微电子技术是一门使电子器件或电子设备微小化的技术,其中心内容就是集成电路和计算机,而其实质则是精细或超精细的微加工技术本世纪60年代初,随着集成电路的出现和推广应用,微电子技术发展成为一门独立的新兴技术,从此开创了称为微电子技术发展进步和广泛深入应用的新纪元,即微电子革命。它的兴起和获得急速发展深刻地反映了社会生产和科学技术的迫切需求展望21世纪,微电子技术仍将非常活跃,并具有强大的生命力。所以对它的社会影响及发展预测已受到世界各国的高度关注
一、微电子技术的发展概况
现代技术的发展经历了两个阶段:第一阶段为20世纪40年代至60年代,它以核心技术、电子计算机技术和空间通讯技术的逐步走向成熟为标志v70年代以来至今为第二阶段,它以微电子技术为核心的新兴技术群引起了当代技术的巨大变革为标志v具体体现为微型电脑广泛应用于生产及生活的各个方面,微电子技术使人类由工业经济时代逐步转向知识经济时代综观40年左右微电子技术的发展历程,正是由于社会生产的急需和其本身所具有的持续发展的潜力这两个因素不断相互推进的结果
微电子技术从1947年12月晶体管发明到集成电路的出现再到微型计算机的产生,虽只经历了短短半个多世纪,但至今已经形成了近2000亿美元销售额的半导体产业,集成电路(IC)制造的特征尺寸已达到0.13^m,芯片集成度已至吉规模(GSI,109),已达到把整个系统集成到一个芯片,即芯片系统的阶段。以集成电路为核心的微电子技术是信息科学技术的关键技术和基础。按预测,一直到2020年,世界集成电路产业的产值仍将以年增长率13%的速度增长,技术上必将以集成度增长率46%的速度继续发風因此,集成电路技术仍将是21世纪上半叶科技竞争的焦点,微电子产业和技术水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志V
二微电子技术对现代社会的影响
随着全球信息高速公路的建设和联网,信息改变着传统社会的所有一切:时间、空间、数量、质量、规模、环境等等。同时,科学技术的进步,使人类面临着越来越多的人工世界一一一个用现代科技元器件所组装的世界。因此我们只有适应这个不断进化的世界,才能够生存和进步。而科学技术是人类社会持续发展的关键。综观人类社会的巨大进步。从第一次工业革命的蒸汽机、有线通讯;第二次产业革命的发动机、汽车、飞机、电话和无线电通讯;第三次产业革命的计算机、光纤通讯、基因工程,到目前新技术革命的信息技术、微电子技术、生物工程、新材料技术、空间技术、海洋技术等等,无不是科技极大地促进了社会经济的证明。据研究表明,科技进步在国民生产总值中所占的比例已从本世纪初的5%到10%,增加到60%到80%。邓小平在对当代科学技术对生产力发展所起的巨大作用的深刻认识的基础上,从新科技革命的时代高度出发,提出“科学技术是第一生产力”的科学论断,精辟地阐述了科学技术与发展生产力的内在联系。
微电子技术是高科技和信息产业的核心技术,成为当前新经济时代的基础产业它在国民经济、国防建设以及信息化社会中具有极其重要的战略意义。它正在深刻地改变社会的形态、军事技术、国防、新技术产生方式、经济增长方式、人们的生活方式和思维方式,对社会生活各个方面产生巨大的影响。
1.对经济增长方式的影响
在工业社会中,经济发展的主要方式是靠资源投入的方式来实现的,而工业化加工资源的方式是一种高消耗、高污染的实现方式,这种方式必然会引起自然资源的日益枯竭,工业污染的加剧、环境退化的失控。而微电子技术引发的社会信息化,则为各国摆脱高投入、高消耗、高污染的经济发展方式提供了技术可能数据表明,现在世界上GNP的65%与微电子技术有关,发达国家或者正走向发达行列的国家,经济增长有这样一条规律:电子工业产值增长率是GNP增长率的3倍,微电子产业增长率又是电子工业增长率的5倍改革开放20多年以来,中国国民生产总值以平均每年脱左右的增长率稳定快速增长,其中电子信息产业以同期国民经济增长速度的近3倍的速度增长,高达2%左右,而支撑中国电子信息产业快速发展的基石则是微电子技术一般认为,1元的半导体产值,支撑着7-10元的电子工业发展,支撑着100-300元的国民经济发展。
