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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇微電子技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
微電子技術是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件上的技術.其主要包括系統電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列的技術。該技術在很多方面都發揮了其重要的作用,如在生活中我們所使用的手機、電子計算機、醫療器械、移動電視等一系列的電子產品;還有軍事方面的武器如衛星通信、原子彈等一系列的武器裝備中。
二、微電子的現狀
首先我們來介紹一F微電子的發展史,它主要經歷以下幾個階段。第一個階段:1947年巴丁和布拉頓發明了點接觸式的晶體管;第二個階段:1958年TI公司制造出世界第一塊集成電路芯片:第三個階段:20世紀70年代進入MOS時代。那么,為什么微電子能得以發展并且發展的如此迅速昵?正是由于Mos管的高集成性和低功耗、放大倍數高等優點,所以到70年代就進入了MOS的時代并一直發展到現在。盡管帥s管有哪些優點,但這并不意味著M0s管已完全取代了晶體管的地位;在一些對速度和驅動能力要求非常高的系統中還是要用到晶體管。
微電子發展的如此迅速那就是否就意味著其發展的道路是一帆風順呢?顯然是否定的。在微電子發展的過程中我們遇到了許許多多的方面困難,如工藝方面、材料方面、封裝測試方面和設計等方面都遇到了重重地障礙。其中集成電路工藝技術主要包括擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長以及拋光等技術。微電子在材料方面的困難豐要是隨著微電子器件尺寸的減小,一些材料已經不能很好的滿足微電子發展的需求,人們已經不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料,而是也開始研究高K柵介質、低K互連介質、碳化硅(SIC)、新型化合物等半導體材料。在工藝方面的困難主要是隨著微電子器件尺寸的減小,其最小的特征尺寸已經進入到納米數量級;這使得器件之間產生相互影響,進而影響電路的性能,嚴重的阻礙了微電子行業的發展。這就需要政府投入大量的財力和人力來進行新器件、新工藝的研究。同時在光刻技術的研究和開發中,以光子為基礎的光刻技術種類很多,但產業化前景較好的主要是紫外(U)光刻技術、深紫外(DUv)光刻技術、極紫外(EUV)光刻技術和X射線(X-ray)光刻技術,但是由于特征尺寸越來越小這使得光刻技術面臨一定的困難,①這就使得工藝線必須使用波長更短的光源。從早期的水銀燈到現在使用的遠紫外線,甚至使用研究中的粒子束。②導致光刻以及掩膜成本急劇上升。③光刻時小尺寸圖形所產生的干涉和衍射效應使得光刻圖案失真越來越嚴重。在測試方面由于現在的電路集成度愈來越高,這使得集成電路的封裝與測試也越來越困難,而且在封裝測試后芯片成品率也不高,這也是制約微電子發展的一個重要的因素。
三、微電子對中國未來經濟發展的意義
微電子的發展在我國的經濟發展和軍事力量的發展中占有十分重要的地位。同時微電子對人們生活水平產生了重大的影響。在生活水平方面隨著微電子的發展人們的生活水平也在不斷地提高。如家用電器的功能的增加和性能增強提高了人們生活質量,而且隨著微電子的發展許多電器價格都非常便宜。在軍事方面的意義:不僅提高作戰軍事裝備和作戰平臺的性能(如雷達和導航系統等),而且導致新式武器和裝備的產生,同時,微電子技術改變了傳統的作戰方式,這將會從近距離戰爭發展到未來的遠距離的電子信息戰。只有把微電子發展起來,一個國家才可以真正的強大起來.如近幾年來我國的海權一直都得不到保護正是由于我國海上防衛能力還不夠強大,歸根到底是由于設備技術的落后,所以只有大力發展微電子我國才能夠在未來真正成為科技強國。
四、微電子發展的趨勢
微電子學是一門發展十分迅速的學科,而且微電子集成電路的發展一直都遵循“摩爾定律”。所謂的“摩爾定律”是指集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,當價格不變時;或者說,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個月翻兩倍以上。21世界的微電子發展趨勢主要有:第一、各國的微電子都在向減小器件尺寸方面和集成度不斷提高方面發展,即微電子特征尺寸將由微米一亞微米一深亞微米一納米甚至更小。尤其是國外發達國家正在向0.1微米以下的工藝發展,這更加拉大了我國與發達國家之間的差距。第二、發展片上系統(SOC)。其主要是將傳感器、執行單元和數據處理系統集成在一塊芯片上,從而完成信息的采樣、處理等功能。第三、微電子技術與其它學科結合的產物。如她Ms技術,它是微電子技術與機械、力學、光學等領域結合的產物;還有用于醫療的生物芯片,其豐要微電子技術與生物工程技術相結合的產物。
五、微電子發展的策略
縱觀近幾年來我國微電子的發展情況可知,我國微電子行業嚴重缺乏技術人員,特別是集成電路設計工程師。由這一國情也就決定了我國未來幾年微電子的發展方向以及人才的培養方向。微電子是衡量一個國家綜合國力的重要指標,同時也在我國經濟發展以及國家安全方面占有舉足輕重的地位,這就需要我們國家重視對微電子的發展,對微電子人才的培養。關于微電子的發展我提幾條意見:①根據國內微電子專業發展情況,大量培養微電子專業人才已經是迫在眉睫。同時,在培養人才的過程中我們也更應該注意人才培養的質量。②應該根據微電子專業的市場需求培養多層次、專業化人才,加強學校和企業的合作,了解企業需要的人才類型,加強各個高校在微電子學方面研究成果的交流。同時我們也應該注重理論聯系實際;為學生提供實習的機會也是必不可少的,這樣就可以培養學生的實際動手能力。③時刻了解國外微電子發展動態,專業課程可以直接采用或參考國際最新的優秀教材;聘請具有豐富實踐經驗的專家教授進行授課;創造機會,鼓勵教師與企業合作進行研發項目,了解實際應用需求,并據此來完善各高校教學大綱。
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航空微電子及關鍵技術
以集成電路為核心的微電子技術,在軍事通信、軍事指揮、軍事偵察、電子干擾和反干擾、無人機、軍用飛機、導彈,雷達、自動化武器系統等方面得到廣泛應用,覆蓋了軍事信息領域的方方面面。因此,現代信息化戰爭又被稱為“芯片之戰”。出于國防裝備的需要,世界軍事強國不僅重視通用微電子技術發展,也十分重視專用微電子技術的發展。這是因為專用微電子產品不僅在國防裝備中應用廣泛,而且對國防裝備的作戰效能起著關鍵作用。美國提出,在其防務的技術優勢中,集成電路是最重要的因素。20世紀80年代美國就將集成電路列為戰略性產業。決定航空電子系統成本和技術的關鍵和核心,是以航空關鍵集成電路和元器件為核心的航空微電子技術和產品。
當前微電子科學技術一個重要的發展方向,就是由集成電路(IC)向集成系統(IS)轉變,并由此產生了微系統。微系統有兩重含義:一是將電子信息系統集成到硅芯片上,即信息系統的芯片集成——片上系統或System on-a-Chip(SoC)。另一含義就是微電子機械系統(MEMS)和微光機電系統。
SoC將一個基于PCB上實現的系統功能盡可能的轉化為基于功能、性能高度集成的基于硅的系統級芯片實現。因此,SoC盡可能多的集成系統的功能,可以減小系統體積重量,提高系統的性能,提高系統的可靠性,并能降低系統的制造成本。
