微电子技术的发展及应用

第三次技术革命的先导之一是电子计算机。

在第二次世界大战期间为了减少计算弹道的时间，适应战争需要，美国工程师莫希莱于 1942 年提出第一台电子计算机的初始方案。1945 年底，世界上第一台电子计算机研制成功，取名“电子数值积分机和自动计算机”，简称 KNIAC，它比机电式计算机的计算速度快一千倍，为每秒五千次。但该机存在存储量小，程序外插等缺点。美籍匈牙利著名数学家冯·诺伊曼对此进行了重大改进，1945 年，他设计出一个全新的存储程序通用电子计算机方案“离散变量自动电子计算机”，简称 EDIAC 方案，人称冯·诺伊曼机。该机把十进位制改为二进制，把“程序外插”改为“程序内存”，使全部运算成为真正的自动过程。它是目前一切电子计算机设计的基础，是电子计算机史上的一个里程碑。所以，冯·诺伊曼被称为现代计算机的奠基人。

电子元件也在不断更新。晶体管、数字系统、半导体集成电路的相继出现，为电子元件微型化奠定了基础。50 年代中期，发明平面型晶体管；1958 年制成集成电路；1967 年出现大规模集成电路；1978 年又出现超大规模集成电路。目前的发展方兴未艾。集成电路的出现，促使电子计算机不断更新换代：第一代（1946—1957），电子元件采用电子管，运算速度为每秒几千次到几万次；第二代（1957—1964），电子元件是晶体管，运算速度为每秒几万次以上，体积、重量和耗电量较小，可靠性强；第三代（1964—1970），为集成电路计算机，运算速度为每秒达千万次，实现了通用化、系列化和标准化，出现大型机和小型机；第四代（1970—1978），使用大规模集成电路，运算速度达每秒几亿次以上，并出现运算速度每秒几百万次至上亿次的巨型机和全套电路在一块硅片上的微型机。第五代计算机采用超大规模集成电路，正不断取得重大进展，运算速度将达到每秒一万亿次。

70 年代之后最令人瞩目的是微电子技术的发展，这是一个以大规模集成电路为基础发展起来的新技术领域。它是指在半导体材料芯片上通过细微加工制作电子电路，是从晶体管开始的固体元件微型化电子技术的总称。集成电路及其应用技术和生产的产品总称为广义的微电子技术。它是衡量一个国家科学技术水平的重要尺度，执 80 年代世界科技之牛耳。微电子技术的主要产品是微型电子计算机，微型电子计算机的核心是微处理机，它由单片或几片大规模集成电路芯片组成。到现在为止，微处机经历了四位、八位、十六位、三十二位等四代，目前已向系统化发展，并和大型电子计算机结合为完整的系统。

微电子技术是当前世界上新兴“新技术革命”的核心，其产品具有体积小、重量轻、耗电少、可靠性强、价格便宜、使用方便等优点，其应用已广泛渗透到人类生活和社会生产的各方领域。

首先，促使生产自动化。利用电子计算机按照某种标准的状态或最佳值进行“过程控制”，使整个生产过程或者科学实验过程自动化。电脑和机床

相结合，创造出数控机床、多工序自动数控机床、机器人等。各种工作机械和仪器仪表及机械设备内部安装电脑，提高了灵活性，扩展了功能。目前最令人瞩目的是机器人，它是一种“完全能够自我控制的电子、电气及机械的综合装置”，装有各种微机、电脑，具有人工智能，它可以代替人在高温、剧毒、高空、深水等各种危险环境中工作。日本富士通法诺克工厂建成一座用计算机控制、用机器人制造机器人的工厂，用一百台机器人，月产机器人一百台，数控机床二百五十台。总之，微电子技术应用于生产，提高了劳动生产率、工作效率和产品质量，降低了成本，推动了生产力的发展。

其次，促使管理现代化。将微电子技术应用于企业经济管理和科学技术管理；用于信息或资料处理和服务；用于辅助的设计和教学；用于机器翻译和自动排字等，进行数据处理和信息贮存。目前在许多发达国家的政府部门，宇航、通讯、交通、邮电、建筑工程、银行、医疗卫生等部门都建立了各种类型的数据处理系统。利用计算机检索文献和情报等，提高决策科学性，确定最优化计划，使管理现代化。

最后，促使家庭自动化。利用微电子技术给家庭提供各种信息服务项目，包括电子新闻报纸、电子购货、计算机辅助教育等，目前空调机、洗衣机、微波炉、电冰箱等家用电器设备已采用微处机。在家中安置由电视、电话和简易键盘组成的计算机终端，接入计算机网络，与工作单位、电视台、图书馆、情报所、银行、商店等联成网络，这样就可以在家里进行工作、学习、社会活动和娱乐活动。这就是当今世界上所谓ＨＡ（家庭自动化）革命，或“家庭电子化时代”。微电子技术使家庭与计算机相联系，形成信息的社会化，也使社会信息化。

目前，微电子技术已进入社会化、普及化阶段。它渗透到工、农、商、交通运输、科技文化等各个领域，涌进工厂、机关、家庭等各个角落。它不仅改变了生产结构和产业结构，提高了生产率和经济效率，推动了社会生产力的发展，而且还使人类的生活方式、思维方式、思想意识观念发生极其深刻的变化。微电子技术的开发方兴未艾，它必将在人类社会中显示出无穷的威力。

（刘金光）