中国电子学会第十六届电子元件学术年会胜利召开
2010-12-11 10:45:35
来源：《磁性元件与电源》2010年12月刊
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2010年国庆前夕（9月13~16日），中国电子学会元件分会在江苏省昆山市召开了《中国电子学会第十六届电子元件学术年会》。会议由分会秘书长陈福厚先生主持，分会主任委员温学礼先生到会指导并在大会上就国家“十二五”计划及在新一代信息技术发展中电子元件的作用作了重要讲话。包括国内著名元件专家章士瀛、杨邦朝、庄严、周济等60多名代表与会。会议印发了有36篇论文的“论文集”，其中汇集了近几年来由高等学校，国家重点实验室、研究院所和企业研究开发所取得的一些科技成果总结。与会代表听取论文宣讲后，普遍认为启发很大，正如论文集的前言所述，这些文章涉及电子元件产业的发展状况与前景展望，以及当前电子元件领域的一些热点问题，如印刷电子学、忆阻器、新型照明光源材料、LTCC无源集成技术、敏感元件及传感器、多层陶瓷电容器材料、低温烧结陶瓷、无铅陶瓷、微波介质陶瓷、叠层片式电感材料、微特电机、继电器、可靠性等多个专题。这些论文提出了新颖的观点，翔实的数据、甚至具体的工艺技术参数。从这些论文中可见，我国电子元件的自主创新水平有了很大提高，创新型企业正以产学研相结合的形式开始问鼎跨国公司的核心技术。
现将会议中宣讲、介绍的电子元件研究新成果简要作一回顾，以使读者共享会议成果。
1 新技术方面
这里介绍中国电子科技集团公司第七研究所前所长庄严的文章《印刷电子学的发展》、西安电子科技大学杜磊教授的文章《噪声用于电子元器件和电路的可靠性评估》，电子科技大学邓浩教授等的《大容量化学储能系统研究进展》和北京邮电大学许良军教授等的《尘土进入电器实验模拟设备研究》。
1.1 印刷电子学(Printed Electronics)
印刷电子学定义：以影印(Gravure)、丝印(Screen)或喷墨(Ink-jet)等印刷的方法手段形成电子、光电子元器件或将金属、无机材料和有机材料转移到基板上形成无源元件、有源元器件和导线，从而实现电子元器件制造的全印刷化。
目前，印刷电子学主要用于智能标签(RFID)的制作，继其使用的是OLED印刷电子产品，印刷的光生伏打材料已可获得能量转换效率达到18%的太阳能电池。薄膜三极管阵列(TFT)将从2009年1000万美元市场上升至2019年的80亿美元。
a. 喷墨印刷技术的新进展
喷墨技术是最容易实现细微化的技术之一，采用数字喷墨打印的图形转移技术，其加工工序最少（不到传统加工工艺技术的40%），所需设备和材料也最少，生产周期最短，因而节能减排效果最显著，环境污染和成本也最低。利用“超级喷墨打印”可以实现电子元件与电路全印刷化。
日本产业技术综合研究所开发出了可生成并喷射飞升液滴新设备，其液滴直径小于5μm，液滴粘度达到10.000mpa.s，实现了超高粘度微量喷墨，且能快速干燥，液滴重复精度优于0.5μm，喷射频率高达20kHz。
b. 喷墨印刷技术在PCB的应用
喷墨打印技术与传统PCB加工生产过程相比较，前者具有许多优点，如极大地缩短了PCB的加工生产过程，具有可微小型化、生产周期短，成本低，环境友好等优点。而且这种非接触式打印方式避免了对功能溶液的接触性污染，“全印刷电子”化的喷墨打印技术必将在PCB工业，乃至封装行业（特别是系统封装方面）迅速地得到推广应用。
全印刷电路喷墨打印技术在PCB中主要应用在图形转移，埋嵌无源元件和直接形成线路与连接。这将给PCB的设计与工业生产带来革命性的改变与进步。
c. 印刷电子学的未来发展——印刷电子板(PEC)
