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集成電路對國家的重要性范文第1篇

集成電路是換代節(jié)奏快、技術(shù)含量高的產(chǎn)品。從當(dāng)今國際市場格局來看，集成電路企業(yè)之間在知識產(chǎn)權(quán)主導(dǎo)權(quán)上斗爭激烈，重要集成電路產(chǎn)品全球產(chǎn)業(yè)組織呈現(xiàn)出跨國公司(準(zhǔn))寡頭壟斷的特征，集成電路跨國公司銷售、制造、研局朝全球化方向發(fā)展。有鑒于此，當(dāng)前集成電路是中國的“短腿”產(chǎn)業(yè)。

(一)產(chǎn)品研究開發(fā)至關(guān)重要。

集成電路產(chǎn)品研發(fā)和換代周期較短。按照摩爾定律，集成芯片上所集成的電路數(shù)目，微處理器的性能，每隔一個周期就翻一番；可比單位貨幣所能購買到的電腦性能，每隔一個周期就翻兩番。為什么集成電路產(chǎn)品研發(fā)換代周期如此之短?因為芯片制造商要以最短時間，盡其所能，開發(fā)新技術(shù)，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代，以實現(xiàn)產(chǎn)品性價比迅速優(yōu)化，并大規(guī)模鎖定消費者群體，乃至防止自身技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鎖定的消費者、使用者群體流失到競爭廠商那兒去。由此，集成電路制造商要生存和發(fā)展，必須從銷售收入之中，高比率地支出研發(fā)預(yù)算，建設(shè)研發(fā)隊伍，開展研發(fā)行動。研發(fā)主要目標(biāo)在于，形成具有性價比優(yōu)勢的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品規(guī)格。以全球優(yōu)勢芯片制造商英特爾為例，近幾年其研發(fā)支出占銷售收入的比重一直高達(dá)13-15％，而同期相對比，即使是研發(fā)強(qiáng)度較高的汽車和航空器產(chǎn)業(yè)，其優(yōu)勢跨國公司的研發(fā)支出占銷售收入的比重也都在5％上下。

(二)知識產(chǎn)權(quán)主導(dǎo)權(quán)上斗爭激烈。

研發(fā)投入和行動是為了獲取創(chuàng)新成果。集成電路廠商之間，在研發(fā)成果的認(rèn)定、建設(shè)、保護(hù)方面，常年都是劍張弩拔，斗爭異常劇烈。首先，研發(fā)成果要及時在產(chǎn)品市場銷售地申請登記為專利、商標(biāo)等知識產(chǎn)權(quán)；這種登記行動在步調(diào)上要早于國際市場開拓。再以英特爾公司為例，美國專利和商標(biāo)局的數(shù)據(jù)顯示，近幾年來英特爾所獲該局授權(quán)專利數(shù)目一直排在前十位，2007年獲得授權(quán)數(shù)1865項，在授權(quán)巨頭中排第五。其次是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)定和推廣。一項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)益的表現(xiàn)就是一個技術(shù)專利群體。從全球個人和辦公用計算機(jī)市場整體格局看，英特爾和微軟擁有所謂w英特爾事實標(biāo)準(zhǔn)；為鞏固這一標(biāo)準(zhǔn)的壟斷地位和保持周邊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢地位，英特爾可謂不遺余力。英特爾每隔一個季度，要在美國、中國、歐洲等世界主要大市場區(qū)，選擇商務(wù)中心城市，舉辦所謂英特爾信息技術(shù)峰會；峰會的一項重要工作就是推介英特爾的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。近年推出的計算機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋到系統(tǒng)總線、PC架構(gòu)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、無線通訊、數(shù)字家電等方面。三是知識產(chǎn)權(quán)的訴訟與反訴訟。作為PC機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)者，英特爾和微軟兩家公司幾乎每年都發(fā)生訴訟與反訴訟事件，訴訟涉及的核心問題是知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)和市場壟斷。近年來，就法院正式立案案件而言，英特爾的訴訟或反訴伙伴涉及美國Broadcom、超微、美國消費者群體、Transmeta、Intergraph、中國臺灣威盛、中國深圳東進(jìn)等；至于從2005年開始，美國AMD公司訴訟英特爾更是表明，AMD公司要正面挑戰(zhàn)英特爾在PC機(jī)CPU芯片供應(yīng)上占據(jù)多年的絕對壟斷地位。

(三)重要集成電路產(chǎn)品全球產(chǎn)業(yè)組織呈現(xiàn)出跨國公司(準(zhǔn))寡頭壟斷的特征。

集成電路廠商要做到大規(guī)模鎖定消費者群體，除在研發(fā)投入和節(jié)奏上要占優(yōu)勢和先機(jī)之外，還需要盡可能地將產(chǎn)品市場國際化。因為只有以高度國際化的市場為基礎(chǔ)，企業(yè)才能在產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售上取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，才能攤薄昂貴的研發(fā)成本。全球產(chǎn)品市場規(guī)模的擴(kuò)張和研發(fā)強(qiáng)度的加大又是相輔相成的。于是，對集成電路等產(chǎn)業(yè)來說，若以全球市場為背景，我們會看到這樣一幅圖景：一旦某個企業(yè)在市場份額上初占優(yōu)勢，它在研究開發(fā)經(jīng)費的投入，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推出和擁有，在鎖定消費者步伐等方面，都會較長時間處于優(yōu)勢或領(lǐng)先的地位。全球市場份額也會朝向寡頭集中，直至另一個后起之秀再憑借某些條件，逐步突破原有優(yōu)勢企業(yè)的寡頭地位，并推動市場份額重組，乃至再次形成新的銷售市場朝向單寡頭或少數(shù)寡頭集中的格局特征。當(dāng)前集成電路產(chǎn)品全球的銷售市場和產(chǎn)業(yè)組織格局充分說明這一點。據(jù)Gartner公司調(diào)查，2007年全球前十大公司占全球商業(yè)芯片銷售收入的53.1％。需注意，這僅是關(guān)于全部各類銷售收入的集中度數(shù)據(jù)。集成電路(芯片)是中間產(chǎn)品；對某一具體最終產(chǎn)品所使用某種具體芯片而言，往往由單個或為數(shù)不多的若干芯片制造商處于市場壟斷地位。例如，對個人和辦公用微型計算機(jī)最終產(chǎn)品來說，因所謂WINTEL事實技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對既定消費者群體的鎖定，至少在PC機(jī)的CPU芯片供應(yīng)上，很多年來，英特爾公司實際上一直處于單寡頭壟斷地位。當(dāng)然，近幾年這種單寡頭絕對壟斷地位也一定程度受到AMD公司的沖擊。至于其他具體種類芯片，也以單寡頭或少數(shù)寡頭壟斷供應(yīng)居多。

(四)跨國公司銷售、制造、研局朝全球化方向發(fā)展。

2007年全球集成電路銷售收入最多的十家公司分別是英特爾，三星電子、東芝、德州儀器、意法半導(dǎo)體、英飛凌、現(xiàn)代半導(dǎo)體、瑞薩、恩智浦和日本電氣。十大巨頭均為跨國公司，均以全球市場為背景，進(jìn)行制造、銷售、研發(fā)基地配置，以盡可能地取得行業(yè)競爭優(yōu)勢。以英特爾公司為例。英特爾在50個國家開設(shè)約300個分支機(jī)構(gòu)，總公司對分支構(gòu)架的控制主要采取控股、內(nèi)部化方式，全球化布局戰(zhàn)略在銷售、制造、研發(fā)等方面都得到充分體現(xiàn)。

從銷售收入地域格局來看，銷售地域格局的多元化和新銷售地域增長點的形成是支撐英特爾銷售收入迅猛上升的主要因素。1997至2007年間，英特爾公司美洲銷售份額從44％0持續(xù)下降至20％；歐洲份額從27％持續(xù)下降至19％；亞洲份額從19％持續(xù)上升至51％。

從制造過程來看，英特爾在全球范圍整合生產(chǎn)體系，將高附加值部分(硅片生產(chǎn)與加工)留在美國，將制造設(shè)施放在以色列，將勞動密集型業(yè)務(wù)放在馬來西亞、愛爾蘭、菲律賓、巴巴多斯、中國和哥斯達(dá)黎加等地。隨著中國市場重要性上升，英特爾在建設(shè)原上海測試和封裝工廠的基礎(chǔ)上，先后于2004年、2007年再在中國成都、大連建設(shè)封裝測試和生產(chǎn)制造工廠。

從研局來看，在芯片設(shè)計和測試方面，美國、印度、以色列、中國等重要區(qū)域市場支點和人力資源豐富區(qū)是公司布局重點，其三大模塊化通信平臺、解決方案中心、研發(fā)中心分別布設(shè)在美國、中國和比利時。20世紀(jì)90年代以來，英特爾的全球架構(gòu)整合行動一定程度影響和引領(lǐng)著其他芯片商。其中，一些公司對海外機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重組。

(五)集成電路是中國的“短

腿”產(chǎn)業(yè)。

我國集成電路的設(shè)計和制造還處在起步發(fā)展階段，遠(yuǎn)不具備強(qiáng)勢國際分工地位。這在多方面都有所體現(xiàn)。首先，集成電路是中國大額逆差產(chǎn)業(yè)。盡管近年我國貨物貿(mào)易實現(xiàn)巨額貿(mào)易順差，但順差、逆差產(chǎn)業(yè)的分化明顯。順差主要集中在紡織、家電等產(chǎn)業(yè)上，而集成電路、礦產(chǎn)、塑料等發(fā)生大額逆差。2005年和2006年集成電路是我國頭號逆差產(chǎn)品，其貿(mào)易逆差總額分別高達(dá)856億美元和676億美元，相當(dāng)于當(dāng)年全部貨物貿(mào)易順差的48.2％和66.4％。其次，我國各種專有權(quán)連年發(fā)生大額貿(mào)易逆差。2006年和2007年，通過國際收支反映出來的中國“專有權(quán)利使用費和特許費”貿(mào)易項逆差分別為64.3億美元和78.5億美元，分別相當(dāng)于當(dāng)年服務(wù)貿(mào)易國際收支逆差總額的72.8％和99.4％。如前闡述，集成電路產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，需要以企業(yè)擁有強(qiáng)勢知識產(chǎn)權(quán)所有權(quán)為基礎(chǔ)，而專有權(quán)貿(mào)易項大額逆差實際上和集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)處在幼稚期密切相關(guān)。還有，目前我國集成電路設(shè)計和制造企業(yè)的實際情況也說明了這一點。2007年中國地銷售收入排名第一的集成電路設(shè)計企業(yè)――華大集成電路設(shè)計集團(tuán)有限公司銷售收入總額大致相當(dāng)于同年英特爾銷售額的5％。在排名前幾位的芯片設(shè)計制造商中，業(yè)務(wù)種類主要集中在身份管理、消費結(jié)算、通信、MPi、多媒體等低端芯片上面。

二、中國本土企業(yè)的借鑒經(jīng)驗

目前，在智能卡，固定和無線網(wǎng)絡(luò)、消費電子、家電所用芯片，以及PC機(jī)芯片等產(chǎn)品領(lǐng)域，我國已經(jīng)有若干集成電路設(shè)計制造企業(yè)，自主品牌業(yè)務(wù)迅速增長。境內(nèi)自主品牌企業(yè)的成長經(jīng)歷初步表明，國內(nèi)大市場能夠為企業(yè)成長提供比較優(yōu)勢，知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)是企業(yè)可持續(xù)成長的推動力，企業(yè)應(yīng)該高度重視知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛應(yīng)對，目前中國集成電路企業(yè)“走出去”尚不普遍。

(一)若干中低端集成電路設(shè)計企業(yè)迅速成長。

根據(jù)來自中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，中國內(nèi)地集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)銷售收入從2002年的21.6億元增長到2006年的186億元，年均增長71.3％。位居2007年銷售額前五位的企業(yè)分別是中國華大集成電路、深圳海思半導(dǎo)體、上海展訊通信、大唐微電子、珠海炬力集成電路。我國集成電路的本土“巨頭”的業(yè)務(wù)范圍主要集中在智能卡、多媒體、通信卡等低端業(yè)務(wù)上。同時，這些企業(yè)在成長早期的某個三至五年時間段，都發(fā)生過業(yè)務(wù)量迅猛增長。其中，珠海炬力2002-2005年間銷售收入年均增長高達(dá)950％；上海展訊通信2007年銷售收入相比上年增長了233.1％，中國華大集成電路2004-2006年銷售收入年均增長62.6％。

