现代电子技术及发展前沿

唐　颖

主持人：各位亲爱的来宾，大家晚上好，很高兴又能和大家相约在每周一的树人讲坛。今天我们的主题是现代电子技术及发展前沿，从手机到数码相机再到DV电子科技，电子技术在我们的生活中有了越来越多的应用，成为我们生活中必不可少的一部分。今天我们很荣幸地请来了信息科技学院的副院长唐颖教授为大家剖析今天的课题。唐教授主要从事电子技术、电子功能、电子自动化、嵌入式系统等方面的教学和科研工作，近年来主持或参与了多个省教育厅科研项目，并主持省级课程、数字电子技术的建设，共发表论文20余篇，并完成了省级重点建设教材、数字电子技术及实力的编著和出版。接下来让我们把我们的讲坛交给唐教授，让我们以最热烈的掌声欢迎唐教授。

唐教授：同学们，晚上好！今天我讲座的题目是现代电子技术及发展前沿，讲座主要分三个部分。从经典电子技术时代到现代电子技术时代及发展前沿和我国电子技术的发展现状这三个部分来看现代电子技术的一些发展。我想通过回顾电子技术的起源以及电子技术百年的发展过程来帮助同学们理解现代电子技术的一些特征以及革命性的突破点。从世界电子技术的发展过程中，我们来看我国的现代电子技术所面临的机遇、挑战和困惑，以及对我们在座年轻“电子人”的影响，这个“电子人”是比较广泛的，不管是计算机的还是电子信息工程的、通信工程的以及爱好电子信息技术的这些同学们，我想对大家如何尽快地进入电子大门谈谈我的体会和建议，希望同学们能在讲座中度过一个愉快的晚上。下面开始分三个阶段来谈谈我们的电子技术的一些发展。