随着印刷电子学的进步，印刷电路板(PCB)将转变为印刷电子板PEC(Printed electronic circuits)。印刷电子板的基本工艺过程为：基板准备—喷印金属纳米油墨—喷印无源元件及有源器件—烘干/烧结—喷印层间连结凸块—喷涂绝缘油墨—喷印金属纳米油墨—喷印无源元件和有源器件。以此类推形成所需要的多层板，最后喷涂表面焊接盘—喷涂阻焊剂和字符。
由此可见，印刷电子学将使PCB生产成为绿色行业。因为不需要蚀刻、电解、金属化等工艺，所以无废液废气；不需要钻孔，提高了互连的可靠性，减少了设备投资。也节能、节水，同样的产出可以节省80%的劳动力。
d. 印刷电子学及其材料
印刷电子学中的材料涵盖金属、有机和无机三大类材料。目前，金属材料的发展较为成熟，但也仅限于银和铜。有机材料在半导体器件与光电器件中已大量使用，但还存在可靠性和使用寿命等问题，载流子迁移率低也限制其使用，所以有机材料有待开发。无机材料因其印刷性差，烧结温度不易降低，难以得到致密的结构，发展相对落后。据预测，印刷电子学的三大类材料包括印刷薄膜显示器、逻辑、存储、电源和传感器的市场，到2019年将达到576.1亿美元。
e. 印制电子学的发展趋势
将拥有一个巨大的新市场
所涉及的新材料、新设备、新技术将带动一个新行业
除了刚性基板，其载体可为塑料、箔材或纸，将发展成柔性电子学(flexible electronics)
1.2 国外军用电子元器件的发展策略与总体趋势
工业和信息化部电子第一研究所的郭新军博士等综合研究了国内外大量报道，详细地介绍了自上世纪80年代以来，西方发达国家为保持电子元器件的优势地位，在战略、管理、技术和应用四个层面上采取的一系列保护政策和措施，并取得了显著成效。文章还介绍了进入21世纪以来，国外军用电子元器件在系统封装化合物半导体、质量可靠性等技术领域和利用信息技术提升管理能力、元器件供应链监控等管理领域的发展和新趋势。现摘要介绍如下。
1.2.1 国外军用电子元器件的发展策略
a. 在战略层面上，多措施并举，确保关键电子元器件的领先地位。
(1) 实施两项策略：
技术“垄断”策略。在技术上，美国要控制全球用户（武器装备方面）只能接受唯一的技术来源——美国的技术；在标准方面，要控制全球的企业（盟国配套企业）只能按照唯一的标准——美国的标准进行生产。
“黑洞”效应策略。美国通过推行“全球化”战略，把分布于世界各国有价值的资源——包括人才、设施、资金，尽可能纳入美国的研发和生产体系，以维持美国电子元器件的垄断地位。
(2) 采取三项措施：为有效落实以上两项战略，在美国国防部主导下采取了一系列推进措施。
设置专项计划并全力实施。如以集中的高强度投资和“系统化”技术集成引导技术发展，以维持与其它国家技术上的“代差”。上世纪80年代以来实施的主要项目有：超高速集成电路计划(VHSIC)，半导体制造计划(SEMATECH)、微波毫米波单片集成电路计划(MIMIC)、微波功率模块专项计划(MPM)，太赫芝电路发展计划等等。
通过实施专项技术计划，美国国防部有效提高了技术门槛，增强并延续了美国军事电子信息技术在世界上的垄断地位，同时造就了具有世界领先水平的电子元器件公司——如IBM、英特尔、德州仪器、霍尼韦尔、飞思卡尔半导体等公司。
重视基础性投入，关键领域集中投资。
美国国防部对电子基础技术研发预算，始终稳定在较高投资强度上。例如，2007年，DARPA在主要微电子器件基础理论和技术以及先进电子元器件制造工艺技术两个研发领域的预算分别为2.16亿美元和2.13亿美元，占当年DARPA全部研发预算的六分之一，高于DARPA当年16个研发领域的平均预算2.06亿美元。
严格管控技术扩散，多重措施确保领先优势。具体措施是：①加强对设计工具、生产设备开发与控制，将关键元器件核心技术牢牢掌握在自己手中，并确保相关核心技术开发在国内开展。②制订“出口管理规定”，严格控制可以军民两用的电子元器件核心技术向国外输出。③创建“可信任代工服务(Trusted Foundries)”模式，为重大装备项目所需集成电路提供牢靠的“监管链”，确保关键的元器件可靠供应，防止他国削弱其技术优势。同时他们还利用本国的跨国大企业的全球部署，遏制别国技术的进步。
