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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。,主要內容,1.前言 2.電子信息工程概述 3.電子信息技術的發(fā)展趨勢 4.電子信息工程的現(xiàn)代理論 5.電子信息技術的連鎖效應,1.前言（一）,1.1學科特點： 電子信息工程是一門應用電路理論和計算機等現(xiàn)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(tǒng)的設計、開發(fā)、應用和集成等技術。 1.2主要技術方向： 語音信號處理，圖像信號處理和數(shù)據信號處理及其控制；網絡技術；遙控遙測遙感技術；宇航、宇宙通信、射電天文學；國防電子信息技術、醫(yī)療電子技
2、術等等,前言（二）1.3人才培養(yǎng)目標：,掌握現(xiàn)代電子技術理論、熟悉電子系統(tǒng)設計原理與設計方法。 具有較強的電子線路、計算機應用、外語和相應工程技術應用能力。 面向電子技術、自動控制和智能控制、計算機與網絡技術等電子、信息、通信領域的寬口徑、高素質、德智體全面發(fā)展的具有創(chuàng)新能力的高級工程技術人才。,返回,2.電子信息工程概述（一）2.1專業(yè)背景與市場預測：,電子信息工程專業(yè)是前沿學科，現(xiàn)代社會的各個領域及人們日常生活等都與電子信息技術有著緊密的聯(lián)系。 全國各地從事電子技術產品的生產、開發(fā)、安裝調試、運行維護、銷售和應用的企事業(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,學習信號的獲取與處理、電子設備與信息系統(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（包括生產實習和室內實驗）的基本訓練。 具備良好的科學素質，具備設計、開發(fā)、應用和集成電子設備和信息系統(tǒng)的基本能力，并具有較強的知識更新能力和廣泛的科學適應能力。,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企業(yè)中，從事電子產品的生產、經營與技術管理和開發(fā)工作； 面向電子產品與設備的生產企業(yè)和經營單位，從事各種電子產品與設備的裝配、調試、檢測、應用及維修技術工作； 到企事業(yè)單位從事機電設備、通信設備及計算機控制等設備的安全運行及維護管理工作；
4、 從事電子設備和信息系統(tǒng)的設計、應用開發(fā)以及技術管理等。 比如，做電子工程師，設計開發(fā)一些電子、通信器件；做軟件工程師，設計開發(fā)與硬件相關的各種軟件；做項目主管，策劃一些大的系統(tǒng)，這對經驗、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.電子信息技術的發(fā)展趨勢-朝陽產業(yè)、八大熱點簡介,：引言：電子信息產業(yè)是一項新興的高科技產業(yè)，被稱為朝陽產業(yè)。 據信息產業(yè)部分析，“十五”期間是我國電子信息產業(yè)發(fā)展的關鍵時期，預計電子信息產業(yè)仍將以高于經濟增速兩倍左右的速度快速發(fā)展，產業(yè)前景十分廣闊。 就目前技術發(fā)展情況分析，大致由八大熱點技術，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 3.7 移動通信 3.8 計算機 科學與技術 通信業(yè)務如數(shù)據通信、多媒體、互聯(lián)網、電話信息服務、手機短信等業(yè)務也將迅速擴展； 值得關注的還有文化科技產業(yè)，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、設備和顧客服務、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，電子商務和互動媒體、數(shù)據庫開發(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。 2）元器件的
6、發(fā)展趨勢： 片 式化、小型化 復合化、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發(fā)展水平的重要標志之一，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、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、片式負溫度系數(shù)熱敏
7、電阻器（NTC）已開始批量生產0603型（0.60.3mm2）微小型產品 ； 2mm見方的片式微調電位器也已商品化； 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； 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體積僅0.0045cm3（2.52.00.9mm2）的石英晶體濾波器； 在繼電器產品方面，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的三年計劃。 2000年，美國商務部、國家標準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)與產品”被列為7個重大計劃之一，其預算經費高達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的電子領域技術工藝落后問題。俄聯(lián)邦拔給該計劃的預算資金為1100億盧布，此外還有預算外資金770億盧布。該計劃如能順利實施，到2015年，俄羅斯國產元件預計將會占據國內市場的一半份額。,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，這主要歸功于日本電子元件工業(yè)界對元件基礎研究的重視，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)結成聯(lián)盟并制訂了510年基礎研究的技術路線圖，對包括材料技術、納米級加工技術和其他加工技術在內的技術領域進行
