詳解中國電子元器件的不同發展階段

　　電子元器件的發展及特點根據檢索，元器件的發展普遍的提法是：電子元器件發展階段已經歷了以電子管為核心的經典電子元器件時代、以半導體分立器件為核心的小型化電子元器件時代，現時已進入以高頻和高速處理集成電路為核心的微電子元器件時代，如表1所示。

　　微電子元器件包括集成電路、混合集成電路、片式和扁平式元件和機電組件、片式半導體分立器件等。微電子指采用微細工藝的集成電路，隨集成電路集成度和復雜度的大幅度提高、線寬越來越細和采用銅導線，其基頻和處理速度也大幅度提高，在電子線路中其周邊的其他元器件必然要有相應速率的處理速度，才能完成所承擔的功能。因此，需要通過整個設備及系統來分析元器件的發展。

　　上述電子元器件的發展階段的劃分是2001年提出來的，但近年來電子技術和電子產業的發展很快，新技術，新產品不斷涌現，尤其是智能化產品和系統越來越普及，智能化時代已經到來，同時，量子技術有了突破，信息技術有可能進入“量子時代”

　　智能化時代已經到來觀察一下我們周圍，可以發現，智能化家用電子及電器，如智能電視機、電灶具、電熱水器等;智能化終端如手機、手表式終端等，智能化汽車電子及智能化公交系統等，其發展的總趨勢是以智能化為核心的信息化，系統化和網絡化。

　　這些變化也可以從智能化設備和系統框圖構成來分析對電子元器件的新要求：

　　1)指揮控制系統--嵌入式處理器芯片，高速，大容量的集成電路，計算芯片已經滲入到各種系統和產品中。整機采用雙核、四核，八核以至更多的芯片并行，以加速運算速率的智能化處理。

　　2)信息采集系統--以傳感器為代表將各種信息轉化為電信號，并進行處理。傳感器技術是一項當今世界令人矚目的迅猛發展起來的高新技術之一，也是當代科學技術發展的一個重要標志，它與通信技術、計算機技術構成信息產業的三大支柱。

　　如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當集成電路、計算機技術飛速發展時，人們才逐步認識信息攝取裝置--傳感器沒有跟上信息技術的發展而驚呼“大腦發達、五官不靈”.

　　但是目前傳感器的發展已成為一個瓶頸，對其品質、穩定性、一致性與可靠性等程度要求越來越高。還出現如數字話筒、智能傳感器模塊等一些數字化器件。

　　3)傳輸系統--信號荷載信息，經過不同的頻率交換、調制或編碼，變成適當的形式，以便適合于各種不同媒介質的傳輸。傳輸系統需要高速大容量網絡，包括無線、有線傳輸，常由兩者結合傳輸。

　　a)傳輸系統為有更高的傳輸速率和帶寬，對元器件品質要求如;高頻、帶寬、阻抗匹配、電磁干擾、穩定性與耗損等等特性有更加嚴格的要求，這將導致這些符合條件的元器件發展更快。

　　b)光網絡，光電結合更加普及，如光纖到戶(FTTH)，光纖到桌 (FTTD)，許多終端都有光接口。光電結合和轉化的元器件如光器件，光電轉化元器件等不斷出現和高速發展。

　　網絡傳輸速率越來越快，如3G通信，國際電聯“IMT-2000”(國際移動電話2000)標準規定，移動終端以車速移動時，其傳轉數據速率為144kbps,室外靜止或步行時速率為384kbps,而室內為2Mbps.4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像，它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbps.

　　4)執行系統--如控制元件(繼電器，包括固體繼電器)、微特電機及功能性電子元器件發展更快。功能性電子元器件是具有某些獨特功能的元器件，如頻率、時頻及顯示器件等，以區別構成一般電子線路的阻容感元件、開關等元器件。

　　5)軟件系統--智能化軟件，如智能化網絡的軟件。

　　印制電路技術的支撐與元器件發展的相互支撐由于HDI(高密度互連技術)集中體現當代PCB(印制電路板)最先進技術，它給PCB帶來精細導線化、微小孔徑化。HDI多層板應用終端電子產品如移動電話(手機)是HDI前沿發展技術典范。在手機中PCB主板微細導線寬度/間距50μm~75μm/50μm~75μm已成為主流。此外導電層、板厚薄型化、導電圖形微細化帶來電子設備高密度化、高性能化。加上由于裝配密度高，不同頻率的元器件的相互干擾更為明顯。

