集成电路与系统的研究与发展.ppt
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1、2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,1,2023/10/20,集成电路与系统研究与发展,1,集成电路与系统研究与发展(课程介绍),北京大学信息工程学院,课程背景,在科技发展的过程中,有两个划时代的发明,一是蒸汽机的发明,超越了人类和牲畜的体力极 限,把人类社会带入工业时代;一是计算机的发明,突破了人类脑力的限制,把人类社会带入信息时代。,我们将进入一个以“原子”为基础物理世界和以“比特”为基础的“数字世界”,深度融合的世界,一个数字的社会,一个所谓的大数据时代,移动互联网业务成为主流,视频将成为感知物理世界最重要的媒介,和移动互联的主要内容之一。,2012年全球产生2.4Z
2、B的数据,到2020年,数据还将增加14倍,达到40ZB。(1ZB=1000EB,1EB=1000PB,1PB=1000TB,1TB=1000GB,1G=1000M,我们所处的时代,产业结构调整及集成电路设计业发展,3,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,4,2023/10/20,4,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,大数据时代,2013年的大趋势中,一些科技巨头将消失,如Zynga、戴尔、百思买或诺基亚,难以在一个迷恋时尚且社交网络高度渗透的世界中,找到新的营收来源,一家员工人数不到5人的初创企业,图片分享技术Instagram,将被Facebook
3、以逾10亿美元的价格收购,这个时代,创意比一切都重要,惠普将一 分为二,其消费业务将由亚州一家原始设备厂商(OEM)收购,其企业业务将被印度一家大型外包商收购,而谷歌的Android市场则采取与苹果完全不同的战略,而这一战略让谷歌在操作平台生态系统之战中,赢得了众多拥护者。在该战役中,苹果已经战败。现在唯一的问题是,该公司摔得有多惨,。,2013年,中国的通信市场将迎来具有阶段性历史意义的一年。预计最早明年5.17电信日,4G的牌照就将发放,LTE将正式走入老百姓的日常通信生活,轻松数十M的下载速度让视频分享成为家常便饭。,IT科技带来的变革,产业结构调整及集成电路设计业发展,6,2023/1
4、0/20,洛杉矶时报破产,双11淘宝销售过百亿,银行最大的竞争对手,营运商最大的竞争对手,产业结构调整及集成电路设计业发展,7,2023/10/20,一、世界产业结构的变迁,产业结构调整及集成电路设计业发展,8,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,8,2023/10/20,后工业及信息社会,48年增长6.3倍,产业结构转移加速社会发展进程,数据来源:安格斯麦迪森世界经济千年史,产业结构调整及集成电路设计业发展,9,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,9,2023/10/20,5个经济长波与经济引擎,产业结构调整及集成电路设计业发展,10,2023/10/
5、20,二、金融海啸对中国经济的影响(出口,投资,消费),产业结构调整及集成电路设计业发展,11,2023/10/20,金融海啸对中国经济的影响,拉动经济的三架马车出口投资消费,产业结构调整及集成电路设计业发展,12,2023/10/20,中国的外贸依存度,资料来源:WIND资讯,外贸依存度=进出口总额/GDP出口依存度=出口总额/GDP,产业结构调整及集成电路设计业发展,13,2023/10/20,金融海啸对外向型经济的影响,美国经济负增长美国对中国贸易总量高达中国出口贸易总量50%美国个人消费下降1%,中国出口增速两年累计下降56%发达国家经济紧缩市场定单减少,中国出口下降人民币升值,中国出
6、口下降,数据来源:冯科,北京大学,解析美国金融危机对中国企业影响几何,产业结构调整及集成电路设计业发展,14,2023/10/20,由外向型经济转为消费拉动4万亿拉动内需,基本建设,社会保险,医疗,教育,西部经济产业结构调整,把经济持续发展放到科技自主创新的基点上来走中国特色的工业化道路,工业化带动信息化,信息化促进工业化用100年的时间完成西方200年走过的工业化、信息化进程,达到中等发达国家水平充分发挥信息对国民经济的推动作用,产业结构调整及集成电路设计业发展,15,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,15,2023/10/20,世界的平均消费率(消费占GDP的比重)在
7、70%左右,美国高达80%90%,中国为58%,消费,资料来源:王阳元,王永文,我国集成电路产业发展之路,产业结构调整及集成电路设计业发展,16,2023/10/20,三、信息技术与集成电路对产业结构调整的战略意义,产业结构调整及集成电路设计业发展,17,2023/10/20,人类社会发展的三大主要资源,能源材料信息信息是重要的战略资源,也是人类开发最不充分的资源,产业结构调整及集成电路设计业发展,18,2023/10/20,自然界和人类社会的一切活动都在产生信息,信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式,它是维持人类社会、经济活动所必须的重要资源。社会信息化的程度取决于对信息的掌握、处理能
