展史息息相关。国际上统一认为电子技术发展至今，

5、可以分为四个阶段：电子管阶段，晶体管阶段，集成电路，超大规模集成电路。下面我们将分别探索下每个阶段的发展过程。2.1电子管时代2.1.1电子管的介绍电子管，是一种最早期的电信号放大器件。被封闭在玻璃容器（一般为玻璃管）中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极（屏极）引线被焊在管座上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号，并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代，但目前在一些高保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件。2.1.2电子管的产生1904

6、年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。世界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170平方米，重30t，耗电150kW。说起电子管的发明，我们首先得从“爱迪生效应”谈起。爱迪生这位举世闻名的大发明家，在研究白炽灯的寿命时，在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果，他发现了一个奇怪的现象：金属片虽然没有与灯丝接触，但如果在它们之间加上电压，灯丝就会产生一股电流，趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的？爱迪生也无法解释，但他不失时机地将这一发明注册了专利，并称之为“爱迪生效应”。后来，有人

7、证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。此后美国发明家德福雷斯特，在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板，从而发明了第一只真空三极管。这一小小的改动，竟带来了意想不到的结果。它不仅反应更为灵敏、能够发出音乐或声音的振动，而且，集检波、放大和振荡三种功能于一体。因此，许多人都将三极管的发明看作电子工业真正的诞生起点。德福雷斯特自己也非常惊喜，认为“我发现了一个看不见的空中帝国”。电子管的问世，推动了无线电电子学的蓬勃发展。到1960年前后，西方国家的无线电工业年产10亿只无线电电子管。电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外，也广泛渗透到家庭娱乐领域，将新闻、教育节目、文艺和

8、音乐播送到千家万户。就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展，也有电子管的一臂之力。2.1.3电子管的优缺点由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，现在它的绝大部分用途已经基本被固体器件晶体管所取代。但是电子管负载能力强，线性性能优于晶体管，在高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好，所以仍然在一些地方（如大功率无线电发射设备）继续发挥着不可替代的作用。图1：二极管 图2：二极管2.2 晶体管时代2.2.1电子管的介绍晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可

9、变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。2.2.2晶体管的产生和发展1947年12月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声。晶体管出现后，人们就能用一个小巧的、消耗功率低的电子器件，来代替体积大、功率消耗大的电子管了。晶体管的发明又为后来集成电路的降生吹响了号角。20世纪最初的10年，通信系统已开始应用半导体材料。20世

10、纪上半叶，在无线电爱好者中广泛流行的矿石收音机，就采用矿石这种半导体材料进行检波。半导体的电学特性也在电话系统中得到了应用。巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后，他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点，来代替金箔接点，制造了“点接触型晶体管”。1947年12月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。在为这种器件命名时，布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resister(转换电阻)，后来缩写为transi

11、stor，中文译名就是晶体管。由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。1950年，第一只“PN结型晶体管”问世了，它的性能与肖克莱原来设想的完全一致。今天的晶体管，大部分仍是这种PN结型晶体管。(所谓PN结就是P型和N型的结合处。P型多空穴。N型多电子。)1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人，因发明晶体管同时荣获诺贝尔物理学奖。 图3：晶体管之父 威廉邵克雷 图4：晶体管2.3 集成电路时代2.3.1集

12、成电路的介绍集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。2.3.2集成电路的产生集成电路发明者为杰克基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯特诺伊思（基于锗的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。1952年，英国雷达研究所的一个著名科学家达默提出能

13、否将晶体管等元件不通过连接线而直接集成在一起从而构成一个有特定功能的电路。之后，美国得克萨斯仪器公司的基比尔按其思路，于1958年制成了第一个集成电路的模型，1959年德州仪器公司宣布发明集成电路，从此，电子技术进入集成电路时代。同年，美国著名的仙童电子公司也宣布研究成功集成电路，该公司赫尔尼等人发明的一整套制造微型晶体管的“平面工艺”被移用到集成电路的制作中，集成电路很快就由实验室试验阶段转入了工业生产阶段。1959年，德州仪器公司建成世界上第一条集成电路生产线。1962年，世界上第一块集成电路正式商品问世。与分立元件的电路相比，集成电路体积重量都大大减小，同时，功耗小，更可靠，更适合大批量

14、生产。集成电路发明后，其发展非常迅速，其制作工艺不断进步，规模不断扩大由于超大规模集成电路已经发展的很成熟，所以集成电路基本上已经淘汰，只有在实验时或者小规模系统时用上。但它是一个很重要的过渡，由单个元件转换为大量集成吗，这本来就是一个质的飞跃。图5：集成电路2.3.3集成电路的发展 如表1所示 自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。随着集成度的提高，器件尺寸不断减小。1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.

