
一、简介
我所研究生培养一级学科名称为电子科学与技术,二级学科名称为微电子学与固体电子学。研究方向有以下五个方面:微/纳电子器件及系统;集成电路与系统;集成电路工艺与纳米加工技术;半导体器件物理与CAD;纳电子学与量子信息技术。我所研究生课程共设置27门;目前在校学生数:博士生85人;硕士生:343人(包括工程硕士243人)。2009年共招收研究生136名(其中博士生19名,工学硕士研究生26名,工程硕士研究生91名);毕业研究生105名(授予博士学位14名,工学硕士学位22名,工程硕士学位69名。
二、课程设置
研究生课程共设置27门,本年度已开课程23门。具体内容介绍如下:
课程编号:71020013 课程名称: 半导体器件物理进展
任课教师:许 军
内容简介:半导体复杂能带结构与晶体对称性分析;载流子散射理论与强场热载流子输运;短沟MOS器件物理;异质结构物理与异质结器件;半导体的光电子效应与发光;非晶半导体与器件。
课程编号:71020023 课程名称:数字大规模集成电路
任课教师:周润德
内容简介:VLSI小尺寸器件的模型和物理问题;MOS数字VLSI的原理、结构和设计方法;VLSI电路中的时延及各种时钟技术;VLSI的同步时钟和异步时钟系统;逻辑和存储器的VLSI系统设计方法及VLSI的并行算法和体系结构。
课程编号:71020033 课程名称:模拟大规模集成电路
任课教师:李福乐 王志华
内容简介:本课程是在本科课程《模拟电子电路》、《模拟集成电路分析与设计》之后的专业课程。目的是学习模拟集成电路的设计规律和方法,增加设计出电路的可制造性,提高一次性设计成功的可能性。课程内容包括:器件模型与电路仿真、模拟集成电路单元、放大器设计、高性能放大器、比较器、A/D与D/A变换电路、芯片的输入与输出、可制造性与可测试性、版图与封装等。
课程编号:71020043 课程名称:数字VLSI系统的高层次综合
任课教师:魏少军
内容简介:VHDL语言简介,设计流程,行为描述与仿真,行为描述与目标结构的匹配,数据通道设计,控制器设计,测试向量生成,系统验证;行为设计和数据通道与控制器的设计与优化;综合VHDL描述,算子调度,资源分配,寄存器优化,控制码生成,控制器结构选择,状态化简。
课程编号:71020053 课程名称:集成电路的计算机辅助设计
任课教师:余志平 叶佐昌
内容简介:射频(RF)电路的硅CMOS工艺实现。深亚微米器件的射频特性和模型。RF发送接收器的单元电路(LNA,VCO,PLL,频率综合器,功率放大器等)的分析和设计。衬底耦合及混合数字,模拟,射频电路设计的相关问题和解决方法。
课程编号:71020062 课程名称:集成电路制造工艺与设备
任课教师:王水弟
内容简介:整个课程从拉单晶硅工艺开始,讲到现代集成电路的新型封装,使学生知道除电路设计以外的集成电路制造工艺过程。重点是详细讲解集成电路制造中的各种单项工艺技术及相关的工艺设备,并用动画的形式,演示一个双阱CMOS反相器的整个制作工艺流程,使学生直观地知道各单项工艺的具体应用。针对MEMS技术的飞速发展,专门有一章介绍了IC制造工艺在MEMS器件制造中的应用。课程还简单介绍了与集成电路制造密切相关的洁净技术,最后对于集成电路进入纳米时代后的一些关键技术及技术难点予以简单介绍。
课程编号:71020073课程名称:射频CMOS集成电路设计
任课教师:池保勇
内容简介:通过本课的学习,学生能对无线通讯中的射频收发器的结构,高频低噪音放大器,混频器,振荡器,压控振荡器以及锁相环的工作原理,电路分析和设计能有基本的掌握。参课学生对整个射频集成电路的设计有一个完整的训练。
方法一,课内讲课,用国际公认的教材。教课学时计划占总学时的一半;
方法二,用国际集成电路工业界通用的设计工具对学生进行培训;
方法三,每一位上课的学生,将设计一个或数个射频电路模块;
方法四,争取将设计成功的射频电路模块在工业界流水线能投片,流水,封装和测试。
课程编号:81020012 课程名称:超大规模集成网络
任课教师:陈志良 停开
内容简介:当前VLSI网络的发展水平、动向和研究重点、开关电容网络、连续时间网络、人工神经网络、模糊逻辑电路和系统,以及新型开关电流网络与高性能DC-DC变换器等。
课程编号:80260012 课程名称:集成电路设计实践
任课教师:李福乐
内容简介:通过一个具体的课程项目设计,实现基于CMOS工艺的全定制设计,从总体方案与结构、电路设计与仿真、版图设计与验证到流片测试的全过程训练。