8、力和应用程度,而集成电路正是集信息处理、存储、传输功能于一个小小的芯片之中。集成电路已经成为现代工农业、国防装备和家庭耐用消费品的细胞。,产业结构调整及集成电路设计业发展,19,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,19,2023/10/20,3.1 集成电路是产业结构调整的催化剂,产业结构调整及集成电路设计业发展,20,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,20,2023/10/20,集成电路大大提高了信息采集、传输、处理、存储、显示的效率集成电路开辟了计算机、通信、家电、医疗、教育电子等新市场集成电路带动了软件、网络、传媒、金融、服务等第三产业发展集成电
9、路造就了全新的信息产业集成电路已经和正在改造传统产业,产业结构调整及集成电路设计业发展,21,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,21,2023/10/20,以集成电路为基础的信息产业已成为世界第一大产业,资料来源:我国集成电路产业发展之路,产业结构调整及集成电路设计业发展,22,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,22,2023/10/20,The Year book of World Electronics Data 2008统计,2007年世界电子产品制造业产值为1.618万亿美元,集成电路市场2185亿美元,2007年,产业结构调整及集成电路设计
10、业发展,23,2023/10/20,预计到2020年左右,世界半导体产业规模与GDP接近1:100,产业结构调整及集成电路设计业发展,24,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,24,2023/10/20,新市场:计算机,2008年世界PC保有量10亿台,平均6.5人1台,1994-2007平均年增长率14.3%,数据来源:国家统计局,产业结构调整及集成电路设计业发展,25,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,25,2023/10/20,新市场:网络,2008年世界互联网用户超过10亿,平均每6.5人有1个是网民,1995-2008年平均增长率29.8%,
11、数据来源:国家统计局,产业结构调整及集成电路设计业发展,26,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,26,2023/10/20,2006年我国拥有电视机4亿台电视机普及率达90%电视机产量占世界50%1986-2006年电视机产量平均年增长率15.3%,新市场:电视机,数据来源:国家统计局,产业结构调整及集成电路设计业发展,27,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,27,2023/10/20,2007年我国移动电话市场总销量14913万部普及率41.6%产量5.49亿部,占世界48%1997-2007年移动电话用户数平均年增长率18.7%,新市场:通信,数
12、据来源:国家统计局,产业结构调整及集成电路设计业发展,28,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,28,2023/10/20,3.2 集成电路是拉动内需的经济引擎,产业结构调整及集成电路设计业发展,29,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,29,2023/10/20,集成电路是我国进口额位列第一的产品,数据来源:海关统计,产业结构调整及集成电路设计业发展,30,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,30,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,31,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,31,2023/1
13、0/20,我国集成电路市场增长速度世界第一上世纪90年代以来,我国集成电路市场的平均增长速度约为世界半导体市场平均增长速度的6倍,资料来源:WSTS,CSIA,产业结构调整及集成电路设计业发展,32,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,32,2023/10/20,3.3 集成电路是节约能源的技术先导,产业结构调整及集成电路设计业发展,33,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,33,2023/10/20,集成电路对节能的贡献,中档配置PC机总功耗200瓦CPU 2109晶体管运算能力2109次/秒 存储器2109位每个晶体管功耗10-7瓦每瓦运算能力107
14、次/瓦每瓦存储能力107位/瓦,ENIAC计算机总功耗140千瓦18000电子管运算能力5000次/秒存储器1000位每个电子管功耗7.8瓦每瓦运算能力3.57次10-2/瓦每瓦存储能力7.1410-3/瓦,消耗同等功率:信息处理能力提高10亿倍;同等信息处理能力:能耗降低10亿倍,产业结构调整及集成电路设计业发展,34,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,34,2023/10/20,二次能源电能由一次能源产生,数据来源:BP世界能源统计2008,产业结构调整及集成电路设计业发展,35,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,35,2023/10/20,全球
