第十二講 電子信息工程的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.ppt
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1、第十四講 電子信息工程的發(fā)展趨勢(一),引子 為有效的實現(xiàn)前瞻性、戰(zhàn)略性和宏觀性 決策的最好方法就是分析事物的發(fā)展趨勢。,主要內(nèi)容,1.前言 2.電子信息工程概述 3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢 4.電子信息工程的現(xiàn)代理論 5.電子信息技術(shù)的連鎖效應(yīng),1.前言(一),1.1學(xué)科特點: 電子信息工程是一門應(yīng)用電路理論和計算機等現(xiàn)代化技術(shù)進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、開發(fā)、應(yīng)用和集成等技術(shù)。 1.2主要技術(shù)方向: 語音信號處理,圖像信號處理和數(shù)據(jù)信號處理及其控制;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);遙控遙測遙感技術(shù);宇航、宇宙通信、射電天文學(xué);國防電子信息技術(shù)、醫(yī)療電子技
2、術(shù)等等,前言(二)1.3人才培養(yǎng)目標(biāo):,掌握現(xiàn)代電子技術(shù)理論、熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計原理與設(shè)計方法。 具有較強的電子線路、計算機應(yīng)用、外語和相應(yīng)工程技術(shù)應(yīng)用能力。 面向電子技術(shù)、自動控制和智能控制、計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子、信息、通信領(lǐng)域的寬口徑、高素質(zhì)、德智體全面發(fā)展的具有創(chuàng)新能力的高級工程技術(shù)人才。,返回,2.電子信息工程概述(一)2.1專業(yè)背景與市場預(yù)測:,電子信息工程專業(yè)是前沿學(xué)科,現(xiàn)代社會的各個領(lǐng)域及人們?nèi)粘I畹榷寂c電子信息技術(shù)有著緊密的聯(lián)系。 全國各地從事電子技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)、安裝調(diào)試、運行維護、銷售和應(yīng)用的企事業(yè)單位很多,隨著社會的發(fā)展,這樣的企事業(yè)和相關(guān)企業(yè)會越來越多。,2.電子
3、信息工程概述(二)培養(yǎng)要求 :2.2,學(xué)習(xí)信號的獲取與處理、電子設(shè)備與信息系統(tǒng)等方面的基本理論和基本知識,受到電子與信息工程實踐(包括生產(chǎn)實習(xí)和室內(nèi)實驗)的基本訓(xùn)練。 具備良好的科學(xué)素質(zhì),具備設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和集成電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的基本能力,并具有較強的知識更新能力和廣泛的科學(xué)適應(yīng)能力。,2、 電子信息工程概述(三) 2.3 就業(yè)去向 :,在電子信息類的相關(guān)企業(yè)中,從事電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、經(jīng)營與技術(shù)管理和開發(fā)工作; 面向電子產(chǎn)品與設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)營單位,從事各種電子產(chǎn)品與設(shè)備的裝配、調(diào)試、檢測、應(yīng)用及維修技術(shù)工作; 到企事業(yè)單位從事機電設(shè)備、通信設(shè)備及計算機控制等設(shè)備的安全運行及維護管理工作;
4、 從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的設(shè)計、應(yīng)用開發(fā)以及技術(shù)管理等。 比如,做電子工程師,設(shè)計開發(fā)一些電子、通信器件;做軟件工程師,設(shè)計開發(fā)與硬件相關(guān)的各種軟件;做項目主管,策劃一些大的系統(tǒng),這對經(jīng)驗、知識要求很高;還可以繼續(xù)進修成為教師,從事科研工作等。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢-朝陽產(chǎn)業(yè)、八大熱點簡介,:引言:電子信息產(chǎn)業(yè)是一項新興的高科技產(chǎn)業(yè),被稱為朝陽產(chǎn)業(yè)。 據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部分析,“十五”期間是我國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期,預(yù)計電子信息產(chǎn)業(yè)仍將以高于經(jīng)濟增速兩倍左右的速度快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。 就目前技術(shù)發(fā)展情況分析,大致由八大熱點技術(shù),一下介紹之。 3.1 元器件的發(fā)展趨勢 3.2 集成電
5、路 3.3 軟件 3. 4 新型平板顯示 3.5 太陽能光伏 3.6 音視頻 技術(shù) 3.7 移動通信 3.8 計算機 科學(xué)與技術(shù) 通信業(yè)務(wù)如數(shù)據(jù)通信、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、電話信息服務(wù)、手機短信等業(yè)務(wù)也將迅速擴展; 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)備和顧客服務(wù)、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。,返回,3.1 元器件的發(fā)展意義和趨勢,1)意義:電子元件是信息技術(shù)的重要支撐,是電子裝備、電子信息系統(tǒng)以及武器裝備控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。 2)元器件的