首先，我们来看一下经典电子技术的时代。经典电子技术包括电子管时代、晶体管以及我们现在发展过来的集成电路时代，这一百零几年的时间，实际上是整个20世纪也是电子技术发展最绚丽的一个时期。我们知道20世纪人类的发展可谓灿若星河，但是真正对人类文明和我们的生活产生重大影响的并不是很多。这其中像收音机、电视机和计算机三件发明都对我们产生了巨大的影响，而它们的产生都得益于100年前的一项发明叫做真空二极管。在1904年的11月16日，英国科学家佛莱明发明的一个电子管，它标志着人类历史进入到电子时代的第一步。大家看到真空二极管就会想到灯泡，看到灯泡就会想到爱迪生，因为它和爱迪生是有一定的关联的。为什么这么说呢？因为在1883年，当时爱迪生致力于改善白炽灯的工作寿命。在研究的过程中他注意到一种现象，在抽掉的空气里面放了一个小金属片，当灯丝在加热的时候，虽然灯丝和金属片不接触，但会有负电子流向金属片，就像真空会导电一样。当时他不明白这种现象，因为他当时研究的主要是城市的电力系统，所以就没有花很多的心思去研究这里面的奥秘。但是作为科学家他还是把这一现象记录下来了，并且申请了一个没有任何用途的专利，这一现象后来被称为爱迪生效益。在爱迪生的一生中，他发明了很多东西，因此他对这个现象已经忽略了，但是这个专利申请以后引起了英国的一个年轻的工程师佛莱明注意。当时佛莱明是在马克尼电报公司工作的，正在为寻找一种可靠的检波手段发愁，这时候他就想起了爱迪生效益，然后做了大量的实验，也是在灯泡里加金属片再加热，他用在电极里通过这种弱电的检测，最后经过多次研究终于成功了。他实际上发明了一种对交流电的整流的无线电检波特别的灯泡。当时他就去申请专利叫做“阀”，也就是真空二极管。但是光有二极管形成不了电子技术的行业。在1906年一个叫德佛雷斯特的科学家在二极管的基础上发明了真空三极管，才能使电子管真正成为广泛应用的电子器件。电子管的最早应用是电子管的收音机，大家现在对收音机可能并不是很熟悉，记得在我小时候，我们家有一个非常大的收音机，那时候每天都有定点的广播，在那时来说是非常有趣的。当时电子管的收音机是非常大的，用电子管构成的功率放大器效果也是非常不错的，电子管在工作的时候就和灯泡一样会发光很漂亮。这是电子管的一个时代，电子管经过了二十几年的时间，一般来讲上个世纪的前半部分都是电子管的时代。电子管出来以后是要应用的，除了电子管的收音机外，由于当时第二次世界大战的爆发，人们就想怎么把电子管用在军事上。实际上很多电子的发展过程也都是军事作为推动的。第二次世界大战以来，枪炮的轨道计算日益显得特别重要，每一个轨道的参数都需要几个不同的微积分的方式来进行计算的，所以美国陆军军械部非常伤脑筋，他们雇佣了200多个计算快手还不够用。一个炮弹打过去，要在短时间内计算它的弹道应该在哪里落点，这时候军方就迫切需要开发一种新的计算机器，把计算弹道的参数时间提高到秒，在几秒钟之内计算出来，因此军械部下属的弹道实验室就找到了美国宾州摩尔工程学院，这个学院里有两个科学家，约翰·莫克利和他的一位学生叫约翰·艾克特，由他们来负责制造一种新的计算机。1943年的4月，摩尔学院和弹道实验室达成协议，由摩尔学院开发研制一种新的电子设备。同年5月31日莫克利提出了一个总体的设计方案，艾克特负责电路的研制，这个研制过程经过了2年的时间。到1946年的2月14日，这一天机器在费城开始运行，并正式投入使用，这宣告了人类从此进入计算机的时代。这台机器用了18800支真空管，占地1500英尺，重约30吨，每小时耗电20万千瓦，运算速度只有每秒5000次，这就是我们常说的世界上首台数字计算机。在1946年底，这台计算机开始运往阿波丁的军械实验室做弹道实验计算。除了计算弹道外，它还涉及诸多的科学领域。比如天气预报、原子核能、宇宙线、风动测试等，它还参与了第一颗原子弹的大量数据运算。1955年10月2日，这一台计算机宣告退役，陈列在华盛顿的一家博物馆里。实际上哪台是世界上首台计算机还有一些争议，一部分人认为英国1943年研制出来的巨人计算机是第一台计算机，只不过在二战期间它一直处于保密状态。一直到1975年英国当局解密了相关的档案后，人们才了解了一些内幕。在第二次世界大战期间，为了破译德国人的机械密码，英国情报机关和数字电子学的专家于1943年研制了一种大型的电子运算装置，它被称为巨人机。在巨人机发明之前，英国要破译德军的高级密码原需要6到8个月的时间，而使用巨人机之后只要6到8小时的时间，所以自从巨人机投入二战以后，德军大量的高级军事机密很快就被破译，这也大大加快了纳粹德国的败亡。由于战争的需要，英国将其视为高级机密，据说英国为了保守机密，在战后不惜将10台同类的计算机同时销毁。后来人们研究了它的资料以后，有些人认为巨人机还算不上真正的电子计算机，它应该是介于继电器计算机和和电子计算机之间的，也就是说它不完全是电子的，在电子计算机之前有继电器的计算机。在计算机发明之初，这台机器的性能并不是很好，它也无法推广。直到1951年，莫克利和艾克特两个发明家在原来的基础上改进研制出了一种通用自动计算机，这个通用计算机才真正从实验室走向社会。电子计算机在当时出来以后，社会上并没有认识到它很有用，只是军方认识到。一次偶然的机会计算机名声大震，在1952年恰逢美国总统大选时，为了对选举的资料进行处理，哥伦比亚广播公司租用了通用的自动计算机用来预测大选的结果，当选举结束后仅仅45分钟，这台机器就计算出当时竞选的艾森豪威尔以438票的绝对优势赢得胜利。但是在选举之前，几乎所有的专家和媒体都认为两个竞争对手势均力敌，因此当时计算机预测出来的结果广播公司拒绝报道，工程师们只好重新计算，但是这台计算机出来的结果仍然坚持艾森豪威尔获胜，当选举正式结束以后，选票结果是艾森豪威尔，实际得票是442票，与实际情况误差只有百分之一。通过这件事情，整个世界对计算机有了新的认识。从这时开始，计算机的发展进入了一个新的时代。

