现代信息技术及发展趋势

1、现代信息技术现代信息技术及发展趋势及发展趋势1 1、移动通信技术、移动通信技术世界通信业世界通信业* * 20132013年全球年全球移移动电话动电话达到达到7070亿，亿，已超过固定用户。已超过固定用户。* *到到20132013年，中国年，中国移动电话数达到移动电话数达到11.2211.22亿户，亿户，为世为世界第一界第一, , 超过互超过互联网用户数。联网用户数。我国通信业我国通信业至至20132013年年2 2月月* * 全国电话用户全国电话用户总数达到总数达到14.014.0亿亿户，世界第一户，世界第一* * 全国全国固定电话固定电话用户用户 2.782.78亿户亿户, ,世界第一世

2、界第一全球互联网用户数全球互联网用户数： 2424亿亿亚洲：亚洲： 1111亿亿其中中国：其中中国： 6.486.48户，户，世界第一世界第一欧洲：欧洲： 5.195.19亿亿北美：北美： 2.742.74亿亿拉美：拉美： 2.552.55亿亿非洲：非洲： 1.671.67亿亿中东：中东： 0.90.9亿亿大洋洲：大洋洲： 24302430万万发展划分发展划分数据速率数据速率主要技术主要技术载波频率载波频率主流系统主流系统应用范围应用范围1G1G（第（第1 1代）代）低速低速FDMAFDMA450,450,900MHz900MHzAMPS,TACSAMPS,TACS语音，本语音，本地漫游地漫游

3、2G2G（第（第2 2代）代）9.6bps,9.6bps,384kbps384kbpsTDMATDMA900,900,1800MHz1800MHzGMSGMS语音，国语音，国际漫游际漫游3G3G（第（第3 3代）代）2Mbps2MbpsCDMACDMA2GHz2GHzINT2000INT2000，UNTSUNTS多媒体，多媒体，国际漫游国际漫游4G4G（第（第4 4代）代）100Mbps100MbpsSDMASDMA100GHz100GHzLTELTE、 WimaxWimax宽带多媒宽带多媒体，国际体，国际漫游漫游移动通信系统性能比较移动通信系统性能比较手机功能手机功能：通信（电话、短信、微信

4、）上网、导航、摄影、通信（电话、短信、微信）上网、导航、摄影、 电视、游戏、炒股、支付、看病、监控、办公等。电视、游戏、炒股、支付、看病、监控、办公等。iphone _手机手机全球最薄三星智能手机全球最薄三星智能手机诺基亚智能手机诺基亚智能手机摩托罗拉摩托罗拉Droid 4索尼爱立信索尼爱立信4G LTE手机手机华为华为4核智能手机核智能手机iPhone-苹果苹果诺基亚诺基亚NOKIA三星Samsung索尼爱立信索尼爱立信SE多普达多普达Dopod摩托罗拉MotorolaLGHTC宏达黑莓Blackberry2012年全球十大手机品牌排行榜年全球十大手机品牌排行榜华为华为联想中国移动：中国移动

5、：TD-SCDMA TD-SCDMA 中国电信：中国电信：CDMA2000CDMA2000中国联通：中国联通：WCDMAWCDMA手机操作系统手机操作系统(os)(os)1 1、诺基亚、诺基亚 的的SymbianSymbian, ,2 2、 googlegoogle公司的公司的AndroidAndroid ，3 3、微软的、微软的WphoneWphone4 4、苹果、苹果 的的IphoneIphone , , 5 5、加拿大、加拿大RIMRIM公司的黑莓公司的黑莓 Blackberry Blackberry 手机手机CPUCPU：国外：国外1 1、德州仪器、德州仪器OMAPOMAP，2 2、高

6、通、高通QSDQSD，3 3、英特尔、英特尔PXAPXA，4 4、三星、三星S5PC , S5PC , 5 5、苹果、苹果IphoneIphone，手机手机CPUCPU：国产：国产1 1、华为海思、华为海思K3V3K3V3四核四核2 2、小米、小米MSMMSM3 3、展讯、展讯SC6820SC68204 4、台湾联发科、台湾联发科MT6589MT6589我国我国3 3大电信运营商大电信运营商2 2、45/32/22纳米半导体工艺纳米半导体工艺集成电路是通过微细加工技术在半导体单晶园片上制作集成电路是通过微细加工技术在半导体单晶园片上制作的电子电路。的电子电路。19581958年世界上第一块集成