课程编号:80260023课程名称:密码学与网络安全
任课教师:白国强 本年度未开
内容简介:传统加密技术;密码算法的数学基础;现代对称加密技术(DES,AES,RC4);非对称加密方法与技术(RSA,ECC);密码功能设置与密钥管理;消息认证和Hash算法;数字签名和认证协议;网络安全协议。
课程编号:70260013课程名称:数字集成系统设计
任课教师:张春
内容简介:本课程采用硬件描述语言作为设计输入手段,讲授数字集成系统的设计方法和高层次综合技术。本课程还讲授可编程器件的原理和设计技术,并通过上机实验培养实际动手能力。
课程编号:80260032 课程名称:新型微纳电子材料与器件
任课教师:任天令
内容简介:本课程结合国际研究前沿,介绍新型微纳电子材料及器件基本概念、原理与方法。主要内容包括:新型介电材料与集成器件、磁电子材料与器件、低维半导体材料与器件、 分子电子材料与器件等。
课程编号:80260042 课程名称:PLL设计与时钟/频率产生
任课教师:李宇根
内容简介:本课程介绍锁相环的产生,帮助学生获得针对用于有线和无线通信的锁相环的系统透视方法和电路设计方法。课程的前一半将介绍锁相环的基础理论分析和系统电路设计方法;后一半包含用于不同锁相环应用的材料介绍,和更深入的专题:频率分析,时钟数据恢复,延时锁定环,片上可测性及其补偿,SoC设计中的耦合问题以及未来的挑战。其中耦合问题,可测性问题,片上补偿对于SoC设计和混合信号IC设计也非常有用。
课程编号:80260052课程名称:半导体存储器技术
任课教师:潘立阳
内容简介:半导体存储器是微电子技术发展的重要研究领域和支撑技术。本课程主旨为通过对各种主流存储器的基本理论、器件、电路及工艺技术和新型存储器技术的综合讲解,促进学生掌握半导体存储器的设计实现方法,并提高对专业知识的综合应用能力。
课程编号:80260062课程名称:嵌入式系统设计与实践
任课教师:李兆麟
内容简介:随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式系统获得了广大的发展空间,已经应用到了通信、工业监控、国防军事、交通通信、医疗卫生以及人们日常生活的各个方面。本课程通过讲授的方式,并结合课程实践,全面地介绍嵌入式系统的基本原理和实践方法。学生可以通过课堂学习与亲自动手实践,能够充分掌握嵌入式系统的基本知识;软硬件协同设计方法;如何设计复杂的嵌入式系统;嵌入式 *** 作系统以及低功耗设计等。
课程编号:81020022 课程名称:微处理器结构及设计
任课教师:李树国
内容简介:微处理器发展简史;微计算机及微处理器性能评测;指令级结构设计与RISC技术;数据通路与控制单元设计;流水线技术;存储管理与Cache设计;微处理器发展趋势。
课程编号:81020032课程名称:大规模集成电路测试方法学概论
任课教师:孙义和
内容简介:VLSI逻辑模型和逻辑模拟、VLSI故障模型和故障模拟、VLSI测试生成方法和自动测试图案产生、智能VLSI测试方法和测试图案生成方法、可测性设计的度量和方法、系统层的故障建模和测试生成,以及集成CAI工作中心形成方案和途径等。
课程编号:81020042 课程名称:微电子封装技术
任课教师:蔡坚
内容简介:微电子封装的现状和发展趋势,封装的主要性能指标及电、热、热力学等方面的设计,集成电路封装的主要制造工艺及所用材料,集成电路封装的选择原则及封装的主要失效模式等。
课程编号:81020052 课程名称:微米/纳米技术物理 本年度未开
任课教师:刘泽文
内容简介:有关制作微米/纳米器件及结构的各种技术及其物理原理,包括抗蚀性原理,光学光刻,离子束、电子束、X射线的形成及其与物质的相互作用的物理过程,干法及蚀法刻蚀原理。
课程编号:81020062 课程名称:微机电系统(MEMS)
任课教师:刘理天
内容简介:MEMS的组成、结构、基本原理、设计方法与制作技术,介绍几类典型的MEMS器件;微集成传感器、微执行器和微系统,介绍MEMS在信息、生物、医学、宇航等领域中的应用。
课程编号:81020082 课程名称:VLSI数字信号处理
任课教师:陈弘毅 刘雷波
内容简介:数字信号处理是音视频、通信、测量、导航、信息安全等诸多应用的基础,本课程讲授各种数字信号处理算法的VLSI系统实现的方法与技术,用以指导VLSI芯片设计,达到速度-面积-功耗最优化。