MCM(Multi-Chip Module)是利用先進的微組裝技術將多個(2個或以上)集成電路管芯及其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內,形成具有一定部件或系統功能的高密度微電子組件?;贛CM基礎上發展起來的系統級封裝SIP(System in Package),是將整個應用系統中所有的電路管芯和其他微型元器件組裝在單一封裝外殼內的技術。MCM/SIP技術的開發應用將是突破傳統封裝固有瓶頸的一種有效途徑,實現信息技術的發展對集成電路的封裝密度、處理速度、體積、重量及可靠性等方面提出新的應用要求。
上世紀90年代,美國NASA為實現太空飛船小型和微型化提出先進飛行計算機計劃(AFC),將MCM 作為在微電子領域保持領先地位的重要技術加以發展,并確定其為2010年前重點發展的十大軍民兩用高新技術之一。 日本一直以來都是MCM 技術的推崇者,他們建立的MCM技術協會進一步促進多芯片組件的發展與應用。
雖然SoC可以集成多種功能IP,但多工藝混合的IP難以采用SoC在單一硅片上實現, 因此雖然SoC發展迅速,但并不能取代MCM/SIP技術,一定程度上來講,MCM/SIP技術是對SoC實現小型化的重要補充。因此,SoC/MCM(SIP)技術固有的技術優點,是航空電子系統低功耗、高性能、高可靠、超小型化的發展的永恒追求,也是航空電子系統發展迫切需要的核心技術之一。
航空微電子產業的國內外現狀
航空電子系統所用關鍵集成電路與元器件的基本上可以分為四大類別:通用高端芯片、航空專用集成電路、機載任務子系統專用處理芯片、航空核心元器件。
1、通用高端芯片,主要是指處理類、存儲類、電源類、A/D、D/A、OP等類別的集成電路。高端通用芯片決定航空電子系統的整體性能,是航空系統中不可缺少的一類重要器件。由于武器裝備發展的需求超前于我國集成電路的研制和國產化,各項主戰裝備進入設計定型時,國內出現無“芯”可用的狀況,導致定型裝備的高端通用芯片基本依賴于進口,在重點型號中幾款用量大的CPU芯片大都要依靠進口,只有少數是國產化的CPU芯片,而且性能都比較低。
2、航空專用集成電路,主要包是指總線網絡及相關標準協議,以及使用MCM、SIP設計的模塊。航空專用集成電路一般分為兩種:第一種是滿足航空標準、協議和規范的專用電路,如支持ARINC429協議、1553B協議、光纖通道FC-AE協議等的電路,它決定了航空電子系統的體系結構。這類芯片主要是總線協議處理類芯片,是航空電子系統的“中樞神經”,遍布飛機的各個部件和角落。第二種是滿足飛機應用環境要求的專用集成電路。這類芯片是面向航空電子系統的應用需求特點開發的芯片。歐美新一代飛機研制中,廣泛使用了SoC/MCM(SIP)技術手段,實現低功耗、高性能、高可靠性、超小型化的最終目標。為了達到F-22等新一代飛機綜合核心處理機(ICP)對“性能/體積”方面的要求,美國“寶石臺”計劃中定義了多達12種MCM。
3、機載任務子系統專用處理電路,主要包括彈載計算機小型化核心芯片、頭顯定位處理系統芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片以及機載防撞系統綜合信號處理芯片等。機載任務子系統專用處理電路是決定航電任務子系統或設備某些特定性能的專用集成電路,如彈載計算機、頭顯定位處理系統芯片、頭/平顯畸變校正芯片、機載專用遠程激光測距芯片和機載防撞系統綜合信號處理芯片。目前國內該類任務子系統多采用專用電路板卡實現,缺點主要在于體積大、功耗高、集成度低、數據處理時間長等。
1什么是微電子技術
微電子技術是在電子電路和電子系統的超小型化及微型化過程中逐漸形成和發展起來的,以集成電路為核心的電子技術。是由電路設計、工藝技術、檢測技術、材料配置及物理組裝等形成的技術體系。
2微電子技術的特征
微電子技術是在傳統的電子技術基礎上發展起來的。之所以稱之為“微電子”,顧名思義就是由于它是在微小的范疇內的一種先進技術,其特征是“四微”:
(1)它對信號的加工處理是在一種固體內的微觀電子運動中實現的;
(2)它的工作范圍是固體的微米級甚至晶格級微區;
(3)對信號的傳遞交換只在極微小的尺度內進行;
(4)它的容積很大,可以把一個電子功能部件,甚至一個子系統集成在一個微型芯片上??傊?,微電子技術是指在幾乎肉眼看不見的范圍內進行工作的一種獨特而神奇的特種技術。
3微電子的發展趨勢
當代微電子技術正在向著高集成度、高速、低功耗、低成本的方向發展。它的進步主要借助于以下幾個方面:
3.1制造工藝的改進
在制造工藝方面由最初的單層平面分布發展到后來的多層工藝(有多層高密度和多層多功能兩種方式),以降低成本,增加功能。采用人工超晶格工藝(一種用人工控制晶體晶格大小制造晶體的新工藝),制造的器件叫超晶格半導體器件。這種器件的速度比硅半導體器件快10-100倍。使用敏感集成電路(在一塊芯片上同時集成各種敏感元件及外圍電路),可以縮小體積,降低成本,提高可靠性,增加功能。系統的集成方法將從二維結構向三維立體結構發展,這樣會實現集成度的新突破,為集成電路的發展拓出一條新的可行之路。集成電路面世以來便以集成度每三年便翻兩番的摩爾定律發展。
3.2材料的更新
科學家正廣泛地探索以新材料取代硅晶體的可行途徑。隨著微電子技術的高速發展,硅材料的局限性已逐步暴露出來。采用砷化鎵、磷化銦等氧化物半導體材料和超導材料、金剛石材料制造集成電路,可以提高集成電路的開關速度、抗輻射能力和工作溫度(金剛石集成電路可在500℃-700℃下正常工作)。2000年2月12日,德國埃森大學和漢諾威大學宣布聯合研制成功在硅板上生長鍺半導體,由此制成的集成電路其開關速度將大大快于硅集成電路。同時,采用在有機物原子的化學鏈中儲存信息的技術所研制的“生物芯片”也取得了一些進展。
3.3芯片尺寸的增大
芯片尺寸的增大可為集成度的提高提供物質基礎,并且芯片尺寸越大,集成電路的平均成本越低。1998年,芯片尺寸已由原來的3-4英寸,增大到8-10英寸。目前已經達到12英寸。預計今后幾年芯片的容量將達到令人震驚的程度,即一個芯片上可包含10億個元件,其電路僅有幾個原子那么薄。這必然會帶來芯片功能密度和性能價格比的大幅度提高。
4微電子技術發展需要突破的技術層次
(1)微細加工關鍵的加工工藝---光刻技術還是一個大問題。
(2)互連技術的可靠性問題還有待研究開發。
(3)新型器件結構新型材料體系還大有潛力刻挖。
5微電子技術的廣泛應用
微電子技術不僅使電子設備和系統的微型化成為可能,更重要的是它引起了電子設備和系統的設計、工藝、封裝等的巨大變革。所有的傳統元器件,如晶體管、電阻、連線等,都將以整體的形式互相連接,設計的出發點不再是單個元器件,而是整個系統或設備。
除了計算機以外,微電子技術在其他方面的應用也是相當廣泛的。從通信衛星、軍事雷達、無人機、信息高速公路,到程控電話、手機、GPS,從氣象預報、遙感、遙測、醫療衛生、能源、交通,到環境工程、自動化生產、日常生活,各個領域無不滲透著微電子技術。
微電子技術對電子產品的消費者市場也產生了深遠的影響。價廉、可靠、體積小、重量輕的微電子產品層出不窮。而落戶于各式各樣的普及型產品之中,進入普通百姓家。例如電子玩具、游戲機、學習機以及其他家用電器產品等。就連汽車這種傳統的機械產品也滲透進了微電子技術,采用微電子技術的電子引擎監控系統、汽車安全防盜系統、現代汽車上有時甚至要有十幾到幾十個微處理器。
微電子技術發展日新月異,令人興奮不已。它對我們工作、生活和生產的影響無法估量。
參考文獻
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[2]宗占國主編.第二章:微電子技術與計算機技術[M].北京:高等教育出版社,2008(05).