6、發(fā)展趨勢: 片 式化、小型化 復(fù)合化、集成化 高頻化、高性能、高精度,2)元器件的發(fā)展趨勢:,片 式化、小型化:即各種元器件做成片狀或壓縮體積,其外形小而薄,片式化已成為衡量電子元件技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,也是電子元件發(fā)展史上的一個重要里程碑,并由此掀起了組裝革命的熱潮 。 片 式化元器件范圍:包括無源元件、機電元件、音響元件和復(fù)合元件,如片式的電阻器、電容器、電位器、電感器、連接器、繼電器、開關(guān)、蜂鳴器、揚聲器、濾波器、振蕩器、延遲線、變壓器、傳感器等。,片式化、小型化舉例,片式鉭電容器和片式塑料膜電容器最小尺寸均已達1.60.8mm2,且已商品化 ; 片式陶瓷電容器、片式負(fù)溫度系數(shù)熱敏
7、電阻器(NTC)已開始批量生產(chǎn)0603型(0.60.3mm2)微小型產(chǎn)品 ; 2mm見方的片式微調(diào)電位器也已商品化; 壓控振蕩器現(xiàn)已降到0.05cm3(4.85.51.9mm2); 0.02cm3的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)已開始批量生產(chǎn); 0.012cm3(42.51.2mm2)的溫度補償晶體振蕩器(TCXO)已開發(fā)成功; 2003年日本已開始批量生產(chǎn)體積僅0.0045cm3(2.52.00.9mm2)的石英晶體濾波器; 在繼電器產(chǎn)品方面,日本歐姆龍(Omron)公司已開發(fā)了目前世界上尺寸最小的繼電器G6J系列,其尺寸僅為0.445cm3(4.810.39mm),同時該公司還開發(fā)了當(dāng)今尺
8、寸最小的片式繼電器G6K系列,其體積僅0.325cm3。,主要國家電子元件的發(fā)展概況(一),美國:是傳統(tǒng)電子元件強國,上世紀(jì)90年代中期,為促進電子元件發(fā)展,美國政府就曾撥款7000萬美元,實施了一項旨在開發(fā)無源集成和多芯片組裝技術(shù)的三年計劃。 2000年,美國商務(wù)部、國家標(biāo)準(zhǔn)與計劃研究所和一些大型企業(yè)聯(lián)合發(fā)起了一個規(guī)模更大的“先進嵌入式無源元件聯(lián)合研究計劃”,這為期四年的計劃,通過建立一個國家制造科學(xué)中心,推動了新一代元件的研發(fā)。 在美國國防部2004財政年度計劃中,“先進元件開發(fā)與產(chǎn)品”被列為7個重大計劃之一,其預(yù)算經(jīng)費高達132億美元。,主要國家電子元件的發(fā)展概況(二),俄羅斯 :200
9、7年末,俄羅斯聯(lián)邦政府批準(zhǔn)了“20082015年發(fā)展電子元器件和無線電聯(lián)邦專項計劃”,旨在幫助解決電子元件在內(nèi)的電子領(lǐng)域技術(shù)工藝落后問題。俄聯(lián)邦拔給該計劃的預(yù)算資金為1100億盧布,此外還有預(yù)算外資金770億盧布。該計劃如能順利實施,到2015年,俄羅斯國產(chǎn)元件預(yù)計將會占據(jù)國內(nèi)市場的一半份額。,世界主要國家電子元件的發(fā)展(三),日本:長期以來,日本的電子元件發(fā)展都具有扎實的基礎(chǔ),這主要歸功于日本電子元件工業(yè)界對元件基礎(chǔ)研究的重視,并著眼于中長期的研究和開發(fā)。 日本的電子元件廠商普遍與企業(yè)結(jié)成聯(lián)盟并制訂了510年基礎(chǔ)研究的技術(shù)路線圖,對包括材料技術(shù)、納米級加工技術(shù)和其他加工技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)域進行
10、深入研究。 2007年,各電子元件企業(yè)把研發(fā)目標(biāo)指向技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合,將研發(fā)經(jīng)費積極投向強化核心技術(shù)和新技術(shù)發(fā)明,致力于向高性能化、復(fù)合化、多樣化發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,日本十大電子元件主流廠商2007年度研發(fā)經(jīng)費的投入總金額達到2352億日元。,2)元器件的發(fā)展趨勢(2)復(fù)合化、集成化,在傳感器方面,美國摩托羅位公司已將化學(xué)傳感器、加速度和壓力傳感器相集成,Burr-Brown公司已提供集成有紅外LED/放大器的氣體傳感器,從而提高了性能,降低了成本,縮小了體積。 在微電機方面,德國Faulhaber電機公司開發(fā)了集成有磁性敏感元件的脈沖傳感器和專用集成電路的微電機。 電阻網(wǎng)絡(luò)已成為日本片式電阻網(wǎng)絡(luò)的
11、主流產(chǎn)品 ; 連接器與其他部件或電路的復(fù)合化產(chǎn)品也在不斷發(fā)展,日本廠商已開發(fā)了具有良好電磁干擾(EMI)屏蔽特性的嵌入濾波器的D連接器,并已用于筆記本計算機 ;,2)元器件的發(fā)展趨勢(3)高頻化,要求:擬制電容的串聯(lián)電阻(ESR)和等效電感(ESL); 在片式多層陶瓷電容器(MLCC)領(lǐng)域,美國ATC、AVX和英國Morgan公司在RF/微波高功率和微波高Q、微波低等效串聯(lián)電感技術(shù)方面已居世界領(lǐng)先地位。 日本Murata采用銅內(nèi)電極已獲得了極低等效串聯(lián)電阻產(chǎn)品; 在低等效串聯(lián)電感方面,美國JohansonTechnology公司100pF電容器的等效串聯(lián)電感僅0.2nH; TDK的3216型1
