详解中国电子元器件的不同发展阶段

根据检索，电子元器件的发展和特点是：电子元器件发展阶段经历了以电子管为核心的经典电子元器件时代，以半导体分离器件为核心的小型电子元器件时代，已进入以高频高速处理集成电路为核心的微电子元器件时代，如表1所示。本文的参考地址：http://www.eepw.com.cn/article/147324.htm

微电子元器件包括集成电路、混合集成电路、片式和扁平式元件和机电组件、片式半导体分立器件等。微电子指采用微细工艺的集成电路，随集成电路集成度和复杂度的大幅度提高、线宽越来越细和采用铜导线，其基频和处理速度也大幅度提高，在电子线路中其周边的其他元器件必然要有相应速率的处理速度，才能完成所承担的功能。因此，需要通过整个设备及系统来分析元器件的发展。

▲ 表1 电子元件的发展阶段和特点

2001年提出了上述电子元件开发阶段的划分，但近年来电子技术和电子产业发展迅速，新技术、新产品，特别是智能产品和系统越来越普及，智能时代已经到来，量子技术取得突破，信息技术可能进入量子时代

智能时代已经到来观察我们周围，我们可以发现智能家用电子和电器，如智能电视、电炉、电热水器等；手机、手表终端、智能汽车电子、智能公交系统等智能终端的总体发展趋势是以智能为核心的信息、系统和网络。

对电子元件的新要求也可以从智能设备和系统框图的组成来分析：

1)指挥控制系统-嵌入式处理器芯片、高速、大容量集成电路、计算芯片已渗透到各种系统和产品中。整机采用双核、四核、八核及更多芯片平行，加快智能处理的计算速度。

2)信息采集系统——以传感器为代表，将各种信息转换为电信号并进行处理。传感器技术是当今世界引人注目的快速发展高科技术之一，也是当代科技发展的重要标志。它构成了信息产业与通信技术和计算机技术的三大支柱。

如果说计算机是人脑的扩展，那么传感器就是人五官的延伸。当集成电路和计算机技术发展迅速时，人们逐渐意识到信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展，惊呼大脑发达，五官不好.

但目前，传感器的发展已成为瓶颈，其质量、稳定性、一致性和可靠性要求越来越高。还有一些数字设备，如数字麦克风、智能传感器模块等。

3）传输系统-信号负载信息通过不同的频率交换、调制或编码成为适当的形式，适用于各种媒体的传输。传输系统需要高速大容量网络，包括无线和有线传输，通常由两者结合传输。

a)为了提高传输速率和带宽，传输系统对组件质量有更严格的要求，如高频、带宽、阻抗匹配、电磁干扰、稳定性和损耗，这将导致这些合格的组件发展更快。

b)光网、光电结合更受欢迎，如光纤到户(FTTH)，光纤到桌 (FTTD)，许多终端都有光接口。光器件、光电转换器件等光电组合转换元件不断出现，发展迅速。

网络传输速度越来越快，如3G通信，国际电联IMT-2000年(国际移动电话2000)标准规定，当移动终端以车速移动时，其传输数据速率为144kbps,室外静止或步行的速度为384kbps,而室内为2Mbps.4G是集3G与WLAN它的图像传输质量与高清电视相当。G系统能够以100Mbps下载速度，上传速度也可达20Mbps.

4)执行系统——如控制元件(继电器，包括固体继电器)、微特电机和功能电子元件。功能电子元件是具有频率、时频、显示器等一些独特功能的元件，以区分一般电子线路的电阻元件、开关等元件。

5)软件系统-智能软件，如智能网络软件。

由于印刷电路技术的支持和部件开发的相互支持，HDI(高密度互连技术)集中体现当代PCB(印刷电路板)最先进的技术PCB带来精细导线化、微孔径化。HDI移动电话(手机)等多层板应用终端电子产品HDI技术模式的前沿发展。在手机上PCB主板微细导线宽度/间距500μm~75μm/50μm~75μm它已成为主流。此外，导电层、板厚度和导电图形的细化带来了电子设备的高密度和高性能。此外，由于装配密度高，不同频率部件的相互干扰更加明显。