2. 对军事技术及国防的影响
军用微电子技术的应用遍及各个领域,被称为现代武器装备的“神经系统”在当今世界,无论是发达国家,还是发展中国家,都不惜斥巨资来发展军用微电子技术,并把它放在军事高技术发展的首要位置。微电子技术在军事领域的运用,使武器系统的体积、重量和功耗大大减小,可靠性大大提高。像美国F-15战斗机的AN/APG63雷达,在信号处理器采用了超大规模集成电路以后信号处理速度提高了几百倍。人们所熟悉的“战斧”巡航导弹、“爱国者”防空导弹、“铺路石”激光制导炸弹,也都是在制导系统使用超大规模集成电路后,实现了制导系统小型化微电子技术也是实现国防装备现代化的关键技术有人称,在1990年的海湾战争中,是微电子技术打败了钢铁武器,或直截了当称之为“硅片战胜了钢铁。
3. 对新技术产生的影响
微电子技术是现代高新技术及其产业发展的基础。微电子与其他学科的结合诞生了新技术和产业增长点。微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其他学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点。作为与微电子技术成功结合的典型例子便是MEMS(微电子机械系统或称微机电系统)技术和生物芯片等。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的,后者则是与生物工程技术结合的产物。
4. 对信息技术的影响
微电子技术是现代通信与信息业的硬件基础。到2010年,每芯片最多包含100亿个元件(理论上的物理极限是每芯片1000亿个元件),信息存储量达到16GB/S,是现在的60余倍这将极大地提高信息处理、存取的速度,同时,也对信息高速交换、宽带传输提出了新的要求据专家预测,到2000年,以硅片为基础材料的微电子产业的总值将达到3000亿美元;而以微电子技术为支撑发展起来的信息产业的产值将达30000亿美元届时,信息产业将超过传统的汽车、石油和钢铁等工业,而跃居为世界第一大产业。
5. 对人类社会时代的影响
由于微电子技术的发展,使人类生活已经从工业经济时代转变为知识经济时代、从读写为主的时代转变为视听为主的时代,即虚拟时代、数字时代。随着微电子技术的发展,通过“语音、文字”来获取的信息资源量占全部信息比重越来越小,现在只占15%~20%;图像与文字、语音一样成为人类获取、利用信息资源的手段,目前占人类获取总信息量的8(%以上随着超大规模集成电路和微细加工技术的发展,图像语音传感技术已涉足军事、医疗、工业、国防、影视等领域虚拟本身是人类中介系统的革命而语言符号系统的发明是人类第一次中介系统的革命,它创造了人类思维空间和符号空间。但虚拟则是在思维空间中发生的革命,它在思维空间中又创造出了虚拟空间、数字空间、视听空间和网络世界,使不可能的可能在人类历史上第一次成为一种真实性,导致了人类文明的长足进步与发展。
6. 对思維方式的影响
科学技术革命从某种意义上说是人的智能革命,因为思维是智能的源泉,科技竞争实质上是人类智力与智力的竞争。思维方式是一定时代人们的理性认识方式,是按一定结构、方法和程序把思维诸要素结合起来的相对稳定的思维运行样式。而科学技术革命则孕育着新的思维方式,思维方式的变革又根源于实践方式的变革,这些都与科学技术的发展水平紧密相联在大机器生产为主的工业社会,思维主体以人脑为主,思维客体受思维主体及社会关系的影响;而微电子技术革命则给现代实践方式带来深刻的影响。人类社会已进入以知识密集型、技术密集型生产为主的历史阶段,思维主体以人脑为主发展到以人一机系统为主;思维客体由现实性为主进入到虚拟为主,从而实现思维方式由现实性转换到虚拟性思维。