作者單位
92823部隊二中隊海南省三亞市572021
根據我國電子行業發展歷程上看,隨著社會科技水平不斷提高,微電子技術也逐漸提高。當下,微電子技術已經開始占據電子行業市場,文章分析了微電子技術在計算機方面的研究和使用。
【關鍵詞】微電子技術 計算機 應用
1 前言
微電子技術是研究微型電路、系統電子學之分支,最核心的研究方向是電子或者是離子。當下,微電子技術發展水平提高,在電子學、物理學、計算機中都有使用。最明顯的發展成就是,電子器件實現微型化,實現系統集成。
2 微電子技術的定義以及影響
2.1 微電子技術的定義
微電子技術是在本世紀60年代隨著集成電路IC隨之出現的,這是一門新的電子技術。在大型電路集成中,表現最為突出,而且其中會包含大量的器件物理設計、系統電路設計、工藝技術等等。簡單而言,微電子技術就是微學電子中,各項高工藝技術綜合。隨著發展不斷推動,在1947年時,晶體管開始被發展起來。
2.2 微電子的影響
當下,社會科學技術發展速度非常快,發展水平非常高。在發展勢力不可阻擋的當下,發展勢頭最好,影響最大,最具代表性的就是微電子技術。微電子技術成為電子信息發展的核心。微電子在訊通技術、生活工作以及網絡技術產生的影響非常大,這些影響都具代表性。我國使用微電子技術,隨著使用的深度加深,引起了世界電子行業革新。在微電子技術支撐下,我國電子行業發展水平逐漸提高,取得了突飛猛進的效果,從而滿足我國市場需求。另外,微電子對人們的影響也比較大,微電子使得信息收集,信息處理,傳輸等等得到提升。另外,大量的微型器件出現,方面了人們生活。
3 當前微電子技術發展所面臨的限制
微電子技術在電子行業發展中,最常表現在集成電路芯片研制中。隨著科技社會不斷發展,電子技術得到創新和更新,研制出來的大量單晶硅片已經被投入電子行業中,不斷推動電子行業高速發展。而且,IC芯片容量也逐漸得到完善。但是,摩爾定律分析,微電子技術在發展中,會面臨巨大的挑戰,這個挑戰可以歸結成以下三種。第一,物理規律限制。微電子技術發展基礎是硅基互補金屬氧化物半導體,這是集成電路性能不可缺少的必要器件,基層電路性能提高,需要獲得微型器件支撐。但是,基層電力在縮小過程中,這個縮小度是受到限制的。一般會受到氧化層、電源電壓厚度限制。在當前,基層電路中,一把都無法基于物理學來克服這些問題,因此從根本上阻礙了電子技術發展。第二,材料限制。決定微電子材料性質的參數主要有載流子的遷移率μ、介電常數ε、擊穿電場強度E c、載流子的飽和速度vs、熱導系數K等,目前世界上微電子技術所用的主要材料都是硅,而硅的這些性質使得微電子技術在集成電路的高度集成時就容易受到限制,影響微型化的進步發展。第三,工藝技術限制。微電子工藝技術主要針對的是微電子應用制作,主要包括了微細線條加工以及高質量薄膜的離子注入在內,并且得到控制。這個工藝的使用需要借助光刻設備,需要發揮出設備實際效益。根據摩爾定律發展規律上看,當前光刻設備已經不斷微縮,縮小的比例也很小。但是如果想要進一步得到微化,這顯然不可能。第四,半導體限制。半導體在常溫條件下時,它的使用狀態介于導體和絕緣體之間,微電子技術使用受到材料性質影響,使得電子技術應用面臨巨大挑戰。而且,微電子技術在設計仿真過程中,還面臨了諸多限制。
4 微電子技術使用于計算機中
4.1 微電子技術優勢
根據專家預測,在不斷發展中,摩爾定律會持續有效,但是發展的速度會慢一些。隨著微電子技術不斷發展,我國集成電路寬度可以實現0.05微米,甚至更細。但是,這個電路寬度也不是無限制得以發展。因為,當一個器件被研制而出的,這個器件起碼由一個或者是幾十個原子組成,這勢必會借用到統計力學以及量子力學,才能逐漸實現極限。為了突破物理極限的影響,隨著研究深度加深,大量納米數量級的器件被生產出來。不論是計算機、航空、衛星通訊等等,都需要借助芯片得以完成工作。一個計算,美國每年由計算機完成的工作量超過4000億人年的工作量,而日本國家,每個家庭平均擁有的芯片大約為100個,可以定義當下的微電子無數不在,而且將其引入計算機應用中,使得計算機功能更加強大,運行效率更高。
4.2 輔助分析
使用微電子技術統,最關鍵的就是對計算機輔助系統進行分析,尤其是計算機運行效率處理。引進邊界元件,將其使用于計算機結構,同時也可以引入優化設計方法,進行綜合開發,從而保障系統使用靈敏度,使得動態修改得以順利進行。一般可靠性分析都需要借助測試數據來分析,因此,這個過程需要建立起計算機算法庫,開發應用該部分時,涉及的內容比較廣,有些產品需要進行質量保障和開發設計,這樣才可以更好的縮短開發周期,才可以提升設計質量,而且在使用過程中,還可以增加設計合理性以及科學性。
4.3 數據庫技術
數據庫技術使用,一般都需要建立起計算機工業基本情況,可以從產銷數據、工廠規模、生產工藝等基礎上建立數據庫,這個數據包含的計算機數據有國內的計算機數據以及國外計算機數據。數據庫囊括的內容比較多,有產品數據庫、有零部件數據庫,工藝制造數據庫等等。另外,還需要建立起產量、銷量相關預測模型。如果是國外數據庫,還需要建立起進口量、創匯額數據模型等。同時,在進行設計過程中,還可以便于管理。建立起的預測模型,可以對計算機基本情況動態更好的把握,深度了解計算機產量情況、計算機出口量以及市場變化情況等。信息收集分析,可以為有關部門決策提供參考意見。
4.4 集成制造系統
在上述各項工作的基礎上,綜合應用計算機輔助設計(CAD)、輔助分析(CAA)、工程數據庫、輔助工藝過程(CAPP)、成組技術(GT)以及輔助制造等各項技術,逐步開展CIMS的研究、開發和應用工作,不斷跟蹤國內外先進水平。在開發應用工作中,應以工作站和微機相結臺,行業內研究開發、行業外借鑒吸收、國外引進消化相結合。
5 結束語
當下是信息社會,信息成為人們工作和生活基礎,社會發展實現信息化,這有賴于通訊機以及計算機。然而計算機的基礎便是微電子。微電子技術不斷發展過程中,極大的改變了社會發展現狀,促進社會變革,推動社會進步。
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信息產業的技術基礎
信息產業的發展和其它產業的發展一樣,都取決于科學技術的發展水平。世界科學技術 發展的歷史表明,每一次產業革命,都是以物質機器的發明為基礎的。第一次產業革命的物 質機器是蒸汽機;使人類進入了工業時代;第二次產業革命的物質機器是以微電子技術為基 礎的計算機,使人類進入了信息時代。從機器發展的角度來看,今天人類已經從物理機器的 時代,走到了信息機器,也就是計算機的時代。從科學發展的角度來看,人類已經從物質科 學時代進入到了信息科學的時代。信息論,控制論,系統論等可以歸入理論信息科學的范疇 ;計算機技術,通訊技術,控制技術等則可以歸入技術信息科學的范疇。
我國信息產業的發展現狀是:我們可以研制出很高性能的計算機及通訊與家電設備,就 是缺少核心的東西,國產的“?quot;片;我們可以研制出各種繪圖機,缺少的也是核心的東西 ,國產的噴墨“頭";我們可以研制出多種多樣的嵌入式遙感系統,缺少的也是核心的東西 ,高性能的國產傳感“器"。歸根到底,我國的信息產業的發展,與國外的相比,不足的根 源就是微電子技術的差距太大。