接下来我们讲晶体管，它在20世纪40年代出现，它迅速取代了电子管，所以现在我们基本上看不到电子管，但是在我们周围的应用中，真正的电子管应用还有一项就是微波炉。微波炉里面的微波加热就是电子管。最早的微波加热现象是一个美国军方工程师发现的，他在一个实验室参观磁控电子管实验的时候，发现口袋里的糖果融化了，他觉得很奇怪，因此决定再试验一次，看是不是磁控电子管产生的微波效应。他拿来了一袋爆米花，然后走近磁控电子管，发现爆米花也爆开了，第二天他又去拿了鸡蛋再进一步试验，最后发现鸡蛋也被加热，因此他觉得这是一个新的发现点，并将这个发现用在了加热食品方面。对它进行一些改进之后，就是现在我们的微波炉。不管现在的微波炉外表怎么变化，它的核心磁控电子管是不变的，它是微波炉里面的一个主要器件。晶体管是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的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。晶体管出现后取代了真空电子管，使真正的电子技术大步发展。其实，在20世纪初期的10年，在通信系统里已经开始应用半导体材料了。晶体管的发明可以追溯到1929年，当时有个工程师已经取得了晶体管的专利，但是由于当时的技术水平和制造材料都达不到足够的程度，使得晶体管无法制造出来。电子管在处理高频信号的情况下效果是不理想的，所以科学家们就想改造这种矿石收音机所用的检波器。在检波器里面有一根与矿石半导体表面接触的金属丝形成的检波点，它既能让信号电流沿着一个方向流动，又能阻止信号电流向相反的方向游动。在二战爆发前夕，贝尔实验室在寻找性能更好的检波材料的时候发现一个现象，掺有某种极微量杂质的锗晶体性能不仅优于矿石晶体，而且在某些方面比电子整流器还要好。在二战期间，有不少实验室在有关锗硅材料的制造和理论研究方面也取得了不少成绩，这就为后来晶体管的发明奠定了一些理论基础。为了克服电子管的局限性，二战结束之后，贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究，肖克利等人决定集中研究硅和锗半导体材料，探讨用半导体材料制造放大器件的可能性。在1947年12月设计出了一个点接触型的晶体管。点接触型的晶体管有很多的缺点，在制作工艺上非常麻烦，噪音也很大，在这种基础上肖克利提出了一种整流节的概念来代替半导体点接触型的一个大胆设想。半导体研究组又进行了半导体器材的工作原理的研究。1950年，第一支面结型晶体管问世，它的性能与肖克利原来设想的完全一致，这就是今天的晶体管。我们今天用的晶体管大部分都是面结型的晶体管。1956年肖克利、巴丁、布拉顿三人发明晶体管的同时也因此获得了诺贝尔物理学奖。