10、深入研究。 2007年，各電子元件企業(yè)把研發(fā)目標指向技術與產業(yè)的融合，將研發(fā)經費積極投向強化核心技術和新技術發(fā)明，致力于向高性能化、復合化、多樣化發(fā)展。據統(tǒng)計，日本十大電子元件主流廠商2007年度研發(fā)經費的投入總金額達到2352億日元。,2）元器件的發(fā)展趨勢（2）復合化、集成化,在傳感器方面，美國摩托羅位公司已將化學傳感器、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。 電阻網絡已成為日本片式電阻網絡的
11、主流產品 ； 連接器與其他部件或電路的復合化產品也在不斷發(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)電感技術方面已居世界領先地位。 日本Murata采用銅內電極已獲得了極低等效串聯(lián)電阻產品； 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，重復性誤差0.1%。半導體氣敏元件的重復誤差小于2%，響應時間小于5秒。,第十五講 電子信息工程的發(fā)展趨勢（二）,主要內容 1.前言（已講） 2.電子信息工程概述（已講） 3.電子信息技術的發(fā)展趨勢（續(xù)） 4.電子信息工程的現(xiàn)代理論 5.電子信息技術的連鎖效應,. 3.電子信息技術的發(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，據世界半導體貿易統(tǒng)計組織(WSTS)的數(shù)據，2007年市場銷售值為2194億美元，比2006年增長4.7%，預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的市場份額高達20%。,3.2集成電路,2）技術水平： （1） 線寬： 集成電路技術的發(fā)展主線一直體現(xiàn)在設計線寬的不斷縮小上。2005年，90nm設計線寬的集成電路產品開始上市，基于90nm/12英寸的生產線正式開始進入批量產階段，集成電路技術的總體水平自此跨入了全新的納米時代。2006年，
15、在90nm產品逐漸增多的同時，基于65nm技術的集成電路產品相繼出現(xiàn)。2007年，各類60nm65nm水平的DRAM、FLASH、ASIC、FPGA等電路產品已經大批量生產，45nm工藝技術的成熟程度也在不斷提高，多類產品開發(fā)成功，商品化產品開始進入市場。作為45nm之后的32nm技術，近期也取得了進展。集成電路專用設備是實現(xiàn)產品制造的必要保障，其中最具代表性的光刻設備，近年取得了突破性進展。總之，當前集成電路總體技術水平表現(xiàn)為：65nm技術已成熟，45nm技術基本完備，32nm技術繼續(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的支撐下，集成電路產品正從特大規(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品目前已經進入了多核時代；FLASH是半導體存儲器中發(fā)展最快的一個品種，主流產品為8Gb16Gb，研發(fā)水平達到64Gb；DRAM主流產品為1Gb，研發(fā)水平達到4Gb；ASIC產品發(fā)展速度趨于平緩；可編程器件正在興起；SoC（系統(tǒng)級芯片）產品發(fā)展迅速。,3.2集成電路,3）集成電路產業(yè)鏈概況： 全球集成電路設計業(yè)和封裝測試業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。在芯片制造領域，全球12英寸生產線不斷增加。據不完全統(tǒng)計，截至2006年底，全球12英寸生產線約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）生產線：我國大陸已投產的12英寸生產線共3條(包括2007年12月新投產的中芯國際上海生產線)，另有2條正在建設中。 （2）技術水平： 已初步形成了設計、芯片制造和封裝測試三業(yè)并舉、較為協(xié)調的發(fā)展格局，設計業(yè)和芯片制造業(yè)在產業(yè)中的比重顯著提高，2006年三業(yè)產值所占比例為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，總體技術水平與國外還有很大的差距，產業(yè)形態(tài)以代工為主，缺乏自主品牌，產業(yè)規(guī)模小，產品結構滯后于市場需求，集成電路專用設備及材料自給率低，集成電路產業(yè)鏈尚未形成。提高自主
18、創(chuàng)新能力，推進產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)調發(fā)展是我國集成電路產業(yè)的發(fā)展方向。,3.電子信息技術的發(fā)展趨勢3)軟件,（1）概況 2001年以來，世界軟件產業(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EITO（歐洲信息技術觀察協(xié)會）統(tǒng)計，2006年，世界軟件產業(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，占全球軟件產業(yè)規(guī)模的41.5%、35.6%和11.8% 。占全球軟件總產值的88.9%,3)軟件,（2）特點:獨立性、開放性、標準化、