7、电路诞生，历经年世界上第一块集成电路诞生，历经了小规模（数百元件）、中规模（数千元件）、大规模了小规模（数百元件）、中规模（数千元件）、大规模（数万元件）、超大规模（百万元件）的发展阶段，到（数万元件）、超大规模（百万元件）的发展阶段，到今天已进入特大规模（千万以上元件）时代。今天已进入特大规模（千万以上元件）时代。 遵循遵循“摩尔定律摩尔定律” ” ：每：每2 23 3年器件尺寸按比例缩小。年器件尺寸按比例缩小。线径已达线径已达2222纳米。纳米。1 1纳米纳米10109 9m m，一根头发直径：一根头发直径：7000070000纳米。纳米。表国际半导体技术发展指南（已超前表国际半导体技术发

8、展指南（已超前4 4年）年）进入生产时间（年）进入生产时间（年）200120012004200420072007201020102013201320162016特征尺寸（纳米）特征尺寸（纳米）13013090906565454532322222Intel位于俄勒冈的45nm工厂Intel22纳米CPU中芯国际12英寸集成电路芯片生产线在深圳市坪山新区举行封顶仪式12英寸集成电路晶圆到到2012年，半导年，半导体工艺已达到体工艺已达到22纳米，而最终可能纳米，而最终可能达到达到10纳米，使纳米，使电路集成度达到电路集成度达到1T即即1000G（1G=1000M）级）级晶体管数。晶体管数。建造一个

9、建造一个300毫米毫米园片、园片、90纳米工纳米工艺的制造厂，需要艺的制造厂，需要25亿美元的投资。亿美元的投资。如果要始终保持最如果要始终保持最新的工艺技术水平，新的工艺技术水平，平均每年至少要投平均每年至少要投资资15亿美元。亿美元。中中芯芯国国际际天天津津厂厂中中芯芯国国际际北北京京厂厂开开幕幕超紫外线蚀刻技术晶体管技术的不断发展，使得目前半导体工业广泛使用的可见光电路印刷技术也遭遇瓶颈，在未来34年内将会达到物理极限。超紫外线蚀刻技术则采用非可见光超紫外线蚀刻（EUVL）电路，由于超紫外线的波长要短于可见光，因此，这种技术刻写的“线条”更细，可以在较小的面积上集成更多的电路。 利用这种

10、超紫外线蚀刻技术，半导体厂商可以在芯片上蚀刻的线路等级低于0.1微米，甚至可以达到0.03微米。EUVL技术已进入实用，应用于3045纳米工艺中。EUVL是未来延续摩尔定律的一种关键技术。3 3、CPUCPU与与SoCSoC片片上上系系统统SoC（片上系统）是将CPU、存储器、接口控制器等集成在单一芯片上，形成一个片上系统。 从分立元件到集成电路再到SoC，是微电子领域的重大革命，21世纪，集成电路将进入SoC时代。SoC就是包括大脑(CPU) 、心脏、眼睛和手的系统。整个电子整机的功能将可以集成到一块芯片中。经历：CPU、MCU、DSP、ARM、IP库、FPGA等优点：减少功耗，提高可靠性，

11、降低成本，保护知识产权。SoC引领嵌入式处理器的发展2013年手机市场或许要迈向8核CPU，谁是这场疯狂“核战争”的始作俑者？小米、海思与MTK？中科院计算所的龙芯3B，是首款国产商用8核处理器，主频达到1GHz ，峰值计算能力达到128GFLOPS ，主要用于高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域。SoC芯片主要用于信息家电及嵌入式系统集成方案，手机、掌上计算机、可携式DVD播放机、车用卫星导航系统(GPS )、机顶盒等。4 4、数字电视(DTV)、高清电视(HDTV)、和3D电视过去过去50年的变化年的变化，模拟技术模拟技术-数字技术数字技术、铅字印刷、铅字印刷-电子排版电子排版和

12、电子图书、模拟通信和电子图书、模拟通信-数字通信、胶卷照片数字通信、胶卷照片-数码照片、磁带数码照片、磁带唱片唱片-数字数字MP3、模拟电视模拟电视-数字电视，各种媒体形式相继走上数字电视，各种媒体形式相继走上数字化道路。数字化道路。 未来未来50年的展望年的展望，虚拟技术虚拟技术利用数字电视、网络电影等构造想像利用数字电视、网络电影等构造想像的的虚拟世界，虚拟世界，越来越逼真（例如与已去世的人网聊）；此外借助数越来越逼真（例如与已去世的人网聊）；此外借助数字媒体几可以假乱真，虚拟与真实的界限越来越模糊。字媒体几可以假乱真，虚拟与真实的界限越来越模糊。 数字电视数字电视(DTV)、高清电视、高