(二)境內(nèi)大市場能夠為企業(yè)成長提供比較優(yōu)勢。

境內(nèi)大市場對企業(yè)成長的重要作用的典型表現(xiàn)是：“第二代身份證項目”為中國華大、大唐微電子、上海華虹、清華同方微電子等企業(yè)成長提供了較大市場機(jī)遇。這里再以珠海炬力對市場的主動開發(fā)為例。從2001年開始，珠海炬力推出所謂“保姆式服務(wù)”。炬力在銷售芯片的同時，免費附送一套完整的MP3制造“操作手冊”，對芯片手工、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、制作和質(zhì)量等做詳細(xì)說明。同時，只要買了炬力芯片，炬力服務(wù)支持人員會告訴你到哪里買合適的PBC板，到哪里買電容、電阻，成本是多少?？蛻艏幢闶峭庑?，只要找?guī)讉€會焊接技術(shù)、能看懂圖紙的技術(shù)人員。然后再買模具回來，往上一扣就可以出貨。“保姆式服務(wù)”吸引了大量中小廠商進(jìn)入MP3市場，僅2005年，境內(nèi)出現(xiàn)的MP3品牌就達(dá)600多個。由此，珠海炬力在中國本土成功巨量引爆MP3生產(chǎn)和消費能力。這種操作給矩力銷售收入帶來了井噴式增長。還有，珠海炬力后來深陷與美國芯片商SigmaTel公司的訴訟糾紛，對向美國出口受到限制，這時，正是面向境內(nèi)和其他國家的銷售為珠海炬力提供了市場緩沖和財務(wù)支持。在后來與SigmaTel公司的較量中，珠海炬力要求國內(nèi)司法機(jī)關(guān)執(zhí)行“訴前禁令”，而正是因為考慮到可能失去中國境內(nèi)大市場，成為外方企業(yè)考慮和解的重要權(quán)衡因素，中國境內(nèi)大市場成為斗爭籌碼之一。實際上，我們再從國際經(jīng)貿(mào)理論提供的論證來看，不論是波特的國家比較優(yōu)勢論，還是戰(zhàn)略性貿(mào)易理論，或者是楊小凱等人新興古典貿(mào)易理論，境內(nèi)大市場都是構(gòu)建國際分工比較優(yōu)勢的重要支持因素之一。

(三)知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)是企業(yè)可持續(xù)成長的推動力。

具備研究開發(fā)實力是啟動、占領(lǐng)和拓展市場的基礎(chǔ)，也是企業(yè)可持續(xù)成長的動力。所有快速成長的中國集成電路設(shè)計企業(yè)都表現(xiàn)出了這個特點，有的企業(yè)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)上也取得了很大成績。

1　中國華大。2006年華大實現(xiàn)了新增知識產(chǎn)權(quán)45項，其中申報發(fā)明專利29項，軟件著作權(quán)登記8項，集成電路版圖登記8項。該公司自2003年開始進(jìn)行WLAN芯片研發(fā)工作，成為無線局域網(wǎng)領(lǐng)域的“寬帶無線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組”正式成員。此外，作為“WAPI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”發(fā)起人單位之一，華大還積極參與到國家WLAN標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2　深圳海思。海思掌握具有一定地位的IC設(shè)計與驗證技術(shù)，擁有先進(jìn)的EDA設(shè)計平臺、開發(fā)流程和規(guī)范，已經(jīng)成功開發(fā)出100多款自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片，共申請專利500多項。

3　上海展訊通信。展訊近百項發(fā)明專利獲得國內(nèi)外正式授權(quán)，目前已形成一套核心技術(shù)的專利群。

4　大唐微電子。公司連續(xù)開發(fā)出一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品，目前，公司共向國家知識產(chǎn)權(quán)局申報專利90項。

5　珠海炬力。2003年以來，珠海炬力不斷加大自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的研發(fā)投入力度，并積極申請專利、布圖設(shè)計、軟件著作權(quán)、商標(biāo)權(quán)等多種形態(tài)知識產(chǎn)權(quán)，專利申請量和獲得授權(quán)的數(shù)量實現(xiàn)了迅速增長。

(四)知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛提供的教訓(xùn)非常深刻。

在深圳海思尚未從華為拆分出來的時候，華為就在集成系統(tǒng)的軟硬件方面和國外廠商有過知識產(chǎn)權(quán)摩擦。至于從2005年年初至2007年6月，珠海炬力與美國老牌芯片商SigmaTel的知識產(chǎn)權(quán)糾紛所引發(fā)的摩擦影響之大、企業(yè)投入之巨、持續(xù)時間之長、社會關(guān)注之廣，在我國貿(mào)易糾紛歷史上極為罕見。這一知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易糾紛提供的教訓(xùn)值得我國集成電路和高新技術(shù)企業(yè)長期引以為鑒。

1　集成電路企業(yè)全球市場份額大幅攀升必然引發(fā)知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易摩擦。2003年以前，SigmaTel曾經(jīng)在全球MP3芯片市場中占據(jù)70％以上的份額。但是，正是由于集成電路產(chǎn)品的快速換代性和消費者群體鎖定性，隨著珠海炬力的崛起，SigmaTel的市場份額

不斷遭到炬力蠶食。2006年4月，SigrnaTel第一季度收入較上年同期下降67％，正是出于“生死存亡”的考慮，SigmaTel才選擇在珠海炬力成長的關(guān)鍵期，不遺余力地通過訴訟和其他途徑，試圖“阻擊”炬力市場領(lǐng)地的蔓延。

2　知識產(chǎn)權(quán)訴訟過程本身就會給競爭對手造成重大傷害。在訴訟其間，珠海炬力曾經(jīng)遭遇對美國出口受到禁止、公司股價大跌、前后訴訟支出超過1000萬美元等考驗，如若公司沒能挺住，可能就倒在訴訟途中。

3　與訴訟對手和解，是雙方博弈的理性選擇。在整個訴訟和反訴過程中，珠海炬力經(jīng)歷“遭訴應(yīng)訴反訴拒絕和解在對方調(diào)整條件后和解”的互動角色變化。而對手Sigma7el則經(jīng)歷“一定程度得手遭反訴提出和解遭到拒絕調(diào)整條件后和解”的角色變化。雙方的和解與英特爾、微軟、IBM、華為等公司與糾紛對手和解有類似之處，是實力較量之后的理性博弈和解。

4　企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)管理必須同步于產(chǎn)品國際市場開拓。2005年以前，珠海炬力的知識產(chǎn)權(quán)管理是滯后于國際市場開拓的，當(dāng)然也談不上事前對可能陷入的訴訟做前瞻性準(zhǔn)備。而正是回應(yīng)訴訟強(qiáng)烈地推動了企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)管理。

(五)企業(yè)主動“走出去”尚不普遍。

目前就企業(yè)國際化而言，境內(nèi)快速成長的企業(yè)均在自身設(shè)計產(chǎn)品出口方面取得了較大進(jìn)展。其中，深圳海思、上海展訊、大唐微電子、珠海炬力等企業(yè)的海外銷售收入都在公司銷售總額中占有一定的比例。其中，2006年，深圳海思出口收入占銷售收入的69％，上海展訊占32.6％，大唐微電子占1.4％，珠海炬力占89％。不過，在海外分支機(jī)構(gòu)建設(shè)方面，僅深圳海思、上海展迅通信初步取得進(jìn)展。

三、中國集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)突圍發(fā)展的基本要領(lǐng)

集成電路之所以成為中國的短腿產(chǎn)業(yè)，有其內(nèi)在原因。集成電路企業(yè)的啟動需要有較先進(jìn)的技術(shù)和較強(qiáng)勁的資本實力作為基礎(chǔ)；也需要國內(nèi)居民普遍的收入達(dá)到一定水平，以支撐電腦、手機(jī)、消費電子、高端家電等購買閥值相對較高的產(chǎn)品形成市場規(guī)模。至于某些中高端芯片產(chǎn)品發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)還處于成長初期，會面臨外方強(qiáng)勢跨國公司全面壟斷市場的壓力。全面考慮這些情況，作為“短腿”的中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程必定是一個不斷在技術(shù)和市場上構(gòu)建優(yōu)勢，并突出外方強(qiáng)勢企業(yè)重圍的過程。

(一)積極拓展產(chǎn)品種類，提升產(chǎn)品檔次。

我國現(xiàn)有集成電路企業(yè)，現(xiàn)有的集成電路關(guān)聯(lián)企業(yè)，如計算機(jī)、家電、消費電子、工程服務(wù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域廠商，應(yīng)該在企業(yè)原有的技術(shù)和財務(wù)實力的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)、建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和拓展產(chǎn)品市場，逐步拓寬和提升我國能夠設(shè)計、開發(fā)、制造的集成電路產(chǎn)品種類，乃至實現(xiàn)我國設(shè)計的自主品牌集成電路產(chǎn)品，逐漸延伸到手機(jī)、計算機(jī)用CPU等高端芯片產(chǎn)品領(lǐng)域，并逐漸結(jié)束我國在高端集成電路領(lǐng)域的空白狀態(tài)。

(二)企業(yè)主動開發(fā)境內(nèi)大市場。

隨著我國居民收入水平不斷增長，我國消費購買閥值增大，對像集成電路這種高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的突圍成長而言，境內(nèi)大市場的孵化、支持、緩沖等作用將表現(xiàn)得越來越明顯。不過，境內(nèi)大市場的這種作用需要企業(yè)主動去發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和利用。因此，在中國內(nèi)地企業(yè)提升集成電路產(chǎn)品檔次、培育民族品牌產(chǎn)品、建設(shè)自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的過程中，應(yīng)該借鑒珠海炬力、中國華大等企業(yè)的經(jīng)驗，創(chuàng)造性地拿出市場開發(fā)方案，通過生產(chǎn)和消費兩方面的促進(jìn)，激發(fā)我國的集成電路市場容量潛力，并實現(xiàn)企業(yè)快速成長。

(三)加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，占領(lǐng)知識產(chǎn)權(quán)制高點。

境內(nèi)集成電路企業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)企業(yè)，應(yīng)以某些技術(shù)單點的創(chuàng)新成就為基礎(chǔ)，加強(qiáng)產(chǎn)品價值鏈上下游環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新和專利開發(fā)，以點帶面，逐步形成本國自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)集群。企業(yè)和政府共同努力，將謀求事實國際標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定結(jié)合起來，大力推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際化。企業(yè)應(yīng)積極建設(shè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，集中同行技術(shù)實力，削弱國際同行競爭性標(biāo)準(zhǔn)影響力，促進(jìn)自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。政府則應(yīng)完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)管理。同時，積極參加技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際組織和論壇，推動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際合作機(jī)制改革。

(四)企業(yè)盡快“走出去”，培育形成民族自主品牌跨國公司。

隨著我國自主品牌集成電路產(chǎn)品國際市場份額的增大，隨著產(chǎn)品品種逐漸延伸到電子產(chǎn)品CPU等核心環(huán)節(jié)或高端領(lǐng)域，我國企業(yè)與外國跨國公司的直面競爭將在所難免。因此，從指導(dǎo)思想上，在集成電路企業(yè)的成長過程中，一定要盡快“走出去”，要以本行業(yè)世界一流跨國公司為標(biāo)桿，構(gòu)建全球性與區(qū)域性恰當(dāng)結(jié)合的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售網(wǎng)絡(luò)。另外，與集成電路關(guān)聯(lián)的計算機(jī)制造、電信服務(wù)、工程服務(wù)企業(yè)，也都應(yīng)該盡快成長為自主品牌跨國公司，并和集成電路跨國公司成長形成呼應(yīng)、配合和相互促進(jìn)的關(guān)系。

(五)政府和社會將集成電路產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)予以扶持和資助。

集成電路產(chǎn)業(yè)具有以下特征：研發(fā)和資本需求強(qiáng)度較高，廠商靜態(tài)動態(tài)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)明顯，本國廠商和產(chǎn)業(yè)成長面臨外方強(qiáng)勢競爭對手，這些特征非常符合戰(zhàn)略性貿(mào)易理論所闡述的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的特征。因此，政府應(yīng)將該產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略扶持產(chǎn)業(yè)。具體地說，政府應(yīng)該選擇集成電路(潛在)優(yōu)勢企業(yè)，運用研發(fā)資助、財稅優(yōu)惠、優(yōu)惠性融資、出口補貼、“走出去”資助，外方優(yōu)惠政策爭取等措施，積極推動本國戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)廠商提高國際市場份額。此外，政府還應(yīng)和科研機(jī)構(gòu)、其他社會各界一道，面向集成電路產(chǎn)業(yè)，加大基礎(chǔ)科學(xué)研究力度，加強(qiáng)與科技項目、知識產(chǎn)權(quán)、人才培養(yǎng)相關(guān)的配套公共管理和服務(wù)。

