電子科學(xué)與技術(shù)：信息學(xué)科的基礎(chǔ)支撐演講人：日期:CONTENTS目錄01學(xué)科核心定位02核心分支領(lǐng)域03基礎(chǔ)支撐能力04關(guān)鍵前沿技術(shù)05發(fā)展瓶頸挑戰(zhàn)06未來(lái)應(yīng)用圖譜01學(xué)科核心定位學(xué)科定義與研究范疇電子科學(xué)與技術(shù)是研究電子器件、電子系統(tǒng)、信息處理與傳輸?shù)膶W(xué)科。學(xué)科定義涵蓋電子器件與集成技術(shù)、信號(hào)處理與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用等多個(gè)研究方向。研究范疇信息技術(shù)的底層支撐作用信息獲取信息傳輸信息處理信息存儲(chǔ)電子科學(xué)與技術(shù)為信息獲取提供基礎(chǔ)硬件支持，如傳感器、成像設(shè)備等。電子科學(xué)與技術(shù)通過(guò)信號(hào)處理、圖像處理等手段對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工處理。電子科學(xué)與技術(shù)提供高效的信息傳輸方式，如光纖通信、無(wú)線通信等。電子科學(xué)與技術(shù)為信息存儲(chǔ)提供可靠的技術(shù)支持，如存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)技術(shù)等。多學(xué)科交叉融合特性與物理學(xué)的交叉電子科學(xué)與技術(shù)的研究涉及物理學(xué)的電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。02040301與生物醫(yī)學(xué)工程的交叉電子科學(xué)與技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中有著廣泛應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、生物信號(hào)處理等。與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉電子科學(xué)與技術(shù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)提供了底層硬件支持，如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)等。與材料科學(xué)的交叉電子科學(xué)與技術(shù)的研究涉及材料的電學(xué)、光學(xué)等特性，推動(dòng)了新材料的研發(fā)與應(yīng)用。02核心分支領(lǐng)域微電子與集成電路技術(shù)微電子技術(shù)發(fā)展從晶體管到集成電路的演變，微電子技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的基石。01集成電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試等技術(shù)，以及其在計(jì)算機(jī)、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用。02半導(dǎo)體材料硅、鍺等半導(dǎo)體材料的制備與性能，以及其在微電子器件中的應(yīng)用。03光電子與量子信息科學(xué)光電效應(yīng)、光電轉(zhuǎn)換、光電子器件等，以及光電子技術(shù)在信息傳輸、處理、存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用。光電子技術(shù)量子信息科學(xué)激光技術(shù)量子力學(xué)在信息處理中的應(yīng)用，包括量子通信、量子計(jì)算等，以及量子信息科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。激光器的原理、類(lèi)型及應(yīng)用，以及激光技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用。電磁場(chǎng)與微波技術(shù)演進(jìn)電磁兼容與電磁干擾電磁兼容的原理、技術(shù)及應(yīng)用，以及電磁干擾對(duì)電子設(shè)備的影響與防護(hù)。03微波的產(chǎn)生、傳輸、檢測(cè)及應(yīng)用，以及微波技術(shù)在通信、雷達(dá)、遙感等領(lǐng)域的應(yīng)用。02微波技術(shù)電磁場(chǎng)理論電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、傳播規(guī)律以及與物質(zhì)的相互作用。0103基礎(chǔ)支撐能力半導(dǎo)體物理的理論根基半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用是電子科學(xué)與技術(shù)的重要基礎(chǔ)，其特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，具有可控的導(dǎo)電性。半導(dǎo)體材料能帶理論是半導(dǎo)體物理的核心，解釋了半導(dǎo)體材料中電子的能級(jí)分布和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為器件設(shè)計(jì)提供了理論支持。能帶理論基于半導(dǎo)體物理原理，人們研發(fā)出了二極管、晶體管等關(guān)鍵器件，這些器件是現(xiàn)代電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體器件原理信息器件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)微納制造技術(shù)微納制造技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息器件微型化、集成化的關(guān)鍵，包括光刻、刻蝕、薄膜生長(zhǎng)等多種工藝。器件設(shè)計(jì)與仿真封裝與測(cè)試技術(shù)借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)信息器件進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和仿真，提高器件性能和可靠性。信息器件的封裝和測(cè)試是確保器件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，封裝技術(shù)可以保護(hù)器件免受環(huán)境干擾，測(cè)試技術(shù)則用于驗(yàn)證器件性能。123信號(hào)處理與編碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)通信的關(guān)鍵，它們可以確保信息在傳輸過(guò)程中的完整性和準(zhǔn)確性。