0.4 集成电路与应用技术的进展

在集成电路设计和制造的历史中，由于设计和制造技术发展的限制，传统的集成电路设计技术是为电子技术应用提供相应的通用集成电路或某些专用电路。可以把这种集成电路设计技术看成是电子技术应用中的一项专门技术，也可以把这个阶段的集成电路设计技术看成是电子技术应用中的独立技术。对于一般应用工程师来说，只需要了解集成电路的基本功能和外特性技术指标，就可以使用集成电路，而不需要了解集成电路的内部结构和设计方法。简单地说，这个阶段中电子技术工程师的任务就是学会使用集成电路。所以可以把这个阶段叫做集成电路技术的器件阶段。在该阶段，集成电路设计技术是电子技术应用的支持技术，而不是电子系统的基本设计技术。

随着微电子技术、集成电路制造技术以及 EDA 技术的发展，特别是集成电路制造技术进入亚微米、纳米阶段后，电子应用技术乃至电子工程技术发生了极大的变化。这种变化不是体现在电子技术应用领域的扩展，而是体现在基本应用设计技术上。这种应用设计技术的主要标志就是SoC技术，也可以叫做SoC阶段。与器件阶段的集成电路设计技术相比较，集成电路设计技术已经成为电子技术的基本应用技术，而不仅仅是提供器件的支持技术。这种变换具有里程碑的意义，标志着电子系统的设计技术从器件级设计进入到了系统集成设计阶段，标志着电子技术的技术基础从器件特性应用进入了电路特性设计阶段。同时，电子技术学习和应用的工具也从线性计算进入到了仿真分析阶段。

把器件阶段和SoC阶段相比较，可以看出明显的区别：

① 器件阶段的设计基础是器件，SoC阶段的设计基础是系统和电路。

② 器件设计阶段的系统实现技术使用器件组成系统，SoC 阶段的系统实现技术使用系统集成技术。

③ 器件设计阶段的基本工具是器件分析和系统仿真，SoC 阶段的基本工具是系统和电路模型的仿真分析。

④ 器件设计阶段对器件的功率损耗关心的较少，同时，要降低功率损耗也比较困难；在SoC阶段，低功耗与微功耗的绿色设计，是电路、器件与系统设计的核心要求。

尽管器件阶段和SoC阶段的系统设计都需要系统设计背景，但二者有严格的区别。器件阶段的应用系统设计要求设计者掌握相应系统知识和电路器件，SoC 阶段的应用系统设计者则应掌握相应系统知识和集成电路设计技术。

由上述讨论可知，集成电路设计之所以成为现代电子技术的基本应用技术，就是因为现代应用电子系统的基本设计方法是集成电路设计技术。

从总体上看，电子技术的应用范围越来越广泛，电子技术也在信息技术的支持下以极高的速度在发展。现代电子技术所关心的已经不再是简单的电路集成，而是关心系统集成，就是把整个系统制作在一个集成电路芯片上（System on Chip，SoC）。因此，现代电子技术的发展趋势可以包括两个方面，一个是硬件系统集成技术，另一个是系统设计软件技术。

系统的硬件集成技术包括电路集成和系统集成。集成电路的基本特点是，实现完整的电路功能，用户不必关心具体的实现技术，只关心器件的使用参数。这样就把复杂的电路设计和调试实现工作，变成了简单的模块电路连接设计和调试工作。不仅提高了工作效率，也提高了电路的可靠性和其他技术特性。系统集成，是指把完整的系统功能集成在一起，集成后的系统完全满足系统所有功能和技术指标。

系统集成包括硬件集成、软件集成和固件集成三种。

硬件集成—把系统全部功能集成在一个电路芯片中，用户只要附加少量外部元件，就可以形成完整系统。例如，收音机集成电路、信号发生器集成电路。

软件集成—把系统功能用所有的控制软件集成在一个平台内，可以实现对系统的完整控制。例如，工业控制系统、PC多媒体系统等（Windows）。

固件集成—固件是指软件控制下的硬件电路器件。由此可知，固件集成实际上就是通过硬件和软件的集成，形成一个完整的系统。例如，数码相机、工业马达控制器、变频调速器、图形加速器、IP电话等。

电子科学与技术和应用电子技术的另一个重要发展领域，是系统设计软件技术。没有现代系统设计软件技术的发展，就没有现代电子技术。目前软件技术的主要目标就是实现彻底的和真正的电子系统设计自动化。