(六)政府統(tǒng)籌建設(shè)境內(nèi)外大市場，加強(qiáng)國際經(jīng)貿(mào)合作關(guān)系。

首先要加強(qiáng)境內(nèi)外關(guān)聯(lián)產(chǎn)品消費設(shè)施和流通市場的建設(shè)。在國內(nèi)，特別是在廣大農(nóng)村地區(qū)宜采取財政支出、優(yōu)惠信貸等方式；在境外，主要面向發(fā)展中經(jīng)濟(jì)貿(mào)易伙伴，以政府發(fā)展援助、企業(yè)公益行動、貿(mào)易能力援助等方式，支持或幫助有線無線網(wǎng)絡(luò)、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善PC、手機(jī)、家電等關(guān)聯(lián)產(chǎn)品流通市場，提升貿(mào)易伙伴的貿(mào)易能力。其次要策略地開展國際經(jīng)貿(mào)關(guān)系合作。積極面向在集成電路產(chǎn)業(yè)上和我國不存在競爭關(guān)系的經(jīng)濟(jì)體，通過FTA/RTA和其他經(jīng)貿(mào)協(xié)議，形成(準(zhǔn))共同產(chǎn)品市場關(guān)系。第三要優(yōu)化企業(yè)對外投資環(huán)境。加強(qiáng)國際投資協(xié)定合作和雙邊協(xié)商，破除中國企業(yè)境外投資進(jìn)入障礙。

(七)加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)貿(mào)易摩擦的防范和應(yīng)對。

集成電路對國家的重要性范文第2篇

關(guān)鍵詞：電子信息；科學(xué)技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，使人類快速的進(jìn)入到了一個新的科技階段，電子信息科學(xué)技術(shù)的廣泛使用使廣大人民在日常生活中獲得了極大的便利，也得到了廣泛的認(rèn)同。現(xiàn)如今電子信息科學(xué)技術(shù)對小到一個家庭，大到一個國家和人類社會都是不可或缺的，它不僅給我們的家庭生活帶來了眾多的便捷，而且電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也代表了一個國家的科學(xué)技術(shù)水平，極大的促進(jìn)了社會的進(jìn)步與發(fā)展。世界各國都極度重視電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著這么多年的發(fā)展，電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在各個領(lǐng)域中，在工業(yè)生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)上實現(xiàn)了電子信息科學(xué)技術(shù)控制，這樣極大的提高的工業(yè)生產(chǎn)力，使整個工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展水平得到了很大的提高。

隨著電子信息科學(xué)技術(shù)的廣泛發(fā)展，它的影響范圍也越來越大，任何事物都是具有兩面性，電子信息科學(xué)技術(shù)亦是一把雙刃劍，在帶給我們眾多便捷和機(jī)會的同時，也給我們帶來了眾多的挑戰(zhàn)。這就引起了我們對電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的思考，以及提醒我們對于電子信息科學(xué)技術(shù)需要一些規(guī)范。

1 電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)技術(shù)是一個國家綜合實力的重要組成部分，是一個國家綜合實力的象征，對于一個國家的工業(yè)和科技水平起到重要作用，也被世界范圍廣泛認(rèn)為是科研領(lǐng)域的重要組成部分。在國際范圍來看，電子信息科學(xué)技術(shù)為核心的競爭越來越激烈，各國已經(jīng)開始了電子信息科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)和儲備。

1.1 微電子技術(shù)的發(fā)展

系統(tǒng)集成是21世紀(jì)以來微電子技術(shù)發(fā)展的重點，集成電路制造是電子信息硬件產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)的核心，應(yīng)用范圍十分廣泛，從手機(jī)卡到電子計算機(jī)的芯片都運用到了集成電路技術(shù)。

微電子技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了大規(guī)模、超大規(guī)模、特大規(guī)模的集成時代，從1995年開始已經(jīng)步入了極大規(guī)模集成時代。集成電路技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的代表對世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到極為重要的作用。現(xiàn)如今，芯片面積越來越大，特征尺寸越來越小，集成度越來越高，是集成電路產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。未來十年內(nèi)，集成電路仍然會以硅基CMOS電路工藝為主流，硅片的大直徑化將是主要發(fā)展趨勢。

1.2 計算機(jī)技術(shù)向多媒體和智能化方向的發(fā)展

計算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代的人類生活，成為人類生活工作中不可缺少的重要組成部分。計算機(jī)技術(shù)主要包括個人電子計算機(jī)、服務(wù)器、外部設(shè)備設(shè)計開發(fā)技術(shù)、計算技術(shù)、多媒體技術(shù)和人工智能技術(shù)等。

計算機(jī)的性能基本以平均每兩年提高一個數(shù)量級的速度快速發(fā)展，并行處理技術(shù)處于迅速發(fā)展中。近幾年，CPU已經(jīng)基本從32位過渡到64位；在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將替代計算機(jī)的核心地位。多媒體技術(shù)的發(fā)展使計算機(jī)、通信等融為一體。手寫識別和語言識別技術(shù)已經(jīng)走向?qū)嵱没Ｓ嬎銠C(jī)的人工智能也得到的發(fā)展，如近期我國百度公司推廣的百度小度機(jī)器人；近些年流行的可穿戴設(shè)備都是人工智能技術(shù)快速發(fā)展的體現(xiàn)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向多業(yè)務(wù)、高性能和大容量方向發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的三個主要方面。目前，多業(yè)務(wù)、高性能、大容量是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向，爆炸式增長的IP業(yè)務(wù)、超高速因特網(wǎng)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)都是未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重點。融合數(shù)據(jù)、語音和影響的多元第二代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取代第一代的單一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，密集波分多路復(fù)用技術(shù)在光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的使用將極大的降低網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，在未來有可能向客戶提供無限寬帶，使多媒體實時通訊的實現(xiàn)成為可能。同一網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)所有媒體成分?jǐn)?shù)據(jù)的有效傳輸是網(wǎng)絡(luò)多媒體通信的主要任務(wù)。

1.4 通信技術(shù)向?qū)拵Щ?、個性化和綜合化方向發(fā)展

通信技術(shù)主要包括衛(wèi)星、光線傳輸技術(shù)、移動通信技術(shù)、數(shù)字微波技術(shù)、有線和無線接入技術(shù)。低軌道衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)實用化，光纖傳輸技術(shù)使傳輸速度每3-4個月翻一番，通信業(yè)務(wù)實現(xiàn)了傳輸活動畫面的功能。移動通信技術(shù)迅速發(fā)展，模擬移動通訊已經(jīng)全面被GSM、CDMA數(shù)字移動通信取代，GPRS也已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)發(fā)展階段。另外，寬帶接入技術(shù)得到迅速發(fā)展，光纖主干網(wǎng)站接入寬帶目前已經(jīng)超過G級，Internet無線接入技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。

2 電子信息科技技術(shù)發(fā)展的必然性及思考

電子信息科技技術(shù)的發(fā)展水平代表了一個國家的綜合實力和科技水平，各國都在極力開展科研，以搶占高新技術(shù)的制高點。電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展前景應(yīng)用范圍越廣，應(yīng)用范圍越廣，越能影響到國家生活及生產(chǎn)的各個方面，對一個國家的產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。近些年，隨著我國電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了大力發(fā)展和普及，人們的生活中隨處可以連接互聯(lián)網(wǎng)，在這一趨勢下，我國的電商產(chǎn)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)金融產(chǎn)業(yè)都得到了大力的發(fā)展，其中阿里巴巴集團(tuán)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)不可忽視的電商。我們的生活也離不開電商的便捷服務(wù)，這些都可以看出電子信息科學(xué)技術(shù)的重要性，它對我們的生活和生產(chǎn)帶來的影響是巨大的和不可或缺的。它的發(fā)展也肩負(fù)著加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，深化經(jīng)濟(jì)改革的重任。

然而，與發(fā)達(dá)國家相比，我國的電子信息科學(xué)技術(shù)還處于劣勢，主要是起步較晚、發(fā)展較慢等。目前還是存在一些問題。首先是缺乏專業(yè)人才，人才是電子信息科學(xué)技術(shù)的核心，是該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是決定該技術(shù)是否進(jìn)步的重要指標(biāo)。其次是缺乏一些核心技術(shù)和創(chuàng)新意識，這些方面的匱乏使我國的電子信息科學(xué)技術(shù)陷入了困境，這導(dǎo)致我國花了大量的資金去購買國外先進(jìn)技術(shù)，然后這還不是核心技術(shù)，使我國的電子信息科學(xué)技術(shù)始終落后于發(fā)達(dá)國家。除此之外，我國還缺乏一個良好的市場環(huán)境，我國沒有一個有效寬松的市場，盜版侵權(quán)等一直影響著電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

以上這些都是需要我們?nèi)ミM(jìn)行規(guī)劃和改革，建立良好的市場氛圍，科學(xué)論證形成一個成熟完善的人才培養(yǎng)體系；大力引進(jìn)我國在國外學(xué)習(xí)了先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的人才回國服務(wù)；集中國家力量在一些重要科學(xué)技術(shù)上進(jìn)行攻關(guān)；建立一定的獎勵機(jī)制鼓勵技術(shù)創(chuàng)新。

3 總結(jié)

社會經(jīng)濟(jì)水平和人民生活質(zhì)量的提高離不開電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雖然我國的電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定的水平了，但是離發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，這對我國的電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)提出了嚴(yán)峻的要求和考驗，我們需要正確認(rèn)識電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，結(jié)合我國的發(fā)展現(xiàn)狀，針對發(fā)展中出現(xiàn)的問題找到合理化的解決方案，以幫助我國的電子信息科學(xué)技術(shù)進(jìn)入良性的快速發(fā)展道路，以推動我國經(jīng)濟(jì)水平和綜合實力的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]李兆銘，試論電子信息科學(xué)技術(shù)的未來發(fā)展，黑龍江科學(xué)，2013.

[2]黃清，淺析電子信息技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，企業(yè)導(dǎo)報，2015.

[3]龔成，論電子信息技術(shù)的應(yīng)用特點與未來發(fā)展趨勢，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014.

集成電路對國家的重要性范文第3篇

1醫(yī)療健康領(lǐng)域的需求現(xiàn)狀

在醫(yī)療健康領(lǐng)域,關(guān)注的熱點正在漸漸從最基本的疾病產(chǎn)業(yè)向保健產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。這二者都是以健康服務(wù)為最終目的,但是前者主要是有針對性的“對癥下藥”,而后者則更傾向于為一般消費者提供更全面的保健解決方案。

美國著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家保羅?皮爾澤(Paul Zane Pilzer)曾是花旗銀行最年輕的副總裁并出任布什、克林頓兩任總統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)顧問,在他的《財富第五波》一書中指出:二十一世紀(jì)人類面臨嚴(yán)重飲食失衡,卻人人希望更健康、抗老化,預(yù)防勝于治療,從而開啟保健產(chǎn)業(yè)的兆億商機(jī)。這是繼第四波網(wǎng)絡(luò)革命后的明星產(chǎn)業(yè),相比疾病產(chǎn)業(yè)的被動性,保健事業(yè)是主動積極的產(chǎn)業(yè)。

世界衛(wèi)生組織(WHO)在2008年10月公開的一份檔案中提到:人口老齡化助長癌癥和心臟病病例上升;心血管疾病是全世界主要的死亡原因,聽力喪失、視力問題和精神障礙是最常見的殘疾原因。

龐大的老齡化群體和慢性疾病患者等群體的現(xiàn)狀(換言之,是社會需求和市場需求的現(xiàn)狀)使得疾病產(chǎn)業(yè)、保健產(chǎn)業(yè)中亟需發(fā)展應(yīng)用新的技術(shù)和產(chǎn)品。