15、5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米。表1：集成电路的规模发展时 期规 模集成度50年代末小规模集成电路（SSI）10060年代中规模集成电路（MSI）100070年代大规模集成电路（LSI）100070年代末超大规模集成电路（VLSI）1000080年代特大规模集成电路（ULSI）100000 2.4超大规模集成电路时代1958年，贝尔实验室制造出金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），尽管它比双极型晶体管晚了近十年，但由于其制造工艺简单，为集成化提供了有利条件。随着硅平面工艺技术的发展，MOS集成电路遵循Moore定律，即一个芯片上所集成的器件，以每隔18个月提高一倍的速

16、度向前飞速发展。至今集成电路的集成度已提高了500万倍，特征尺寸缩小200倍，单个器件成本下降100万倍。以计算机的核心CPU的规模为例：1971年，Intel推出世界上第一块微处理器4004，线宽10m，集成2300个晶体管；1979年，第一块成功用于个人电脑的CPU 8088内含2.9万个晶体管，线宽2m；1989年,80486芯片集成12万个晶体管，首次突破了100万个的界限，同时，线宽也突破了1m，达到08m。而现在，Intel公司更是将其生产工艺提升到013m，其Northwood Penfium4处理器已集成5200万个晶体管。如今，193nm DUV技术（ArF准分子激光）可降光

17、刻的特征尺寸推进到0.090m 特征尺寸。三、新型电子技术3.1纳米技术3.1.1 什么是纳米技术纳米是一种几何尺寸的量度单位，一纳米是一米的十亿分之一，略等于45个原子排列起来的长度。随着扫描隧道显微镜的发明使用，世界上诞生了以01100纳米。这样尺度为研究对象的前沿学科，这就是纳米科技。纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，确认了应用纳米科技可以直接以原子、分子构造、重组具有特定功能的产品目标，产生了纳米技术及其产品。但是，不同的研究领域和科研人员给予“纳米技术”定义了三种不同的概念。第一是美国福赛特研究所的德雷克斯勒博士提出的“分子纳米技术”，就是使组合分子的机器实

18、用化，从而可以任意组合种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构，他认为微型机器可以利用自然界中存在的所有廉价材料制造任何东西。第二个概念是把纳米技术定位为微加工技术的极限，也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构技术。这种纳米级的加工技术，将使半导体微型化达到极限。第三种概念是从生物的角度出发而提出的。例如细胞运动器官鞭毛马达的直径为20纳米左右，我国在这一领域的研究处于世界领先地位。 图6：纳米电子技术3.1.2 各个国家对纳米技术的发展战略巨资抢占纳米技术战略高地。美国将纳米计划视为下次工业革命核心，美国政府部门在纳米科技基础研究方面进行了大量投资，从多方面进行基础研究。日本从

19、1992年起已建立了“原子技术项目”，在纳米电子元件和纳米复合材料等应用领域处于世界领先水平，该国对纳米技术研究的资助主要源于政府部门和大公司。在欧洲，瑞士制定了“TOPNAN021”计划，并把它作为下一代的基础领域，瑞士在精密机械和医药品等方面非常有实力。德国也把纳米技术列为下世纪科研创新的战略领域。目前，世界上纳米技术产品一年的营业额已经达到500亿美元，预计到2010年纳米技术的市场容量将达14400亿美元，纳米技术将彻底改变目前的产业结构，并孕育着巨大的商机。纳米技术在我国也逐渐受到重视。近年来，科技部、中国科学院和国家自然科学基金委等部门纷纷在立项和资金上对纳米研究给予支持。经过多年

20、努力，我国已经建成了几个纳米研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已经形成了一支从事纳米研究的队伍。从在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶体，到合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管，从组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针，到合成出高质量的储氢碳纳米材料 我国科学家纷纷联手，在这一最活跃的前沿科学领域里勇敢搏击，取得了一系列令世界为之瞩目的成就，奠定了我国在这一领域的世界领先地位。但是，我国纳米技术的总体水平与美国、日本、欧洲相比差距还很大。3.2生物分子电子技术早在20世纪70年代初，科学家们研究发现，生存于死海盐湖以及濒临干涸的热带泻湖中的被称为细菌视紫红质，简称BR 蛋白