HDI随着移动电话的发展，带动信息处理和控制基本频率功能LSI和CSP开发芯片(包装)和包装模板基板。目前，在PCB半导体器件(有源组件)和电子组件(无源组件)埋在内层PCB组件埋设技术已开始量产化PCB功能集成电路的巨大变化对相应的裸芯片和结构和载带有相应的要求。

无论是刚性PCB或是挠性PCB随着全球电子产品的无铅化和钎焊温度的提高，材料需要更高的耐热性，因此新型高Tg、热膨胀系数小，介质常数小，介质损耗角切割优良材料不断出现。同样，上述组件也带来了上述相同的要求，即耐热性高、热膨胀系数小等。

光电PCB利用光路层和电路层传输信号，这种新技术的关键是制造光路层（光波导层）。它是一种有机聚合物，通过平影印、激光烧蚀、反应离子蚀刻等方法形成。

简而言之，印刷电路板具有良好的高频特性、一致性、高可靠性、高稳定性、高精度、耐高温、小型化、超小型化，对其外观结构和新载带也提出了更高的要求。

从以上智能设备和系统分析可以看出，对元器件的总体要求是：1）智能元器件应具有适应更高频率、更高速率的特点。2）高速发展推动了以智能元器件为代表的新功能元器件向更高层次、更好系列发展。

信息化是当今世界经济社会发展的大趋势。十二五期间，中国要实现信息产业的跨越式发展，大力推进国民经济和社会信息化，以信息化带动产业化，充分发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展。未来五年将是世界和中国电子技术和电子产品升级的关键时期。国家提出支持中国新组件的发展，提高信息设备和系统集成能力，满足市场要求。其中，包括满足新一代电子机发展需求的新型片式、小型化、集成化、高可靠性电子元件产品；满足中国新型交通设备制造业配套需求的优质、关键电子元件；节能环保设备配套的电子元件和环保电子元件；支持新一代通信技术的电子元件；支持新能源和智能电网行业的电子元件；新型电子元件和设备。包括基于基础的电子元件和环保电子元件；支持新一代通信技术的电子元件；支持新能电网行业的电子元件；新能元件。MEMS技术的传感器、环境监测设备用气体传感器、流量传感器、湿度传感器等。

数字电视、第三代移动通信和第四代移动通信、新一代互联网等对未来发展影响重大的信息网络系统和技术日益成熟，“云”技术的发展，使网络内空间超大容量，超大距离网络的发展;这就导致智能化为核心的功能集成更广的产品发展越来越快，促成智能微电子元器件要具有适应大规模超高频超高速，并有智能化处理的功能。

此外，物联网应用已进入实际应用阶段。传感器位于物联网产业链的上游，这将是整个物联网产业需求最大、最基本的环节。目前，世界上约有40个国家从事传感器的研发和生产，5000多个研发和生产单位，2万多种产品。近年来，中国传感器市场持续增长，增长率超过15%.

量子电子元器件阶段即将到来，这也是未来智能元器件发展的驱动力。2012年，量子技术取得突破，诺贝尔物理奖被称为量子调节新时代，与量子调节密切相关。中国科技大学郭光灿院士研究量子计算机说：现在做量子计算机，实际上是芯片，把大量的离子纠缠在一起，分成不同的区域，如果这可以实现，量子计算机有希望从这里走。由清华大学、中国科学院物理研究所和斯坦福大学研究人员组成的团队在量子异常霍尔效应研究方面取得了重大突破，他们首次从实验中观察到量子异常霍尔效应，这是中国科学家从实验中独立观察到的重要物理现象，也是物理领域基础研究的重要科学发现。该结果于北京时间3月15日凌晨在美国《科学》杂志上发表。因此，量子技术的重要突破，可能适用于未来高速电子元器件的特殊功能性和多功能耗。

基于以上对电子机器和系统、产品结构和技术以及市场的分析，微电子元件应分为两个阶段：一般和智能（如表2所示），量子电子元件阶段也将到来。

▲ 表2 电子元件发展的新阶段和特点