课程编号:81020132 课程名称:集成电路制造与生产管理
任课教师:张志刚
内容简介:运作管理;IC生产工艺技术管理;IC生产流程管理;学习曲线;线性规划在运作管理中的典型运用;实际IC生产计划系统;质量管理引言;统计过程控制(SPC);过程能力研究;供应链管理;独立需求库存系统;IC-CAM系统简介;IC虚拟制造。
课程编号:91020012 课程名称:微电子学最新进展
任课教师:刘理天等
内容简介:MOSFET器件极限、ULSI工艺、设计及封装课题、从微电子到纳电子;深亚微米集成电路设计、数字信号处理及其VLSI实现;微电子机械系统的结构、原理和制作技术及典型器件,模糊控制原理、算法及硬件实现;微处理器最新体系结构及并行处理技术。
课程编号:80260032 课程名称:新型微纳电子材料与器件
任课教师:任天令
内容简介:课程内容有两部分。一是集成铁电学的基本理论和方法,包括铁电体的结构与基本性质、材料与工艺、器件集成、测试与表征等。二是集成铁电学的应用,包括铁电存储器、MEMS器件、高频器件、红外探测器件等。
课程编号:81020112 课程名称:纳米电子器件
任课教师:王燕
内容简介:纳米电子器件概论;单电子晶体管的原理及应用;共振随穿二极管的原理及应用;碳纳米管的电子结构及其应用;纳米加工技术——通向纳米世界的桥梁。
课程编号:81020122 课程名称:CMOS集成电路制造实验
任课教师:刘志弘
内容简介:通过本课程的学习能使学生从原来的半导体(集成电路)理论知识的学习真正得到实践的机会。在CMOS集成电路的自我实践和制作中达到理论联系实际的目的。目标:利用以上实验室装备和24小时运行机制,使每个学生都能达到自我制作CMOS集成电路的目标。最终具备独立动手能力及分析能力。保证使用的工艺技术及装备达到目前国内0.35-0.8微米技术水平。
课程编号:81020142 课程名称:IC设计与方法
任课教师:张春
内容简介:本课程旨在使学生对于IC设计的技术及流程建立完整的概念,学习和了解IC设计的方法, 掌握IC设计的工具。通过该课程的学习及实验,培养IC设计的实际动手能力。
四、学位论文
共有2篇博士论文获奖,一篇获清华大学优秀博士论文一等奖;一篇获清华大学优秀博士论文二等奖,7篇硕士论文被评为清华大学校级优秀硕士论文。
这个能从微纳电子所的网页上找到,你如果真有兴趣可以直接发邮件联系微纳电子所的老师,能从网页上找到联系方式。http://www.ime.tsinghua.edu.cn
中国计算50年——中国数字电子计算机的创业历程及领路人
(2006-09-11 16:18:31)
■ 中国科学院院士、北京科技大学教授 高庆狮
编者按: 一转眼,中国的计算机事业已经走过了50个春秋。在《计算机世界》纪念中国计算机事业发展50年的过程中,我们看到,在这50年里,有太多激动人心的创举出现,也有太多令人黯然的无奈穿过。
几代大师为了中国计算机事业的发展鞠躬尽瘁,更多人为了中国计算机产业的前行奋发图强。为此,我们特邀中国科学院院士、北京科技大学教授、中国科学院计算技术研究所终身研究员高庆狮撰写此文,以纪念过往、庆祝成就,同时也警醒现状、激励未来。
50年风雨之后,为了寻求ICT的融合和计算领域的更大发展,中国正在积极酝酿更好的政策环境。2006年8月29日,全国信息产业科技创新会议在京召开。
自从1946年,世界上第一台数字电子计算机在美国诞生,与计算机最邻近领域的数学和物理界的共和国泰斗、世界数学大师华罗庚教授和中国原子能事业的奠基人钱三强教授,十分关注这一新技术如何在国内发展。
中国诞生计算机
从1951年起,国内外和计算机领域相近的其他领域人才,尤其是从国外回来的教授、工程师和博士,不断转入到该行业中。他们当中的很多人,都在华罗庚领导的中科院数学所和钱三强领导的中科院物理所里,其中包括国际电路网络权威闵乃大教授、在美国公司有多年实践经验的范新弼博士、在丹麦公司有多年实践经验的吴几康工程师,以及从英国留学回来的夏培肃博士和从美国留学回来的蒋士飞博士。
他们积极推动,把发展计算机列入12年发展规划。
1956年3月,由闵乃大教授、胡世华教授、徐献瑜教授、张效祥教授、吴几康副研究员和北大的党政人员组成代表团,参加了在莫斯科主办的“计算技术发展道路”国际会议,到前苏联“取经”,为我国制定12年规划的计算机部分做技术准备。当时的代表团主要成员后来都参加了12年规划。此外,范新弼、夏培肃和蒋士飞也加入规划制定中。在随后制定的12年规划中,确定了中国要研制计算机,并批准中国科学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化等四个研究所。