13、清电视(HDTV)和和3D电视是电视是全球数字化浪潮全球数字化浪潮承承前启后的里程碑。前启后的里程碑。3D眼镜5 5、计算机动画与仿真、计算机动画与仿真运用计算机进行仿真飞行训练运用计算机进行仿真飞行训练威塔工作威塔工作室的杰作室的杰作-双塔双塔奇谋奇谋中中的计算机的计算机动画人物动画人物“咕噜咕噜”计算机动画电影计算机动画电影“珠罗纪公园珠罗纪公园”3D电影阿凡达电影阿凡达三星三星CA750无线显示器无线显示器 苹果三星今年都将为手苹果三星今年都将为手机增加无线充电功能机增加无线充电功能苹果经做好了苹果经做好了磁共振充电技磁共振充电技术的研究，该术的研究，该技术与目前普技术与目前普遍使用的电

14、磁遍使用的电磁感应无线充电感应无线充电技术区别较大。技术区别较大。6 6、无线充电技术、无线充电技术7 7、WLANWLAN无线局无线局域网技术域网技术 WLAN（Wireless Local Area Network）将缩短人将缩短人们与网络资源间的距离，让人们方便地访问到网络中们与网络资源间的距离，让人们方便地访问到网络中的各种资源。的各种资源。 Wi-Fi （WirelessFidelity，无线保真无线保真）短距离短距离无线无线技术标准：技术标准： IEEE802.11a和和IEEE802.11b。使。使用用2.4GHz附近的频段附近的频段， 该该技术与蓝牙技术与蓝牙 (Bluetoo

15、th)、 ZigBee、 Femto、 RFID技术一样，同属于在办公室和技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。家庭中使用的短距离无线技术。Wi-MAX（即（即IEEE802.16）10GHz和和66GHz频段上频段上为最大为最大30英里范围提供高达英里范围提供高达70Mbps的数据传输率的数据传输率。无线网络方案无线网络方案全世界的全世界的无线局域网无线局域网超过超过1亿个。无线局域网络正在深刻地亿个。无线局域网络正在深刻地改变着人们的工作和生活。改变着人们的工作和生活。射频识别（射频标签）射频识别（射频标签）RFIDRFID（Radio Frequency Identifi

16、cation），射频识别）带芯片的条码，被认为将最终取代传统的条形码，其影响将会深刻而久远。 RFID应用：物流管理，生产制造与装配，行李、邮件和包裹处理，身份识别、防伪、门禁和防盗系统，文档追踪/图书馆管理，交通管理与城市规划，服务体验与CRM等。太平洋科技有限公司RFID项目鉴定，07届毕业生彭锐波在讲解全光网络全光网络全光网即端到端的全光路，中间没有光电转换器。全光网即端到端的全光路，中间没有光电转换器。在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备。全光网与现有光纤网的区灵活的光交叉连接设备。全光网与现有光纤网的区别之一是全

17、光通过波长选择器件来实现路由选择。别之一是全光通过波长选择器件来实现路由选择。其二是信号传输无电中继。另外全光网还具有可扩其二是信号传输无电中继。另外全光网还具有可扩展性、可重构性、可操作性等特点。展性、可重构性、可操作性等特点。 未来的全光网将是一个巨大的宽带网，具备以往通未来的全光网将是一个巨大的宽带网，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点，如简单可信网和现行光通信系统所不具备的优点，如简单可靠、可扩展性好、透明传输、灵活重组、快速恢复、靠、可扩展性好、透明传输、灵活重组、快速恢复、可提供多种业务等。可提供多种业务等。实现骨干速率为实现骨干速率为Tbit级的互联网级的互联网8、电子