12、04pF電容器的等效串聯(lián)電感僅為0.28nH,等效串聯(lián)電阻僅為14m,分別為傳統(tǒng)3216型產(chǎn)品的44%和70%;而3216型2200pf的三端電容器其等效串聯(lián)電感為0.03nH,等效串聯(lián)電阻為32m,僅分別為常規(guī)產(chǎn)品的1/25和1/8。,2)元器件的發(fā)展趨勢(4) 高性能、高精度化,在晶體振蕩器方面,日本精工愛普生公司2003年已設(shè)計出EG-2000聲表面波振蕩器,其周期抖動T值僅3.0ps,峰峰抖動最大周期T值為25ps,工作頻率最高可達400MHz,頻率漂移為10010-6; 在光纖光纜方面,日本住友電工和日本北海道大學(xué)已合作研制成一種低損耗多孔光纖,其在1550nm波長處的損耗低至創(chuàng)記錄
13、的0.82dB/km,較以前的多孔光纖降低了99.67%; 溫度傳感器現(xiàn)一般測溫范圍可達-100+350,重復(fù)性誤差0.1%。半導(dǎo)體氣敏元件的重復(fù)誤差小于2%,響應(yīng)時間小于5秒。,第十五講 電子信息工程的發(fā)展趨勢(二),主要內(nèi)容 1.前言(已講) 2.電子信息工程概述(已講) 3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(續(xù)) 4.電子信息工程的現(xiàn)代理論 5.電子信息技術(shù)的連鎖效應(yīng),. 3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢 3.2集成電路,1)概況世界集成電路市場近年來保持穩(wěn)步增長,據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)的數(shù)據(jù),2007年市場銷售值為2194億美元,比2006年增長4.7%,預(yù)計未來幾年仍保持一位數(shù)的增長態(tài)
14、勢。集成電路市場具有明顯的區(qū)域性,亞太地區(qū)尤其是日本一直是市場增長的重點區(qū)域,目前占世界整體市場份額的最大部分,但其增長速度已經(jīng)趨緩;歐洲保持穩(wěn)步增長;美國市場疲軟,呈現(xiàn)下降的態(tài)勢。從企業(yè)角度上看,世界主要市場被業(yè)內(nèi)巨頭所瓜分,60%以上的市場份額來自于20強企業(yè),其中世界集成電路兩大巨頭英特爾與三星所占據(jù)的市場份額高達20%。,3.2集成電路,2)技術(shù)水平: (1) 線寬: 集成電路技術(shù)的發(fā)展主線一直體現(xiàn)在設(shè)計線寬的不斷縮小上。2005年,90nm設(shè)計線寬的集成電路產(chǎn)品開始上市,基于90nm/12英寸的生產(chǎn)線正式開始進入批量產(chǎn)階段,集成電路技術(shù)的總體水平自此跨入了全新的納米時代。2006年,
15、在90nm產(chǎn)品逐漸增多的同時,基于65nm技術(shù)的集成電路產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。2007年,各類60nm65nm水平的DRAM、FLASH、ASIC、FPGA等電路產(chǎn)品已經(jīng)大批量生產(chǎn),45nm工藝技術(shù)的成熟程度也在不斷提高,多類產(chǎn)品開發(fā)成功,商品化產(chǎn)品開始進入市場。作為45nm之后的32nm技術(shù),近期也取得了進展。集成電路專用設(shè)備是實現(xiàn)產(chǎn)品制造的必要保障,其中最具代表性的光刻設(shè)備,近年取得了突破性進展??傊?,當(dāng)前集成電路總體技術(shù)水平表現(xiàn)為:65nm技術(shù)已成熟,45nm技術(shù)基本完備,32nm技術(shù)繼續(xù)前行。,3.2集成電路,(2) 集成度: 在納米級集成電路加工技術(shù)的支撐下,集成電路產(chǎn)品正從特大規(guī)模集成電路
16、(ULSI,集成度107109)階段向極大規(guī)模集成電路(GLSI,集成度109以上)階段邁進。CPU作為最具有代表性的集成電路產(chǎn)品目前已經(jīng)進入了多核時代;FLASH是半導(dǎo)體存儲器中發(fā)展最快的一個品種,主流產(chǎn)品為8Gb16Gb,研發(fā)水平達到64Gb;DRAM主流產(chǎn)品為1Gb,研發(fā)水平達到4Gb;ASIC產(chǎn)品發(fā)展速度趨于平緩;可編程器件正在興起;SoC(系統(tǒng)級芯片)產(chǎn)品發(fā)展迅速。,3.2集成電路,3)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈概況: 全球集成電路設(shè)計業(yè)和封裝測試業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。在芯片制造領(lǐng)域,全球12英寸生產(chǎn)線不斷增加。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2006年底,全球12英寸生產(chǎn)線約30條,其中我國臺灣共10條,美國約7
17、條,韓國3條,新加坡、日本和歐洲等共計約10條。,3.2集成電路4)我國概況,(1)生產(chǎn)線:我國大陸已投產(chǎn)的12英寸生產(chǎn)線共3條(包括2007年12月新投產(chǎn)的中芯國際上海生產(chǎn)線),另有2條正在建設(shè)中。 (2)技術(shù)水平: 已初步形成了設(shè)計、芯片制造和封裝測試三業(yè)并舉、較為協(xié)調(diào)的發(fā)展格局,設(shè)計業(yè)和芯片制造業(yè)在產(chǎn)業(yè)中的比重顯著提高,2006年三業(yè)產(chǎn)值所占比例為18.5%32.2%49.3%。 與發(fā)達國家相比,我國集成電路缺乏核心技術(shù),總體技術(shù)水平與國外還有很大的差距,產(chǎn)業(yè)形態(tài)以代工為主,缺乏自主品牌,產(chǎn)業(yè)規(guī)模小,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)滯后于市場需求,集成電路專用設(shè)備及材料自給率低,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成。提高自主