计算技术研究所筹备处由科学院、总参三部、国防五院(七机部)、二机部十局(四机部)四个单位联合成立,北京大学、清华大学也相应成立了计算数学专业和计算机专业。为了迅速培养计算机专业人才,这三个单位联合举办了第一届计算机和第一届计算数学训练班。计算数学训练班的学生有幸听到了刚刚归国的钱学森教授和董铁宝教授讲课。钱学森教授在当时已经是国际控制论的权威专家,而董铁宝教授在美国已经有过3~4年的编程经验,也是当时国内惟一真正接触过计算机的学者。当时我也是学生之一。
钱学森的数学功底的深度和广度几乎涵盖了我们所学的数学的所有课程,而且运用自如,我们作为北大数学系学生,对此感到十分钦佩。同时,钱学森教授也帮助我们具体了解到,数学如何应用到实际物理世界中。
在前苏联专家的帮助下,由七机部张梓昌高级工程师领导研发的中国第一台数字电子计算机103机(定点32二进制位,每秒2500次)在中国科学院计算技术研究所诞生,并于1958年交付使用。参与研发的骨干有董占球、王行刚等年轻人。随后,由总参张效祥教授领导的中国第一台大型数字电子计算机104机(浮点40二进制位、每秒1万次)在1959年也交付使用,骨干有金怡濂,苏东庄,刘锡刚,姚锡珊,周锡令等人。其中,磁心存储器是计算所副研究员范新弼和七机部黄玉珩高级工程师领导完成的。在104机上建立的、由仲萃豪和董韫美领导的中国第一个自行设计的编译系统,则在1961年试验成功(Fortran型)。
国防是首要服务对象
在任何先进国家,计算机的发展首先都是为国防服务,应用于国家战略部署上,中国也不例外。1958年,北京大学张世龙领导包括当时作为学生的王选在内的北大师生,与中国人民解放军空军合作,自行设计研制了数字电子计算机“北京一号”,并交付空军使用。当时中国人民解放军朱德总司令还亲自到北京大学北阁“北京一号”机房参观了该机器。随后,张世龙带领北大师生(包括王选和许卓群在内),立即投入北大自行设计的“红旗”计算机研制工作,当时设定的目标比前苏联专家帮助研制的104机还高,并于1962年试算成功。但是由于搬迁和文革的干扰,搬迁后“红旗”一直没有能够恢复和继续工作。
与此同时,1958年,在哈尔滨军事工程学院(国防科技大学前身)海军系柳克俊的领导下,哈尔滨军事工程学院和中国人民解放军海军合作,自行设计了“901”海军计算机,并交付海军使用。在海军系康继昌的领导下,哈尔滨军事工程学院和中国人民解放军空军合作,自行设计的“东风113”空军机载计算机也交付空军使用。随后,柳克俊领导的国产晶体管军用的计算机,也在1961年交付海军使用。
1958年~1962年期间,中国人民解放军总参谋部也前后独立研制成功了一些自行设计、全部国产化的计算机。
1964年,中科院计算技术研究所吴几康、范新弼领导的自行设计119机(通用浮点44二进制位、每秒 5万次)也交付使用,这是中国第一台自行设计的电子管大型通用计算机,也是当时世界上最快的电子管计算机。当时美国等发达国家已经转入晶体管计算机领域,119机虽不能说明中国具有极高水平,但是仍然能表明,中国有能力实现“外国有的,中国要有;外国没有的,中国也要有”这个伟大目标。
在119机上建立的,是董韫美领导的自行设计的编译系统,该系统在1965年交付使用(Algol型),后来移植到109丙机上继续起作用。
哈尔滨军事工程学院计算机系慈云桂教授领导的自行设计的晶体管计算机441B(浮点40二进制位、每秒8千次)在1964年研制成功,骨干人员包括康鹏等人。1965年,441B机改进为计算速度每秒两万次。
与此同时,中科院计算技术研究所蒋士飞领导的自行设计的晶体管计算机109乙机(浮点32二进制位、每秒6万次),也在1965年交付使用。为了发展“两d一星”工程,1967年,由中科院计算机所蒋士飞领导,自行设计专为两d一星服务的计算机109丙机,并交付使用,骨干有沈亚城、梁吟藻等人。两台109丙机分别安装在二机部供核d研究用和七机部供火箭研究用。109丙机的使用时间长达15年,被誉为“功勋计算机”,是中国第一台具有分时、中断系统和管理程序的计算机,而且,中国第一个自行设计的管理程序就是在它上面建立的。
这些由中国科研人员自力更生、努力拼搏研制出的第一批计算机,代表了中国人掌握计算机的技术水平和成果,证明了中国有能力发展自己的全部国产化的计算机事业。