18、测量、电子测量激光测距仪激光测距仪坐标测量仪测量仪电子血糖仪电子血糖仪-脂肪测量仪脂肪测量仪示波器棉花水分测量仪棉花水分测量仪,B超无线传感器网络在车无线传感器网络在车位控制中的应用位控制中的应用1010、网格计、网格计算和云计算和云计算算什么是网格计算什么是网格计算(Grid Computing)(Grid Computing)网格是集成网上的计算机资源，包括各种计算资网格是集成网上的计算机资源，包括各种计算资源、网络通信能力、数据资料、仪器设备，甚至是源、网络通信能力、数据资料、仪器设备，甚至是人等各种相关资源。网格计算使我们能像使用一台人等各种相关资源。网格计算使我们能像使用一台计算机那

19、样使用计算机那样使用InternetInternet中的各种资源，它代表了人中的各种资源，它代表了人们对于们对于InternetInternet环境下更高层次的资源共享、协同工环境下更高层次的资源共享、协同工作的追求。作的追求。什么是云计算什么是云计算(Cloud Computing)(Cloud Computing) 云计算就是如何更有效地利用互联网上的资源，就云计算就是如何更有效地利用互联网上的资源，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。必须由像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。必须由像谷歌、像谷歌、IBMIBM这样的专业公司来构建云操作系统，这样的专业公司来构建云操作系统，管理网上资

20、源，用户通过网络访问，实现云资源利管理网上资源，用户通过网络访问，实现云资源利用。用。 1111、3D3D打印，又称增材制造打印，又称增材制造中国新一代战机歼-313D打印机1212、机器人、机器人高智能、多自由度、多高智能、多自由度、多CPUCPU多用途：工业、军事、日常生活、多用途：工业、军事、日常生活、医疗、公共服务（导游、加油工、医疗、公共服务（导游、加油工、清洗工、邮递员）家庭服务（打清洗工、邮递员）家庭服务（打扫卫生、护理病人、宠物）扫卫生、护理病人、宠物） 自主功能（自控制、自学习）自主功能（自控制、自学习）北京农民吴玉禄发明的拉黄包车机器人 智能保洁机器人 帮你搞定家庭地面卫生

21、龙昌公司生产的龙昌公司生产的世界上最小的机世界上最小的机器人器人龙昌公司生产龙昌公司生产的拼装机器人的拼装机器人1313、生物识、生物识别技术别技术生物特征识别生物特征识别 (BIOMETRICS) (BIOMETRICS) 技术，是指通过计算技术，是指通过计算机利用人体所固有的生理特征（机利用人体所固有的生理特征（指纹、虹膜、面相、指纹、虹膜、面相、血液、血液、 DNADNA等等）或行为特征）或行为特征( (步态、运动习惯步态、运动习惯等等) )来来进行个人身份鉴定的技术。进行个人身份鉴定的技术。 在生物特征识别领域，国内外的核心技术差距不大，在生物特征识别领域，国内外的核心技术差距不大，国

22、内部分研究成果在国际上具有比较先进甚至领先国内部分研究成果在国际上具有比较先进甚至领先的研究水平。但在应用技术上特别是硬件采集技术的研究水平。但在应用技术上特别是硬件采集技术上，国内与国际上的水平存在较大差距上，国内与国际上的水平存在较大差距。国内国内vs国外：核心技术差距不大，应用国外：核心技术差距不大，应用水平尚待提升水平尚待提升“生物芯片生物芯片”用于DNA分析的生物芯片图图2 2 液晶显示器件结构液晶显示器件结构液晶显示液晶显示 (LCDLiquid Crystal Display)1414、平板显示技术、平板显示技术等离子体显示技术（PDP）PDP是采用等离子技术，每个像素象一个小日

23、光灯，单元内部充有惰性气体，在电离状态下发出紫外线，激发相应颜色的荧光材料像素发光。PDP特点：自发光，图像鲜艳而明亮，可以做到超薄、大尺寸，屏幕尺寸可做到英寸以上而厚度不超过100mm。 OLEDOrganic Light-Emitting Display显示技术OLED：有机电致发光显示，被称为下一代平板显示技术，已经在数码相机等产品上应用，OLED显示器、电视等产品也陆续推出。OLED特点：OLED器件的核心层厚度薄，主动发光，没有视角问题，极高的响应速度，可以实现流畅的视频重放。目前不少国际大型企业都投入了OLED技术的研发，全球已有数条产品线开始运行。广东省今年重点支持“东莞宏威数码

24、科技”研发我国第一条具有自主知识产权的OLED生产线。平面显示器新技术OLED15 、MEMS(微机电系统)MEMS是MicroElectroMechanical System的简写，即微机电系统，专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。 通过将微型的电机、电路、传感器、执行器等装置和器件集集成在半导体芯片上成在半导体芯片上形成的微型机电系统，不仅能搜集、处理和发送信息或指令, 还能按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。 16、蓝紫色激光光盘技术与使用红色激光的DV

