電子科學與技術

專業介紹幻燈片由物理系張春光制作21世紀，隨著現代科學技術的飛速開展，人類歷史即將進入一個嶄新的時代──信息時代。其鮮明的時代特征是，支撐這個時代的諸如能源、交通、材料和信息等根底產業均將得到高度開展，并能充分滿足社會開展及人民生活的多方面需求。信息科學的根底是微電子技術和光電子技術，它們同屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術〞。學科：工學門類：電氣信息類專業名稱：電子科學與技術業務培養目標：本專業培養具備物理電子、光電子與微電子學領域內寬廣理論根底、實驗能力和專業知識，能在該領域內從事各種電子材料、元器件、集成電路、乃至集成電子系統和光電子系統的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發等方面工作的高級工程技術人才。業務培養要求：本專業學生主要學習數學、根底物理、物理電子、光電子、微電子學領域的根本理論和根本知識，受到相關的信息電子實驗技術、計算機技術等方面的根本訓練，掌握各種電子材料、工藝、零件及系統的設計、研究與開發的根本能力。畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：1．具有堅實的自然科學根底，較好的人文社會科學根底，并熟練掌握一門外語；2．系統地掌握本專業領域必需的較寬的技術根底理論；3．具有較強的本專業領域的實驗能力，計算機輔助設計與測試能力和工程實踐能力；4．了解本專業領域的理論前沿和開展動態；5．掌握文獻檢索、資料查詢的根本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。主干學科：電子科學與技術主要課程：電子線路、計算機語言、微型計算機原理、電動力學、量子力學、理論物理、固體物理、半導體物理、物理電子與電子學以及微電子學等方面的專業課程。主要實踐性教學環節：包括電子工藝實習、電子線路實驗、計算機語言和算法實踐、課程設計、生產實習、畢業設計等。一般安排20周。本科專業：電子科學與技術。該專業以電子器件及其系統應用為核心，重視器件與系統的交叉與融合，面向微電子、光電子、光通信、高清晰度顯示產業等國民經濟開展需求，培養在通信、電子系統、計算機、自動控制、電子材料與器件等領域具有寬廣的適應能力、扎實的理論根底、系統的專業知識、較強的實踐能力、具備創新意識的高級技術人才和管理人才，并掌握一定的人文社會科學及經濟管理方面的根底知識，能從事這些領域的科學研究、工程設計及技術開發等方面工作。主修課程。學生主要修學內容：電路根底、計算機結構與邏輯設計、電子科學與技術學科概論、信號與系統、電子電路根底、微機系統與接口、電磁場理論、固體物理根底、半導體物理、現代光學根底、信息電子技術中的場與波、光電子物理根底、電子器件、VLSI設計根底、顯示技術、光電子技術、微波毫米波電子學、光纖通信、數字信號處理、半導體集成電路、嵌入式系統概論等。社會需求。由于信息時代的到來，據推測，在相當長的一段時間內，此類人才仍將供不應求。據調查，現階段對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，對緩解當前該類人才的供需矛盾是非常必要的。電子信息工程專業人才已經成為信息社會人才需求的熱點。電子信息產業是一項新興的高科技產業，被稱為朝陽產業。根據信息產業局部析，“十五〞期間是我國電子信息產業開展的關鍵時期，預計電子信息產業仍將以高于經濟增速兩倍左右的速度快速開展，產業前景十分廣闊。未來的開展重點是電子信息產品制造業、軟件產業和集成電路等產業；新興通信業務如數據通信、多媒體、互聯網、信息效勞、短信等業務也將迅速擴展；值得關注的還有文化科技產業，如網絡游戲等。目前，信息技術支持人才需求中排除技術故障、設備和顧客效勞、硬件和軟件安裝以及配置更新和系統操作、監視與維修等四類人才最為短缺。此外，電子商務和互動媒體、數據庫開發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用計算機等現代化技術進行電子信息控制和信息處理的學科，主要研究信息的獲取與處理，電子設備與信息系統的設計、開發、應用和集成。