由于二极管和三极管的晶体管的发明，电子工程师们就可以利用这些器件加上一些元件，比如电阻、电容就可以构成各种各样的电路。为了把电阻、电容晶体管做成一个电路，需要很多的焊点和电线。如果出现一个复杂的电路，它有成千上万的元器件，如何把这些元器件整合在一个板子上是工程师们一个非常头痛的问题，也是全世界的工程师们所面临的一个很大的问题。当时为了怎么解决成千上万的焊点花了很多钱，这主要是军方推动的。因为他们想做一个计算机的东西，这么多元器件用晶体管代替电子管焊接，他们把这个任务交给了美国的德州仪器公司。在1958年，德州仪器接到了这个订单后，当时公司有个科学家叫基尔比，他非常了解电子行业当前所面临的巨大的问题，所以他想如果军方想把这么多元器件用什么办法做在一个板子上是不能解决实际问题的，他的想法是要另外想一套方案。他的方案是取消电线，把所有的元器件都做在一块硅板上，然后把硅片割成薄片连接起来，那中间就没有电线，没有焊接点，他把他的想法用于了这个实验。1958年7月，德州仪器的员工正在享受两周的假期，基尔比独自一人想把集成电路半导体的思路付诸实践。基尔比在研究的时候把他的想法潦草地写在实验室的工作笔记本上“接下来的电路部件可以做在单独的一个小簿上：电阻器、电容器、分散电容器、晶体管。”正是这几行字，让他在42年后获得了诺贝尔奖，他成功地将一组非常简单的电路安装在一块半导体的锗芯片上。在9月12日这天，大家都休假回来了，基尔比邀请了几个德州仪器高层职员出席他的示范活动。由于他的这次试验，一直困扰着电子业的问题在基尔比2个月的测试中实现了他的想法。他的这次试验使得电子业踏入了一个新的领域，一个新的电子时代就此诞生了。当时大家都没有想到这么一个简单的思路会引起电子业巨大的革命。在20世纪50年代时，有许多工程师也想到了这种集成电路的概念，像美国一个叫做仙童公司联合创始人罗伯特·诺伊斯提出了一种“半导体设备与铅结构”模型。1960年，仙童公司制造出第一块可以实际使用的单片集成电路。诺伊斯的方案最终成为集成电路大规模生产中的实用技术。基尔比和诺伊斯都被授予美国国家科学奖章。他们被公认为集成电路共同发明者。这一集成电路专利被授予罗伯特·诺伊斯。1961年，德州仪器为美国空军研发出第一个基于集成电路的计算机，即所谓的分子电子计算机。美国宇航局也开始对该技术表示了极大兴趣。当时，阿波罗导航计算机和星际监视探测器都采用了集成电路技术。1962年，德州仪器为民兵I号、民兵II号导弹设置了22套集成电路，这是集成电路第一次在导弹系统中应用。1965年，美国空军用的集成电路芯片超过了美国宇航局，成为世界上最大的集成电路消费者。

1965年，摩尔定律诞生。当时戈登·摩尔预测，未来一个芯片的晶体管数量大约每年翻一倍（10年后修正为两年），现在基本上还是这个规律。1968年7月，诺伊斯和戈登·摩尔从仙童公司辞职，创立了一个新的企业叫英特尔公司，英特尔（Intel）是集成电子设备的缩写。1969年，英特尔公司成功研发出第一个PMDS硅栅介质，但是引入了新的多晶硅栅电极。1971年，英特尔发布了其第一个微处理器4004，它包含了2000多个晶体管，采用英特尔10微米PMDS技术生产。1978年，英特尔标志性地把英特尔8088微处理器销售给IBM新的个人电脑事业部，武装了IBM新产品IBM PC的中枢大脑。16位8088处理器含有2．9万个晶体管，运行频率为5MHz、8MHz和10MHz。1982年，286微处理器推出，成为英特尔的第一个16位处理器，可运行为英特尔前一代产品所编写的所有软件。286处理器使用了13400个晶体管，运行频率也有提高。1985年，英特尔386微处理器问世，含有27．5万个晶体管，是最初1004晶体管数量的100多倍。1933年，英特尔奔腾处理器问世，含有百万个晶体管，采用英特尔0．8微米制程技术生产。1999 年2月，英特尔发布了奔腾Ⅲ处理器，它含有950万个晶体管，采用英特尔0．25微米制程技术生产。2002年1月，英特尔奔腾Ⅳ处理器推出，它采用英特尔0．13微米制程技术生产，含有5500万个晶体管。2002年8月13日，英特尔透露了90纳米制程技术的若干技术突破，包括高性能、低功耗晶体管、应变硅、高速铜质接头和新型低—K介质材料。这是业内首次在生产中采用应变硅。2003年3月12日，针对笔记本的英特尔迅驰移动技术平台诞生，包括了英特尔最新的移动处理器“英特尔奔腾4处理器”。该处理器采用英特尔0．13微米制程技术生产，包含7700万个晶体管。2005年5月26日，英特尔第一个主流双核处理器诞生，含有2．3亿个晶体管，采用英特尔领先的90纳米制程技术生产。2006年7月18日，英特尔安腾2双核处理器发布，采用世界最复杂的产品设计，含有17．2亿个晶体管，该处理器采用英特尔90纳米制程技术生产。2006年7月27日，英特尔酷睿2双核处理器诞生，该处理器含有9亿多个晶体管，采用英特尔65纳米制程技术在世界最先进的几个实验室生产。2006年9月26日，英特尔宣布，超过15种45纳米制程技术正在开发，面向台式机、笔记本和企业级计算市场，是从英特尔酷睿微体系架构诞生而成。2007年1月8日，为扩大四核PC向主流买家的销售，英特尔发布了65纳米制程英特尔酷睿2四核处理器和另外两款四核服务器处理器，它含有8亿多个晶体管。2007年1月29日，英特尔公布采用突破性的晶体管材料，生产出了英特尔45纳米微处理器。2009年第4季度英特尔公司将生产出32纳米微处理器。以上是集成电子技术的高速发展对通用计算机的CPU发展的推动历程。