19、集成性、可擴展性、服務性和模塊化等特點。軟件從單一產品競爭轉向平臺競爭，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建Windows平臺 ：正在逐步跨越服務器、嵌入式領域，并以其桌面環(huán)境為基礎，吸引眾多的獨立軟件開發(fā)商、開發(fā)人員、硬件供應商、系統(tǒng)集成商開發(fā)Windows平臺上的應用軟件，來滿足社會各領域、各層次的用戶需求。 一方面，軟件的服務模式發(fā)生根本性的變化，企業(yè)將基于互聯(lián)網向人們提供軟件升級、應用等服務，近幾年流行的軟件即服務(SaaS)便是軟件服務化的生動體現(xiàn)；另一方面，軟件的商業(yè)模式會因此而發(fā)生重大變化，目前軟件產品銷售的方式將逐漸被軟件服務方式所取代。未來，軟件服務
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、技術不斷成熟，市場逐步擴大。開源軟件產品已涉及操作系統(tǒng)、數(shù)據庫、中間軟件以及各類應用軟件等諸領域，在應用中與各類商業(yè)軟件融合。開源軟件應用也正從網絡邊緣應用向核心商用邁進，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；權限等級劃分層次嚴格；病毒 少，安全性能好； 軟件外包是軟件產業(yè)發(fā)展最快的領域之一 ：即軟件設計承包給外單位或個人。 外包業(yè)務范圍從客戶服務中心、數(shù)據處理、遠程技術維護等企業(yè)非核心業(yè)務逐漸向高端的業(yè)務流程外包(BPO)、商業(yè)系統(tǒng)咨詢、
21、結構設計及商務運營等領域拓展，外包服務模式也向在岸開發(fā)、離岸開發(fā)模式和在岸、離岸結合等多樣化發(fā)展。據預測，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，據市場調研公司DisplaySreach預測，到2007年底全球平板顯示產值將突破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%，預計今后幾年兩者仍將占據平板顯示市場絕大部分份額。 縱觀世界平板
22、顯示產業(yè)格局，TFT-LCD產業(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線主要集中于日本和韓國。，臺灣已經成為世界上液晶面板產能最大的地區(qū),4）新型平板顯示,（2）我國概況：我國平板顯示產業(yè)面臨著嚴峻形勢，主要基地在福建省 2008年福建平板顯示產業(yè)產值超過600億元，已經成為中國重要的平板顯示產業(yè)基地。近年來，在全球平板顯示產業(yè)大發(fā)展的浪潮中，福建光電顯示企業(yè)加快產品結構調整步伐，順利完成了由CRT向LCD轉型，目前全省共有平板顯示企業(yè)及關聯(lián)企業(yè)100多家。福建省已初步形成平板顯示產業(yè)鏈條。據介紹，福建平板顯示產業(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線的四川長虹。 市場對平板顯示產品的需求持續(xù)增長，據國務院發(fā)展研究中心統(tǒng)計，2007年前3季度，已經實現(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體電子器件有效地吸收太陽光輻射能，并使之轉變成電能的直接發(fā)電方式，是當今主流的太陽能發(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(占歐盟總量八成)和美國3個經濟強國，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年光伏電池產能達到1200MW，產量達450MW，比2005年增長280%；光伏組件產量達到800MW，產能則達到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國。2006年，世界太陽能電池產量為1818MW，而排名前10位的廠商產量為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年光伏電池產量達434MW，已經連續(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）技術難點： 效率低。 單晶硅太陽能電池的實驗室效率已經提高至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。先進技術不斷向產業(yè)注入，使商業(yè)化電池技術不斷得到提升。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%)。 生產規(guī)模?。禾柲茈姵貑螐S生產規(guī)模已經從20世紀90年代的5MWp30MWp/年，增長到現(xiàn)在的50MWp500MWp/年。生產工藝不斷簡化，自動化程度不斷提高，出現(xiàn)了多家年產量超過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，晶體硅的生產僅處于百噸級水平，離最小經濟規(guī)模 千噸級水平尚有較大