現在，電子信息工程已經涵蓋了社會的諸多方面，像交換局里怎么處理各種信號，是怎樣傳遞我們的聲音甚至圖像的，我們周圍的網絡怎樣傳遞數據，甚至信息化時代軍隊的信息傳遞中如何保密等都要涉及電子信息工程的應用技術。我們可以通過一些根底知識的學習認識這些東西，并能夠應用更先進的技術進行新產品的研究和開發。電子信息工程專業主要是學習根本電路知識，并掌握用計算機等處理信息的方法。首先要有扎實的數學知識，對物理學的要求也很高，并且主要是電學方面；要學習許多電路知識、電子技術、信號與系統、計算機控制原理、通信原理等根本課程。學習電子信息工程自己還要動手設計、連接一些電路并結合計算機進行實驗，對動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，用計算機設置小的通信系統，還會參觀一些大公司的電子和信息處理設備，理解信號、有線電視是如何傳輸的等，并能有時機在老師指導下參與大的工程設計。學習電子信息工程，要喜歡鉆研思考，善于開動腦筋發現問題。開展簡史。半導體電子科學與技術專業中微電子技術和光電子技術的前身是半導體專業和激光專業。1947年美國貝爾實驗室創造了晶體管，開創了固體電子技術時代。根據國外開展電子器件的進程，中國在1956年提出了“向科學進軍〞，將半導體技術列為重點開展的領域之一。同年，中科院應用物理所首先舉辦了半導體器件短期培訓班，請回國的半導體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導體理論、晶體管制造技術和半導體線路。由北京大學、復旦大學、吉林大學、廈門大學和南京大學五所大學聯合開辦了半導體物理專業；在工科院校，清華大學率先開辦了半導體專業。到了1970年前后，隨著對半導體器件需求量的增加，尤其是大型電子計算機對集成電路需求的推動，促進了國內半導體工業的開展以及對專業人才的需求，全國很多高校都先后增加了半導體物理與器件專業。進入20世紀80年代，由于國內半導體器件和集成電路生產還缺乏競爭力，受到進口元器件的沖擊，很多半導體器件廠下馬或轉產，市場不景氣導致了很多高校的半導體專業被迫取消，專業萎縮。進入20世紀90年代，由于微型計算機、通信、家電等信息產業的開展和普及，對集成電路芯片的需求量越來越大，此外幾場局部戰爭讓全世界接受了電子戰、信息戰的高科技戰爭的理念。微電子技術得到了前所未有的重視，半導體技術專業由此更名為微電子技術專業。為了在信息時代和高科技領域趕上國際先進水平，國家加大了對微電子技術行業的支持力度，并不斷吸引外資，市場對微電子技術專業畢業生的需求不斷增加，從而迎來了微電子技術專業開展的新頂峰。現狀與趨勢1.微電子技術相關行業的現狀與開展趨勢微電子技術一般是指以集成電路技術為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實現電子系統功能新型技術學科，主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的根底是集成電路，因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術，是信息社會的基石。微電子技術相關行業主要是集成電路行業和半導體制造行業，它們既是技術密集型產業，又是投資密集型產業，是電子工業中的重工業。與集成電路應用相關的主要行業有：計算機及其外設、家用電器及民用電子產品、通信器材、工業自動化設備、國防軍事、醫療儀器等。(1)國際概況微電子工業開展的主導國家是美國和日本，興旺國家和地區有韓國和西歐。從技術層面上考慮，集成電路制造技術的開展經歷了6個階段：小規模集成電路〔SSI〕(1962年)、中規模集成電路〔MSI〕(1966年)、大規模集成電路〔LSI〕(1967年)、超大規模集成電路〔VLSI〕(1977年)、特大規模集成電路〔ULSI〕(1993年)和巨大規模集成電路〔GSI〕(1994年)。(2)國內概況中國微電子技術產業現狀分為大陸和臺灣地區。中國臺灣地區，90年代半導體工業進入迅猛開展時期，1991—1997年間其工業規模年均增長率高達32%。