下面我们看第二部分：现代电子技术及发展前言。现代电子技术包括两方面，一个是嵌入式系统，另一个是EDA即电子设计自动化技术。接下来我们会看到现代电子技术与传统的电子技术有哪些不同的特征，进行了哪些革命性的改革。首先来看嵌入式系统，大家现在看电子类的杂志时，会发现很多杂志都在讨论嵌入式系统。可什么是嵌入式系统呢？与通用计算机系统同步发展的还有另一条分支，即嵌入式计算机系统。计算机要用到我们生活的方方面面，光有通用的计算机是不够的，另外还有一种计算机和通用计算机是分开来发展的。为什么呢？因为当时发展遇到了困惑，计算机要拼命地发展，要速度，海量的数字计算，等等。但是作为应用不需要那么快的速度，也不需要那么大的容量，只要对其中一个对象控制，比如电脑控制的洗衣机、电冰箱、微波炉、绣花机都是电脑自动的，这种计算机该怎么做？因此电子工程师们就走了另外一条路，把这条路称为嵌入式计算机系统。通用计算机系统常见于一般的家用机，典型产品为PC机。嵌入式计算机系统是嵌入到对象体系中的专用计算机，实现对象体系的智能化控制，它的特征是嵌入性、专用性与计算机系统。通用计算机的技术要求是高速、海量的数值计算，技术发展方向是总线速度的无限提升，储存容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求是对象的智能化控制能力，技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能控制能力与控制的可能性。进入20世纪80年代，世界经济中最重要的变革是计算机的产业革命。而计算机产业革命的最重要的标志是计算机嵌入式应用的诞生。单片机就是一个嵌入式微控制器，是芯片形态的计算机系统。什么是单片机？单片机就是将中央处理器、存储器和各种输入输出接口电器集成在一块芯片上，即集成在一块芯片上的计算机。单片机的出现是计算机发展史上一个重要的里程碑，它使计算机从海量数值计算进入到智能化控制领域。单片机有计算机系统内核，是器件级计算机系统，它可以嵌入到任何对象体系中去，实现智能化控制。因此，单片机在电子系统中的广泛应用，使经典电子系统迅速过渡到智能化的现代电子系统。下面看一下单片机的技术发展历程，单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。SCM是单片微型计算机，单片不包括数模转换，接下来就希望把一些接口部分都接在一个芯片上，这就发展成了一个微控制器。由于微控制器对控制对象更加注重，所以英特尔逐渐淡出MCU的发展也有其客观原因。在发展MCU方面，最著名的厂家philips公司。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统会有较大的发展。单片机的应用几乎是无所不在的，像在机电一体化产品里，如电子秤、全自动洗衣机、电脑控制的电冰箱、智能音响设备、高级智能玩具汽车、各种智能医疗设备等，另外在智能仪器仪表、报警系统、航空航天、遥控遥测等实时控制系统中都有应用。从嵌入式系统分析，单片机只是一个低端的，从现在的发展来看，嵌入式系统发展实际上是有两种模式：一种是低端的，另一种是高端的。低端的是以通晓对象专业的电子技术队伍为主。用最少的嵌入式系统软硬件开销，以8位机为主，带有浓厚的电子系统设计色彩的电子系统应用模式。原来的单片机存储器比较小，不可能做到那么多，由于集成电路的提高，现在出现了一个叫做ARM的32位处理器，一般用8位就可以了，为什么现在出现了32位处理器呢？因为我们现在的电子产品要求非常高，它需要有多任务操作处理，要有操作系统在里面，我们以前是绝对不可能放操作系统进去的，因为存储器就那么一点点大，现在做成这个以后就需要操作系统，所以从20世纪90年代末期开始，计算机专业的人开始介入嵌入式系统。