18、創(chuàng)新能力,推進產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展是我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢3)軟件,(1)概況 2001年以來,世界軟件產(chǎn)業(yè)的年均增長率一直保持在6%左右,呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢。據(jù)EITO(歐洲信息技術(shù)觀察協(xié)會)統(tǒng)計,2006年,世界軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模達7486億美元,比2005年增長6.6%。估計2007年全球軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模達7946億美元,比2006年增長6.1%。其中,美國、歐洲、日本的軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模分別為3301億美元、2831億美元、936億美元,占全球軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模的41.5%、35.6%和11.8% 。占全球軟件總產(chǎn)值的88.9%,3)軟件,(2)特點:獨立性、開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、
19、集成性、可擴展性、服務(wù)性和模塊化等特點。軟件從單一產(chǎn)品競爭轉(zhuǎn)向平臺競爭,各類軟件平臺成為競爭的焦點 (3)分類 微軟公司從桌面開始構(gòu)建Windows平臺 :正在逐步跨越服務(wù)器、嵌入式領(lǐng)域,并以其桌面環(huán)境為基礎(chǔ),吸引眾多的獨立軟件開發(fā)商、開發(fā)人員、硬件供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商開發(fā)Windows平臺上的應(yīng)用軟件,來滿足社會各領(lǐng)域、各層次的用戶需求。 一方面,軟件的服務(wù)模式發(fā)生根本性的變化,企業(yè)將基于互聯(lián)網(wǎng)向人們提供軟件升級、應(yīng)用等服務(wù),近幾年流行的軟件即服務(wù)(SaaS)便是軟件服務(wù)化的生動體現(xiàn);另一方面,軟件的商業(yè)模式會因此而發(fā)生重大變化,目前軟件產(chǎn)品銷售的方式將逐漸被軟件服務(wù)方式所取代。未來,軟件服務(wù)
20、將逐步成為市場競爭的核心。,(3)軟件分類,Linux為代表的開源軟件發(fā)展極為迅速、技術(shù)不斷成熟,市場逐步擴大。開源軟件產(chǎn)品已涉及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間軟件以及各類應(yīng)用軟件等諸領(lǐng)域,在應(yīng)用中與各類商業(yè)軟件融合。開源軟件應(yīng)用也正從網(wǎng)絡(luò)邊緣應(yīng)用向核心商用邁進,充分顯示開源軟件正在逐步成熟,發(fā)展前景十分樂觀。 特點:運算功能強大,使用于大型運算;融合了DOS系統(tǒng)的優(yōu)點;權(quán)限等級劃分層次嚴(yán)格;病毒 少,安全性能好; 軟件外包是軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一 :即軟件設(shè)計承包給外單位或個人。 外包業(yè)務(wù)范圍從客戶服務(wù)中心、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程技術(shù)維護等企業(yè)非核心業(yè)務(wù)逐漸向高端的業(yè)務(wù)流程外包(BPO)、商業(yè)系統(tǒng)咨詢、
21、結(jié)構(gòu)設(shè)計及商務(wù)運營等領(lǐng)域拓展,外包服務(wù)模式也向在岸開發(fā)、離岸開發(fā)模式和在岸、離岸結(jié)合等多樣化發(fā)展。據(jù)預(yù)測,到2010年,軟件外包總值將達到8000億美元10000億美元。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢5)新型平板顯示,(1)概況 新型平板顯示市場正處于高速發(fā)展時期,年增長速度保持20%以上,據(jù)市場調(diào)研公司DisplaySreach預(yù)測,到2007年底全球平板顯示產(chǎn)值將突破1000億美元。薄膜式液晶顯示(TFT-LCD)和等離子顯示已成為目前平板顯示主流產(chǎn)品,2006年TFT-LCD約占平板顯示75%的市場份額,等離子顯示約占20%,預(yù)計今后幾年兩者仍將占據(jù)平板顯示市場絕大部分份額。 縱觀世界平板
22、顯示產(chǎn)業(yè)格局,TFT-LCD產(chǎn)業(yè)主要集中在日本、韓國和我國的臺灣地區(qū),等離子顯示屏的生產(chǎn)線主要集中于日本和韓國。,臺灣已經(jīng)成為世界上液晶面板產(chǎn)能最大的地區(qū),4)新型平板顯示,(2)我國概況:我國平板顯示產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻形勢,主要基地在福建省 2008年福建平板顯示產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過600億元,已經(jīng)成為中國重要的平板顯示產(chǎn)業(yè)基地。近年來,在全球平板顯示產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的浪潮中,福建光電顯示企業(yè)加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐,順利完成了由CRT向LCD轉(zhuǎn)型,目前全省共有平板顯示企業(yè)及關(guān)聯(lián)企業(yè)100多家。福建省已初步形成平板顯示產(chǎn)業(yè)鏈條。據(jù)介紹,福建平板顯示產(chǎn)業(yè)下游集聚了一批國際知名的終端廠商,包括冠捷(捷聯(lián))、日立數(shù)字映