2.1 世界人口老齡化,對醫(yī)療護(hù)理產(chǎn)品提出了更高的要求。

隨著醫(yī)療水平的提高,世界平均人口壽命增加,世界和中國都面臨著人口結(jié)構(gòu)老齡化的問題。如根據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)社會部的研究數(shù)據(jù)(如圖 1),到2050年世界60歲以上的老年人將達(dá)20億,約占世界總?cè)丝诘?/3,其中有79%生活在發(fā)展中國家;而中國國家人口發(fā)展戰(zhàn)略研究報告也指出,我國在2007年老齡人口為1.43億,占人口比重的11%,但是在2040年左右,這個數(shù)字將達(dá)到4.3億,占全國人口的30%。這些數(shù)字意味著屆時每4個人中將有1~2名老年人,同時也表明針對老年人護(hù)理的配套設(shè)施將會有很大需求。

近幾年來,中國社會老齡化趨勢日益明顯,也引起了各有關(guān)方面的關(guān)注?！叭丝诶淆g化將伴隨21世紀(jì)始終”。我國現(xiàn)在雖然還處于勞動力黃金時期,但60歲以上人口超過14%,65歲以上人口超過10%,按照國際社會標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)跨進(jìn)了老齡化社會的門檻。老齡化問題將從多方面給中國社會帶來巨大壓力和挑戰(zhàn),同時也會帶來新的機(jī)遇,其中最大的機(jī)遇就是老年人群消費所帶來的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”發(fā)展。

我國老齡化的趨勢及特點如下:

(1)老齡化速度快于全國總?cè)丝谠鲩L速度;

(2)我國老齡化速度快于世界老齡化速度;

(3)我國老齡化速度快于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度,呈現(xiàn)了“未富先老”的特征;

(4)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)率先進(jìn)入老齡化;

(5)老年人生活質(zhì)量有所提高;

在目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平尚處于世界中下水平時,老齡化程度卻己進(jìn)入了發(fā)達(dá)國家的行列。老齡化的加速對經(jīng)濟(jì)社會都將產(chǎn)生巨大的壓力。

老人占全球人口的比例越來越高,這助長了與年齡有關(guān)的慢性病增加,在發(fā)展中國家尤其如此。在世界各地,護(hù)理人員、衛(wèi)生系統(tǒng)乃至整個社會均需作好準(zhǔn)備,應(yīng)付老人持續(xù)增長的需求。

1.2疾病特別是慢性病的威脅和困擾日益擴(kuò)大化,以及家用保健產(chǎn)品需求的加強(qiáng),對醫(yī)療保健產(chǎn)品的便攜程度提出了更高的要求。

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高,對一些多發(fā)性的慢性疾病、殘疾障礙、以及神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療需求越來越迫切。

心血管疾病是全世界主要的死亡原因,主要是心臟和血管疾病,可造成心臟病和中風(fēng)。通過健康飲食、經(jīng)常性身體活動和避免使用煙草,可預(yù)防80%以上的心臟病和中風(fēng),而為了進(jìn)一步減少威脅,這些病往往還需要長期的、經(jīng)常性的檢查和治療。

最常見的殘疾原因中如聽力喪失、視力問題和精神障礙等,其中許多障礙是容易通過電刺激設(shè)備進(jìn)行輔助治療的(例如聽力喪失和白內(nèi)障)。這些疾患的總體罹患率較高,需要改善獲得治療的機(jī)會和方法,改善患者的生活質(zhì)量,使人們過上有意義的生活。

另外,神經(jīng)功能失調(diào)是一大類神經(jīng)系統(tǒng)疾病,高發(fā)病率而且重癥的帕金森病等運動障礙疾病、癲癇、頑固性疼痛等,導(dǎo)致病人明顯殘障,造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)上,神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療有藥物方法和外科手術(shù)毀損方法。但是長期服用藥物副作用多且難以避免,而由于腦和神經(jīng)的復(fù)雜性和人類認(rèn)識的局限性,不可逆的手術(shù)毀損具有不可預(yù)知的惡性后果。

進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著生活質(zhì)量的提高,人們健康意識也普遍增強(qiáng)。特別是在醫(yī)院內(nèi)“一次性治愈”目標(biāo)很難實現(xiàn)的階段下,新的產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生:除了醫(yī)院的醫(yī)生診斷,可家用的醫(yī)療及保健電子設(shè)備的需求明顯,如疾病預(yù)防和協(xié)助診斷、慢性病的長期監(jiān)測及治療、特別是老年人護(hù)理等。另外,包括慢性疾病的監(jiān)測和控制、治療在內(nèi),醫(yī)療保健需要同時實現(xiàn)在臨床上的診斷準(zhǔn)確性和日常家用的普及性,以及建立以預(yù)防和早期診斷為導(dǎo)向的健康觀念。比如對于盲人、癲癇癥、糖尿病等患者,傳統(tǒng)醫(yī)療護(hù)理手段所帶來的長期的臨床生活是社會和病人都無法承擔(dān)的,而離開了醫(yī)院又會造成生活質(zhì)量的下降。于是醫(yī)療電子終端產(chǎn)品的普遍發(fā)展趨勢將主要是便攜式、穿戴式,某些特殊方面還向植入式發(fā)展,以實現(xiàn)“隨時隨地”的動態(tài)、連續(xù)的檢測和初步診斷。可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來,這些便攜、可穿戴或植入式的醫(yī)療及保健電子設(shè)備將給人類的生活提供極大便利,產(chǎn)生重大的影響。

1.3 世界醫(yī)用市場需求的迅猛發(fā)展,將成為半導(dǎo)體市場的重要推動力。

在世界范圍內(nèi),醫(yī)療電子市場連續(xù)25年增長,很有可能成為未來(半導(dǎo)體市場的)主要驅(qū)動。全球醫(yī)療保健費用每年5萬億美元,而中國的醫(yī)療保健則消耗了GDP的5%,平均每年增加38%。特別是從全球醫(yī)用半導(dǎo)體行業(yè)的收入來看,醫(yī)用半導(dǎo)體行業(yè)的幾個主要的部分預(yù)計在未來的5年內(nèi)年均復(fù)合增長率(CAGR)在10%附近。

而另一份來自Databeans (Sept. 2008)的數(shù)據(jù)則預(yù)計在未來5年醫(yī)用集成電路市場的年增長率將高達(dá)14%,甚至高于消費類集成電路(11%)和計算機(jī)集成電路(9%)的增長?？梢钥闯?在21世紀(jì)醫(yī)用集成電路的重大革新將會像上世紀(jì)80年代的電子計算機(jī)、90年代的移動通信一樣,成為影響全球半導(dǎo)體市場的主要推動力。

世界范圍內(nèi)的醫(yī)療電子市場同時會帶動我國的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。比如現(xiàn)階段我國的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”剛剛起步,根據(jù)中國國家老齡委提供的數(shù)據(jù),目前中國老年人用品市場的需求量為4000億元,到2010年將達(dá)到10萬億元,而現(xiàn)階段全國為老年人提供的產(chǎn)品不足10%,離市場需求差距巨大。而且隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展,各方面因素將為“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”蓬勃發(fā)展提供更加強(qiáng)大的動力。在推動經(jīng)濟(jì)增長的同時,老年人生活質(zhì)量能夠提高、身心健康得到保障,借助產(chǎn)業(yè)發(fā)展也可以緩解老齡化問題給社會帶來的壓力。

2我國醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇

醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)的涵蓋領(lǐng)域非常廣,包括超聲波成像、計算機(jī)斷層掃描等應(yīng)用電子設(shè)備,以及電子血壓計、血糖儀等消費類終端產(chǎn)品都屬于醫(yī)療電子領(lǐng)域。在我國的電子信息產(chǎn)業(yè)中,醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)是很重要的一環(huán),是最貼近民生的電子信息產(chǎn)業(yè)細(xì)分行業(yè)之一。隨著2009年4月份《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》的出臺以及國家新醫(yī)改方案的公布,尤其是8500億元醫(yī)改的投入,我國醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)無疑面臨著廣闊的發(fā)展空間,這對我國的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)將帶來積極的影響。而且政策別還強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)在醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力的建設(shè),這無疑為我國醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)帶來了很好的發(fā)展機(jī)遇。另外,醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的高速增長也將刺激醫(yī)療電子市場的需求:據(jù)預(yù)測,當(dāng)前我國醫(yī)療電子市場規(guī)模為250多億元,同比增速在16%以上,超過了全球市場的增長率。

為了更好的應(yīng)對這個難得的發(fā)展機(jī)遇,要在如下兩個方面有所建樹:一方面是在醫(yī)療信息系統(tǒng)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域迫切需要提高遠(yuǎn)程醫(yī)療水平,以及其所依賴的信息傳輸和管理技術(shù)。另一方面是在醫(yī)療電子領(lǐng)域。這兩個方面的要求,需要在技術(shù)上關(guān)注網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與便攜技術(shù)的走勢:第一是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作標(biāo)準(zhǔn)。幾年前一些著名國際企業(yè)包括思科、IBM、英特爾、三星電子等就成立了“持續(xù)健康聯(lián)盟”產(chǎn)業(yè)組織,以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)選擇、互用性指南的編寫等工作。ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)部也認(rèn)識到“為了適應(yīng)醫(yī)療體系的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),從長遠(yuǎn)發(fā)展來看互聯(lián)的數(shù)據(jù)平臺變得非常重要”。第二是便攜醫(yī)療產(chǎn)品與技術(shù)。隨著人們健康意識、健康需求及相應(yīng)支付能力的不斷提高,以預(yù)防為主和早診治的指導(dǎo)思想,以及醫(yī)療電子隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展不斷涌現(xiàn)出小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的趨勢,這些都將成為便攜醫(yī)療電子快速增長的催化劑。在便攜醫(yī)療產(chǎn)品中,電子血壓計、便攜血糖儀、電子助聽器等便攜式設(shè)備占到家用便攜醫(yī)療產(chǎn)品市場的90%,而便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、便攜式超聲診斷儀、便攜式胎兒監(jiān)測儀、便攜式心電圖儀位居我國醫(yī)用便攜設(shè)備市場前列。此外,基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)所需的低成本、高可靠性、操作簡單的X光機(jī)、超聲診斷儀、核磁共振設(shè)備和計算機(jī)斷層掃描設(shè)備的市場容量也將大幅提升。而這些產(chǎn)品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技術(shù)都備受關(guān)注。

3集成電路技術(shù)應(yīng)用的概要介紹

集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣闊且多樣化,大致可分為下述四種不同的應(yīng)用類型:

(1)醫(yī)學(xué)影像――這一類型包括超聲波、計算機(jī)化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層顯像等;

(2)醫(yī)療儀器――主要是實驗室配套電子設(shè)備、透析機(jī)、分析儀器、外科手術(shù)設(shè)備、牙科設(shè)備等;

(3)消費型醫(yī)療設(shè)備――偏重于患者(可家用,非臨床)使用的終端設(shè)備,包括數(shù)字體溫計、血糖計、血壓計、胰島素泵、心率計、輔助聽力(數(shù)字助聽)等;

(4)診斷、患者監(jiān)護(hù)與治療設(shè)備――協(xié)助醫(yī)生判斷的(主要是臨床使用)相應(yīng)設(shè)備,都包括心電圖、腦電圖、血氧計、血壓計、溫度計、呼吸計、除顫器、植入設(shè)備等;

這四種類型基本涵蓋了醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。其中后兩類,特別是消費型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過先進(jìn)的集成電路技術(shù)來達(dá)到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標(biāo)。

小型化、低功耗:通過這些便攜、可穿戴、或是植入式的設(shè)備,才可以實現(xiàn)人體相關(guān)體征信號的動態(tài)采集和連續(xù)監(jiān)測,在必要時還可以達(dá)到24x7的工作要求;

智能化、低成本:可醫(yī)院用、家庭用、其他非醫(yī)院環(huán)境用,并通過網(wǎng)絡(luò)接入等技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療,從而更合理地配置醫(yī)療資源,提供更高水平的醫(yī)療服務(wù),同時減緩醫(yī)院就診壓力。還可普及供大范圍內(nèi)的人群使用:如病人用來治療、健康人用來預(yù)防,或老年人用于輔助護(hù)理、年輕人用于鍛煉健身,可提供早診治的信息,對人體最小干預(yù)(無創(chuàng)/微創(chuàng)),等等。

世界上集成電路領(lǐng)域最權(quán)威的會議――國際固態(tài)電路會議(ISSCC)的技術(shù)專題委員會,圍繞以上四種類型的醫(yī)療電子應(yīng)用中日益凸顯的關(guān)鍵技術(shù)問題,在2009年預(yù)測了在未來醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點:

(1)人工輔助聽覺、視覺、無線肌肉刺激、神經(jīng)刺激:這類研究重點在于需要對人體安全無危害,包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測、過熱斷電等。同時還對系統(tǒng)的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等方面有要求;

(2)傳感量:生物分子檢測(如DNA等),神經(jīng)感知、集成核磁共振等;

(3)超小型:遙控或遠(yuǎn)程診斷;

(4)自適應(yīng)控制:場景分析、管理方法等;

(5)無線測量技術(shù)中的瓶頸:數(shù)據(jù)流壓縮、拓寬頻道等;

(6)帶有馬達(dá)和姿態(tài)控制的智能內(nèi)窺鏡膠囊;

(7)pH值的測量陣列(離子敏感的場效應(yīng)管,ISFET);

(8)其他系統(tǒng)級需求。

在這些預(yù)測的研究熱點中,既有針對某一種具體應(yīng)用提出了更進(jìn)一步的功能研究(如用于腸胃內(nèi)窺鏡中的馬達(dá)和姿態(tài)控制),也有對從應(yīng)用中提煉出的共性關(guān)鍵技術(shù)(如對于無線通信技術(shù)方面的瓶頸分析),還有對于生物醫(yī)療與集成電路的交叉學(xué)科發(fā)展趨勢(如需要更完善的知識結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)完成生物分析檢測等)。

從技術(shù)實現(xiàn)的角度來看,上述醫(yī)療應(yīng)用中有關(guān)的信息工程在醫(yī)療電子領(lǐng)域面臨的根本性問題可分為四個主要方面:

(1)數(shù)據(jù)采集:電子電路需要通過傳感器來感知物理世界。在實際世界中的各種物理量需要首先轉(zhuǎn)換成為電信號,之后才能夠由集成電路進(jìn)行處理。采用適合類型的傳感器對適合的物理量進(jìn)行采集,以及對傳感器的接口進(jìn)行完善的交互控制就顯得尤為重要;

(2)數(shù)據(jù)處理:將外界物理量信息提取成電信號后,還需要做初步的信號調(diào)理和采樣、變換、濾波等預(yù)處理操作,并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲或是根據(jù)一定的算法做分析計算;

(3)數(shù)據(jù)傳輸:經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行傳遞,通過由集總的控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后才能夠判斷?？煞譃榛鶐ㄐ藕蜕漕l通信,前者大部分是電信號有線連接或是通過人體組織等導(dǎo)電介質(zhì),后者主要是用無線電磁波通過空氣等介質(zhì);

(4)能量供應(yīng):對于一般的醫(yī)療電子設(shè)備而言,體積微型化和延長工作壽命是矛盾的,因為電源的體積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進(jìn)行低功耗、低能耗設(shè)計研究的同時,開發(fā)出新的能量供應(yīng)方式如能量恢復(fù)、光電池效應(yīng)、壓電效應(yīng)等,保證醫(yī)療設(shè)備(特別是便攜式、植入式)的續(xù)航能力。

接下來以幾個具體的研究課題項目為基礎(chǔ),針對不同的應(yīng)用例做更深入的分析,來介紹一下目前國內(nèi)在如下兩個研究方向上取得的一些進(jìn)展:

1)對較為基本的物理量如溫度、脈搏等,待處理的數(shù)據(jù)量比較少,硬件系統(tǒng)的工作流程也非常類似,可以考慮采用一種具有共性的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行實現(xiàn)。同時這些有共性的硬件系統(tǒng)還可以通過一種通信協(xié)議組成網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)人體區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2)在另一些特殊的應(yīng)用中如人工輔助的聽覺、視覺,以及智能內(nèi)窺鏡膠囊等,由于原始數(shù)據(jù)是語音和圖像,過程中會涉及到傅里葉變換、數(shù)據(jù)壓縮等更為復(fù)雜的算法,數(shù)據(jù)運算量相對于簡單的生命體征信號要大得多,成為制約低功耗的瓶頸之一。

4實例

4.1 用于體征監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線人體區(qū)域傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Body Area Sensor Networks, WBASN)是一種能夠滿足前述應(yīng)用要求的“通用”解決方案。它是進(jìn)行人體生命要素信息采集與控制的小區(qū)域傳感器網(wǎng)絡(luò),一般主要用于特定人群/人體的長時間健康狀況監(jiān)測、身體健康指標(biāo)分析等。最典型的應(yīng)用例為糖尿病患者、癲癇癥患者、神經(jīng)紊亂或衰弱患者,以及慢性心臟病患者等。通過這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的可定制監(jiān)測,人們可以根據(jù)實際需要對身體的一個或多個相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)做連續(xù)采集監(jiān)測,并通過良好人機(jī)交互界面進(jìn)行控制。

1)WBASN的結(jié)構(gòu)

WBASN通常由近人體區(qū)域的傳感子節(jié)點和基站主節(jié)點組成。近人體區(qū)域包括體表測量、體內(nèi)測量、探針測量和體檢測量等。完成這些測量的傳感子節(jié)點中包括前端的傳感器件/能量轉(zhuǎn)換器件,目標(biāo)是由對有關(guān)健康狀況的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、處理和交換?；局鞴?jié)點隨時接受區(qū)域中每個傳感節(jié)點的數(shù)據(jù),并控制和調(diào)配這些傳感節(jié)點的采集狀態(tài)、休眠方案等,需要有能力做較大量的數(shù)據(jù)處理、累計、判斷及交換。所測量的數(shù)據(jù)信息也都是與人體密切相關(guān)的,如心電、心率、血壓、心音、肺音、血氧、呼吸、溫度、加速度等。不同種類的數(shù)據(jù)采集需要不同的傳感器件(能量轉(zhuǎn)化器件,簡稱換能器),如單導(dǎo)電極、熱敏電阻、惠斯通電橋、電流式傳感器和3軸加速度計等。所有傳感子節(jié)點的數(shù)據(jù)信息通過基站主節(jié)點進(jìn)行統(tǒng)一的融合處理和分析判斷,實現(xiàn)WBASN的基本功能。

圖 3示出了簡要的WBASN結(jié)構(gòu)示意圖。整個網(wǎng)絡(luò)的基本功能是由傳感子節(jié)點(位于體表或體內(nèi)的粘附或植入式裝置)完成的,如采集血壓、溫度等信息。這些信息由主節(jié)點(體外的便攜裝置,如PDA等)統(tǒng)一接收后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,完成初步判斷和處理,還可以給出信息的實時反饋、超限數(shù)據(jù)的安全警告等。另外,主節(jié)點還可以作為“網(wǎng)關(guān)”接入到因特網(wǎng)、GPRS等廣域網(wǎng)絡(luò)中,將本地的數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器供醫(yī)生遠(yuǎn)程診斷,實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療等。如果主節(jié)點初步判斷后認(rèn)為需要完成進(jìn)一步的操作,會再次采集相關(guān)信息、給出警告信息或進(jìn)行干預(yù)操作――給藥、電刺激等,以實現(xiàn)慢性病護(hù)理或及時診治。雖然這一網(wǎng)絡(luò)的研究目前還處于實驗室為主的原型驗證,但是在一些應(yīng)用中還是會或多或少的發(fā)現(xiàn)WBASN的影子:如前不久的“神七”宇航服中就實現(xiàn)了壓力、心率、呼吸等傳感器,采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到宇航員之外的接收設(shè)備上,然后再發(fā)回地面指揮中心進(jìn)行分析。

2)WBASN的子節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

一個典型的子節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 4,包括了傳感器和電刺激驅(qū)動模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器MCU、數(shù)據(jù)流的預(yù)處理(協(xié)處理)單元、存儲器和射頻(RF)收發(fā)機(jī),其中MCU與傳感器模塊之間還可以實現(xiàn)可配置的多標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、電源可視情況采用電池或無線供能方式等等。各模塊連接后即可實現(xiàn)相應(yīng)功能的子節(jié)點系統(tǒng)。若將圖 4所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高集成度的電路實現(xiàn),就是片上系統(tǒng)(SoC)平臺芯片。一種較為簡單的平臺芯片實現(xiàn)中不含有傳感器模塊和RF收發(fā)機(jī)(但包含對應(yīng)的接口),通過外接(1)不同類型、不同功能的傳感器件前端和(2)相同類型的射頻收發(fā)芯片后,就可以完成相應(yīng)種類數(shù)據(jù)信息的采集,進(jìn)行一些預(yù)處理,然后與主節(jié)點建立通信并傳輸數(shù)據(jù)、接收配置等。還有一種集成度較高的SoC平臺芯片中會帶有片上RF模塊,這樣每個子節(jié)點系統(tǒng)就只需外接一個傳感器芯片即可完成采集、組網(wǎng)等功能。SoC平臺的作用是在功能異構(gòu)的WBASN各個子節(jié)點應(yīng)用中作為一個基礎(chǔ)的“通用的”平臺。

3)WBASN的子節(jié)點系統(tǒng)的設(shè)計重點

上述分析表明WBASN的近人體子節(jié)點系統(tǒng)的整體設(shè)計實現(xiàn)中,應(yīng)該以超低功耗和高度集成的(SoC)設(shè)計為重點。于是就要綜合系統(tǒng)的各方面需求,整合設(shè)計并實現(xiàn)出核心的數(shù)字微控制單元和電源管理單元,以便在達(dá)到功能上的靈活性、完備性的同時,實現(xiàn)系統(tǒng)的極低功耗。這些數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)包括幾個方面:(1)在各個功能相異的節(jié)點休眠間隔不等的情況下進(jìn)行接入;(2)醫(yī)療用途的緊急情況下“給藥”或“電刺激”的實時控制實現(xiàn);(3)星型網(wǎng)絡(luò)中單跳的組網(wǎng)方式對指令集的優(yōu)化;(4)無線方式的節(jié)點功能更替;(5)兼容多標(biāo)準(zhǔn)的傳感器器件接口;(6)電路級的低功耗技術(shù)如門控、多電壓、異步電路設(shè)計等。在我們的研究中,綜合考慮了上述方面進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化。這樣還會帶來很多其他的好處,如設(shè)計成本低、系統(tǒng)擴(kuò)充性好、針對WBASN應(yīng)用開發(fā)的軟件/硬件效率高,等等。

下面針對上述子節(jié)點系統(tǒng)設(shè)計的幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行具體說明:

第一,在低功耗方面,通過對具體實例的分析發(fā)現(xiàn),“工作狀態(tài)”和“空閑狀態(tài)”的功耗一般相差20倍甚至更多,所以工作狀態(tài)下的低功耗優(yōu)化是首要任務(wù)。目前的絕大多數(shù)SoC實現(xiàn)方案基本上都是采用各種措施將工作時低功耗達(dá)到更低的指標(biāo)。但是對于WBASN的具體應(yīng)用而言,子節(jié)點通常都會處于非常低的工作占空比,也就是說在整個子節(jié)點壽命內(nèi)的絕大多數(shù)時間里,子節(jié)點是在空閑狀態(tài)的。如體溫測量可以每1分鐘測量一次,每次測量只需要幾個毫秒;心率測量也只需要每100毫秒測量幾個毫秒,等等。這樣,子節(jié)點的總能量消耗往往更多浪費在空閑時的狀態(tài)上。所以對于WBASN的優(yōu)化需要從工作時功耗和休眠時功耗協(xié)同考慮完成,目標(biāo)是提高電池的能量使用效率。

第二,子節(jié)點的實時控制。在許多研究中廣泛采用了實時性操作系統(tǒng)(如TinyOS),其實只保證了子節(jié)點在工作狀態(tài)下處理器處理各個任務(wù)的實時性。還需要子節(jié)點保證網(wǎng)絡(luò)行為的“實時性”:如用于閉環(huán)施放藥物的子節(jié)點系統(tǒng),在接到主節(jié)點發(fā)來的“給藥”指令之后應(yīng)該以最短的反應(yīng)時間給出操作。這就與低功耗的指標(biāo)相矛盾:為了更快的反應(yīng)速度,應(yīng)該在空閑時采用“偵聽”方案或者休眠間隔很短的方案――這樣同時增大了空閑時功耗;反之,為了避免該給藥子節(jié)點的電池能量大都浪費在空閑時狀態(tài),應(yīng)該采用空閑時休眠的方案,并且該加大休眠間隔――這樣在主節(jié)點開始發(fā)送喚醒要求(大多數(shù)這種時候都是緊急情況)之后還要等到子節(jié)點的下次定時喚醒才能夠給出響應(yīng),最壞情況下的反應(yīng)速度為子節(jié)點的定時喚醒周期。所以目前這一問題的解決方案就是空閑休眠間隔、偵聽時間的折中選取。以具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:在“國內(nèi)外研究動態(tài)”中的ADICOL項目中,胰島素施放操作的閉環(huán)控制是每3分鐘定時喚醒工作一次,以保證最壞情況下的給藥控制延遲不超過3分鐘。而保守情況下(按每天需施放胰島素10次估計推算)都至少有97%的喚醒是不需要做給藥的,這樣就浪費了子節(jié)點大量的電池能量,降低了有效用能量的使用效率。