信息產業的物質機器計算機是由硬件與軟件兩部分組成的,而軟件是在硬件的限制下發 展的,即硬件的水平將決定軟件所能達到的水平。特別是現在,科學工作者正在把生命作為 一種智能計算機來理解的時候,第三次產業革命的物質機器,估計將是全面具有類人智能的 計算機。它不僅在計算速度上將達到并超過人腦的兩億億次計算速度,而且還具有類似人腦 那樣的智能以及類似五官系統的“眼,耳,鼻,舌,身"等。這些能不能僅僅通過常說的計 算智能(ComputationalIntelligence)的形式體系,也就是基于連接機制和基于進化機制 的人工智能形式體系就能解決,還很不清楚。不過,由于人腦的基本成份的95%是水,人體 的主要元素是氫,氧,碳,氮,鈣和一些鹽類,再加一些微量元素,如鐵,鎂等。能聽說讀 寫,會感知世界與改造世界的人就是由這些基本元素的原子級的巧妙構造而來的,人們正在 從納米技術,生物技術,MEMS技術與機器人技術等多方面進行探索,希望能從原子和分子級 的設計上來實現第三次產業革命,使人類進入智能時代。
微電子技術是無法回避的
作為現代信息產業技術基礎的微電子技術包括芯片制造技術與設計技術,主要體現在加 工設備,加工工藝,封裝測試,批量生產以及設計創新的能力上。加工設備的能力可以從硅 園片的尺寸大小與硅芯片的特征線寬水平來衡量。目前,芯片加工設備正在從200毫米硅園 片加工設備向300毫米硅園片加工設備過渡。從芯片特征線寬來看,目前,0.18-0.25μm芯 片已進入批量生產階段,估計2002年將達到0.13μm,半導體設備廠商正在積極進行努力, 研發100nm技術的加工設備。芯片廠商不僅在繼續縮小芯片的特征線寬,以提高單功能芯片 的集成度;而且已能開發能在一塊芯片上集成多種功能的加工工藝,將應用系統集成在一塊 芯片上而成為系統芯片(SOC)。要發展我國的信息產業,有關微電子技術的這些問題都是 要盡快解決才行的。
為了迎接下一次產業革命,人們也早已在加速改進為實現納米技術目標所需的工具。19 81年IBM公司發明了“掃描探測顯微鏡"(SPM),使技術人員能夠通過一個超級尖端來施加 電壓,從而移動原子?!霸恿︼@微鏡"也是由IBM公司開發的,它能夠生成單個原子的表面 狀態圖像,科學家們因而可以獲得有關物質如何運動和在原子及分子水平上相互作用的新知 識,這意味著他們現在能夠把不同的分子彼此連接起來。由于納米技術是在原子與分子級上 進行設計來實現人們所希望的類生物的智能產品,人們預計它將使人類從信息時代進入智能 時代。由于第三次產業革命的科學技術:光電子學,納電子學,分子電子學和量子信息等, 都需要采取由微電子產業發展起來的半導體微加工工藝技術,微電子技術不僅是信息產業革 命的需要,也是下一次智能產業革命的需要,所以發展微電子技術是無法回避的。
自主芯片設計是無法回避的
近些年來,由于芯片的集成度已經上升到硅襯底能代替印制板(PCB),過去用若干物 理組件在PCB上實現的復雜的電子系統,現在已能用若干IP(IntellectualProperty)核在 硅襯底上實現,微電子技術已經從VLSI走向系統芯片SOC(SystemonChip)的新階段。由于P CB系統的設計與驗證主要是PCB上的物理組件之間的相互作用,而不是物理組件本身的設計 與驗證。物理組件一般是只能選用而不能修改的;如果沒有合適的物理組件可用來實現系統 的功能時,則就要進行相應物理組件的ASIC或FPGA設計。對SOC來說,由于組成它的IP核具 有可修改性,在當前的SOC設計中,利用了IP核的可修改性帶來的靈活性。但IP核的這個與 物理組件在應用上的差別,不僅帶來了SOC設計與驗證的復雜性,而且也形成了提高SOC設計 效率的障礙。那么,能不能使SOC的設計與PCB系統的設計類似,只有IP核的合并與互連布圖 驗證呢?在SOC設計中要實現PCB系統設計中物理組件只能選用不能修改的原則,也就是相當 于要將IP核設計成一種只需選用不需修改的可重用IP核。像PCB系統通過物理組件的積累形 成物理組件庫那樣,對于SOC也要通過IP核的積累形成IP核庫。順便指出,IP核是可以參數 化的,利用這一點,可以提高它的派生能力。還有,總線是PCB系統通信的主要結構,在SOC 中也需要采用這樣的技術。總之,要參照PCB系統的設計策略,就是要像物理組件的設計與P CB系統的設計能分開進行那樣,按照即插即用的SOC設計目標,IP核的設計與SOC的設計也應 該是能分開進行的。實現的關鍵就是如何能建立一些不需修改就能重用的IP核?以及如何使 這些IP核適合應用領域的要求,能構成優化的SOC產品?換句話說,為了充分利用設計重用 的好處,必須考慮兩個方面:一是可重用構件的設計;二是重用已有構件的新系統的設計。
現在國內已經有用國外的IP核進行SOC芯片設計的,如果總是這樣作,我們的SOC芯片設 計就要受制于別人的IP核;就相當于現在總是用國外的芯片進行計算機設計,受制于別人的 芯片一樣,會防礙我國信息產業的發展。所以,自主設計芯片是無法回避的。
四大競爭需要大聯合
作者:李俊杰 單位:貴州大學科技學院電子信息科學與技術
第一電子科學與技術對于國家經濟發展、科技進步和國防建設都具有重要的戰略意義。今天,面對電子科學與技術的迅猛發展,世界上許多發達國家,像美國、德國、日本、英國、法國等,都競相將微電子技術和光電子技術引入國家發展計劃。我國對微電子技術和光電子技術的研究給予了高度重視,在多項國家級戰略性科技計劃中,如“863計劃”、“973計劃”、國家攻關計劃中微電子技術(集成電路技術)和光電子技術(激光技術)都有立項;1995年,原電子工業部提出了“九五”集成電路發展戰略,并實施了“909工程”;國家自然科學基金委員會在1996年底立項開展“光子學與光子技術發展戰略”研究;在“九五”和“十五”期間,國家自然科學基金委員會在重大、重點和杰出青年基金中對電子科學與技術方面的立項給予了足夠的重視和支持。在全國電子科學與技術的科研、教學、生產和使用單位的共同努力下,我國已經形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的微電子和光電子技術的科學研究領域,并在產業化方面形成了一定規模,取得了可喜的進步,為我國的科學技術、國民經濟和國防建設做出了積極貢獻,在國際上了也爭得了一席之地。但是我們應該清醒地看到,在電子科學與技術領域,我國與世界上發達國家的先進水平仍有不小的差距,特別在微電子技術方面的差距更大。這既有歷史、體制、技術、工藝和資金方面的原因,也有各個層次所需專業人才短缺的原因。為了我國電子科學與技術事業的可持續發展和搶占該領域中高新技術的制高點,就必須統籌教育、科研、開發、人才、資金和市場等各種資源和要素,其中人才培養是極其重要的一個環節。在新的歷史條件下,開展電子科學與技術專業發展戰略研究是非常必要的,這對于建立學科專業規范,培養出具有知識、能力、素質協調發展的,適合我國電子科學與技術領域不同層次發展要求的有用人才具有重要指導意義和戰略意義。二、電子科學與技術專業發展簡史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年美國貝爾實驗室發明了晶體管,開創了固體電子技術時代。根據國外發展電子器件的進程,我國在1956年提出了“向科學進軍”,將半導體技術列為重點發展的領域之一。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。1957年,中國科學院在長春建立了第一個光學精密儀器機械研究所。