23、像、廈華等。其中冠捷(捷聯(lián))顯示器產(chǎn)品市場占有率位居全球第一,日立的等離子電視在中國等離子電視銷售市場排名第一。此外,還集聚了臺灣友達、華冠科技等一批液晶模組企業(yè)、輔訊光電等 我國平板顯示企業(yè)還有京東方、上廣電、江蘇龍騰以及在2007年4月28日開始動工興建等離子屏生產(chǎn)線的四川長虹。 市場對平板顯示產(chǎn)品的需求持續(xù)增長,據(jù)國務(wù)院發(fā)展研究中心統(tǒng)計,2007年前3季度,已經(jīng)實現(xiàn)平板電視銷售542萬臺(其中液晶電視492萬臺,等離子電視50萬臺),全年消費需求有望接近800萬臺。到2007年底,中國城市居民家庭平板電視保有量有望達到1500萬臺,從而實現(xiàn)10%的城鎮(zhèn)居民家庭擁有率,中國平板電視將步入普
24、及消費階段。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢5)太陽能光伏,(1)定義:光伏發(fā)電是利用太陽能級半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式,是當(dāng)今主流的太陽能發(fā)電方式。 (2)概況:最近10年太陽能光伏產(chǎn)業(yè)仍保持了25%40%的高速年均增長率。2005年以前,世界光伏發(fā)電主要集中在發(fā)達國家,特別是日本、德國(占?xì)W盟總量八成)和美國3個經(jīng)濟強國,約占世界光伏發(fā)電市場的80%。 自2005年以來,中國的光伏發(fā)電市場迅速增長,2006年光伏電池產(chǎn)能達到1200MW,產(chǎn)量達450MW,比2005年增長280%;光伏組件產(chǎn)量達到800MW,產(chǎn)能則達到2000MW。目前,中國已成為僅次
25、于日本和德國的第三大光伏電池生產(chǎn)國。2006年,世界太陽能電池產(chǎn)量為1818MW,而排名前10位的廠商產(chǎn)量為1667MW。前10大廠商除一家英國廠商外,全部是日、德、中三國廠商,其中日本夏普2006年光伏電池產(chǎn)量達434MW,已經(jīng)連續(xù)7年位居第1位。我國的尚德電力已從2005年的第6躍居到第4位,預(yù)計到2007年將上升到第2位,尚德電力已成為世界知名的光伏品牌。,5)太陽能光伏,(3)技術(shù)難點: 效率低。 單晶硅太陽能電池的實驗室效率已經(jīng)提高至24.7%,多晶硅電池的實驗室效率也達到了20.3%,非晶硅薄膜電池實驗室效率達到了13%。其他新型電池,如多晶硅薄膜電池、染料敏化電池、有機電池等不斷
26、取得進展。先進技術(shù)不斷向產(chǎn)業(yè)注入,使商業(yè)化電池技術(shù)不斷得到提升。目前市場上商業(yè)化電池份額為晶體硅電池占90%以上,非晶硅電池占9%,其他類型電池占1%。商業(yè)化晶體硅電池的效率達到14%20%(其中單晶硅電池為16%20%,多晶硅電池為14%16%)。 生產(chǎn)規(guī)模?。禾柲茈姵貑螐S生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從20世紀(jì)90年代的5MWp30MWp/年,增長到現(xiàn)在的50MWp500MWp/年。生產(chǎn)工藝不斷簡化,自動化程度不斷提高,出現(xiàn)了多家年產(chǎn)量超過100MW的大型企業(yè)。,5)太陽能光伏,(4)我國概況 我國在產(chǎn)業(yè)鏈的前端與國外先進水平相比仍差距較大,晶體硅的生產(chǎn)僅處于百噸級水平,離最小經(jīng)濟規(guī)模 千噸級水平尚有較大
27、差距;國內(nèi)生產(chǎn)線工藝設(shè)備落后,物料和電力消耗過大,與國際水平相比,能耗高出一倍以上,缺乏競爭力;硅片制造所需的加工設(shè)備也主要依賴進口。這導(dǎo)致我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是典型的兩頭在外的產(chǎn)業(yè),即技術(shù)和原材料、銷售和市場在國外,加工制造在國內(nèi)。要實現(xiàn)我國光伏產(chǎn)業(yè)由大到強的轉(zhuǎn)變,必須加強產(chǎn)業(yè)鏈前端部分,突破材料制造和加工設(shè)備這兩大制約我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢6)音視頻 技術(shù),(1)含義:聲音和圖像信號的產(chǎn)生、處理和播放等方面的技術(shù); (2)概況:音視頻領(lǐng)域是信息產(chǎn)業(yè)最為活躍的領(lǐng)域之一 。世界電子數(shù)據(jù)年鑒2007數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計2007年消費電子產(chǎn)品年銷售額為1488億美元,同比增長
28、3.1%,美國、日本和中國是世界前三大電子消費品市場。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體情況來看,平板電視、便攜式播放器和DVD播放器等產(chǎn)品仍是音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力,其增長速度高于其他門類。從產(chǎn)業(yè)競爭格局來看,日本保持著音視頻產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位;美國在新型數(shù)字音視頻產(chǎn)品領(lǐng)域的地位強勁;中國依然是世界最大的消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)國,對產(chǎn)業(yè)格局發(fā)展起著越來越重要的作用。,6)音視頻 技術(shù),(3)技術(shù)發(fā)展趨勢:向數(shù)字化、高清化和融合化發(fā)展,并且標(biāo)準(zhǔn)與專利競爭非常激烈。 世界部分國家已經(jīng)停播模擬電視,數(shù)字電視時代開始全面到來。高清化是音視頻領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo),目前,世界許多國家已經(jīng)開展了高清廣播,高清電視機、高清DVD等終端