第三是功能的靈活性。由于每個子節(jié)點系統(tǒng)的RF模塊和通訊協(xié)議都沒有差別,所以通常的設(shè)計都主要考慮傳感器接口模塊的靈活可配置等等。很多現(xiàn)有的傳感器件或芯片接口大致分為兩種:模擬量(需要SoC提供ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換)和數(shù)字量(傳感器自帶ADC,僅需要滿足相應(yīng)時序)。已有的相關(guān)研究大多是基于這兩類接口進(jìn)行展開的。但是在不同功能的子節(jié)點系統(tǒng)內(nèi),除了傳感器件前端需要采集的物理量類型和接口不一樣之外,其軟件程序在操作順序、運算復(fù)雜度、處理方法等方面都有區(qū)別,SoC本身的軟件部分就需要根據(jù)具體子節(jié)點的功能進(jìn)行調(diào)整。如果在每個子節(jié)點設(shè)備封裝前預(yù)先寫好軟件算法,還需要專門的“燒寫”設(shè)備。我們的研究中采用一種可由主節(jié)點遠(yuǎn)程配置子節(jié)點軟件的協(xié)議,就可以在滿足“軟件靈活性”要求的同時不引入其他設(shè)備。

4)總結(jié)

如前述,WBASN的優(yōu)化重點在于子節(jié)點系統(tǒng), 而子節(jié)點系統(tǒng)的核心是SoC平臺。為了保證子節(jié)點SoC平臺的超低功耗、高集成度、靈活性、高效率、可靠性等,需要SoC平臺中的數(shù)字系統(tǒng)有完善的功能和異常處理能力、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)、良好的可靠性和能量管理等。

系統(tǒng)內(nèi)各個傳感器設(shè)備(或稱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“近人體節(jié)點”)的主要指標(biāo)可以歸結(jié)為:系統(tǒng)集成度,小型化/微型化,低功耗電路設(shè)計,無線遙感鏈路和信號處理算法等。除此之外,其他一些指標(biāo)如服務(wù)質(zhì)量、安全性、多傳感器數(shù)據(jù)融合和診斷支持等也都是世界上相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)各研究組正在研究的課題。

4.2 帶有植入式處理器的電刺激器

電刺激治療方法是當(dāng)今臨床和日常的物理康復(fù)最常用的、重要的治療手段之一,在心臟起搏器、人工聽覺、人工視覺、腦電刺激等許多領(lǐng)域中有著非常重要的作用。該方法通過將一定量的電流通過特制電極施加到人體組織,實現(xiàn)促進(jìn)恢復(fù)正常的神經(jīng)傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)功能等治療作用,不僅可起到鎮(zhèn)痛、消腫、消炎、脫敏、緩解肌肉痙攣等功效,有時甚至還可以修復(fù)、替代某些受損的人體組織和器官。一般的電脈沖刺激時采用無極性微分型指數(shù)波形,由電荷相等的正負(fù)脈沖波構(gòu)成,負(fù)指數(shù)脈沖起神經(jīng)纖維去極化作用,正脈沖起電荷平衡的作用,可避免組織損傷。集成電路技術(shù),特別是植入式的處理器控制應(yīng)用在電刺激器中,可以完成復(fù)雜的信號處理,同時極大的保證操作的可靠性和無侵害性。

心臟起搏器是最早的醫(yī)用電刺激儀器之一,它發(fā)放電脈沖,通過與心內(nèi)膜相接觸的電極導(dǎo)線,刺激心臟使之激動收縮,以模擬心臟的沖動發(fā)生和傳導(dǎo)等電生理功能,起到治療由于某些心律失常所致的心臟功能障礙。心臟起搏器的結(jié)構(gòu)包括脈沖發(fā)生器(pulse generator)和電極-導(dǎo)線(lead)兩大系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器由電池、釋放與調(diào)節(jié)電脈沖的電路和外殼構(gòu)成。脈沖發(fā)生器控制起搏節(jié)律,猶如整個系統(tǒng)的“大腦”。現(xiàn)在的脈沖發(fā)生器是非常小的,一種典型的尺寸為5cm x 5cm x 6mm,重量在30克左右。

在正常的聽覺系統(tǒng)中,聲音的機(jī)械震動通過外耳和中耳之后,會在耳蝸的各處與基底膜發(fā)生共振?；啄さ恼駝訋用?xì)胞纖毛的振動,產(chǎn)生毛細(xì)胞的感受器電位,進(jìn)而產(chǎn)生聽神經(jīng)的動作電位發(fā)放。腦的中樞聽覺系統(tǒng)能夠根據(jù)聽神經(jīng)中不同神經(jīng)纖維的發(fā)放情況判斷基底膜的振動情況,進(jìn)而推斷聲音的頻率成分。在一些患有感覺神經(jīng)性耳聾的病人內(nèi),毛細(xì)胞由于多種因素如遺傳、疾病等而遭到損傷或者數(shù)量減少,無法正常地驅(qū)動聽神經(jīng)。而人工耳蝸的基本工作原理就是繞過毛細(xì)胞這一環(huán)節(jié),直接對聽神經(jīng)進(jìn)行電刺激。于是這種電刺激的效果就好像是聽神經(jīng)被聲音通過正常的基底膜和毛細(xì)胞驅(qū)動一樣。

人工耳蝸只是一種聽覺假體,并不能“治愈”耳聾或其他聽覺障礙。人工耳蝸的工作是基于耳蝸的不同部分與不同聲音頻率之間一種規(guī)則的對應(yīng)關(guān)系(頻率拓?fù)湫再|(zhì))。一般需要使用更加復(fù)雜的處理方法以避免造成組織、電極損傷等一些不良影響。

視覺假體技術(shù)也屬于功能電刺激的一種。大多數(shù)盲人的視覺通路中往往只有一部分發(fā)生病變,而其余部分神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)和功能尚完好。于是就能夠?qū)σ曈X通路的完好部位施加特定的人工電刺激,來興奮神經(jīng)細(xì)胞以模擬自然光刺激的效果,使盲人產(chǎn)生視覺感受。

視覺假體的工作原理與人工耳蝸相似。視覺假體系統(tǒng)包括一個位于病人體外的視頻采集設(shè)備(如小型攝像機(jī)),視頻處理模塊,電刺激編碼模塊和植入到視覺通路特定部位的多電極陣列。由視頻采集設(shè)備采集到的實時視頻圖像經(jīng)過處理,轉(zhuǎn)化為驅(qū)動多電極陣列的信號。多電極陣列對視覺神經(jīng)組織施加一定幅度、波形和頻率的電流刺激,興奮視覺神經(jīng)元,從而使病人產(chǎn)生視覺感受。

人工視覺刺激器主要包括視網(wǎng)膜刺激器、視皮層刺激器和視神經(jīng)刺激器。其中視網(wǎng)膜刺激器發(fā)展最快。視網(wǎng)膜刺激器是在視網(wǎng)膜下或視網(wǎng)膜表面植入不同微電極,使外界光線轉(zhuǎn)換成電流,通過微電極刺激并激活視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞及其網(wǎng)絡(luò),而產(chǎn)生光感。這種裝置可使失明或接近失明的眼重新獲得部分有用視力。其優(yōu)點是可以產(chǎn)生較準(zhǔn)確的視覺感知,而且所需電流強(qiáng)度較小,玻璃體有利于熱量的散發(fā),以及可直接觀察到植入刺激器及植入后的反應(yīng)。至今已有較多實驗表明視網(wǎng)膜前或膜下芯片植入方法可行,有較好的生物相容性及長期穩(wěn)定性,達(dá)到預(yù)期效果。

目前全世界范圍內(nèi)已經(jīng)接受植入的病人較之佩戴人工耳蝸的病人要少得多。而且目前美國食品藥品監(jiān)督局(FDA)也尚未批準(zhǔn)任何類型的視覺假體的臨床應(yīng)用。

下面以人工聽覺的具體系統(tǒng)為例,詳細(xì)介紹一下帶有植入式處理器的電刺激器:

帶植入式處理器的雙模人工耳蝸系統(tǒng)

人工耳蝸就是通過電刺激末梢神經(jīng)系統(tǒng)的方式來修復(fù)聽覺的一種醫(yī)療電子裝置。它把外部的聲音轉(zhuǎn)換為聽神經(jīng)需要的電刺激,將這種刺激通過植入電極刺激聽覺神經(jīng),幫助傳感性耳聾患者恢復(fù)(人工制造出)聽覺。它是迄今為止治療極重度耳聾唯一有效的方法,也是唯一被商品化的感官神經(jīng)修復(fù)技術(shù)。目前各種人工耳蝸產(chǎn)品在設(shè)計上細(xì)節(jié)不盡相同,但它們的基本硬件構(gòu)成和工作原理卻是一樣的。

1)人工耳蝸的硬件構(gòu)成

人工耳蝸的基本硬件構(gòu)成如圖 6所示,主要分為體外和體內(nèi)兩個部分,其工作原理和流程如下:

(1)體外的麥克風(fēng)首先把采集到的機(jī)械聲音信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號;

(2)模擬電信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號;

(3)數(shù)字信號處理器(DSP)對數(shù)字聲音信號進(jìn)行分析并決定如何驅(qū)動埋植于耳蝸內(nèi)的電極去刺激聽神經(jīng),形成刺激指令序列;

(4)刺激指令序列經(jīng)過調(diào)制后以無線電波的方式發(fā)送給體內(nèi)部分;

(5)體內(nèi)的解調(diào)器從無線電波中獲取體內(nèi)電路工作所需的能量,并對刺激指令序列進(jìn)行解析;

(6)體內(nèi)的刺激器對解調(diào)出來的指令序列進(jìn)行譯碼,然后根據(jù)指令要求在電極上產(chǎn)生相應(yīng)的電流,刺激聽神經(jīng)產(chǎn)生聽覺。

2)新型全植入系統(tǒng)的應(yīng)用

在當(dāng)前植入式電池不足以支撐數(shù)字式全植入人工耳蝸系統(tǒng),而模擬式全植入系統(tǒng)又存在著諸多缺陷的情況下,新型全植入系統(tǒng)的設(shè)計思路除了繼續(xù)降低數(shù)字系統(tǒng)本身的功耗外,還可以在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行調(diào)整,降低系統(tǒng)對電池的使用量?；谶@些考慮,我們提出了帶植入式處理器的可雙模工作的新型人工耳蝸系統(tǒng),如圖 7所示。

該系統(tǒng)在體內(nèi)集成了一套完整的語音信號采集、處理電路,以及與體外的無線接口,同時配有植入式電池。所謂“雙?！?是指該系統(tǒng)既可以工作在不帶任何外部輔助裝置的體內(nèi)單機(jī)模式下,如圖 7(b)所示,也可以工作于體外語音信號采集電路與體內(nèi)處理電路協(xié)同的聯(lián)機(jī)模式下,如圖 7(c)所示。從技術(shù)可行性的角度上講,聯(lián)機(jī)模式下的系統(tǒng)在當(dāng)前的電路技術(shù)條件下是可以實現(xiàn)的,而單機(jī)模式則受制于電池容量和安全性等非電路因素。

這種系統(tǒng)的意義在于,通過兩種模式的交替使用可以很大程度上減少對植入式電池的使用量。而且該系統(tǒng)包含了一個完整的全植入數(shù)字式子系統(tǒng),對該系統(tǒng)的研究可以涵蓋下一代全植入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難點。也就是說,該系統(tǒng)的很多關(guān)鍵技術(shù)將可以直接應(yīng)用到下一代全植入系統(tǒng)當(dāng)中。實際上,在植入式電池的容量和安全方面的性能提升到一定程度之后,這個系統(tǒng)可以自然而然地轉(zhuǎn)換成一個全植入式系統(tǒng)。