1964年,中國科學院在上海建立了當時世界上第一所激光技術專業研究所──上海光學精密機械研究所。電子工業部成立了從事激光與紅外研究的11所等。這些國家研究所是早期培養光電子技術高層次研究型人才的搖籃。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發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、家電等信息產業的發展和普及,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發展的新高峰。隨著20世紀60年代激光技術的飛速發展,我國在1971年,由清華大學、北京大學、天津大學、中國科技大學、哈爾濱工業大學、西北電訊工程學院、北京工業學院、華中工學院、成都電訊工程學院等院校在科學研究的基礎上,成立了激光專業,后來又有多所學校相繼成立了激光專業。
1985年,根據原國家教委頒布的專業目錄,將激光專業和紅外光譜學合并,更名為光電子技術專業。為了拓寬專業口徑和與國際接軌,教育部1998年4月頒布了新的本科專業目錄和引導性專業目錄,將原微電子技術、光電子技術、物理電子技術、電子材料與元器件和電磁場與微波等本科專業整合為一級學科“電子科學與技術”。近年來,許多高校都紛紛建立電子科學與技術專業。各學校的辦學特點不盡相同,但主要培養目標均是培養適應社會主義現代化建設需要的、德智體美等全面發展的高層次電子科學與技術人才。目前,設有電子科學與技術專業的院校有111所。21世紀被稱為信息時代,電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用,必然導致電子科學與產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用。因此,電子科學與專業具有良好的發展空間和態勢。
一、微電子技術概念
微電子技術是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件上的技術。其主要包括系統電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列的技術。該技術在很多方面都發揮了其重要的作用,如在生活中我們所使用的手機、電子計算機、醫療器械、移動電視等一系列的電子產品;還有軍事方面的武器如衛星通信、原子彈等一系列的武器裝備中。
二、微電子的發展以及所遇到的困難
首先我們來介紹一下微電子的發展史,它主要經歷以下幾個階段。第一個階段:1947年巴丁和布拉頓發明了點接觸式的晶體管;第二個階段:1958年TI公司制造出世界第一塊集成電路芯片;第三個階段:20世紀70年代進入MOS時代。
那么,為什么微電子能得以發展并且發展的如此迅速呢?正是由于MOS管的高集成性和低功耗、放大倍數高等優點,所以到70年代就進入了MOS的時代并一直發展到現在。盡管MOS管有哪些優點,但這并不意味著MOS管已完全取代了晶體管的地位;在一些對速度和驅動能力要求非常高的系統中還是要用到晶體管。
微電子發展的如此迅速那就是否就意味著其發展的道路是一帆風順呢?顯然是否定的。在微電子發展的過程中我們遇到了許許多多的方面困難,如工藝方面、材料方面、封裝測試方面和設計等方面都遇到了重重地障礙。其中集成電路工藝技術主要包括擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長以及拋光等技術。微電子在材料方面的困難主要是隨著微電子器件尺寸的減小,一些材料已經不能很好的滿足微電子發展的需求,人們已經不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料,而是也開始研究高K柵介質、低K互連介質、碳化硅(SiC)、新型化合物等半導體材料。
在工藝方面的困難主要是隨著微電子器件尺寸的減小,其最小的特征尺寸已經進入到納米數量級;這使得器件之間產生相互影響,進而影響電路的性能,嚴重的阻礙了微電子行業的發展。這就需要政府投入大量的財力和人力來進行新器件、新工藝的研究。
同時在光刻技術的研究和開發中,以光子為基礎的光刻技術種類很多,但產業化前景較好的主要是紫外(UV)光刻技術、深紫外(DUV)光刻技術、極紫外(EUV)光刻技術和X射線(X-ray)光刻技術,但是由于特征尺寸越來越小這使得光刻技術面臨一定的困難,①這就使得工藝線必須使用波長更短的光源。
從早期的水銀燈到現在使用的遠紫外線,甚至使用研究中的粒子束。②導致光刻以及掩膜成本急劇上升。③光刻時小尺寸圖形所產生的干涉和衍射效應使得光刻圖案失真越來越嚴重。在測試方面由于現在的電路集成度愈來越高,這使得集成電路的封裝與測試也越來越困難,而且在封裝測試后芯片成品率也不高,這也是制約微電子發展的一個重要的因素。
三、微電子對中國未來經濟發展的意義
微電子的發展在我國的經濟發展和軍事力量的發展中占有十分重要的地位。同時微電子對人們生活水平產生了重大的影響。
在生活水平方面隨著微電子的發展人們的生活水平也在不斷地提高。如家用電器的功能的增加和性能增強提高了人們生活質量,而且隨著微電子的發展許多電器價格都非常便宜。
在軍事方面的意義:不僅提高作戰軍事裝備和作戰平臺的性能(如雷達和導航系統等),而且導致新式武器和裝備的產生,同時,微電子技術改變了傳統的作戰方式,這將會從近距離戰爭發展到未來的遠距離的電子信息戰。只有把微電子發展起來,一個國家才可以真正的強大起來。
如近幾年來我國的海權一直都得不到保護正是由于我國海上防衛能力還不夠強大,歸根到底是由于設備技術的落后,所以只有大力發展微電子我國才能夠在未來真正成為科技強國。
四、微電子發展的趨勢
微電子學是一門發展十分迅速的學科,而且微電子集成電路的發展一直都遵循“摩爾定律”。所謂的“摩爾定律”是指集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,當價格不變時;或者說,每一美元所能買到的電腦性能,將每隔18個月翻兩倍以上。21世界的微電子發展趨勢主要有:第一、各國的微電子都在向減小器件尺寸方面和集成度不斷提高方面發展,即微電子特征尺寸將由微米—亞微米—深亞微米—納米甚至更小。
尤其是國外發達國家正在向0.1微米以下的工藝發展,這更加拉大了我國與發達國家之間的差距。第二、發展片上系統(SOC)。其主要是將傳感器、執行單元和數據處理系統集成在一塊芯片上,從而完成信息的采樣、處理等功能。第三、微電子技術與其它學科結合的產物。如MEMS技術,它是微電子技術與機械、力學、光學等領域結合的產物;還有用于醫療的生物芯片,其主要微電子技術與生物工程技術相結合的產物。
五、微電子發展的策略
縱觀近幾年來我國微電子的發展情況可知,我國微電子行業嚴重缺乏技術人員,特別是集成電路設計工程師。由這一國情也就決定了我國未來幾年微電子的發展方向以及人才的培養方向。微電子是衡量一個國家綜合國力的重要指標,同時也在我國經濟發展以及國家安全方面占有舉足輕重的地位,這就需要我們國家重視對微電子的發展,對微電子人才的培養。關于微電子的發展我提幾條意見:
①根據國內微電子專業發展情況,大量培養微電子專業人才已經是迫在眉睫。同時,在培養人才的過程中我們也更應該注意人才培養的質量。