突破百万到超越亿计算
虽然我国自行设计研制了多种型号的计算机,但运算速度一直未能突破百万次大关。1973年,北京大学(由张世龙培养的、包括许卓群和张兴华等骨干人员)与“738厂”(包括孙强南、陈华林等骨干人员)联合研制的集成电路计算机150(通用浮点48二进制位、每秒1百万次)问世。这是我国拥有的第一台自行设计的百万次集成电路计算机,也是中国第一台配有多道程序和自行设计 *** 作系统的计算机。该 *** 作系统由北京大学杨芙清教授领导研制,是国内第一个自行设计的 *** 作系统。
1973年3月,在全国实际研制目标200~500万次不能满足中国飞行体设计的计算流体力学需要的情形下,时任国防科委副主任的钱学森,根据飞行体设计需要,要求中科院计算所在20世纪70年代研制一亿次高性能巨型机,80年代完成十亿次和百亿次高性能巨型机,并且指出必须考虑并行计算道路。中科院计算所根据国防情报所和计算所情报室提供的国际上的公开资料,分析了1970年前后美国研制的高性能巨型机的优缺点之后,于1973年5月提出“全部器件国产化一亿次高性能巨型机(20M低功耗ECL、电路-四条流水线)及其模型机(757向量计算机、10M ECL、电路-单条流水线)”的可行方案。由于文革中受到严重干扰,以及文革后“走马灯”式良莠不齐的领导乱指挥,尽管在1979年,由亚城负责的20M低功耗ECL电路的集成电路芯片投片已经研发成功,但是最终“全部器件国产化一亿次高性能巨型机”的研发,因为任务变化,最终搁浅。
表1和表2给出了代表中国掌握电子管、晶体管、集成电路计算机技术的发展时间表,水平主要是根据创新的“三性”中的先进性。需要说明的是,表中所列只是代表中国已掌握的计算机技术水平的计算机,其中,带*的103、104、119、150、757,及银河-1号巨型机和银河-2仿真计算机等7台计算机,都被载入“记述对中华文明发展起促进作用的重要历史事件”的中华世纪坛青铜甬道铭文中。
除了研制水平之外,产业、市场和应用的发展也同样重要。在批量生产计算机上,电子工业部及其相关研究所(例如著名的15所)和工厂(例如著名的738厂)功不可没。不仅上述中国早期计算机的研制和批量生产要依靠它们,而且它们也独立设计和研制过一些成批生产的计算机(例如108系列、与清华大学合作的DJS-130等),尤其在人造卫星地面系统(例如320计算机及舰上718计算机)及其他军工任务上,这些研究所和工厂都有过突出贡献。研究所和工厂研究工作的重点,主要是在技术和工艺方面。他们的领军人包括莫根生、陈立伟、曹启章及一批骨干人员,例如江学国等。现任中国工程院院士罗沛霖领导的仿IBM系列也起过历史性作用,沈绪榜和李三立负责的有关卫星天上和地上计算机及其他任务用的计算机也做出了重要的贡献。此外,七机部、清华大学及中科院各分院在发展计算技术方面还做出了许多贡献,这里就不枚举了。
中国自力更生全部国产化的半导体、集成电路计算机事业,和20世纪50~70年代林兰英、王守武、王守觉和徐元森等教授领导的中科院半导体所、上海冶金所和109厂的研究及开发工作是分不开的。中科院半导体所和109厂都是从中国科学院物理所独立出来的,中科院物理所对中国计算机事业的历史贡献功不可没。
人才培养至关重要
发展计算机事业离不开人才培养,20世纪50~70年代,中科院计算技术研究所(及之后的中国科技大学)的夏培肃副研究员、北京大学和哈尔滨军事工程学院,在组织教师和学生动手研制计算机、进行实践、培养人才等方面,都取得了很好的成绩。夏培肃领导组织教师和学生动手研制了107(定点32二进制位、每秒 250次)计算机,该计算机于1960年交付使用,并且还复制了两台。尽管107计算机比103(1958年交付使用)、104计算机(1959年交付使用)速度低了10倍到40倍,但是对培养人才起了重要作用。
一个计算机系统是由多方面研究成果构成的。范新弼领导的磁心存储器长期处于领先地位,其中主要的骨干有伍福宁、王振山、徐正春、张杰、甘鸿,等等。王克本领导了中国第一个八层印刷电路版研究与设计小组。方光旦在磁头、磁胶,张品贤在磁带,顾尔旺在磁鼓等方面,都做出了出色的贡献。实际上,大多计算机的研发都是集体成果,例如全国参加757计算机研发工作的人员,就有上千人。