3)植入式數(shù)字信號處理器的低功耗設(shè)計

在雙模系統(tǒng)中,最大的技術(shù)難題就在于植入式數(shù)字信號處理器(DSP)的設(shè)計(圖 8),因為它幾乎是整個系統(tǒng)里功耗最大的部件。傳統(tǒng)人工耳蝸中的DSP 處在體外,對功耗的要求還可以寬松一些,畢竟體外的電池可以隨便更換。而在新系統(tǒng)中,無論是哪一種工作模式,對DSP 的功耗要求都是非?？量痰?。在體內(nèi)單機(jī)模式下,DSP 的功耗直接影響著植入式電池的壽命,而植入式電池又不可以隨便更換,所以這種情況下DSP 功耗的重要性自不待言。在聯(lián)機(jī)模式下,由于無線能量傳輸效率低下,DSP 的功耗將會被嚴(yán)重放大,這比DSP 在體外時的情況要惡化很多。

實際的設(shè)計和測試結(jié)果表明,基于開放源代碼硬件的專用指令集處理器(OSH-ASIP)設(shè)計方法有助于提高效率并降低成本,同時可以有助于去除通用處理器中存在的冗余,從而提高處理器的執(zhí)行效率、降低功耗。通過綜合運用指令集簡化、等待模式、循環(huán)暫存、存儲器切割、操作數(shù)隔離和時鐘門控等多種低功耗設(shè)計技術(shù),在0.18μm CMOS 工藝下設(shè)計實現(xiàn)的一款人工耳蝸專用的低功耗DSP實際測量結(jié)果為:在10MHz 的時鐘頻率下執(zhí)行連續(xù)交織采樣(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果顯著。

4)總結(jié)

就當(dāng)前的技術(shù)水平來講,數(shù)字式全植入的人工耳蝸系統(tǒng)仍然因為能量供應(yīng)不足(功耗大而電池容量小)的緣故無法實現(xiàn)。但是除了功耗外并沒有其他理由可以阻礙數(shù)字系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展,況且相比于模擬系統(tǒng)中那些固有的缺陷,功耗實際上是一個會隨著微電子設(shè)計和制造水平的提高而逐步得到解決的問題。因此,從長遠(yuǎn)看數(shù)字式全植入系統(tǒng)才是人工耳蝸系統(tǒng)最優(yōu)的選擇方案。

4.3 智能內(nèi)窺鏡膠囊

傳統(tǒng)醫(yī)用內(nèi)窺鏡(如胃鏡和腸鏡)需要使用光纖或電纜插入人體體腔內(nèi)拍攝病征圖像以供醫(yī)生診斷,這些連接線會給病人帶來很大不適,而且診斷存在盲區(qū),并可能會有消化道傷損等并發(fā)癥。智能內(nèi)窺鏡膠囊的出現(xiàn)給消化道疾病的診斷帶來了便利,克服了上述缺點。如圖 9所示,病人在吞服了膠囊內(nèi)鏡以后,膠囊依靠消化道的蠕動在其中緩慢移動。移動的過程中會采集人體內(nèi)消化道的圖像并以無線的方式發(fā)送至體外記錄儀,并可以上傳至基站以供醫(yī)生診斷病情。膠囊內(nèi)鏡不會給病人帶來不適,在檢測時病人也可活動,而且它可以完成全消化道的檢測,掃除了傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡存在的盲區(qū)。

1)智能內(nèi)窺鏡膠囊的發(fā)展歷史

智能內(nèi)窺鏡膠囊(消化道膠囊內(nèi)鏡)的概念最早于2000年由以色列科學(xué)家提出并實現(xiàn),之后Given Imaging公司生產(chǎn)出第一款商用的膠囊內(nèi)鏡產(chǎn)品Pillcam。最近的幾年里各國的工業(yè)界和學(xué)術(shù)界相繼開始對這種產(chǎn)品的研發(fā),一些新產(chǎn)品和新技術(shù)陸續(xù)面世:日本的奧林巴斯公司推出的EndoCapsule產(chǎn)品在日本也開始商用;日本NORIKA Syaka RF lab正在研發(fā)用無線供能,代替電池供電的技術(shù),以及控制膠囊內(nèi)鏡姿態(tài)的控制技術(shù);韓國研究機(jī)構(gòu)推出了以人體作為導(dǎo)體來直接傳輸信息的技術(shù),用以代替射頻收發(fā)機(jī),目前也已成功地利用到膠囊內(nèi)鏡產(chǎn)品中。在可預(yù)見的將來還將出現(xiàn)集診斷、活檢、給藥及消化道行走等各種功能于一體的產(chǎn)品。

2)膠囊內(nèi)鏡的結(jié)構(gòu)

完整的口服式智能內(nèi)窺鏡膠囊系統(tǒng)由膠囊內(nèi)鏡、體外便攜式記錄儀和工作站三部分構(gòu)成。膠囊內(nèi)鏡是整個系統(tǒng)最為重要的部分,也是設(shè)計難度最高的部分,在集成電路設(shè)計時尤其要注意功耗等問題。外殼內(nèi)的電路系統(tǒng)主要由五個部分組成,如圖 10所示,包括一個商用CMOS圖像傳感器、白色發(fā)光LED、一個商用射頻收發(fā)機(jī)芯片及天線、一塊用于控制和數(shù)據(jù)處理的專用集成電路和兩節(jié)鈕扣電池。

商用的CMOS圖像傳感器位于整個膠囊的一端,負(fù)責(zé)采集消化道中的彩色圖像數(shù)據(jù)。支持多種圖像分辨率,最高速率可達(dá)30fps。高亮度的白光LED均勻地排布在圖像傳感器鏡頭座外的環(huán)形PCB上,在采集圖像時提供照明光線。高性能、低功耗的商用射頻收發(fā)機(jī)位于膠囊的另一端,保證膠囊系統(tǒng)的無線通信。射頻收發(fā)機(jī)工作在433MHz的ISM頻段,采用FSK的調(diào)制方式,有效碼率最高可達(dá)500kbps。兩顆1.5V的鈕扣電池串聯(lián)后為整個電路系統(tǒng)提供所需的能量。它們位于膠囊的中部,在圖像傳感器和射頻收發(fā)機(jī)之間。用于控制和數(shù)據(jù)處理的專用集成電路位于圖像傳感器與電池之間,它將系統(tǒng)各部分的功能組合起來,形成完整的電路系統(tǒng)。

專用集成電路是膠囊內(nèi)鏡的控制核心(圖 11),它由數(shù)字基帶、電源管理單元和無線喚醒子系統(tǒng)三部分組成。其中數(shù)字基帶部分主要實現(xiàn)通信控制和圖像壓縮兩大功能。電源管理單元可將電池電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)各個部分所需的電源電壓。無線喚醒子系統(tǒng)可以對密封在膠囊中的電路系統(tǒng)進(jìn)行開啟、關(guān)閉、復(fù)位和配置操作,提高了系統(tǒng)可靠性,也便利了產(chǎn)品的組裝和生產(chǎn)過程。

3)膠囊內(nèi)鏡的低功耗實現(xiàn)

在膠囊內(nèi)鏡的電路系統(tǒng)中,射頻部分消耗的能量一般超過總能量的60%。為了在不增加射頻電路功耗的前提下縮短有效的射頻傳輸時間,在系統(tǒng)的數(shù)字基帶中引入了信源編碼――圖像壓縮。這樣大大減少了射頻收發(fā)機(jī)發(fā)送一幀圖像的數(shù)據(jù)量,也就相應(yīng)地減少了每幀圖像射頻部分的能量,并且有利于進(jìn)一步減小系統(tǒng)工作的占空比,延長電池的工作時間。

引入圖像壓縮功能實際上是使用數(shù)字電路的能量去換取射頻部分的能量,而且數(shù)字電路的低功耗技術(shù)比較容易實現(xiàn),使得降低數(shù)字電路的功耗相對于降低射頻電路的功耗更為容易。因此,只要對圖像壓縮的計算復(fù)雜度做出仔細(xì)的評估,電路系統(tǒng)整體能量的降低不難實現(xiàn)。

目前智能內(nèi)窺鏡膠囊系統(tǒng)還沒有正式的產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn),但一般包括如下幾個重要指標(biāo):

1)工作時間:至少為8小時,因為一般膠囊內(nèi)鏡通過人體消化道的時間為8小時。

2)尺寸:為方便病人吞服,膠囊尺寸一般直徑為10~12mm,長度為20~30mm。

3) 圖像幀率和分辨率:目前產(chǎn)品的圖像幀率一般為2fps。當(dāng)然,在滿足基本工作時間的條件下,圖像幀率和分辨率都是越大越好。

4)總結(jié)

基于上述膠囊內(nèi)鏡的結(jié)構(gòu),可以對其應(yīng)用需求做出細(xì)致的分析,對系統(tǒng)的供電方式、體積尺寸、通信方式、工作時間、可靠性等要求進(jìn)行綜合考慮。分析和測量結(jié)果表明,在系統(tǒng)級設(shè)計上采用了圖像壓縮、雙向通信和無線喚醒等功能能夠滿足性能要求,而且這些技術(shù)的應(yīng)用對于有類似的大數(shù)據(jù)量、高碼率的植入式電子醫(yī)療集成系統(tǒng)也具有參考價值。

目前國內(nèi)有清華大學(xué)、中科院合肥智能機(jī)械研究所、重慶大學(xué)、重慶金山科技集團(tuán)等單位都在分別從事這方面的研究。

5 結(jié)語

本文從醫(yī)療健康領(lǐng)域的社會需求、市場需求現(xiàn)狀入手,對我國醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇進(jìn)行了分析,并對其中的關(guān)鍵技術(shù)――集成電路技術(shù)應(yīng)用做了基本介紹。多方面的數(shù)據(jù)分析表明,醫(yī)學(xué)微電子系統(tǒng)研究設(shè)計的核心發(fā)展趨勢可以歸結(jié)為小型化/微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化。最后還通過幾個在研項目實例進(jìn)一步闡釋了集成電路技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用。

集成電路對國家的重要性范文第4篇

中國裝備制造業(yè)經(jīng)過50多年的發(fā)展，取得了令人矚目的成就，形成了獨立完整、門類齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定水平的裝備制造體系，為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)提供了一批重要裝備，已成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，總量規(guī)模居世界前列。但是，相對于國際發(fā)展新格局，相對于世界技術(shù)進(jìn)步的大潮流，自主創(chuàng)新能力弱正在成為中國裝備制造業(yè)的軟肋。有人曾把中國裝備制造業(yè)的大而不強(qiáng)，形象地比喻為“虛胖子”；有人透露，目前我國機(jī)械工業(yè)新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率僅為5.9%，僅為工業(yè)發(fā)達(dá)國家的10%；有人認(rèn)為，我國裝備制造業(yè)和國外的主要差距在于具有自主知識產(chǎn)權(quán)的東西少，存在引進(jìn)—落后—再引進(jìn)—再落后的怪圈。古希臘神話中，阿喀琉斯刀槍不入，而腳后跟卻是致命的弱點。當(dāng)箭射中他的腳踵時，英雄的生命就此結(jié)束。將我國的裝備制造業(yè)喻為阿喀琉斯之踵，無疑是在揭示業(yè)內(nèi)一個基本的共識：我國裝備制造業(yè)自主研發(fā)能力差，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的東西少。目前，裝備制造業(yè)還沒有完成承擔(dān)起“裝備中國”的重任。我們的裝備制造業(yè)發(fā)展到今天，已經(jīng)到了非自主創(chuàng)新不可的時候了，如果不自主創(chuàng)新，我們就會被西方國家壓制在產(chǎn)品的低端水平。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的推進(jìn)，使競爭已經(jīng)從價格競爭、質(zhì)量競爭，發(fā)展到了價值競爭、品牌競爭，要有品牌、要有價值，就必須要有自主知識產(chǎn)權(quán)，要有自主知識產(chǎn)權(quán)，就必須要有自主創(chuàng)新。面對國際競爭日益激烈、科技進(jìn)步日新月異的新形勢，只有在裝備制造業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展上占據(jù)優(yōu)勢地位，才能始終贏得和保持發(fā)展的主動權(quán)，從而在國際競爭中處于更為有利的戰(zhàn)略地位。加快裝備制造業(yè)的振興，關(guān)鍵是加強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力建設(shè)，可以說，自主創(chuàng)新是裝備制造業(yè)的生命。