DSP、ARM芯片等，向更高级发展。现在电子技术的另一个特征，发生革命性的技术是EDA技术。什么叫EDA？它是电子设计自动化的一个简称。我们电子、通信类的同学，都会要学到这门课程的。EDA实际上是电子设计的一场革命，完全颠覆了传统的电子设计理念。从一个全新的理念，它是怎么来进行的？大家注意看，EDA技术是20世纪90年代中期，我们国内才开始的。那么这个EDA技术，它发展的基础是什么呢？第一，基于大规模可编程逻辑器件，第二，有功能强大的计算机软件。必须在这两个基础上，才会出现EDA技术。发展到90年代的时候，才会有这个可能，所以EDA在那时候就自然而然诞生了。什么叫大规模可编程逻辑器件？大家注意一下，这个集成电路跟我们前面讲的集成电器是不一样的。这个可编程的集成器件，它就是一个集成电路。但它并不是一个具体功能的什么芯片，而是像一张空白纸，它内部的连接都没有连通，但是呢，它可以通过我们的编程去改变里面器件的连接。所以这个器件是可以编程的。出来以后这个芯片的哪个脚是输出端，哪个脚是输入端是可以由你自己设定的。到底这个芯片是什么样的系统由你设计，你设计成它是什么系统，下载进去，它就是什么系统。比如，我先设计它是一个计数器，然后我要换掉它，另外设计一个。你就把你写好的程序综合后，下载到可编程器件中，它又变成你新的设计的一个电路，新的输入输出端口都可以由你自己进行改变的。另外呢，还要有一个强大的计算机软件，因为我们讲它是一个工具软件平台，它是一种硬件描述语言，我们看它所有的自动编译简化分割，全部是计算机自动完成的。那么就这个软件要求非常强大。接下来我们可以看一下现代电子核心技术，就是我们EDA技术了。

EDA技术，总的来说是设计者工作仅限于软件的方式，利用一种硬件描述语言的EDA的软件来实现对系统硬件功能的实现。所以我们把EDA技术的这个电子系统设计具体几个特点我们简单地描述一下。

电子电容的性能是什么？你要去查功能表，你只要去拿一块可编程芯片来，这个芯片你完全可根据你的要求来做。一个可编程器件把你综合好的东西下载到可编程器件里面，这个器件就是你要设计的系统。这个系统就在芯片里，所有输出端都可由你设计，在排版的时候非常方便。我这边要排输入端，那边要排输出端，你可以自己设计。那么这个时候我们说是从上往下，最后是器件，器件也不需要你去买，就是一个可编程器件下载下去就行了。这个是我们讲的现代设计的一个特征。