已經成為世界半導體制造中心和國際上主要的芯片供給地。特別是在半導體晶片生產方面，其產量占全世界晶片產量的20%。中國內地，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的差距愈拉愈遠。到了“九五〞方案期間，國家加大投資,才拉開了新世紀中國內地加速開展微電子產業的序幕。通過啟動“909工程〞，成功建成25條芯片制造線。中國集成電路市場持續快速增長。2003年中國集成電路產量為96.3億塊，產值到達1470億元，比2002年增長22.5%。巨大的市場吸引國際知名集成電路企業紛紛來華投資。1975年摩爾提出了關于集成電路集成度開展的“摩爾定律〞，這個定律說，集成度(即電路芯片的電子器件數)每18個月翻一番，而價格保持不變甚至下降。幾十年的開展狀況根本上符合了這個定律。由此可見這一領域開展速度之快，競爭之劇烈。現代經濟開展的數據說明，GDP每增長100元，需要10元左右電子工業產值和1～3元集成電路產值的支持。據美國半導體協會(SIA)預測，到2023年，集成電路全行業銷售額將到達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和約50萬億美元GDP。2.光電子技術相關行業的現狀與開展趨勢光電子技術涉及以下內容：作為光子產生、控制的激光技術及其相關應用技術；作為光子傳輸的波導技術；作為光子探測和分析的光子檢測技術；光計算和信息處理技術；作為光子存儲信息的光存儲技術；光子顯示技術；利用光子加工與物質相互作用的光子加工與光子生物技術。由以上技術形成的光電子行業的五大類產業格局：光電子材料與元件產業、光信息〔資訊〕產業、傳統光學〔光學器材〕產業、光通信產業、激光器與激光應用〔能量、醫療〕產業。(1)國際概況許多國家，特別是工業興旺國家，都在大力開展光電子技術和產業，雖然2000—2002年光通信領域出現較大滑坡，但是根據美國光電子行業協會〔OIDA〕的統計，全世界光子技術產業的市場規模已達1.5萬億美元。國外光電子產業主要在美國、日本和西歐，美國和日本的光電子產業開展現狀與趨勢具有代表性。美國將光電子技術的應用領域分為民用和軍用兩大類：民用包括計算、通信、娛樂、教育、電子商務、公共衛生和交通運輸；軍用包括部隊指揮和控制系統、照相、雷達、飛行傳感器和光制導武器。光電子技術行業的主要產品包括：激光器、光盤、成像傳感器、光纖以及關鍵部位使用光電子元器件的所有儀器和系統。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，光電子技術產業創造的稅收從1991年的40億美元增長到2003年的超過200億美元。(2)國內概況中國光電子技術產業的現狀分為大陸和臺灣地區。近20多年來，隨著中國大陸的改革開放，使中國內地的激光、光電子科學事業的開展立足創新、面向市場，取得了前所未有的進步。在多項國家級戰略性科技方案中，激光、光電子技術受到重視。“863方案〞七大領域中有激光技術和光電子技術〔包括用于信息領域的激光技術〕,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。國防預研光電技術作為跨部門工程正式立項。國家“六五〞和“七五〞攻關方案，激光、光電子技術被列為重大工程。(3)開展趨勢光電子產業是21世紀的支柱產業之一。國家開展委員會從2002年開始組織實施光電子產業化專項，擬分3年實施。光電子專項產業化目標是：①根據中國在光電子研究開發方面所具有的技術優勢和資源特點，重點支持一批技術水平高、市場前景好的光電子產品，實現產業技術升級，并盡量形成規模生產。②“十五〞期間初步形成具有知識產權和產業優勢的光電子產業體系。通過對中國已有技術和資源優勢并在國際市場有競爭力的光電子產品的重點支持，力爭在“十五〞期間使國內光電子產業能夠滿足國內各行業的需要，并進入國際市場。③通過技術創新和工程建設的帶動，扶持光電子產業基地的形成。2002—2003年，專項支持重點有：社會需求根據前面對國內外電子科學與技術行業的現狀和開展趨勢分析，美國、西歐、日本、韓國、臺灣地區的電子科