“十一五”注定是我國制造業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)遇期，是制造業(yè)升級、跨越的關(guān)鍵階段。從“十一五”規(guī)劃到《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，再到《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》，國家對裝備制造業(yè)的扶植力度一環(huán)緊似一環(huán)，并且把振興裝備制造業(yè)提升到了國家與民族安全的前所未有的高度。“十一五”規(guī)劃為振興我國裝備制造業(yè)提出了總體目標(biāo)：努力突破核心技術(shù)，提高重大技術(shù)裝備研發(fā)設(shè)計、核心元器件配套、加工制造和系統(tǒng)集成的整體水平。特別是在高效清潔發(fā)電和輸變電、大型石油化工、先進(jìn)適用運輸裝備、高檔數(shù)控機(jī)床、自動化控制、集成電路設(shè)備和先進(jìn)動力裝置等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，提高研發(fā)設(shè)計、核心元器件配套、加工制造和系統(tǒng)集成的整體水平。《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為振興我國裝備制造業(yè)提出了技術(shù)目標(biāo)：掌握一批事關(guān)國家競爭力的裝備制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平進(jìn)入世界先進(jìn)行列。到2010年，全社會研究開發(fā)投入占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重提高到2%，2020年提高到2.5%以上，力爭科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到60%以上，對外技術(shù)依存度降低到30%以下。十六屆五中全會通過的《****中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議》，“提高自主創(chuàng)新能力和加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)”是其點睛之筆。黨的十七大報告提出發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，振興裝備制造業(yè)。十七大報告對自主創(chuàng)新也非常重視，“自主創(chuàng)新”在報告中出現(xiàn)了十次，充分體現(xiàn)了自主創(chuàng)新是科學(xué)發(fā)展觀的重要內(nèi)涵之一，也是實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。自主創(chuàng)新是一項重大的國家戰(zhàn)略。我國要通過自主創(chuàng)新提升經(jīng)濟(jì)和科技水平，裝備制造業(yè)也必然要走自主創(chuàng)新的道路。

自主創(chuàng)新的對立面不是開放創(chuàng)新，自主創(chuàng)新不排斥開放與繼承，自主創(chuàng)新也不是鼓勵一切從頭做起，原始創(chuàng)新是自主創(chuàng)新，集成技術(shù)是自主創(chuàng)新，引進(jìn)消化吸收、改進(jìn)進(jìn)而再創(chuàng)新也是自主創(chuàng)新一個重要的組成部分。原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新往往孕育著科學(xué)技術(shù)的重大發(fā)展和飛躍，是科技創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)和科技競爭力的源泉。同時，我們還必須把引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)與再創(chuàng)新緊密結(jié)合起來。目前，裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力基本態(tài)勢可以歸結(jié)為四類：一是能夠進(jìn)行部分原始創(chuàng)新的航天技術(shù)、軌道交通等行業(yè)。二是能夠在引進(jìn)--消化--吸收基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新的通信設(shè)備、發(fā)電設(shè)備、軍用飛機(jī)、載重汽車等行業(yè)。三是處于引進(jìn)--消化--吸收過程而沒有系統(tǒng)掌握核心技術(shù)的轎車、大型乙烯成套設(shè)備等行業(yè)。四是依賴于國外產(chǎn)品，國內(nèi)基本沒有開發(fā)的行業(yè)，如大型飛機(jī)、半導(dǎo)體和集成電路設(shè)備、光纖制造設(shè)備、大型科學(xué)儀器以及大型醫(yī)療設(shè)備等（區(qū)賢明，2006）。 從整體上來說，裝備制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新主要處于技術(shù)引進(jìn)的階段，不但大量自主創(chuàng)新的階段還沒有到來，而且對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收能力也是有限的，重復(fù)引進(jìn)現(xiàn)象屢見不鮮。另外，在自主創(chuàng)新能力的基本態(tài)勢中，集成創(chuàng)新也是裝備制造業(yè)所欠缺的。 我們認(rèn)為，解決裝備制造業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)的關(guān)鍵在于根據(jù)其產(chǎn)業(yè)特征（產(chǎn)權(quán)、技術(shù)等）和外部環(huán)境（政策），給出切實可行的技術(shù)引進(jìn)吸收的產(chǎn)業(yè)組織模式和產(chǎn)業(yè)組織政策，構(gòu)建“技術(shù)引進(jìn)--消化--吸收”的平臺，然后向“自主創(chuàng)新”進(jìn)行漸進(jìn)的轉(zhuǎn)變，最終達(dá)到獨立創(chuàng)新的階段。

我們的裝備制造業(yè)，不能始終落在別人后邊，吃別人的剩飯，我們必須走自主創(chuàng)新的道路。首先，要樹立勇于自主創(chuàng)新的信心，以最大的決心培育創(chuàng)新能力。金錢買不來核心技術(shù)，單純依靠技術(shù)引進(jìn)實現(xiàn)不了現(xiàn)代化。自主創(chuàng)新不光是口號，要落實到行動中去才會有效果。中國裝備制造業(yè)不能依賴國外、不能人云亦云，而應(yīng)切實加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。過去有人以為什么都可以從國外買，這個觀念很錯誤。即便是與國外的合作，也應(yīng)該堅持“以己為主”，不要受制于人。產(chǎn)品可以模仿，技術(shù)也可以引進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新能力是無法引進(jìn)的，要靠企業(yè)自身的積聚。這是企業(yè)核心競爭力所在。因此，裝備制造企業(yè)一定要相信自己的能力，腳踏實地地走出一條自主創(chuàng)新的道路來。

集成電路對國家的重要性范文第5篇

關(guān)鍵詞：電子測量技術(shù)；電子測量儀器；

中圖分類號：TM930 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-01

信息技術(shù)的發(fā)展拓展了參數(shù)測量的應(yīng)用場景，提升了對參數(shù)測量的應(yīng)用需求，為獲得更高精度、更快速度以及更多功能的測量結(jié)果，電子測量技術(shù)及電子測量一起得到了飛速的發(fā)展。完善有效的測量方法配合先進(jìn)的電子測量設(shè)備逐漸成為電子專業(yè)測量的主要實現(xiàn)方式。

一、電子測量的特點

（一）電子測量的對象

早期的電子測量主要是對被測量對象的電參數(shù)信號、傳輸特性、受干擾特性進(jìn)行測量，之后隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子測量技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備也被逐漸應(yīng)用到其他內(nèi)容的測量當(dāng)中，如通過傳感器等設(shè)備將諸如機(jī)械物理量、熱物理量以及光物理量等轉(zhuǎn)化為量化的電信號量進(jìn)行分析等。目前電子測量技術(shù)和儀器主要被應(yīng)用的場景為：電能量信號的測量，如電功率、電壓與電流等；干擾量及干擾后的信號特性測量，如信噪比、頻譜、相位、失真度等；電路元器件測量，如電容與三極管的參數(shù)測量、集成電路的性能參數(shù)測量等。

（二）電子測量的優(yōu)勢

現(xiàn)代電子測量儀器的應(yīng)用拓展了參數(shù)可測量的范圍，現(xiàn)代測量技術(shù)的應(yīng)用拓展了可被測量參數(shù)的種類，傳統(tǒng)測量方式下所無法獲得的測量，都可以通過相應(yīng)的電子測量技術(shù)獲得高精度的測量結(jié)果。具體來說，應(yīng)用電子測量技術(shù)和設(shè)備所具有的測量優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.能夠在更寬范圍內(nèi)對參數(shù)進(jìn)行測量。電子測量儀器的量程更廣，精度更高，量程數(shù)量級更大，可測量的頻帶范圍更寬。如電阻電子測量設(shè)備的量程寬度可達(dá)到六至七個數(shù)量級，這是普通的歐姆表所無法達(dá)到的。

2.測量精度和測量準(zhǔn)確度更高，測量速度更快。電子測量儀器對參量的測量主要是通過電磁波或電子運動來實現(xiàn)的，因而所能夠?qū)崿F(xiàn)的測量精度和測量準(zhǔn)確度更高，特別是在時間量和頻率量測量方面其優(yōu)勢更為明顯。同時，相較于其他信號而言，電磁信號的速度更快，能夠在更短時間內(nèi)獲得測量結(jié)果。

3.可進(jìn)行在線測量和遠(yuǎn)程測量。電子測量技術(shù)可以在相關(guān)儀器中添加多種類型的傳感器，這些傳感器可被放置于不便于停留或無法達(dá)到的區(qū)域?qū)ο嚓P(guān)信號進(jìn)行采集，若能夠集成到相關(guān)位置，還能夠在不改變被測量對象工作狀態(tài)的情況下實現(xiàn)不間斷在線測量，并將測量結(jié)果以有線或者無線的方式傳輸給接收端進(jìn)行顯示、存儲或打印等。

4.便于計算機(jī)處理。電子測量所獲得的數(shù)據(jù)大多都是數(shù)字信息，這些信息更加便于在計算機(jī)端進(jìn)行處理與分析，配合使用計算機(jī)能夠有效擴(kuò)展被測量的應(yīng)用范圍。

二、電子測量技術(shù)與儀器的應(yīng)用重要性分析

電子測量技術(shù)和儀器以測量技術(shù)為基礎(chǔ)，吸收融合了計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等多種計數(shù)方式，可以將被測量對象或系統(tǒng)的參數(shù)以電量、光量以及其他非電量的方式傳遞給處理端進(jìn)行處理和分析。電子測量技術(shù)和儀器已經(jīng)在各行業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是推動科技進(jìn)步和科技創(chuàng)新的重要條件。

電子測量技術(shù)和儀器配合使用基本能夠?qū)崿F(xiàn)對任何參數(shù)的測量，因而其應(yīng)用場景非常廣泛，幾乎涉及到了人們生活與社會發(fā)展的各個方面。其測量結(jié)果對各項技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。如對無線通信速率的測量以及空間噪聲特性的測量可以有效指導(dǎo)無線通信系統(tǒng)的技術(shù)革新；光柵、磁尺以及激光測量設(shè)備等在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用推動了高精度數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得越來越高精度的器件生產(chǎn)成為可能。

特別地，電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展更是同步甚至于超前其他技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的。統(tǒng)計資料顯示，二十世紀(jì)九十年代的發(fā)達(dá)國家中，電子測量技術(shù)與儀器所占的國民生產(chǎn)總值只有百分之四左右，但是其對整個國民經(jīng)濟(jì)的推動作用卻占據(jù)了超百分之六十的份額，與國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)度達(dá)百分之九十。電子測量技術(shù)和儀器是國家綜合技術(shù)的客觀體現(xiàn)，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。

三、電子測量技術(shù)和儀器的發(fā)展前景

總體來看，電子測量儀器的未來發(fā)展方向主要集中在通用化與平臺化、模塊化、虛擬測試化等方面。

通用化與平臺化是指現(xiàn)代測量儀器和技術(shù)正在逐漸由依賴硬件性能向依賴軟件性能轉(zhuǎn)變，各種測量軟件和功能逐漸被集成到一臺測量儀器中，且測量對象與測量設(shè)備相互獨立，只需要根據(jù)測量需求適當(dāng)?shù)母能浖δ芗纯蓪崿F(xiàn)單臺測量儀器的多參數(shù)、多用途測量。

模塊化是指整個測量系統(tǒng)提供總線接口，各功能采用模塊化思想進(jìn)行設(shè)計，在應(yīng)用時可實現(xiàn)快速配置和模塊更新。這樣既能夠有效減小測量儀器的體積和重量，還能夠依照最新的測量技術(shù)和方案對測量系統(tǒng)進(jìn)行更新或升級，使得整個測量儀器的兼容性更強(qiáng)。

虛擬測試化是指應(yīng)用虛擬測試技術(shù)對測量結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，對具體參數(shù)測量過程進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)電子測量技術(shù)的工程實用性，進(jìn)而提升測量效率和數(shù)據(jù)測量進(jìn)度。

四、總結(jié)

隨著被測試系統(tǒng)和器件的發(fā)展速度越來越快、體積越來越小、應(yīng)用場景越來越廣泛，人們對測量技術(shù)和測量儀器提出了更高層次的要求，促進(jìn)了新技術(shù)和新方法在電子測量技術(shù)和儀器中的應(yīng)用。電子測量技術(shù)和儀器的應(yīng)用對整個社會的發(fā)展具有先導(dǎo)作用，代表著一個國家的科技實力，影響著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。可見，正確認(rèn)識電子測量技術(shù)和儀器的作用和功能具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹曉雯.電子測量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].電子世界，2013（5）.

[2]代陽，李鋼，陳欣，趙俊偉.電子測量技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].計量與測試技術(shù)，2010（8）.