25、D不同，蓝紫色激光光盘（简称蓝光盘）借助波长更短的蓝紫色激光来记录更多的信息，容量至少是现行DVD标准（4.7GB）的4倍（东芝与NEC的规格）。 目前，共有三大蓝光盘技术标准：由索尼、松下、飞利浦等10家公司提出的Blu-ray Disc（简称BD），东芝与NEC提出的HD DVD（前称AOD），中国台湾省工研院提出的双规格HD-DVD。 蓝紫色激光光盘是发展HDTV的必然需求。 垂直磁记录磁盘存储面密度逐渐提高带来的结果就是每一个记录位所对应的磁介质体积不断缩小，容易导致记录位信息因受到热搅动影响而消失的超顺磁性现象。将磁介质微粒的排列方向由传统的水平方向改为垂直方向，可以突破超顺磁性限制

26、而继续提高（存储）面密度。目前，对于水平磁记录（Longitudinal Recording）方式的极限值在哪里还没有定论，采用垂直磁记录（Perpendicular Recording）方式的产品已在2006年面世。王德熙：电子学院光信息专业王德熙：电子学院光信息专业07届毕业生。东莞宏威届毕业生。东莞宏威公司公司清华大学深圳研究生院联合实验室光学工程师。清华大学深圳研究生院联合实验室光学工程师。参加新一代兰光参加新一代兰光 DVD读头研究读头研究17、塑料集成电路塑料：用成本低廉的塑料来取代硅塑料：用成本低廉的塑料来取代硅的集成电路已经诞生。已有多家的集成电路已经诞生。已有多家IT业公司宣

27、布成立塑料芯片研究项目，业公司宣布成立塑料芯片研究项目，如如IBM、三菱、日立、朗讯、三菱、日立、朗讯、 施乐、施乐、飞利浦等公司。荷兰飞利浦实验室飞利浦等公司。荷兰飞利浦实验室已经研制出了第一块高性能塑料芯已经研制出了第一块高性能塑料芯片片利用塑料电子学原理制成的利用塑料电子学原理制成的开关，生产出了开关，生产出了6464像素的显示像素的显示屏原型。屏原型。 塑料集成电路生产成本低廉，只有塑料集成电路生产成本低廉，只有硅芯片的百分之一。硅芯片的百分之一。塑料集成电路将主要应用于数量巨塑料集成电路将主要应用于数量巨大但对成本敏感的小芯片市场，如大但对成本敏感的小芯片市场，如便携式和手持式设备的

28、柔性显示屏，便携式和手持式设备的柔性显示屏，无线射频标签、工业用的柔性电子无线射频标签、工业用的柔性电子传感器等。传感器等。 电子纸电子纸通常的显示设备需要不断刷新以维持显示信息，电子纸是一种维持显示时无须消耗能量的技术，只有在切换画面时才消耗能量，掉电以后，电子纸上的图像不会消失。在塑料印刷电路板等相关技术成熟后，电子纸渐渐开始走向应用，采用电子纸技术的电子书产品已走向实用。对角线长度为35.9厘米，仅厚0.3毫米的可弯曲电子纸，可以显示4096种色彩。电子纸图画电子报纸1818、生物计算、生物计算目前最可能成为生物计算机运算单元的，是DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）。DNA由四个

29、碱基构成，形成了一个四进制组合，与目前半导体开合动作所形成的二进制类似，输入和输出的“数据”都是DNA链。DNA处理器用的是价格低廉、干净、易获取的生物材料，它最大的优点是惊人的存储容量和运算速度，最终能替代硅计算机。生物计算机非常适合医学上的应用，比如植入人体内，自动诊断并杀死癌细胞，或者侦测血糖含量自动释放胰岛素，对DNA计算技术的研究还将帮助科学家了解人类大脑是如何工作的人类大脑是如何工作的。美国哥伦比亚大学制出了可以玩游戏的生物计算机，名叫MAYA-II 19、量子计算支持现有计算机的半导体技术把电子运动作为它的工作基础，而量子计算机则是将原子所具有的量子特性作为进行信息处理的基础。量子计算机突出的优点有两个：一是计算速度快，能够实现量子并行计算，即使