通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信號(hào)處理與編碼技術(shù)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它們定義了信息的傳輸方式和通信規(guī)則。通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)線通信依賴(lài)于電磁波的傳播，研究電磁波在空間的傳播特性和無(wú)線通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的關(guān)鍵。無(wú)線通信與電磁波傳播04關(guān)鍵前沿技術(shù)納米級(jí)集成電路工藝納米級(jí)制程技術(shù)先進(jìn)封裝技術(shù)多層布線技術(shù)低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)通過(guò)減小晶體管尺寸來(lái)提高集成度，從而實(shí)現(xiàn)更高的性能和更低的功耗。通過(guò)增加布線層數(shù)來(lái)解決信號(hào)延遲和干擾問(wèn)題，提高電路性能。將芯片封裝成更小的尺寸，提高系統(tǒng)集成度和可靠性。通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和工藝流程，降低集成電路的功耗。高速光通信技術(shù)利用光子傳輸信息速度快、容量大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高速率、大容量的通信。光電集成芯片技術(shù)將光電子器件與微電子器件集成在同一芯片上，實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換和處理。硅基光子技術(shù)利用硅材料在光子學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出低成本、高效率的硅基光子器件和集成技術(shù)。微納光子學(xué)技術(shù)通過(guò)微納加工技術(shù)制造光子學(xué)器件，實(shí)現(xiàn)光子的操控和傳輸。光子集成與光電融合MEMS傳感器創(chuàng)新突破微型化、集成化趨勢(shì)MEMS傳感器正朝著微型化、集成化方向發(fā)展，以提高系統(tǒng)性能和降低成本。智能化傳感器技術(shù)通過(guò)集成智能算法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使傳感器具有自校準(zhǔn)、自診斷等功能。多樣化的傳感器類(lèi)型包括壓力、溫度、加速度、陀螺儀等多種類(lèi)型的傳感器，滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域MEMS傳感器在消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。05發(fā)展瓶頸挑戰(zhàn)摩爾定律物理極限突破半導(dǎo)體工藝極限隨著晶體管尺寸逼近納米級(jí)別，電子的量子效應(yīng)和熱力學(xué)效應(yīng)顯著，導(dǎo)致芯片性能提升難度加大。01新材料與新器件石墨烯、二維材料、自旋電子材料等新型材料及其器件的研究，有望突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)的極限。02三維集成與芯片堆疊通過(guò)三維集成和芯片堆疊等技術(shù)，提高集成度，實(shí)現(xiàn)更高效、更節(jié)能的芯片設(shè)計(jì)。03高端制造裝備國(guó)產(chǎn)化智能制造與自動(dòng)化通過(guò)智能制造和自動(dòng)化技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)高端制造裝備的競(jìng)爭(zhēng)力。03高端制造裝備的核心部件，如高性能鏡頭、精密傳感器等，需要自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。02核心部件自主研發(fā)精密制造與工藝高端電子制造需要精密的制造工藝和設(shè)備，如光刻機(jī)、電子束刻蝕機(jī)等，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程亟待加速。01復(fù)合型人才培養(yǎng)體系培養(yǎng)具有電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科背景的復(fù)合型人才，以適應(yīng)科技創(chuàng)新需求?？鐚W(xué)科教育模式產(chǎn)學(xué)研合作國(guó)際化視野與交流加強(qiáng)高校、科研院所與企業(yè)的合作，促進(jìn)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的深度融合，提高人才培養(yǎng)的針對(duì)性和實(shí)效性。培養(yǎng)具有國(guó)際視野和跨文化交流能力的復(fù)合型人才，拓展國(guó)際合作，推動(dòng)電子科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。06未來(lái)應(yīng)用圖譜人工智能硬件基礎(chǔ)支撐高端芯片AI芯片將極大提升計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和智能水平，是實(shí)現(xiàn)人工智能的關(guān)鍵。02040301云計(jì)算AI需要大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算資源，云計(jì)算為其提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。傳感器各種高精度傳感器，如圖像傳感器、聲音傳感器等，為AI提供感知外界信息的窗口。量子計(jì)算量子計(jì)算將極大提升AI的運(yùn)算速度，使其能夠處理更加復(fù)雜的問(wèn)題。6G通信核心技術(shù)突破太赫茲通信太赫茲波具有頻率高、帶寬大、傳輸速度快等特點(diǎn)，是6G通信的重要技術(shù)之一?？仗斓匾惑w化網(wǎng)絡(luò)6G將實(shí)現(xiàn)空、天、地一體化網(wǎng)絡(luò)，全面覆蓋陸地、海洋和空中。極化碼與低密度奇偶校驗(yàn)碼提高信息傳輸?shù)目煽啃院托剩?G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)6G通信將更加注重用戶(hù)隱私保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)安全，采用更為先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)保障用戶(hù)數(shù)據(jù)安全。國(guó)家信息安全戰(zhàn)略保障密碼技術(shù)信息系統(tǒng)安全網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)