15、已探明可开采石油储量约12379万亿桶每天消费逾8000万桶,平均储/产比41.6年,数据来源:BP世界能源统计2008,产业结构调整及集成电路设计业发展,36,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,36,2023/10/20,全球已探明可开采煤炭储量8475亿吨每年消费逾50亿吨,平均储/产比133年,数据来源:BP,美国能源信息管理局,产业结构调整及集成电路设计业发展,37,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,37,2023/10/20,全球已探明可开采天然气储量177万亿m3每年消费逾2.5万亿m3,平均储/产比60.3年,数据来源:BP世界能源统计
16、2008,产业结构调整及集成电路设计业发展,38,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,38,2023/10/20,如果没有新能源补充和常规能源储量的增加如果能源的消耗依然按当前的数量持续增长42年后石油从地球上消失70年后天然气从地球上消失133年后煤炭从地球上消失人类的经济活动将终止人类的生存将难以为继这不是危言耸听,是必须正视的现实,产业结构调整及集成电路设计业发展,39,2023/10/20,数据来源:国家统计局统计公报,中国经济发展与能源制约,产业结构调整及集成电路设计业发展,40,2023/10/20,我国的单位GDP能耗约为日本的10.4倍,为世界平均值的3.3
17、倍,资料来源:我国集成电路发展之路,王阳元,王永文,P274,产业结构调整及集成电路设计业发展,41,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,42,2023/10/20,风机、水泵是更大的耗能用户,其耗电量约为照明用电的一倍,占全国总用电量的30%,按2004年计算,约为6561亿千瓦时;风机、水泵经应用变频技术改造后可节电20-50%,按6561亿千瓦时的35%计算,即可节约2296.35亿千瓦时,约等于3个三峡电站或15个葛洲坝电站的发电量;按燃煤计,一年可节约1.1亿吨煤(约为2006年总产量的5%)。,产业结构调整及集成电路设计业发展,43,2023/10/20,中国太
18、阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤(相当于地球上煤总储量的两倍)。中国大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上,因而有巨大的开发潜能。目前,单晶硅、多晶硅、硅薄膜太阳能电池是充分利用太阳能的有效技术途径。,资料来源:中国投资咨询网 2008年中国太阳能光伏发电产业分析及投资咨询报告,产业结构调整及集成电路设计业发展,44,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,44,2023/10/20,3.4 集成电路是国防安全 信息安全的基础保障,产业结构调整及集成电路设计业发展,45,2023/10/20,美国武器装备中电子含量的增加趋势%,注:*电子含量=电子采
19、购费+科研费/国防武器装备采购费+科研费资料来源:30th Annual TEN.YEAR FORECAST Conference of Defense,NASA and Related Electronic Opportunities(yrs 1995-2004),Oct.1994,产业结构调整及集成电路设计业发展,46,2023/10/20,科学技术,特别是信息技术的飞速发展,是人类社会正在发生一场大范围、深层次的变革,这是一场关系国家和民族命运竞争。谁走在前面,谁就能赢得新世纪的战略主动。中国人有句古话:天下虽安,忘战必危。未来社会是信息社会、未来战场是信息战场。为了捍卫国家和民族的根本
20、利益,我们对世界军事领域正在发生的这一场深刻变革,一定要有清醒的认识和全面的准备。只有这样,我们才能立于不败之地。中国人民解放军总参谋长傅全有上将,产业结构调整及集成电路设计业发展,47,2023/10/20,四、集成电路50年的历史是一部市场牵引和技术推动的发展史,产业结构调整及集成电路设计业发展,48,2023/10/20,集成电路的发明,产业结构调整及集成电路设计业发展,49,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,49,2023/10/20,1959年5月6日TI公司的申请了Miniaturized Self-Contained Circuit Modules and
21、Method of Fabrication专利1964年6月23日获得批准专利号No.3138744,产业结构调整及集成电路设计业发展,50,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,50,2023/10/20,1959年7月30日仙童公司的申请了Semiconductor Device-and-Lead Structure专利1961年4月25日获得批准专利号No.2981877,产业结构调整及集成电路设计业发展,51,2023/10/20,市场牵引,产业结构调整及集成电路设计业发展,52,2023/10/20,产业结构调整及集成电路设计业发展,52,2023/10/20,19
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