我们看EDA技术，我国大概是在20世纪90年代中期开始应用的，实际上我们学校发展和其他学校是同步的。记得，我是2000年开始带毕业设计，那个GAL芯片有20个脚，很小的。当时觉得特别好玩，我不知道大家对电子有没有感兴趣，但是我觉得特别好奇。这个集成块的输入端引脚我可以自己设定，而且我当时带的课程设计是一个交通灯控制器。如果要再做另外一个电路，只要编程完成了下载到可编程的芯片上，这个芯片就是另外一个电路，就是这一个芯片不断地刷新、刷改。那么在2000年实际上用的就是一个GAL芯片，很简单，很小的，它只能做很小的系统。2002年开始申请EDA实验室，基本上与各高校同步开始。EDA实验室03年建好，我们就开设了现代逻辑设计这门课。就是EDA设计的这个课的整个教学过程，现在用的芯片是144个脚的，实际上讲这个芯片还是比较小的，可做一般的系统，如果再大一点的系统，像通讯的一些系统，那要用更大的芯片了。它实际上是一个硬件设计，用软件的方式来设计的，所以根据它这个EDA技术，它的新的发展趋势将是怎么样的：仿真软件方面，支持硬件描述语言功能是非常强大的，肯定是不断地出新，我记得前两届是用MAX这种批改平台软件，现在是用去QUARTUSⅡ平台软件升级版。第一，软件功能也越来越强大；第二，电子技术将全方位纳入EDA领域，这对电子技术包括数电、模电。目前还是数字电路，以后的话模电也有了，但不是很成熟，所以以后模电数电的概念就模糊了。全部都可以用软件来描述功能，都下载到这一块上。另外，硬件、软件的界线也没有了，比如我们现在经常在讲，电子工程师注重于硬件方面，计算机工程师注重于软件方面，现在发展下去，电子工程师也必须注重于软件方面，所以，软件、硬件是统一的，学电子的同学要注意，以后这个“硬软”都要会，当然我们的软件可能不是很复杂，它针对控制这一块的。对我们电子这一行来讲，什么软件、硬件已没有太分明的界线了。

接下来我们可以看到更大规模集成芯片出来，专用集成电路最终要向片上系统，非常大的系统都可做在一个芯片上，这是我们讲的EDA技术。

下面我们来看我们国家的发展情况。总体来说，我们的电子技术是相对落后的，特别是集成电路微电子行业。大家都清楚，整个芯片在外国人手里，对我国安全构成非常大的威胁。从90年代开始，我国是1990年和1996年先后立下了908工程和909工程，这是针对微电子技术的。908工程是国家发展微电子产业20世纪90年代第八个计划，909是指的是第九个五年计划。两大工程的主体企业分别是华晶和华虹，与华越、南科、贝岭、先进、首钢组成我们具有代表性七大芯片制造企业，从那时起国家非常重视微电子企业。到目前为止，有些企业已经不行了。当前我们国内最大的芯片制造企业是中芯国际，大家也应该了解这一行业，中芯国际实际上是台商的，台湾的微电子非常不错。他们的微电子企业，很多投资在大陆。中芯国际在武汉、大连等建厂，建一个微电子厂的投资不得了，几百个亿。所以光靠一个企业肯定不行，肯定是国家行为。中芯国际在武汉建厂，武汉市政府投资一百亿，厂房设备经费等都很高，成都、大连也是一样。中芯国际主要是做什么呢？主要是芯片的制造。微电子企业主要有三块：一块是设计，一块是制造，还有一块是封装和测试。以前我们国家只做最后一个封装和测试，技术相对来讲比较简单一点，但是现在国家在设计方面还是可以的，最弱的是制造业。制造业要求环境非常高，它一直是我们国家的弱项，精度等都比不上日本、德国，这是一个倾向性的弱项。所以，国家也希望加大这方面的投资。目前，我们自主拥有的是0．31微米的技术，纳米技术正在研发。目前我国芯片程度落后多少？现在比较成功的点是13微米，90纳米据说还在研制。而国际已经到了像英特尔到32纳米，我们差距还是比较大的。所以现代技术行业我们基本上都是用人家的芯片，包括手机的制作，最多就是一个包装、一个代工。因此国家从90年代开始投了许多钱，想做自己的集成电路芯片。这个集成电路芯片的赶超是落在微电子专业身上，对我们电子信息工程专业的学生，通讯的学生，我们要掌握的是什么呢？我们掌握的技术是如何选用？要用芯片来设计自己所需要的电路。所以微电子技术这个东西我们要掌握如何运用，大学的时间非常短，要学的东西非常多，所以建议同学们在学习过程中要把握以下几点。