我国第一个“计算机系统结构设计”小组于1957年在中科院计算所成立。20世纪50~70年代,它承担了中科院计算所代表性的计算机(119、109乙、109丙、757、717等计算机)的系统结构设计任务。参与成员则根据当时前苏联计算机领军人物、前苏联科学院列贝捷夫院士的建议,由年轻的数学专业毕业生组成。第一任小组负责人是国际网络权威人士闵乃大教授,第一个正式设计任务则是1958年5月国防部门的“导d防御系统计算机”系统结构设计。设计工作由北京大学张世龙和第二任小组负责人虞承宣,加上6名数学专业毕业的大学生组成,其中周巢尘、沈绪榜等3人后来分别由不同领域(软件、航天、系统结构)、不同单位被选为中科院院士。
中国20世纪60年代编译系统的带头人在当时都是年轻人,如中国人民解放军总参谋部杨奇、中科院计算所董韫美和仲萃豪、南京大学徐家福、国防科技大学陈火旺等。中国20世纪60年代 *** 作系统的带头人有北京大学杨芙清、南京大学大孙仲秀等,当时也都是年轻人。软件正确性设计(容易推广到硬件的正确性设计)是近20多年国际上关注的具有巨大经济效益、社会效益和理论价值的重大问题。我国领军人物何积丰院士、周巢尘院士如今已经是国际上知名的佼佼者。20世纪70年代,逐渐形成容错和检测理论和实践的带头人是魏道政,而知识处理的带头人是陆汝钤。
依赖进口弊端过大
20世纪70年代后期以后,中国研制的计算机,几乎全部使用进口元器件、进口部件。
由于超大规模集成电路迅速发展,数千万甚至上亿个晶体管逐渐能够集成在一个芯片上,20世纪80年代及其之后得到迅速发展的计算机,是普通个人使用的“微机”(PC机)及超强“微机”(后者可以组成服务器或者并行处理的高性能计算机),而其他各式各样的计算机(包括超级中小型计算机在内)由于性价比问题,无法和微机竞争,就自然逐步退出舞台了。国际上没有及时调整战略的计算机公司,例如CDC公司、王安公司等,纷纷倒闭。虽然如此,国内那一段过渡时期为了满足用户需求而研制的各种机型也曾有过较大贡献,例如张修领导的KJ8920,在为用户提供优质服务软件方面就很突出。
中国最早意识到个人计算机发展趋势而率先转向研究“微机”,并且做出突出贡献的带头人有倪光南、韩承德等。
国内高性能计算机,有慈云桂、卢锡城、周兴铭、杨学军领导的银河系列;张效祥、金怡濂、陈左宁领导的神州系列李国杰、孙凝晖领导的曙光系列;祝明发领导的联想深腾系列;以及周兴铭领导的银河-2数字仿真巨型机等。PC机有联想系列、长城系列、方正系列、同方系列等,其学术代表性带头人是倪光南,产业代表性的领军人是柳传志。
计算机产业作为一个产业链,软件发展依赖于整机和应用需求的发展整机的发展依赖于芯片、部件及需求的发展芯片的发展则依赖于“集成电路生产线大三角形”的发展。这里集成电路生产线大三角形是指集成电路生产线的三大部分,即大底座、中间层和顶层。大底座(价值十多亿美元的集成电路制造工艺生产线)是从拉单晶硅到光刻-扩散-参杂,到最后封装,相当于过去林兰英、王守武、王守觉和徐元森等领导中科院半导体所、上海冶金所的研究工作。中间层是各种高速低功耗电路设计,相当于过去中科院计算所电路设计组蒋士飞、沈亚城等人的研究工作。20世纪70年代,沈亚城所进行的高速低功耗ECL电路设计,直到做成芯片,才可以算做完成。顶层则是硅编译等等软件工作,这部分工作过去是计算所使用小规模集成电路时把逻辑设计图变成为工程布线图的手工工作,加上半导体所制造小规模集成电路各种掩模版所需的手工工作。在超大规模集成电路的情况下,从复杂性、可靠性角度,手工是绝对不可能完成的,需要依靠硅编译来自动完成。
在允许部分进口的环境下,一个产业链如果要求全部国产化,会造成一环落后引发产业链后续部分全部落后的情况;使用进口元器件、进口部件,使得各种类型整机可以在国际先进基础上得到发展,进而软件和应用都能在国际先进基础上得到发展,从市场经济角度看,这无疑是正确的。
但是,当国内所研制的计算机全部转向使用进口元器件、进口部件时,一方面中国的高性能计算和PC机的发展依赖于进口元器件和进口部件的水平另一方面中国的集成电路研制力量,由于缺少巨大的经济支持,都转向非计算机用的其他难度小的方向。
“元器件全部进口化”导致的结果是,不仅全部国产化的亿次高性能巨型机研制中止,而且真正完全自主的国产的计算机集成电路研制工作也中断,至今也没有恢复,甚至没有任何恢复的迹象,这两方面对国家安全都很不利。实际上,“集成电路生产线大三角形”依靠进口的集成电路生产线,就等于依赖外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平。引进无法达到最先进,而且在特殊情况下,引进很可能中断,引进的生产线的备份件也不能得到更新。