②應該根據微電子專業的市場需求培養多層次、專業化人才,加強學校和企業的合作,了解企業需要的人才類型,加強各個高校在微電子學方面研究成果的交流。同時我們也應該注重理論聯系實際;為學生提供實習的機會也是必不可少的,這樣就可以培養學生的實際動手能力。
③時刻了解國外微電子發展動態,專業課程可以直接采用或參考國際最新的優秀教材;聘請具有豐富實踐經驗的專家教授進行授課;創造機會,鼓勵教師與企業合作進行研發項目,了解實際應用需求,并據此來完善各高校教學大綱。
三年以上工作經驗|男|24歲(1992年5月12日)
居住地:廣州
電 話:157******(手機)
E-mail:
最近工作[1年8個月]
公 司:XX公司
行 業:電子、微電子技術、集成電路
職 位:技術研發經理/主管
最高學歷
學 歷:本科
?!I:機電一體
學 校:江西渝州學院
自我評價
專業知識強,專業崗位經驗豐富;(2)處事風格邏輯清晰,把握關鍵,具有獨立見解;勇于承擔責任,具有獨立處理事情的能力;(3)認知能力。對項目成員的判斷:充分了解項目成員,善于用人之長;對事情的判斷:以企業宏觀戰略目標為行動導向;;(5)做人風格正直、勤奮、務實、遵紀守法,不,嚴于律己。(6)做事風格努力工作,主動承擔責任,團結精神與同事、其它部門及集團內其它公司積極配合,(7)做事主動、積極、認真、嚴謹、有魄力;具有良好的策劃、組織、溝通、統籌、協調、應變、與分析處理問題的能力;有良好的全局觀,高度的工作責任心和職業操守公司利益至上??傊译m不是最優秀的,但我努力做到最優秀。
求職意向
到崗時間:一個月之內
工作性質:全職
希望行業:電子、微電子技術、集成電路
目標地點:廣州
期望月薪:面議/月
目標職能:技術研發經理/主管
工作經驗
2013/7—至今:XX公司[1年8個月]
所屬行業: 電子、微電子技術、集成電路
技術研發部 技術研發經理/主管
1、 設備管理,推行TPM體系理念制定完善設備相應的管理程序制度,完善內部管理,滿足ISO內審和外審的要求。
2、 細化設備操作和設計與維修人員職責分工,做好各設備滿足于生產的保障工作,對維修和設計技術人員進行指導,負責設備維修點問題解決。
3、 對落后的不能滿足生產或達不到工藝要求的設備進行改進,對改進的機臺或配件進行設計。
4、 收集,審核,分析設備的各種記錄報表,原始數據信息,及時解決各種隱患預防故障問題的發生。
5、 建立、完善好人員的各項管理制度,對人員的績效考核和技能培訓,負責生產線新設備的開發、管理和自動化改造,完善和提高生產線的自動化水平;
6、 設備開發的標準化建立、器件選型審核、針對舊設備零件磨損狀況評估,重新制作或改進原材料性能。
2012/6—2013/6:XX有限公司[1年]
所屬行業: 電子、微電子技術、集成電路
技術部 技術支持工程師
1、 參與LCD模組生產線設計、測試生產線的工藝流程設計。
2、 設計自動化機器。完成生產所需的動作及達到可靠性、安全性、容易維護和使用的要求。
3、 購買設備所需的所有部件(包括機械、電氣)及控制部件的質量、交期和成本。
4、 編制控制時序圖,便于編程;與機械、軟件工程師一起對設備進行調試。
5、 解決設備在生產中出現的問題,并進行持續改進。
6、 指導設備的維護、維修。針對公司的生產狀況,主導開發部對各條生產線進行技術改造及新設備的研發工作;
教育經歷
2008/9—2012/6 江西渝州學院 機電一體本科
證書
2010/6 大學英語六級
2009/12 大學英語四級
關鍵詞:醫療儀器;機電一體化;技術;發展;應用
1 機電一體化
1.1 機電一體化的概念
機電一體化是一個綜合的概念,二十世紀七十年代由日本提出,是通過軟件系統將機械裝置與電子裝置相結合,把微電子技術應用到機械的各項功能中的一體化系統。機電一體化不是簡單的將機械、微電子技術和信息技術組合在一起,而是通過微電子等技術賦予機械系統自動檢測、自動控制、自動診斷、自動保護的功能。機電一體化技術涵蓋了機械技術、微電子技術、自動控制技術、傳感器技術、信息技術、伺服驅動技術等諸多方面,是現代機電發展的前沿和高新技術,強調了機械與電子技術的有機結合,廣泛出現在現代工業中,在現代醫療儀器中有著重要的應用。
1.2 機電一體化的發展
人類發明機械以來,一直希望機械設備能夠更加智能和便捷,在進入二十世紀以后,各項電子技術和信息技術飛速發展,為機電一體化技術的產生提供了條件。早期的機電一體化應用如雷達伺服系統,展現出來機電一體化技術的巨大潛力,隨著科學技術的不斷進步和人們生活水平的提高,傳統工業的生產方式和理念逐漸落后,信息技術和微電子技術得到廣泛應用,從而推動了機電一體化技術的革命。機電一體技術滲入到生活和工業生產的方方面面,日常生活中常見的空調、電視、復印件、汽車等都運用了機電一體化技術,工業生產中大量引進的數控機床、工作機器人等也是機電一體化技術的應用。
機電一體化對國家發展有著重要的意義,機電一體化技術標志著一個國家的工業發展水平,我國在上世紀八十年代開始重視機電一體技術的研究和應用,經三十多年的努力和發展,我國機電一體化技術有了巨大進展,滿足了人們對機電一體化產品的需求,生產制造業已經廣泛應用機電一體化技術,提高了生產效率,保障了生產安全。
未來機電一體化技術的發展趨勢是智能化、網絡化、微型化、節能化、光機電一體化。計算機技術和微電子技術的發展使機械實現了智能控制,利用人工智能和信息技術,控制器具有智能判斷和決策的功能,實習了設備智能化控制,保證了機械設備操作的精確性、安全性和經濟性。網絡化成為了機電一體化技術發展的方向,網絡技術的發展對機電一體化技術來說是極大的利好,計算機網絡使得機電一體化產品能夠實現遠程控制,機電設備與互聯網相聯也使得機電一體化產品的功能更加豐富和便捷,如網絡家電系統,可以通過網絡遠程控制家電,為人們的生活帶來方便??蒲腥藛T一直致力于機電設備的微型化,設備體積減小能夠保證更加靈活的操作和更少的耗能,在醫療領域微型機電系統有著更廣泛的應用前景。傳統機電設備耗能巨大,人們發展機電一體化技術的目的之一就是減少能源和資源的浪費,提高設備工作效率,實現工業生產的可持續發展,節能化成為了機電一體化技術的重要方向。計算機技術、微電子技術和光學技術不斷地交叉滲透,逐漸產生了光機電一體化技術,相比于傳統設備,光機電一體化設備有著更小的體積、更少的質量、更精準的操作。這給當今醫療領域提供了更加精準的各種醫療檢測儀器和治療儀器。
2 機電一體化與醫療儀器
2.1 診斷儀器中的機電一體化技術
醫療診斷儀器是現代醫學診斷中必不可少的工具,心電圖儀器、腦電圖儀器、超聲診斷、核磁共振、血管造影設備等儀器在診斷病因時扮演者關鍵角色。如血管造影設備在診斷心腦血管疾病中得到廣泛的運用,通過對患者注入造影劑,將造影劑在到達患者病灶前后圖像分別記錄在計算機中,然后利用軟件系統對兩組圖像的像素變化進行分析,可以得到患者血管的模擬分布信息,方便醫生對患者的病情更加準確的進行診斷。
2.2 臨床檢驗儀器中的機電一體化技術
二十世紀八十年代以來,基因和分子生物學高速發展,為了科學地對患者進行臨床檢驗,利用機電一體化技術,人們將機械技術、微電子技術、信息技術、生物化學技術等結合在一起,研制出血細胞分析儀、血氣分析儀、電解質分析儀等醫療儀器。這些機電一體化儀器保證了醫護人員從血液學、免疫學臨床理論角度對患者進行檢驗和診斷,避免了傳統檢驗方法效率低,精度差的問題。