第一，学习要和实践结合。我在给电子系的同学上课时也这样讲，理论和实践对开，你光死读书是没用的，你读完书以后不会做东西，连个焊接都搞不清，连元器件都不认识有什么用啊？没用的。一些同学理论实在学不进去，但只要肯动手做东西，哪怕是从小电路开始，就可通过实践来弥补。在实践中你会逐渐有兴趣，就会想去了解，会去问，会去做，慢慢地就会动手，那就会用相关设备。要有实践性，一定要动手，专业培养也尽量给大家创造条件。光靠课内的学习是不够的，课外我们有全校的电子设计竞赛，电子协会等，希望大家主动参加。另外还有实验选修课，跟着老师做，还有课题申报。有的同学说不知道怎么做，没关系，刚开始肯定会这样。要敢于实践要迈出第一步，这就是第一实践性要放到非常强的位置上。

第二，学习的主动性。我发现我们同学有个缺陷，很多同学会说：“老师没教我这个东西，我怎么会做。”跟着老师这些都是被动的。学这个东西，老师要教的学生那么多，不可能教你一个。老师是非常欢迎你们问的，你要说什么地方不懂，老师才能针对性去解决。有人说：“老师上课不好，我对它不感兴趣。”那就完蛋了，学习是自己的事，大学完全是你自己的学习，你得想办法入门。去图书馆看书等都是自学能力，这也是收益无穷的。我当时一个阶梯教室就一个电脑，是打孔输入的，就像天书一样。接下来C语言、单片机都是自学的，各行业变化太快，只有学习能力是受益终身的，所以要注意学习能力、方法。查资料，只看一本书是没用的，要问，要有挑战性，要有主动意识，要有好奇心。

这段时间，我走了十几家企业，责任心、好学、有吃苦精神是企业看重的。所以在校学生除了培养学习能力外其他方面的能力也要培养。责任心，从平时做的小事中培养，做班干部的其实也是一种锻炼。成大事者都是从点滴开始的，所以同学们要培养素质，非智力素质非常重要。我希望大家要抓住这大学四年，时间不长，学习的东西很多，图书馆的大门向大家开着。我希望这里有我们未来的电子工程师，非常希望，因为我国非常缺少这方面人才。大专班有个同学，非常主动，平时常搞些东西，一个大公司第一个签约的就是他。所以大家在这方面要扩展自己的知识面，最后用毛泽东的一段话，也曾激励我的话来结束这次讲座：

“世界是你们的，也是我们的，但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃，好像早晨八九点钟的太阳，希望寄托在你们身上。”

主持人：谢谢唐教授精彩的演讲，接下来是我们的观众互动环节，现场有想要提问的同学吗？

唐教授：有没有问题，有没有兴趣点？同学们，注意，上课时我经常让同学上来表述的。我希望我们的学生要表现自己，每个人应该有表现欲。

学生：我想问我们电子信息发展方向是不是只有EDA才能取代嵌入式系统呢？

唐教授：那不是。它是两个方向，EDA技术实际是硬件设计，用软件的方式设计硬件。而嵌入式系统内有CPU，它是用软件方式，芯片是固定的。比如ARM芯片，哪个脚是输入端，哪个端是输出端是固定的。但现在有个问题，假如所有东西都用硬件来实现，那么硬件要非常大，像FPGA要做CPU，它就要非常大，随着微电子技术的发展，现在也有CPU的软核嵌入在FPGA中。用FPGA硬件完成速度很快。软件完成要有编译，并不是非常快，实时监控可能用硬件更快，所以到时有一个预测，可能会有这样的趋向。