“中国芯”何时真正崛起
进入21世纪以后,李德磊负责的“方舟”、胡伟武负责的“龙芯”、以及王沁参加负责的“多思”、方信我负责的“国安”等等“中国芯”项目不断涌现,计算机产业链国产化又前进了一大步。但当前或者未来将出现的众多的“中国芯”的共同点,都是“集成电路生产线大三角形”的一个应用。也就是说,其水平仍然是依赖于外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平,仍然受制于人。
众多“中国芯”的主要的差别只是在系统结构设计上,或者在高速低功耗电路等设计上,有没有重大创新、重大突破。设计明显创新的,有国外学者称之为相当于“大学生课程设计”水平,虽然难听却也有几分道理。尽管能设计“中国芯”的人或公司越来越多,但是能设计“中国集成电路生产线大三角形”的人,如果不采取措施,不仅目前没有,恐怕不远的将来仍然是空白。如果中国不能制造中国的“集成电路生产线大三角形”,那么无论有多少种“中国芯”,中国的高性能计算机和中国PC机的发展水平就必然还是取决于美国“集成电路生产线大三角形”的发展水平及美国政府允许向中国出口的水平。
现实的道路是,我们可以通过引进、消化、吸收与独立研究相结合的方式发展芯片产业,而建立完全自主的“集成电路生产线大三角”,则应该是国家急需解决的重中之重。
早在1965年,中科院半导体所王守觉就开始研制从逻辑图到掩模版的自动形成系统“图形发生器”,这项研究比美国还早。由于文革破坏而中断了3年,1971年初研制成功时,反而比美国晚了一年多。以上历史说明,中国人的独立研究能力也不容忽视,研究环境也不容被忽视。
如何做到既能使产业链的各个环节的发展都能建立在国际最高水平之上,又能确保国家安全?这不仅仅是一个计算机产业链的问题,应该是许多产业链所存在的共同问题,更是决策者急需处理的政策问题。
中国半个世纪电子数字计算机事业的领路人,是在两位共和国功勋科学家华罗庚和钱三强关注下的一个群体,这个群体在50年前,是10多名从相邻领域转过来的30~40多岁的中青年带头人,和五、六十名受过专业教育的20多岁的青年骨干,还有数十名当时尚未出世的后起之秀,本文列举的,只是这个百人群体中的一小部分。
链接:文中部分科学家简历
华罗庚:江苏金坛人。中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者,国际知名数学家,先后当选美国科学院外籍院士,第三世界科学院院士,法国南锡大学、美国伊利诺大学、香港中文大学荣誉博士,联邦德国巴伐利亚科学院院士等。
钱三强:浙江湖州人,出生于浙江绍兴。核物理专家、中国核原子科学之父,曾师从居里的女儿、诺贝尔奖获得者伊莱娜?居里及其丈夫约里奥?居里。在中国研发原子d期间,担任技术总负责人、总设计师,被追授“两d一星功勋奖章”。
范新弼:电子计算机专家,湖南长沙人。1951年获美国斯坦福大学电子学博士学位,在电子器件研究与应用领域获8项美国专利。归国后,领导我国第一台大型计算机及其后多台大型计算机的磁芯存储器研制工作,领导中国半导体存储元件研究,建立了国内第一批测试设备。
张效祥:计算机专家、中国科学院院士(学部委员)、中国解放军总参谋部计算技术研究所研究员。领导中国第一台大型通用电子计算机的仿制并在此后的35年中主持中国自行设计的电子管、晶体管到大规模集成电路各代大型计算机的研制,为中国计算机事业的创建、开拓和发展,起了重要作用。1985年,领导完成中国第一台亿次巨型并行计算机系统。
钱学森:中国现代物理学家、世界著名火箭专家、全国政协副主席,浙江杭州市人,生于上海。钱学森曾在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任。1950年开始,历经5年努力,于1955年才回到祖国,1958年起长期担任火箭导d和航天器研制的技术领导职务。
董铁宝:力学家、计算数学家,江苏武进人,“中国第一个程序员”(王选),长期致力于结构力学、断裂力学、材料力学性能、计算数学的研究和教学,我国计算机研制和断裂力学研究的先驱者之一。1945年赴美学习,1956年归国教学,1968年在文革中因受迫害自杀。
金怡濂:中国工程院院士、著名高性能计算机专家、国家最高科学技术奖获得者,原籍江苏常州。中国第一台大型计算机研制者之一,先后提出多种类型、各个时期居国内领先或国际先进水平的大型、巨型计算机系统的设计思想和技术方案,为我国高性能计算机技术的跨越式发展和赶超世界计算机先进水平有着重要贡献。