2.3 治療儀器中的機電一體化技術
為了滿足治療過程中的高效性和精確性的要求,機電一體技術在治療儀器中得到很大重視,利用機電一體化技術,結合微電子、激光和數控等技術研制出伽馬刀、手術機器人等儀器,在對患者進行微創手術治療中大展身手,治療儀器通過捕捉醫生操作動作,系統將指令傳達給儀器的機械臂,進行相對應的各種手術操作,機電一體化設備降低了醫護人員的工作壓力,改變了傳統手術方式,縮短了手術時間,減少患者的痛苦,提高了手術效率和成功率。
2.4 監護儀器中的機電一體化技術
心電圖儀、腦電圖儀等監護儀器對收集患者的生命體征信息來說非常重要,能夠隨時監控患者的心率、血壓等生理指標,為患者的治療提供實時信息,隨著計算機網絡系統的發展,機電一體化技術運用在綜合監護系統中,使得生命體征監控和分析更加方便,未來遠程監護儀器使得監護儀器的使用不僅限于醫療場所,在人們的日常生活中會有更多的使用,對患者的監護也會更加方便。
3 結語
科學技術的高速發展為機電一體化的創新提供了條件,人們對機電一體化的需求不斷增加,機電一體化正在改變著傳統的生產方式、生產理念、工業產品和產業結構。醫療儀器作為機電一體化技術應用的重要領域,為我國醫療水平的提高提供了技術支持。現代醫療對醫療儀器的智能化、模塊化、網絡化、微型化要求越來越高,機電一體化在醫療儀器的發展過程中得到更多的應用,機電一體化在診斷、臨床檢驗、治療、監護等各方面都有著巨大潛力,隨著微電子技術、信息技術、新材料的創新和相互促進,醫療儀器中的機電一體化將會有更多的發展,為提高人們的醫療水平作出更多的貢獻。
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【關鍵詞】機電一體化;綜合采煤設備;現狀;應用情況;相關技術
引言
從80年代開始,西方發達國家就已經研究和推廣了機電一體化在綜合采煤設備中的使用,這些國家以微電子技術為前提,以計算機先進技術為核心,大量運用自動化技術推動機電一體化技術在綜合采煤機械設備中的廣泛應用,大力發展了本國的煤炭工業。此外,這些發達國家在設備運行方面,設備的全自動化監控水平也在逐漸完善。但是就我國目前形勢來看,我國煤炭企業機電一體化技術和西方發達國家還存在一定的差距。因此,加大對綜合采煤機械設備機電一體化的研究力度有著重要的意義。本文針對我國現階段機電一體化在綜合采煤設備中的應用情況進行研究分析,探討改進綜合采煤機械設備的相關技術,為我國煤炭企業加大機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用提供參考資料。
一、我國綜合采煤設備機電一體化的現狀
我國煤炭行業有一定程度的發展,尤其是近幾年煤炭的產量出現了大幅度的提高。隨著科技的飛速發展,國家綜合采煤設備的技術水平也得到了提升,國產采煤設備比重逐年呈高速上漲趨勢。為了進一步滿足煤礦行業的高效高產要求,綜合采煤設備應用計算機技術與微電子技術能夠整體提升采煤設備的技術水平、工作效率與易維護性能。
雖然我國綜合采煤設備機電一體化技術有了一定程度的發展,但是和國際先進煤炭企業還存在較大的差距。我國國家科研院和廠商合作研制出了交流型電牽引綜合采煤機,但是其中的電氣關鍵技術還是從國外引進過來的。此外,重型工作面刮板的運輸設備等還處于研究狀態,微機控制軟啟動系統并不具有綜合采煤設備工況的故障檢測功能??傊覈C合采煤設備機電一體化還處于起步極端[1]。
二、機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用情況
為進一步提高煤礦生產的工作效率和安全性,我國一些煤礦企業不斷對綜合采煤設備的進行技術的改進。采煤機采用電力電子技術和微電子技術從液壓牽引轉變為直流型電牽引,提高了牽引的速度,也克服了液壓部件難以避免的技術缺點。隨著科學技術的進一步發展,交流變頻型電牽引系統逐漸取代直流型電牽引系統,使得采煤機采煤速度得到了大大的提升,采煤機的可靠性和工作效率也得到了提升。此外,隨著微電子技術和信息科技的發展和應用,采煤機的監控系統得到了改善,提高了綜合采煤設備的自動化技術水平。使得綜合采煤設備具備了:自動管理、監控工況、診斷故障、采集和整理數據、人機對話、故障報警等功能。
機電一體化技術在綜合采煤設備中也得到了廣泛的應用,提高了設備的性能和功效。機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用體現在:增強了一些自動化操作的功能與自動化調節的功能,使得采煤設備的可靠性能得到提高。利用自動化診斷和停電措施等先進技術后,改善了綜合采煤設備的操作性能,具備了不同程度的自動化監控功能、自適應能力和智能化等;使得設備結構更加簡單化。因為交流型機電利用的是微機控制,使其具備了直流電機的調速功能,還具備了結構簡單、可靠性高、機械光量小、工作效率高等特征。生產綜合采煤設備方式朝著柔性化和自動化的方向發展和改進。電子技術的大量應用,使得綜合采煤設備的檢測盒控制水平得到了提升,提高了自動化的程度、診斷設備故障的能力和監控檢測水平[2]。
三、綜合采煤設備的改進和相關技術的探討
(一)綜合采煤設備的改進
綜合采煤設備具備重型化、強功能化、大功率化、高性能化等特征。而高效高產的綜合采煤設備技術將會朝著大功率采煤機、交流型電牽引、智能化監控檢測、強功能化和軟啟動的運輸機、高操作阻力和電液控制的液壓支架等方面改進[3]。
(二)相關技術的探討
(1)檢測傳感器
對檢測傳感器的研究包括電流電壓、功率測定、電機溫度、油液壓力、油液溫度、液位高度、牽引速度、電液閥等主要方面,但是還是存在著不同程度的問題。企業需要加大對核心部件的研制力度,例如:采煤機機身的傾角、擺臂角、牽引速度、牽引力、移動方向、煤礦和巖石的分離等。此外,煤礦企業需要進一步提高設備傳感器的結構性能、測量的精度與測量可靠性。
(2)監控裝置
在研究檢測傳感器的同時,企業也要加大對綜合采煤設備的控制性能和維護能力的研究力度、檢測各種工況參數的不同,在通過微電子計算機處理和運算后,需要按照預設動作值進行相應的維護動作。此外,當機組出現故障時,結合井下工作的實際情況,依靠光和聲發出警示信號,顯示故障的具體部位和故障的性質,對于這些過程的完成需要利用微機控制。
利用微機軟件系統具備運算簡便、靈活性強等特征,且對綜合采煤設備實行智能化和自動化功率管理。企業需要進一步研究對采煤機擺臂的自動化調高控制技術。
(3)監控工況與故障診斷
采用計算機技術和微電子技術診斷采煤設備是否存在故障,保障采煤設備能夠進行自動化診斷和自適應。對監控工況與故障診斷的研究主要包括:綜合采煤設備的故障診斷裝置、采煤機的綜合工況監控裝置、采煤機故障診斷系統、刮板運輸設備的故障診斷等內容[4]。
四、結語
隨著科技的進步和機電一體化技術的發展,以微電子技術、計算機技術、電力電子技術為核心,并具備多種傳感設備的監控檢測與故障診斷設備成了先進綜合采煤設備的特征。企業要加大機電一體化技術在綜合采煤中的應用力度。
參考文獻:
[1]劉丹陽,李齊森,孫振華. 芻議機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用 [J].天津商學院學報,2011,10(03):121-145.