29、產(chǎn)品發(fā)展非常迅速。美、日、歐等國家和地區(qū)都積極發(fā)展移動電視(手機接受),如美國加快移動電視標(biāo)準(zhǔn)化進程,2007年宣布開發(fā)新的移動電視標(biāo)準(zhǔn)ATSC-M/H技術(shù)規(guī)格。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢7)移動電話,(1)概況:隨著移動通信的快速發(fā)展,移動電話已發(fā)展成為一個年產(chǎn)值超過1000億美元的重點電子產(chǎn)品。市場調(diào)研機構(gòu)IDC的調(diào)查顯示,2007年,全球移動電話銷售11億部,比2006年的10.19億部增長7.95%。預(yù)計20072010年,年均增長速度為6.25%,印度、中國等發(fā)展中國家將是主要增長區(qū)域,智能移動電話將是市場競爭的焦點,移動互聯(lián)網(wǎng)將成為重要應(yīng)用,移動電話正逐步從一個簡單的語音通信工具
30、,變成一種普及的移動信息收集和處理平臺。,7)移動電話,(2)技術(shù)概況: 如同PC中的中心處理器(CPU)和操作系統(tǒng)(OS)一樣,移動電話中的芯片(數(shù)字基帶芯片、模擬基帶芯片、應(yīng)用處理器、射頻芯片、電源管理芯片等)和軟件(系統(tǒng)控制軟件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等)是其核心價值所在。 系統(tǒng)級芯片(System-on-a-chip,SoC)具有集成度高、系統(tǒng)性能優(yōu)異、價格低及功耗小等優(yōu)點,已成為芯片的重要趨勢。目前部分廠商已經(jīng)能把數(shù)字基帶、模擬、多媒體應(yīng)用硬件加速器(音/視頻的錄/播)和高性能應(yīng)用處理器設(shè)計成一個SoC。使用SoC芯片,制造一部移動電話所需的元器件從原來的150到200個左右減少到50個
31、左右。價格便宜、外形尺寸小的單芯片移動電話已經(jīng)上市。 2G移動電話芯片技術(shù)基本成熟,市場上有多種成熟的系統(tǒng)方案可供選擇 。 3G移動電話芯片技術(shù)趨于成熟,7)移動電話(3)智能移動電話,已初步形成Symbian、WindowsMobile、Linux“三足鼎立”的局面。未來智能移動電話操作系統(tǒng)將如今天的Windows在PC中的地位一樣重要。智能移動電話操作系統(tǒng)與開發(fā)、管理工具及各種應(yīng)用軟件等形成平臺。平臺廠商將采取開放的策略,降低授權(quán)費用,甚至開源來吸引軟硬件廠商加入。 移動電話的終端-手機,是典型的嵌入式技術(shù)應(yīng)用實例 。目前移動電話的應(yīng)用重心仍然在語音通信,盡管可以使用互聯(lián)網(wǎng),但費用高昂。隨
32、著3G進程加快、更低成本無線寬帶接入的成熟,移動電話即將成為移動應(yīng)用平臺,有望成為與PC、互聯(lián)網(wǎng)同等效應(yīng)的里程碑式應(yīng)用。 。,3.電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢8)計算機技術(shù)及應(yīng)用,(1)概況:近年來,世界計算機產(chǎn)業(yè)進入平穩(wěn)增長期,產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步擴大,市場逐漸成熟。據(jù)IDC統(tǒng)計,2006年世界主要計算機產(chǎn)品(包括臺式機、筆記本、X86服務(wù)器)的銷量為2.354億臺(同比增長10.1%),預(yù)計2007年為2.698億臺(同比增長14.6%)。世界計算機產(chǎn)業(yè)在未來5年中將延續(xù)平穩(wěn)增長的態(tài)勢,年復(fù)合增長率將維持在10%左右。 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面:在整機產(chǎn)品中,筆記本市場規(guī)模擴大的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他主要的計算機產(chǎn)品
33、。生產(chǎn)規(guī)模的擴大和零部件的降價,無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及移動平臺技術(shù)對筆記本的性能、重量、外觀的改善,使得全球筆記本銷量在過去的5年內(nèi)保持了30%以上的高復(fù)合增長率。在外設(shè)產(chǎn)品中,PC類產(chǎn)品和DVR、STB等消費電子產(chǎn)品銷量增長對硬盤產(chǎn)品產(chǎn)生了強勁需求。據(jù)iSuppli預(yù)測,2007年各種類型硬盤總銷量預(yù)計達5.1億臺,同比增長18%。,DVR 和STB說明,(1)DVR:即是Digital Video Recorder(也叫: Personal video recorder 即PVR)數(shù)字視頻錄像機或數(shù)字硬盤錄像機,我們習(xí)慣上稱為硬盤錄像機。 它是一套進行圖像存儲處理的計算機系統(tǒng),具有對圖像/
34、語音進行長時間錄像。 (2) STB( Set Top Box ) 機頂盒 STB(英文名全稱是Set Top Box,簡稱STB) 機頂盒STB是指用來增強或擴展電視機功能的一種信息設(shè)備,由于人們通常將它放在電視機的上面,所以又被稱為機頂盒或頂置盒。可接收衛(wèi)星廣播和通過電纜傳遞過來的節(jié)目,并可提供附加服務(wù),如在Internet上選擇想看的電影,享受衛(wèi)星的VOD(按需點播)服務(wù),還能進行家庭銀行等電子商務(wù)交易。,8)計算機技術(shù)及應(yīng)用,(2)產(chǎn)業(yè)競爭概況:產(chǎn)業(yè)重組加速,形成寡頭壟斷的競爭態(tài)勢。2007年,惠普、戴爾、聯(lián)想、宏和東芝5個廠商占據(jù)了主要計算機產(chǎn)品市場規(guī)模的55.5%。競爭的激烈也加劇