　　HDI緊隨移動電話發展，帶動信息處理和控制基本頻率功能的LSI和CSP芯片(封裝)、封裝用模板基板的發展。當前，在PCB的內層形成半導體器件(有源組件)、電子組件(無源組件)埋嵌PCB已開始量產化，組件埋嵌技術是PCB功能集成電路的巨大變革，同時對相應的裸芯片和元器件的結構和載帶又有了相應的要求。

　　無論是剛性PCB或是撓性PCB材料，隨著全球電子產品無鉛化，釬焊溫度提高，要求它們的耐熱性更高，因此新型高Tg、熱膨脹系數小、介質常數小，介質損耗角正切優良材料不斷涌現。同樣，對其上的元器件也帶來了以上同樣的要求，即耐熱性更高，熱膨脹系數小等。

　　光電PCB利用光路層和電路層傳輸信號，這種新技術關鍵是制造光路層(光波導層)。它是一種有機聚合物，利用平版影印、激光燒蝕、反應離子蝕刻等方法來形成。

　　總之，印制電路板從工藝和特性上對元器件有高頻特性好、一致性、高可靠、高穩定、高精度、耐高溫，微小型、超小型化，也對它們外型結構及新型載帶等提出更高要求。

　　從以上智能化設備及系統分析中，可以看到對元器件的總的要求是：1)智能化元器件要有適應更高頻率，更高速率的特性。2)高速發展帶動以智能化元器件為代表的新功能性元器件向更高層次、更好的特性、成系列的發展。

　　智能化元器件的發展前景信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，“十二五”期間我國要實現信息產業的跨越式發展，大力推進國民經濟和社會信息化，以信息化帶動工業化，發揮后發優勢，實現社會生產力的跨越式發展。未來的五年，正是世界和我國電子技術和電子產品更新換代的關鍵時期，國家提出要支持我國新型元器件的發展，以提高信息化裝備和系統集成能力，滿足市場對它的要求。這其中，就包括滿足新一代電子整機發展需求的新型片式化、小型化、集成化、高可靠電子元件產品;滿足我國新型交通裝備制造業配套需求的高質量、關鍵性電子元件;為節能環保設備配套的電子元件以及環保型電子元件;為新一代通信技術配套的電子元件;為新能源以及智能電網產業配套的電子元件;新型電子元件材料以及設備。其中包括基于MEMS技術的傳感器、環境監測設備用氣體傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等。

　　數字電視、第三代移動通信和第四代移動通信、新一代互聯網等對未來發展影響重大的信息網絡系統和技術日益成熟，“云”技術的發展，使網絡內空間超大容量，超大距離網絡的發展;這就導致智能化為核心的功能集成更廣的產品發展越來越快，促成智能微電子元器件要具有適應大規模超高頻超高速，并有智能化處理的功能。

　　此外，物聯網應用已進入實際應用階段，傳感器處于物聯網產業鏈的上游，將是整個物聯網產業中需求量最大和最基礎的環節。目前全球現在大概有40個國家從事傳感器的研制生產工作，研發、生產單位有5000余家，產品達20000多種。中國傳感器的市場近幾年一直持續增長，增長速度超過15%.

　　量子電子元器件階段即將到來，也是對未來智能化元器件發展的一個推動力。2012年，量子技術有了突破，獲得諾貝爾物理獎題目叫做《量子調控新紀元》，這個物理獎和量子調控非常有關系。研究量子計算機的中國科學技術大學郭光燦院士就說：“現在做量子計算機，實際上就是芯片，把很多離子糾纏在一起，分到各個區里面，如果這個能實現，量子計算機有希望從這兒走。”由清華大學、中科院物理所和斯坦福大學研究人員聯合組成的團隊在量子反?；魻栃芯恐腥〉弥卮笸黄?，他們從實驗中首次觀測到量子反?；魻栃?，這是我國科學家從實驗中獨立觀測到的一個重要物理現象，也是物理學領域基礎研究的一項重要科學發現。該成果于北京時間3月15日凌晨在美國《科學》雜志在線發表。量子技術的重要突破，可能在未來電子器件中發揮特殊的作用，可用于制備極低能耗的高速電子器件，量子計算機就有可能實現。從而，基于新機理、新材料、新結構、新工藝以及新功能的極低能耗，適應于高速率的量子電子元器件和多功能的組件也會出現。

　　綜合以上對電子整機及系統、產品結構和工藝以及市場的分析，微電子電子元器件應分為一般和智能化前后(如表2所示)兩個階段，同時，量子電子元器件階段也將到來。