[2]王云霞,趙永良.試論機電一體化技術在綜合采煤設備中的應用 [J].黑龍江科技信息,2010,22(09):112-130.
三年以上工作經驗|男|27歲(1989年7月13日)
居住地:廣州
電 話:173******(手機)
E-mail:
最近工作[1年8個月]
公 司:XX有限公司
行 業:電子、微電子技術
職 位:研發測試工程師
最高學歷
學 歷:本科
?!I:通信網絡與設備
學 校:廣東白云學院
自我評價
本人從事過物業管理服務行業,比較平易近人,跟人可以很好的進行溝通。在電子技術方面工作,本人的動手能力和學習能力比較強,能很快的適應工作環境。性格開朗、堅強、自信。平易近人,工作認真,負責,性格開朗、穩重、有活力,待人熱情、真誠。工作認真負責,積極主動,能吃苦耐勞。有較強的組織能力、實操能力和團體協作精神,能迅速的適應各種環境,并融合其中,勇于迎接新挑戰。
求職意向
到崗時間:一個月之內
工作性質:全職
希望行業:電子、微電子技術
目標地點:廣州
期望月薪:面議/月
目標職能:研發測試工程師
工作經驗
2013/7—至今:XX有限公司[1年8個月]
所屬行業: 電子、微電子技術
研發部 研發測試工程師
1.新物料、新產品、新業務的研發階段硬件測試、軟件測試
2.各種測試工藝、測試案例、測試報告等的編寫,培訓工廠QC,QA進行相關的測試
3.進行軟件產品運行的日常維護與各類客戶問題的及時處理
4.搭建測試環境、維修不良產品
5.客戶需求的收集
2012/6—2013/6:XX有限公司[1年]
所屬行業: 儀器儀表、電工設備
技術部 實驗室技術員
1.主要輔助研發人員完成研發產品,中試樣表,投標樣表,送樣樣表,質量部抽檢,庫房抽檢等的性能試驗,試驗報表的填寫
2.試驗項目包括:絕緣性試驗、準確度要求試驗、電氣性能試驗、電磁兼容試驗、氣候環境試驗、機械性能試驗
3.儀器設備的保養工作
4.試驗過程中問題解決與分析,與公司各部門的溝通工作
5.熟悉相關的國家標準、行業標準,各種設備的操作和各種電子元器件
教育經歷
2008/9—2012/6 廣東白云學院 通信網絡與設備 本科
證書
2010/6 大學英語六級
2009/12 大學英語四級
關鍵詞:發展;前景探討;電子技術
如今我們身處的這個信息時代,當然不能缺少信息科學與技術這方面的人才,而電子信息科學與技術的專業前景是不錯的。展望未來,電子產業(包括方興未艾的光電子專業)還將繼續站在世界技術發展的最前沿,一如既往的帶動全球經濟的發展。
一、本專業的主要研究方向和未來發展
電子信息科學與技術專業,主要從事以下領域的研究:通信與廣播電視、厘米波與毫米波技術、傳感與自控、雷達技術、電磁場與微波技術、數字信號處理技術、超導電子學、超大規模集成電路及集成電路系統的研究、微電子技術、電子離子光學與計算機輔助設計、信息顯示、光電子技術和真空微電子學、傳感技術與應用系統等方向。
專業基礎課程為高等數學、線性代數、計算機編程語言、英語、電路分析、模擬電路、數字電路等。
專業主干課程為電路分析基礎、模擬電路、數字電路、高頻電路、計算機語言與程序設計、數據結構、微機原理與應用、單片機原理與應用、信號與系統、數字信號處理、電磁場理論、數字圖像處理、信息論基礎等。
我國信息產業部部長吳基傳曾經在“信息技術與微電子產業發展研討會”上表示,未來10年是我國發展微電子產業的關鍵時期,國家將微電子產業作為重中之重,優先扶植發展。而大力發展以電子信息技術為先導的高科技產業及用高新技術改造傳統產業無疑是國家加速結構重組進程的重要手段?,F在電子信息產業對GDP的貢獻也逐步提高,郵電業產值占GDP的比重,就由1994年的1.10%上升到1998年的3.03%。電子信息產業已經逐漸成為我國最大的產業,成為推動國民經濟成長的主要動力。
麻省理工學院是世界上最早開設電子信息學專業的學校,并且一直與世界最新科技發展保持同步,取得了許多科技成果,培養出了許多著名人士,例如我國搜狐的總裁張朝陽就是從麻省理工學院畢業的。我國最早開設本專業的是清華大學,并且也取得了一系列的成果。我國電子信息科學與技術專業1999年招生34342人,占招生人數的2.24%,并且每年的招生人數還在不斷增加。
二、本專業在國防及國民經濟中的應用
毋庸置疑的是,信息技術無論是在國防還是國民經濟中都起著相當大的作用。據我比較了解的通訊行業和信息產業來說,人們常用一日千里來形容。
在通訊行業中,十幾年前手機還是人們炫耀的資本,計算機還是不為人們所熟識的陌生物,但是今天,手機和計算機已越來越多地走入尋常百姓的家庭,漸漸地成為人們生活的必需品。這期間,微電子技術、數字信號處理技術、模擬電路、以及集成電路系統等都得到了很大的發展。十年信息技術的飛速發展,不光令人們詫異,更讓人們看到未來的希望,下一個十年會是什么樣,沒有任何人可以精確地做出預測,因為發展的速度大大超出人們的想象。
而信息產業可謂是國家鼎力支持的一個產業,幾年前部委改革時就單獨成立了一個信息產業部,而且信息產業部的地位一步一步地在提高,這當然不是國家行政干預的結果,而是政府積極適應市場的一種行為。國家已經預見到信息產業的高速發展,而且預見到信息產業在未來經濟地位中重要作用,所以國家積極調整政策,以順應這種發展的趨勢。國家對信息產業的大力扶持可以說就是對電子信息科學與技術畢業生的最大鼓勵與幫助,一個很簡單的道理,市場做大了,信息產業對人才的需求自然也就增多了。雖然從根本上來說是市場自發運作的結果,但國家宏觀政策的引導也是功不可沒。對于高速發展的信息產業來說,人才可說是必不可少的劑;同樣的,迅速擴大的信息產業市場也為越來越多的畢業生提供了廣闊的就業市場。
畢業后從事任何與電子信息通信領域相關的工作,就業前景廣闊,社會需求量大,可以成為:
通信系統設計工程師――各種有線及無線通信系統的研究、設計、開發、管理與維護工作。
電路設計工程師――各種電子電路、設備及系統的研究、設計、開發、管理與維護工作。
計算機開發人員――計算機應用領域的軟硬件開發。
信息技術已是經濟發展的牽動力量,而在關系到一國生死存亡的軍事領域,電子工業更是扮演著舉足輕重的角色?,F代戰爭越來越向高技術、信息化的方向發展,電子戰已經成為殺傷敵人的一種強大手段。任何國家都不想在全球的信息戰中處于被動挨打的地位,包括我國在內的世界上比較有“實力”的國家,對于信息技術的投入都非常大,即便是非?!盁X”的電子信息科學與技術專業,國家也不惜重金投入,以期在新時代經濟及戰略爭奪中居于主動地位。下面我就談談本專業在當代軍事高技術中的應用。