35、了計算機企業(yè)轉(zhuǎn)型的步伐:IBM將PC業(yè)務(wù)出售給聯(lián)想,完成了從硬件制造商向信息技術(shù)服務(wù)公司的轉(zhuǎn)型;惠普正逐漸將研發(fā)投資和收購并購活動,從傳統(tǒng)的硬件領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到軟件和服務(wù)領(lǐng)域;PC的同質(zhì)化、低利潤促使蘋果向消費類電子領(lǐng)域轉(zhuǎn)型,聯(lián)想也將消費類電子產(chǎn)品作為新的利潤增長點。,8)計算機技術(shù)及應(yīng)用,(3)技術(shù)發(fā)展趨勢:計算機技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展重心從“高性能”進階到“高效能”,從“以性能為導(dǎo)向”過渡到“以應(yīng)用為導(dǎo)向”。 處理器技術(shù)的研發(fā)重點從過去注重主頻的提高轉(zhuǎn)向注重效能的多核并行計算模式,移動端、桌面端和服務(wù)器端處理器已經(jīng)全面進入雙核時代,四核處理器主要應(yīng)用于高端。 刀片服務(wù)器的快速發(fā)展是服務(wù)器產(chǎn)品追求更高效
36、能的集中體現(xiàn),相對于最初一味追求高計算密度,目前的刀片服務(wù)器更加強調(diào)整體綜合性能。刀片服務(wù)器技術(shù)已經(jīng)進入成熟期。,8)計算機技術(shù)及應(yīng)用,刀片服務(wù)器: 所謂刀片服務(wù)器(準(zhǔn)確的說應(yīng)叫做刀片式服務(wù)器)是指在標(biāo)準(zhǔn)高度的機架式機箱內(nèi)可插裝多個卡式的服務(wù)器單元,實現(xiàn)高可用和高密度。每一塊“刀片”實際上就是一塊系統(tǒng)主板。它們可以通過“板載”硬盤啟動自己的操作系統(tǒng),如Windows NT/2000、Linux等,類似于一個個獨立的服務(wù)器,在這種模式下,每一塊母板運行自己的系統(tǒng),服務(wù)于指定的不同用戶群,相互之間沒有關(guān)聯(lián)。不過,管理員可以使用系統(tǒng)軟件將這些母板集合成一個服務(wù)器集群。在集群模式下,所有的母板可以連接
37、起來提供高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,并同時共享資源,為相同的用戶群服務(wù)。,4.電子信息工程的現(xiàn)代理論,1)智能控制 3)測控理論 4)波譜理論 5)其他,1)智能控制,(1)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò):人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Networks, ANN),一種模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征,進行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度,通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點之間相互連接的關(guān)系,從而達到智能處理信息的目的。神經(jīng)專家系統(tǒng)、模式識別、智能控制、組合優(yōu)化、預(yù)測等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。 (2)特征識別理論:包括人類、動物、植物和礦物等的識別。例如人類身份的識別,常用的方法:指紋,虹膜,聲紋等。在上
38、述信號轉(zhuǎn)換為電信號后,常用小波理論結(jié)合其他融合算法,抽出特征值,而確定人體的身份。,1)智能控制,(3)共性提取理論:提取人類或其他事物的特征的方法。 如計算機的語音輸入,方言判斷,親子鑒定等 (4)自學(xué)習(xí)、自判斷理論:應(yīng)用計算機和軟件相結(jié)合,課實現(xiàn)自學(xué)和經(jīng)驗積累;也可以實現(xiàn)邏輯判斷,此外在公式推導(dǎo)方面也去得了長足的發(fā)展。 (5)模糊控制理論:是建立在模糊數(shù)學(xué)和計算機基礎(chǔ)上而形成的一種理論。模糊控制理論是高于精確控制的高級控制理論。例如人類的模糊識別:識人,碰指,撓癢等等。應(yīng)用放生學(xué)而轉(zhuǎn)換為機器人的相應(yīng)功能。 (6)自適應(yīng)控制理論:這是美國學(xué)者穩(wěn)宙在1974年提出的一種控制理論,其基本思路是:
39、觀察,推論和控制的循環(huán)執(zhí)行。即它能修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動的動態(tài)特性的變化的控制理論。自適應(yīng)控制的研究對象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng),這里所謂的“不確定性”是指描述被控對象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型不是完全確定的,其中包含一些未知因素和隨機因素。,2)信號處理,(1)自適應(yīng)信號處理:是自適應(yīng)理論在信號處理方面的應(yīng)用。包括確定性信號與隨機過程(平穩(wěn)與非平穩(wěn)信號)檢測理論,不用訓(xùn)練序列的本身自適應(yīng)的盲信號處理理論,從一維到多維、線性到非線性、經(jīng)典自適應(yīng)到神經(jīng)智能自適應(yīng)等近代信號處理。它將信息論、時間序列分析、系統(tǒng)辨識、譜估計理論、高階譜理論、優(yōu)化理論、進化計算,以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等學(xué)科知識綜合而成一
40、體。常用的算法是LMS算法。(補理論與實踐的差異與修正)。 (2)自適應(yīng)濾波:是自適應(yīng)理論在信號濾波方面的應(yīng)用。,2)信號處理,(3)小波理論:小波理論的概念是由法國從事石油信號處理的工程師J.Morlet在1974年首先提出的 ,通過物理的直觀和信號處理的實際需要,由經(jīng)驗的建立了反演公式。其主要應(yīng)用有: a)小波分析用於信號與影像壓縮,是小波分析應(yīng)用的一個重要方面。它的特點是壓縮比高,壓縮速度快,壓縮后能保持信號與影像的特征不變,且在傳遞中可以抗干擾?;缎〔ǚ治龅膲嚎s方法很多,比較成功的有小波包最好基方法,小波網(wǎng)域紋理模型方法,小波變換零樹壓縮,小波變換向量壓縮等。 b)小波在信號分析中的