21、质的一种吸光蛋白质对光非常敏感O 当光照射时BR 蛋白质分子结构将发生周期性变化其中的两种稳定结构状态起导通和关闭的开关作用可用来表示信息 或 1 状态O 利用这一特性可制作生物分子开关。此外，科学家们还发现其它许多蛋白质分子也具有开关特性O 一个蛋白质分子就是一个开关。从而提出分子电子器件的概念。美国华盛顿海军研究所最早进行把有机化合物用于分子电子器件的研究。 1978年第一个有机晶体管研制成功20世纪80年代初在国际上提出的 生物芯片 这一名词把微电子集成电路技术与生物性分子功能相结合提出构建具有生物活性的微功能元件，进行信息的获取、储存、处理和传输，达到仿生信息处理的目的在这基础上诞生了

22、“分子电子学”。在此期间，生物分子器件的研究也取得了较大进展。1983年制成了第一个分子检波器; 1985年利用细胞色素C制成了有开关功能和记忆功能的生物分子元件。进入到20世纪90年代人们对蛋白质的结构光学和光电性能已经有了较深入的认识。利用蛋白质开关元件可以制成各种逻辑部件存贮元件和分子超大规模集成电路的芯片。近几年来美、英、日等国极其重视分子电子技术的发展，掀起了研究和开发生物芯片和生物电脑热潮，并取得重大的突破: 在2000年9月美国威斯康星_麦迪逊的科学家开发出一种用于制造DNA计算机的新技术，能将DNA分子的活性范围限制在固体表面来进行运算; 美国普林斯顿大学的科学家研制出一种简单

23、的DNA计算机，用其计算数学问题的答案。正确率令人满意; 日本东京大学的科学家也在DNA 计算机方面取得重要的进展; 由美国贝尔实验室和牛津大学科学家组成的研究小组研究制出一台DNA 发动机可以制造出分子大小的电子电路，使未来计算机体积更小，运算速度更快。科学家们积极探讨希望能研制出由单个电子、原子和分子构成的器件、连线和电路，把大量的电子系统组成一个巨大的存储系统进而组成功能巨大的并行计算机，最终实现分子电脑和分子机器。3.3嵌入式电子技术嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，一类是采用通用计算机的CPU处理器，另一类是采用微控制器，微控制器具有单片化、体积小、功耗低、可靠性高、芯片

24、上的外设资源丰富等特点，成为嵌入式系统的主流器件。嵌入式处理器已经从单一的微处理器嵌入、发展到DSP和目前主要采用的32位嵌入式CPU，未来发展方向为片上系统。手机领域：以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业。甚至针对于手机软件开发，还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。一方面，手机得到了大规模普及，另一方面，手机的功能得到了飞速发展，3、4年前的手机功能与价格与现在就不能同日而语。随着国内3G时代的脚步日益临近，可以预料到手机领域的软硬件都必将面临一场更大的变革。功耗、功能、带宽、价格等都是手机硬件领域的热门词汇。从软件技术角度来看，我认为手机的软件操作系统平台会趋于

25、标准化和统一化。手机的应用会愈加丰富，除了最基本的通话功能外，逐渐会包括目前PDA、数码相机、游戏机等功能，更加趋向于成为个人手持终端。四、未来40年电子技术的发展方向1）半导体生存系统正在发生变化，随着半导体产业数十年的发展，整机制造商和半导体供应商的需求和服务都在发生转变：从整机制造商来看，其需求层次已由器件、参考设计上升到总体解决方案，包括硬件、软件，甚至外形等工业设计，这对半导体厂商提出更高的要求；另一方面，半导体供应商面临更多的挑战，包括更高的集成度、更低的功耗、更低的成本。基于这些要求，业界的广泛合作会成为一个必然。例如，一家半导体公司可能需要与数十甚至百家软件供应商合作，共同推出

26、一个平台以满足应用的需求。在这一方面，也希望中国本土的半导体厂家在业界广泛开展合作，以各自的特点形成强强联合态势，迅速建立自己的品牌形象。2）平台解决方案的重要性和业界的接受程度日益明显。领先的半导体公司纷纷推出了各具特色的平台产品，其优势体现在强大的功能、广泛的第三方软件和硬件支持、产品的可延续性和升级性等。从业界的发展趋势看，当我们由单个器件向更高集成度发展的过程中，平台解决方案是必然所至，尤其是那些在广义平台概念上衍生而出的针对特定垂直市场的平台解决方案，如频视应用、音频应用、显示应用等。3）可靠、高效率、低功耗是业界对电源系统的永久追求。从目前一些领先电源半导体制造商的解决方案来看，在