以微电子技术为基础的信息技术的发展和信息的快速传递,大大缩短了人与人之间的时空距离。通过互联网,人们可以在网上随意交流,每天可以接受到大量的不同种类、不同文化特质和民族风格新信息,大大加快了人们在思维方式上的融合、变革和更新,促进人们的思维方式从静态转向动态,从局域性转向全局性,从封闭性转为开放性,从单向性转为多向性。所有这些都有利于多方位、多层次、多渠道地展开思维活动,促进跳跃性、联想性、创新性的思维网络的形式,共享人类的文明和社会的进步。
7. 对教育方式的影响
微电子技术的发展及应用,给现代教育方式带来巨大的变革,表现在:第一,教育投资的重心将由物质资源转向信息资源工业社会中,教育投资的重心主要是物质资源如校舍、桌椅、粉笔等的投人在微电子技术为基础的信息化社会中,投资的重心也将转变为信息的开发上;第二,以微电子技术支撑的互联网络应用于教育,改变了传统的授课方式,使异地授课,网上学习成为可能;第三,利用互联网实现信息交流、资源共享;网络技术的发展也使无法进入学校读书的人获得必要知识成为可能。
8. 对管理方式的影响
社会发展的一个关键因素是科学技术和管理的进步,可以说管理、科学和技术是实现社会现代化的三大支柱。技术革命所带来的生产力的迅速发展,国际市场的激烈竞争,将管理提到重要地位。而微电子技术的发展则促进了网络技术、计算机技术、通讯技术的发展,办公室自动化管理系统应运而生,大大提高了管理的自动化程度、管理效率和管理的信息量。
9. 对生活方式的影响
生活方式是指除生产以外的人们日常活动的表现形式,说明人们在一定历史条件下是怎样生活的,包括物质生活和精神生活。微电子技术支撑着电子计算机和通信现代化的发展,支撑着消费类电子产品,诸如音像系统(VCDCVD),数字音像系统(DVD)和数字高清晰度电视(DTV)以及家用电脑和多媒体通信产品等全面进入居民生活,从而促使人类走进信息化社会。由于信息化建立了一个规模庞大、四通八达的网络通讯系统,从而信息作为最有效、最有价值的资源,改变了传统的生活方式微电子技术的发展从某种意义上说强化了人与物的关系、淡化了人际关系。计算机、录音机和电视机改变了人们的学习方式;电话、网络技术改变了人们的交往方式。当然生活方式也影响着微电子技术的发展,生活质量的逐步提高给新的生活用品、家具等产品的研究带来动力促进微电子产品的快速升级换代。
三、我国发展微电子技术的重要性及策略
0. 我国发展微电子技术的重要性
目前,我国尚未完成工业化任务,却又面临信息化的挑战。因此利用信息化与工业化的内在逻辑关系,使它们实现互动发展,是我国加速信息化进程,实现我国经济结构调整和产业结构优化升级的一条捷径这就是说,利用信息化带动工业化是工业化发展的真正出路。主要表现在:首先,信息化是加快经济结构调整,推动产业结构转换和升级的必然要求目前我国产业结构不甚合理,地区经济发展不够协调,城镇化水平较低等。而发展信息化对于改变我国的产业结构则有巨大影响一方面信息产业本身提高了产业内部结构的技术集约度;另一方面信息产业的带动作用可以使其他高级产业迅速发展。第二,信息化改造传统产业是传统产业面向国际竞争的前提。我国已加入W,TO,各个产业直接面对国内竞争国际化和国际竞争国内化的双重挑战。而我国信息化的发展会直接导致传统产业的竞争力的提高。第三,信息化有利于改变我国长期以来在工业化过程中粗放型的增长方式,真正实现我国经济的可持续发展。在当代中国,先实现农业和工业现代化的道路已不可取。因为离开网络的发展,离开信息技术,不可能有真正的农业现代化,更不可能有工业的现代化因此只有以信息化带动和促进工业化,才能更有效地发展我国的工业和农业的现代化,也有利于信息化本身的推进。