41、應(yīng)用也十分廣泛。它可以用於邊界的處理與濾波、時頻分析、信噪分離與提取弱信號、求分形指數(shù)、信號的識別與診斷以及多尺度邊緣偵測等。 c)在工程技術(shù)等方面的應(yīng)用。包括電腦視覺、電腦圖形學(xué)、曲線設(shè)計、湍流、遠(yuǎn)端宇宙的研究與生物醫(yī)學(xué)方面。,2)信號處理,(4)時頻分析(JTFA):即時頻聯(lián)合域分析(Joint Time-Frequency Analysis)的簡稱,作為分析時變非平穩(wěn)信號的有力工具,成為現(xiàn)代信號處理研究的一個熱點,它作為一種新興的信號處理方法,近年來受到越來越多的重視。時頻分析方法提供了時間域與頻率域的聯(lián)合分布信息,清楚地描述了信號頻率隨時間變化的關(guān)系。 時頻分析的基本思想是:設(shè)計時間和
42、頻率的聯(lián)合函數(shù),用以同時描述信號在不同時間和頻率的能量密度或強度。時間和頻率的這種聯(lián)合函數(shù)簡稱為時頻分布。利用時頻分布來分析信號,能在每一時間指示出信號在瞬時頻率串附近的能量聚集情況,并且能夠進行時頻濾波和時變信號綜合。,4.電子信息工程的現(xiàn)代理論,3)測控理論 (1)GPS定位精度:即無線電衛(wèi)星定位系統(tǒng)。麻省理工學(xué)院研究人員稱,探索“量子奧秘”將極大的提高雷達,聲納,GPS和其他目標(biāo)定位系統(tǒng)的精度。雷達,聲納,激光雷達,GPS都是用時鐘同步法確定目標(biāo)的空間位置和時間的,也就是說,這些技術(shù)通過定時定點定向發(fā)射電波,聲波或光波,然后確定脈沖返回參考點的時間,以此達到定位的目的,目標(biāo)定位精度取決于
43、脈沖到達時間的精度。而通過研究量子奧秘,原理上可以極大的提高脈沖定時精度 。 (2)執(zhí)導(dǎo)理論:測量目標(biāo)的位置并控制導(dǎo)彈,衛(wèi)星和飛行物按照所需要的軌跡運動的測控理論。,4.電子信息工程的現(xiàn)代理論,4)波譜理論: (1)概述:電磁波包括的范圍很廣。實驗證明,無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線都是電磁波。它們的區(qū)別僅在于頻率或波長有很大差別。光波的頻率比無線電波的頻率要高很多,光波的波長比無線電波的波長短很多;而X射線和射線的頻率則更高,波長則更短。為了對各種電磁波有個全面的了解,人們按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來,這就是電磁波譜。,4)波譜理論:,(2)波譜劃分原則 (a)不
44、同的電磁波產(chǎn)生的機理和產(chǎn)生方式不同 (b)在電磁波譜中各種電磁波段的特性不同, 如波長較長的無線電波很容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象,但對波長越來越短的可見光、紫外線、倫琴射線、r射線要觀察到它們的干涉衍射現(xiàn)象就越來越困難。但是從電磁波譜中看到各種電磁波的范圍已經(jīng)銜接起來,并且發(fā)生了交錯,因此它們本質(zhì)上相同,服從共同的規(guī)律:即麥克斯韋爾方程。,4.電子信息工程的現(xiàn)代理論,5)其他: (1)如仿真理論:個體仿真和系統(tǒng)仿真 (2)匹配理論:即最佳配合理論。如共軛匹配,阻抗匹配,M匹配等。 (3)拓?fù)淅碚摚菏菍?shù)學(xué)的拓?fù)鋵W(xué)和電路理論相結(jié)合,并用于分析電路規(guī)律的理論。 (4)估值優(yōu)化理論:是建立目標(biāo)函數(shù)和
45、約束條件,處理系統(tǒng)優(yōu)化的理論.如通信網(wǎng)路優(yōu)化,控制系統(tǒng)優(yōu)化,產(chǎn)品壽命優(yōu)化,可靠性優(yōu)化。 (5)在線檢測理論 等等,上述電子信息方面的理論僅是現(xiàn)代理論的一部分,可以說是掛一漏萬,5.電子信息技術(shù)的連鎖效應(yīng),1)專家系統(tǒng):醫(yī)療專家系統(tǒng),橋梁設(shè)計專家系統(tǒng),遠(yuǎn)程醫(yī)療 2)活體的保存 3)電控發(fā)酵:沼氣池、酒、醋、酸奶、面粉等的發(fā)酵傳統(tǒng)的人工操作效率低下。而電控發(fā)酵自動測控裝置,可以完全替代傳統(tǒng)的人工操作,能自動測量液位和溫度、自動控溫、自動噴淋、定時攪拌,并能自動協(xié)調(diào)以上各功能正常轉(zhuǎn)換連續(xù)工作,并且運行穩(wěn)定,操作簡單,極大的提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。,5.電子信息技術(shù)的連鎖效應(yīng),4)土壤輻射輪作制:土壤
46、輻射輪作制:國外人均占有土地面積大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用輪作制,土壤有休養(yǎng)生息的機會。我們國家則相反,人口多土地少,土地復(fù)耕系數(shù)大,不能采用輪作制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展人們設(shè)想采用電磁波輻射技術(shù),在耕地的同時對土壤進行輻射,效果與傳統(tǒng)的輪作制相同,甚至更好。 5)電子鎖具:用電子信息技術(shù)嫁接改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)促進鎖具行業(yè)快速發(fā)展,如中國鎖具發(fā)展中心煙臺三環(huán)鎖業(yè)集團有限公 司。輕工業(yè)、手工業(yè) 五金制品工業(yè) 五金制品 日用五金制品 小五金 鎖具 6)電子商務(wù) 7)電子政務(wù): 8)文化產(chǎn)品、游戲和考古。,小結(jié)題(期終考核),1、淺議電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢 2、淺議智能控制理論 3、淺議信號處理理論 4、淺議學(xué)習(xí)電子信息的一門主干課 5、學(xué)習(xí)電子信息導(dǎo)論的心得、體會、建議和意見 6、其他自選題(必須與電子信息導(dǎo)論有關(guān)),謝謝 再見,
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