27、中、小功率应用中，提高效率、降低成本仍然是主要的作为；而对于大功率应用来看，多相位无疑将成为主流，在服务器、电信设备中的应用中已明显看到这个趋势。节能产品已成为进入欧美等发达国家的通行证，相关的法规和行业标准也在不断出台，利用先进的节能半导体技术能在电动控制、照明等主要耗电领域节省30%至50%的能源。4）可编程技术和器件将与平台半导体解决方案形成更激烈的竞争态势，并促进FPGA/CPLD器件密度的进一步提高，以及面向特定应用的新型器的研发。快速的产品更新周期和不断的升级造就了可编程器件的迅速发展，对于样品阶段以及一些新兴电子产品来说，将一直保持其灵活、快速的优势，而当进入快速成长和成熟期的阶

28、段，可编程器件公司的策略是低成本可编程器件或类似ASIC的掩膜器件来进一步延伸其产品的生命周期。而这对于制造商的利益在于可以无缝地移植代码，并顺利地进入批量生产。5） EDA工具和半导体IP成为半导体工业发展的重要支持力量。半导体工艺向90nm以及65nm、45nm直至32nm的进程大大增加了芯片复杂度，而其它需求，如采用CMOS工艺实现模拟和射频电路、DFM、DFT等，对EDA工具提出了更高的要求。SiP是半导体厂商可以考虑的一种重要模式。与此同时，半导体IP，尤其是一些被业界广泛认同的内核，正成为快速推出IC（单IP内核或多IP内核）的一条捷径。6）模拟器件仍然无处不在。数字家庭中的无线连

29、接、新潮便携数码产品中的音频电路、电源管理、信号通路使模拟器件的重要性日益突显，我们看到的趋势是在数字世界中创造了更多的模拟应用，放大器、ADC/DAC、接口都是明显的例子。未来，我们应该更关注的是模拟及数字器件将如何不断融合的发展进程。7） 信息加密系统是身份认证、信息保密、信息完整以及信息确认方面的保证。PKI加密算法等，可以提供数据的安全保障，而结合了智能卡和PKI的智能卡存储加密解决方案，通过“卡”和“密钥”的共同使用，可以进一步提高安全的可靠性。同时，生物密钥、量子密钥等其它加密手段也在取得进展。五、电子技术在军事方面的应用 在军事方面，微电子技术最直接、最广泛的应用是在电子战领域。

30、有人说，19世纪是海战的世纪，20世纪是空战的世纪，21世纪将是电子战世纪。句话道出了战争的发展趋势，也道出了电子战在当今军事中的地位。与之相关的电子战技术则是指研究利用电子装备或器材进行电磁斗争的技术。它涉及雷达对抗、通信对抗、C3I对抗、敌我识别与导航对抗等领域。而这些领域有个共同点，那就是它们都需要电磁场理论和微电子技术的有力支持。如果说电子战是看不见的战争，那么块块基于微电子技术的芯片则是看得见的战争载体。正是它们开辟了个全方位、多层次、大纵深、广频谱、宽频带、非线性的未来战场。 5.1轻武器领域中的电子技术 轻武器领域始终是微电子技术大显身手的舞台。轻武器的小型化智能化离不开微电子技

31、术的支持。最近，以色列一家名为“墙角射击”的公司推出一种新型 “拐弯步枪”。运用这种步枪，射击者可以在墙角侧无需暴露自己就能向另一侧射击，让拐角成为对自己有利的地形。由于反恐战争的需要，在军事上对单兵战斗武器性能的要求愈来愈高，无论在军队还是警队中应用“拐弯步枪”，都可以提高近距离搏斗和城市战的战斗力。而这种武器的录像系统、瞄准系统、控制系统等都是芯片大师们的杰作，可以说是微电子技术孕育了这个理想武器。 5.2精确制导和火控领域中的电子技术 在精确制导和火控领域，微电子技术更是起到核心和基础的作用。美国国防部正在研制的弹道导弹、机载电子设备等新型武器和电子系统中，将近80%的非存储器电路将采用

32、专用集成电路。美国F111飞机采用超高速集成电路后，平均故障间隔时间从原来的40小时提高到5000小时左右，总的元件数从224个减少到60个。“爱国者”导弹采用定制的超高速集成电路后，电子模块从200个减为13个，可同时跟踪多达100个目标，还能对目标进行分类，并同时引导8枚导弹分别攻击8个目标。回顾历史，微电子技术还上演过“英雄救美”的传奇呢！上世纪60年代，美国的“民兵”洲际导弹由于制导计算机太笨重不能服役，后来随着集成电路的发展和微电子技术的应用，计算机的体积大大减小，同时也使弹上计算机的可靠性达到了规定指标，这一强力武器终于得以装备部队。而战斧式巡航导弹在60年代由于效费比低曾一度被考