27、差距；國內生產線工藝設備落后，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備也主要依賴進口。這導致我國太陽能光伏產業(yè)是典型的兩頭在外的產業(yè)，即技術和原材料、銷售和市場在國外，加工制造在國內。要實現(xiàn)我國光伏產業(yè)由大到強的轉變，必須加強產業(yè)鏈前端部分，突破材料制造和加工設備這兩大制約我國光伏產業(yè)發(fā)展的瓶頸。,3.電子信息技術的發(fā)展趨勢6）音視頻 技術,（1）含義：聲音和圖像信號的產生、處理和播放等方面的技術； （2）概況：音視頻領域是信息產業(yè)最為活躍的領域之一 。世界電子數(shù)據年鑒2007數(shù)據顯示，預計2007年消費電子產品年銷售額為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播放器等產品仍是音視頻產業(yè)發(fā)展的主要驅動力，其增長速度高于其他門類。從產業(yè)競爭格局來看，日本保持著音視頻產業(yè)的領先地位；美國在新型數(shù)字音視頻產品領域的地位強勁；中國依然是世界最大的消費電子產品生產國，對產業(yè)格局發(fā)展起著越來越重要的作用。,6）音視頻 技術,（3）技術發(fā)展趨勢：向數(shù)字化、高清化和融合化發(fā)展，并且標準與專利競爭非常激烈。 世界部分國家已經停播模擬電視，數(shù)字電視時代開始全面到來。高清化是音視頻領域不斷追求的目標，目前，世界許多國家已經開展了高清廣播，高清電視機、高清DVD等終端
29、產品發(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準化進程，2007年宣布開發(fā)新的移動電視標準ATSC-M/H技術規(guī)格。,3.電子信息技術的發(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)展成為一個年產值超過1000億美元的重點電子產品。市場調研機構IDC的調查顯示，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)網將成為重要應用，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。目前部分廠商已經能把數(shù)字基帶、模擬、多媒體應用硬件加速器(音/視頻的錄/播)和高性能應用處理器設計成一個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上市。 2G移動電話芯片技術基本成熟，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)、管理工具及各種應用軟件等形成平臺。平臺廠商將采取開放的策略，降低授權費用，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應用實例 。目前移動電話的應用重心仍然在語音通信，盡管可以使用互聯(lián)網，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用平臺，有望成為與PC、互聯(lián)網同等效應的里程碑式應用。 。,3.電子信息技術的發(fā)展趨勢8）計算機技術及應用,（1）概況：近年來，世界計算機產業(yè)進入平穩(wěn)增長期，產業(yè)規(guī)模穩(wěn)步擴大，市場逐漸成熟。據IDC統(tǒng)計，2006年世界主要計算機產品(包括臺式機、筆記本、X86服務器)的銷量為2.354億臺(同比增長10.1%)，預計2007年為2.698億臺(同比增長14.6%)。世界計算機產業(yè)在未來5年中將延續(xù)平穩(wěn)增長的態(tài)勢，年復合增長率將維持在10%左右。 在產品結構方面：在整機產品中，筆記本市場規(guī)模擴大的速度要遠遠高于其他主要的計算機產品
33、。生產規(guī)模的擴大和零部件的降價，無線網絡技術的發(fā)展以及移動平臺技術對筆記本的性能、重量、外觀的改善，使得全球筆記本銷量在過去的5年內保持了30%以上的高復合增長率。在外設產品中，PC類產品和DVR、STB等消費電子產品銷量增長對硬盤產品產生了強勁需求。據iSuppli預測，2007年各種類型硬盤總銷量預計達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?？山邮招l(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，如在Internet上選擇想看的電影，享受衛(wèi)星的VOD（按需點播）服務，還能進行家庭銀行等電子商務交易。,8）計算機技術及應用,(2)產業(yè)競爭概況：產業(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個廠商占據了主要計算機產品市場規(guī)模的55.5%。競爭的激烈也加劇
35、了計算機企業(yè)轉型的步伐：IBM將PC業(yè)務出售給聯(lián)想，完成了從硬件制造商向信息技術服務公司的轉型；惠普正逐漸將研發(fā)投資和收購并購活動，從傳統(tǒng)的硬件領域轉移到軟件和服務領域；PC的同質化、低利潤促使蘋果向消費類電子領域轉型，聯(lián)想也將消費類電子產品作為新的利潤增長點。,8）計算機技術及應用,（3）技術發(fā)展趨勢：計算機技術和產品的發(fā)展重心從“高性能”進階到“高效能”，從“以性能為導向”過渡到“以應用為導向”。 處理器技術的研發(fā)重點從過去注重主頻的提高轉向注重效能的多核并行計算模式，移動端、桌面端和服務器端處理器已經全面進入雙核時代，四核處理器主要應用于高端。 刀片服務器的快速發(fā)展是服務器產品追求更高效