王选:江苏无锡人。著名的计算机应用专家,主要致力于文字、图形、图象的计算机处理研究。中国科学院院士、中国工程院院士、第三世界科学院院士、国家最高科学技术奖获得者。曾任北大方正集团董事、方正控股有限公司首席科技顾问,九三学社副主席、中国科协副主席、九三学社副主席、中国科协副主席。2003年当选十届全国政协副主席。
周巢尘:计算机软件专家,原籍江苏南汇,中国科学院院士(学部委员)、第三世界科学院院士、中国科学院软件研究所研究员,曾任联合国大学国际软件技术研究所所长。
杨芙清:北京大学计算机学科第一位教授、博士生导师,中国科学院院士(学部委员)、计算机科学技术及软件专家,无锡人。历任软件工程国家工程研究中心主任、北京大学信息与工程科学学部主任、北京大学软件工程研究所所长、北京大学计算机科技系教授。
孙仲秀:计算机科学家、中国科学院院士,原籍浙江余杭,生于江苏省南京市,历任南京大学助教、讲师、副教授、教授、博士生导师、副校长等职。1974年后主持研制了中国国产系列计算机DJS200系列的DJS200/XT1和 DJS200/XT1P等 *** 作系统。从1979年起开始对分布式计算机系统软件和应用进行了研究,1982年在国内首次研制成功ZCZ分布式微型计算机系统,研究和开发了多个实用的分布式计算机系统。
何积丰:中国科学院院士、计算机软件专家,生于上海,祖籍浙江宁波。现任华东师范大学终身教授、软件学院院长,上海嵌入式系统研究所所长、联合国大学国际软件技术研究所高级研究员。早年进行管理信息系统和办公自动化系统的研发。
吴几康:安徽歙县人。计算机专家、中国计算机事业的开拓者之一。曾于1951年至1953年在丹麦任无线电厂开发工程师,归国后调至中国科学院近代物理研究所,后参与筹建计算技术研究所。1965年负责研制成功两台大型通用计算机,后参与筹建771微电子学研究所,任副所长和研究员。
张梓昌:电子计算机专家。江苏崇明(今属上海市)人。历任航天工业部第二研究院所长、测控公司总工程师,中国计算机学会第一届副理事长,中国宇航学会第一、二届理事。长期从事电子设备和计算机的研制,曾负责我国第一台计算机的技术工作,是我国计算机技术的学科带头人之一。
张世龙:北京大学计算机科学与技术系主任、教授,曾参加我国第一台自行设计制造的大型计算机119机和北大红旗计算机的系统设计。
慈云桂:著名计算机科学家、教授,中国科学院技术科学部学部委员,安徽桐城人。历任国防科技大学副校长兼电子计算机系主任和计算机研究所所长等职,先后主持了我国多种型号计算机的研制,从领导研制我国第一台电子管数字计算专用机,到担任“银河”亿次计算机研制的技术总指挥和总设计师,为国家经济建设、国防建设及科学研究事业做出了突出贡献。
冯康:应用数学和计算数学家、中国科学院院士、世界数学史上具有重要地位的科学家。生于江苏南京,原籍浙江绍兴。其独立创造了有限元方法、自然归化和自然边界元方法,开辟了辛几何和辛格式研究新领域。中国现代计算数学研究的开拓者。1997年底国家自然科学一等奖授予冯康的另一项工作“哈密尔顿系统辛几何算法”。历任中国科学院计算技术研究所任副研究员、研究员,中国科学院计算中心主任、名誉主任。(排名不分先后)
(计算机世界报)
参考资料:http://www.cnii.com.cn/20060808/ca371826.htm
半导体光电子器件的原理是激励方式,利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光,用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈、产生光的辐射放大,输出激光。
利用半导体光-电子(或电-光子)转换效应制成的各种功能器件。它不同于半导体光器件(如光波导开关、光调制器、光偏转器等)。
光器件的设计原理是依据外场对导波光传播方式的改变,它也有别于早期人们袭用的光电器件。后者只是着眼于光能量的接收和转换(如光敏电阻、光电池等)。
早期的光电器件只限于被动式的应用,60年代作为相干光载波源的半导体激光器的问世,则使它进入主动式应用阶段,光电子器件组合应用的功能在某些方面(如光通信、光信息处理等)正在扩展电子学难以执行的功能。
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