33、虑淘汰，后由于微制导技术解决了其效费比的问题，又重新装备部队，成为美军的杀手锏之一，在许多战争中都发挥出决定性的作用。 5.3军事航天领域中的电子技术在军事航天领域，微电子技术同样不可或缺。军事航天技术是以军事应用为目的、开发和利用太空的一门综合性工程技术。迄今世界各国共发射了5000多个航天器，其中70%用于军事目的。太空也已经成为未来战争的战场，为了掌握太空战场的控制权，各国都在加紧发展军事航天技术，而微电子技术则是基础技术之一。美国“战略防御倡议”（即星球大战计划）中的空间监视系统采用了超高速集成电路和微波毫米波单片集成电路，小小的硅片在庞大的系统中显得那么不起眼，可是它们却是实实在在的

34、幕后英雄！ 当然，当代军事技术涉及了太多的学科和领域，而微电子技术只是其中之一。但是不可否认，它将在未来军事中扮演越来越重要的角色，它是未来军事的希望之星。六、未来40年电子技术的展望6.1未来纳米技术在军事运用的展望目前，科学家正在探讨研制由单个分子组成连线和晶体管的分子线路，最终实现分子电脑。纳米技术发展的结果还将出现由电子系统、机械系统和生物系统组成的分子机器，即含有纳米计算机的、可人机对话的、有自我复制能力的纳米装置。由此可见，纳米技术的发展有可能导致制造技术乃至整个军事技术的革命，甚至对未来战争产生深远的影响。利用纳米技术组成的量子器件的工作速度可提高1Oo0倍，可大大提高信息传输和

35、处理能力，使武器装备产生质的飞跃。采用量子器件的雷达，其信息处理能力可提高10倍乃至几百倍；可把建立在大量信息处理基础上的超高分辨率合成孔径雷达放在卫星上进行高精度对地侦察；可制成小巧的化学战剂传感器和分布式战场传感网络，使部队信息获取能力大大提高。例如，战斗机的一个电子系统，若用纳米技术产品取代现有的大规模集成电路，可使重量由原来的4、5千克下降至0、0l千克，功耗从25瓦下降至00l瓦以下。纳米技术还可把整个飞机的电子系统都集成在一块芯片上，并使现有许多大型的机载、车载电子战系统变为可由单兵携带的装备。利用纳米技术还可制造重量小于01千克的卫星，可用几百颗这样的卫星覆盖全球，完成侦察和信息

36、转发任务。用可调动态特性的纳米技术作武器的蒙皮，可获得附加气动力控制能力，这一技术将导致飞机设计的根本性变化。具有“灵巧”蒙皮的潜艇可立刻确定当时的速度并反馈给中央计算机进行调整，将噪声降至最小。用纳米技术制成的压力传感器列阵做机器人的皮肤，具有十分灵敏的触感，可以有效地完成某些军事任务。采用以纳米硅薄膜和纳米氧化锌薄膜制成的加速度计为核心的，具有新原理、全固态化、智能化的微型惯性导航系统，可使制导武器的制导精度以及可靠性、机动性大大提高，并使之具有更高的命中率和击毁率。研究发现，纳米材料具有较高的电磁波吸收系数，不同的纳米材料在不同的波段具有隐身功能。现正在探索用纳米材料作为毫米波和厘米波的

37、隐身材料。利用纳米技术可制成微机器人失能系统。当它接近目标时能“感觉”到敌方电子系统的位置，并能渗入该系统使之丧失功能。利用纳米技术可制作昆虫平台，即把微机器人植入昆虫的神经系统，控制昆虫飞向敌方收集情报，或使目标丧失功能和杀伤敌人。6.2未来生物分子电子技术的展望每次科学家说摩尔定律将要失效的时候，又会涌现出新技术延续了摩尔定律。所以我们暂且可以利用摩尔来计算一下以后晶体管的集成数量。现在一片芯片上可容纳个晶体管，根据摩尔定律，假设每年增长一倍，那么40年之后就会增长到*个晶体管，这是无法想象的。当然，以后肯定会发展出新的材料。甚至以一种完全超出现在人理解的方式存在。比如以后会有一种新型的集