36、能的集中體現(xiàn)，相對于最初一味追求高計算密度，目前的刀片服務器更加強調整體綜合性能。刀片服務器技術已經進入成熟期。,8）計算機技術及應用,刀片服務器： 所謂刀片服務器(準確的說應叫做刀片式服務器)是指在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的服務器單元，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器，在這種模式下，每一塊母板運行自己的系統(tǒng)，服務于指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯(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、起來提供高速的網絡環(huán)境，并同時共享資源，為相同的用戶群服務。,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）神經元網絡：人工神經網絡（Artificial Neural Networks, ANN），一種模仿動物神經網絡行為特征，進行分布式并行信息處理的算法數(shù)學模型。這種網絡依靠系統(tǒng)的復雜程度，通過調整內部大量節(jié)點之間相互連接的關系，從而達到智能處理信息的目的。神經專家系統(tǒng)、模式識別、智能控制、組合優(yōu)化、預測等領域得到成功應用。 （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、述信號轉換為電信號后，常用小波理論結合其他融合算法，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)自學習、自判斷理論:應用計算機和軟件相結合，課實現(xiàn)自學和經驗積累；也可以實現(xiàn)邏輯判斷，此外在公式推導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)學和計算機基礎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。應用放生學而轉換為機器人的相應功能。 （6）自適應控制理論：這是美國學者穩(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對象和擾動的動態(tài)特性的變化的控制理論。自適應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）自適應信號處理：是自適應理論在信號處理方面的應用。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，不用訓練序列的本身自適應的盲信號處理理論，從一維到多維、線性到非線性、經典自適應到神經智能自適應等近代信號處理。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，以及神經網絡理論等學科知識綜合而成一
40、體。常用的算法是LMS算法。（補理論與實踐的差異與修正）。 （2）自適應濾波：是自適應理論在信號濾波方面的應用。,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，由經驗的建立了反演公式。其主要應用有： a)小波分析用於信號與影像壓縮，是小波分析應用的一個重要方面。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)在工程技術等方面的應用。包括電腦視覺、電腦圖形學、曲線設計、湍流、遠端宇宙的研究與生物醫(yī)學方面。,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系。 時頻分析的基本思想是：設計時間和
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的空間位置和時間的，也就是說，這些技術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)導理論：測量目標的位置并控制導彈，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、同的電磁波產生的機理和產生方式不同 （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銜接起來，并且發(fā)生了交錯，因此它們本質上相同，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）拓撲理論：是將數(shù)學的拓撲學和電路理論相結合，并用于分析電路規(guī)律的理論。 （4）估值優(yōu)化理論：是建立目標函數(shù)和
45、約束條件，處理系統(tǒng)優(yōu)化的理論.如通信網路優(yōu)化，控制系統(tǒng)優(yōu)化，產品壽命優(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.電子信息技術的連鎖效應,1）專家系統(tǒng)：醫(yī)療專家系統(tǒng)，橋梁設計專家系統(tǒng)，遠程醫(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)調以上各功能正常轉換連續(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品質量。,5.電子信息技術的連鎖效應,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,農業(yè)生產采用輪作制,土壤有休養(yǎng)生息的機會。我們國家則相反，人口多土地少，土地復耕系數(shù)大，不能采用輪作制。隨著電子技術的發(fā)展人們設想采用電磁波輻射技術,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：用電子信息技術嫁接改造傳統(tǒng)產業(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 7）電子政務： 8）文化產品、游戲和考古。,小結題（期終考核）,1、淺議電子信息技術的發(fā)展趨勢 2、淺議智能控制理論 3、淺議信號處理理論 4、淺議學習電子信息的一門主干課 5、學習電子信息導論的心得、體會、建議和意見 6、其他自選題（必須與電子信息導論有關）,謝謝 再見,
第十二講 電子信息工程的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢.ppt