微电子技术是现代高新技术及其产业发展的基础,是我国现代化的'粮食’,具有重要战略意义和巨大经济效益所以在21世纪,自主发展微电子技术,尤其是加速发展我国自己知识产权的微电子产业已迫在眉睫。
1. 采取适合我国国情的发展策略
首先,必须提高认识,统一思想、我国的微电子产业至今已整整走过了40多个春秋。近10多年来,重点项目建设和广泛的国际合作,使产业的技术水平、生产规模和应用领域迅速提高和扩大,实力大为增强然而与同期内突飞猛进、日新月异的世界微电子产业相比,我国微电子产业的技术水平还比较落后。究其原因,除了历史的延误与体制的制约影响外,一个关键的因素就是我们对微电子产业的作用与地位,对加速发展这一产业的紧迫性以及对微电子产业自身发展规律还没有真正形成统一认识没有统一的认识,就不可能有统一的行动。因此只有业内外各界人士对以集成电路为核心的微电子产业在国民经济、国防建设以及现代信息化社会中的关键作用与战略意义,对加速发展我国微电子产业的必要性和紧迫性,对微电子产业自身发展中所必须遵循的普遍规律形成统一认识和统一意志,才能充分调动各方面的积极性,并最终以国家意志体现出现,才能实现宏伟目标v这是加速发展我国微电子产业最为重要的前提条件。
其次,必须统一规划,加强领导。在统一认识、统一意志的前提条件下,必须有体现国家意志和行为的统一规则及强有力的集中领导。发展自主知识产权的微电子技术并实现产业化,必须从国家整体利益和实际情况出发我国在微电子领域的发展中必须充分体现国家意志,保障国家对信息安全、国防安全和经济安全的有效控制力。我国的微电子产业由于受过去经济体制的影响,部门分割、布点分散,科研、教学、生产相互脱节等遗留问题至今未能彻底解决,不能最大限度地发挥有限的人力、物力和财九因此,我们应当打破部门、区划与归属等条条块块的束缚,从行业管理的角度出发,设立一个能够体现国家意志和行为的组织,例如成立国家微电子管理委员会,直属中央,授权其统一制定我国微电子产业的发展战略、实施方案与步骤;制定诸多竞争机制,减少低水平的重复建设,促进资源的高效合理利用;创造统一规范的市场环境,在分层分级管理下实现多种所有制形式的公平适度有序的业务市场竞争。通过市场牵引,政策扶持,进一步扩大对外开放,充分地利用国内外两个资源,加快产业重组,建设产业园区,加快技术创新,大力增强设计开发和芯片制造能力等措施,力争通过10年努力,建成具有较强自主创新能力、在专用集成电路方面能够基本满足国内需求,并在世界占有一席之地的集成电路产业。
第三,必须强化基础教育,狠抓人才培养。加快发展的关键在科技,而基础又在教育因此必须高度重视基础教育特别是大学教育对微电子产业的发展带来深远的影响,加快培养微电子专业人才。要重视集成电路设计人才素质的提高,给他们创造良好的学习环境和研究条件。要推进微电子产业体制和机制创新,实行产业风险投资、科技人员技术入股等方式,鼓励科研人员实现成果转化。
总之,人类的文明,社会的进步,国家的富强无不是科技进步与创新的结果科技、经济、国防和社会发展对微电子技术的需求是没有止境的。在国际高科技竞争日益激烈的今天,高性能集成芯片技术已成为体现一个国家综合实力的一种标志,它对保障国家安全、促进科技进步、推动经济社会发展有着不可替代的重要作用。在国家战略中,微电子技术已具有了与粮食、能源一样重要的战略性地位。有人比喻,现代经济起飞的发动机是计算机,而燃料是集成电路,谁拥有微电子技术优势,谁就掌握21世纪的主动权这也是推动我国工业化和加快社会主义现代化建设的重要努力方向。