38、成电路取代CMOS管，使电路的速度更快，性能更好，耗能也更低。但是我认为40年后或许没有晶体管这一说了，毕竟晶体管有它的极限。更让人看好的是生物电子技术。有专家又说21世纪是生物和光的世界。生物由于有着其先天的优势，在智能化和速度上相对半导体有很大的改善，如今利用BR蛋白质和发光染料分子可研制成一种具有电子功能的蛋白质的分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型的逻辑元件。例如美国密歇根立韦思大学医学院生物分子信息小组的科学家研制出作为“神经元”的逻辑元件；美国锡拉丘兹大学的研究人员也利用BR蛋白质制作光导“与门”。对BR蛋白质进行光照循环时，它会按一定的顺序发生结构变化，对结构变化

39、中的不同状态可分别用0和1表示.因此利用蛋白质可记录数字信息的性质研制成光学存贮器.如美国的科克分子电子学中心开发的存贮系统,它是在2. 54 cm 2. 54 cm 5. 08 cm 大小的透明容器里填以聚丙烯酰胺凝胶并把BR蛋白质放进其中,以构成存放数据的三维阵列。如果能把生物分子元器件研究成熟的话，这就完全可以取代以前的晶体管，让电路达到一个值得飞跃。因为生物分子器件相对晶体管后很多无可比拟的优势。由于一个蛋白质分子就能构成一个开关，芯片中的线宽可能达到cm水平，因此其集成度比硅集成电路可高出10万倍。1cm2可集成10151018个门电路。在理论上，蛋白质存贮器可存贮104亿字节，相当

40、于可存贮5000亿个汉字的信息量。即使断电时，仍然可稳定保存数据。因此，其体积可缩小到1%甚至千分之一。存贮信息的空间仅占百亿亿分之一。而且分子元件的开关速度比硅开关元件提高1000倍，由蛋白质元件构成的蛋白质电脑具有并行处理信息的功能。因此，可大大提高电脑的运算速度和信息处理能力，其运算时间则为硅计算机的万分之一。此外，它还具有自我组织，自我复制等再生能力，可靠性高。此外，它阻抗低、耗能低、功效高，与生物体同质具有生物活性。40年后，我相信生物电子技术可以完全取代现有的晶体管电子电路，电子器件的速度达到一个你无法想象的飞跃。七、研讨体会这次关于“19002050年电子技术的发展和展望”研讨使

41、我收获颇丰，通过查找资料，和与同学相互交流使我对电子技术的发展有了一个全面的了解，让我明白了学习数子电子技术这门课对于电信学院本科生的意义所在，同时对搜索知识和写研讨报告的能力得到了锻炼。在如今这个信息社会中，电子技术扮演着举足轻重的角色，没有电子技术的发展，谈不上国家的强大，民族的复兴。可以说电子技术的发展决定着一个国家未来的命运。作为未来国家的希冀，我们更应该多了解电子技术，打好基础。牛顿说过“他之所以能取得这么大的成功，是因为他站在巨人的肩膀上”，所以我们目前做的都应经是很成熟的了，最重要的是弄清楚它的原理，注重一些小细节，这是创新的根本，慢慢积累，或许有一天我们也会站在学术界的巅峰。关

42、于这次研究性课题，做的时候查了很多资料，才发现自己知道只是皮毛，几乎每一个知识点都有很多不知道的，电子行业应用十分广泛，而我们现在学习的都是些基础，虽说这些都是基础，但很重要，在学习这些基础知识的时候，我们还是要多了解一些前沿的科技，这样才能让自己的目光放的更长远，让自己的目光更加闵锐。如果没有了电子技术，世界会怎么样？或许就是哲学家们点着油灯，一直在探讨人生问题了。作为未来的电子工程师，我们是在改变世界，改变人类，只有拥有一颗自豪的心，我们才能前进的更远。我这次着重探讨了电子技术在军事方面的应用，因为目前的钓鱼岛问题，黄岩岛问题等都是对国家军事的一个考验，而电子技术在军事方面的应用前景十分光明，现在每个国家都对电子技术的研究投入巨大，就是为了在未来的世界格局中占有一席之地，所以我们作为未来的电子工程师，国家担子我们应该扛起。八、参考文献1 2侯建军.数字电子技术基础第二版M.北京.高等教育出版社,2007.3刘国忠.现代电子技术及应用M.北京:机械工业出版社,2010.4陈心中、徐润君纳米技术的广阔应用前景物理与工程,2001(6)13