b. 管理层面上，重视体制与机制创新，力求投资效益最大化。其举措为：
(1) 以工程化管理理念，建立职责清晰的管理体系。它由管理体系、技术体系和工作体系等三职责清晰又相互衔接的独立部分组成。管理体系为技术体系和工作体系制定元器件工程化管理指导文件；技术体系为工作体系的正常动作提供技术依据，同时为管理文件的有效实施提供技术保障；工作体系能够有效实施和贯彻管理体系和技术体系要求。
(2) 加强统一规划，注重分工负责
美国国防部对武器装备发展有重大影响的军事专项计划如“联合高功率固体激光器”计划、“超高速集成电路(VHSIC)”专项计划等等都来源于国防预算。各军种的装备发展需求，各自制定和实施发展计划，但仍然纳入国防部统一计划进行管理，实施统一的资金评估、性能演示、定型生产。
(3) 协调产业步调，实施联合开发。
美日等国以拥有众多一流技术人才、先进研发平台和生产平台的优势，为发挥这些科技资源的作用，由政府主导采取开放式管理模式，成立相应的行业组织，联合产学研共同投资，组织系统性技术攻关，引领行业技术发展，共担风险共享成果。
(4) 推行第三方采办，保证质量降低成本。
为提高军事装备的质量和可靠性，欧美国家正广泛采用一种全新的元器件采办模式，即元器件用户通过独立的具有元器件质量认证能力的实体采办电子元器件，而不直接从生产厂商采办。这被称为第三方采办模式，其特点为：
采办承担者具有元器件质量认证能力；可在用户与生产厂商间起纽带作用；自身具有先进完备的试验设备，可开展元器件应用研究，掌握元器件测试，试验、筛选方法和规范；拥有比较完整的、不断更新的生产厂商的档案资料库。
c. 在技术层面上，激励创新，为武器装备发展提供持续的技术支持。
欧美等国家都认为，在国防关键元器件领域面临着威胁，商用现有产品与技术又不足以满足国防装备需求，所以，加强了政府投资以加强重点领域的技术突破，不断巩固领先地位。其具体措施是：
(1) 重视选择国防关键技术，基础技术，引导重点领域关键技术突破。
美国为保证武器系统长期质量优势，非常重视基础技术，在其军事关键技术计划中，专门将电子技术的基础技术——电子元器件、电子材料、制造设备、通用电子设备与测试仪器以及微电路技术列为电子学技术的一个大类进行规划。日本则预见到微电子技术是未来军事技术发展的重点，于是集中力量，刻苦攻关，达到世界先进水平，提高了其技术的整体威慑力。
(2) 重视新概念，新原理研究探索，鼓励原始创新。
美国对新概念，新原理研究探索的创新项目在经费使用、合同管理办法等方面会给予某些特权。
(3) 重视新材料，新工艺开发，以增强发展后劲。
(4) 重视制造工艺技术研发，推动创新成果的产业化。在这一方面，美国不仅让研究机构，大学参加研发，而且吸收军工企业加入，这也是美国确保其军用元器件技术领先的关键因素。
(5) 重视新兴技术与传统技术双备份，最大限度降低应用风险。
这方面比较突出的例子是固态器件与微波真空器件同时发展，以及在大力发展以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、金刚石为代表的第三代宽禁带半导体的同时，仍对HgCdTe、InP、锑化合物等领域的国防专用技术十分重视。
d. 在应用层面上，整机厂商立足国内选择关键元器件，与元器件供应商紧密结合
(1) 政府采取特殊保护政策，确保整机厂商必须选择国内元器件。如美国于1933年颁发并延用到今的《购买美国产品法》。美欧在半导体芯片等微电子行业发生“地域大转移”时，即对军品强化管理，实现了美军微电子产品的“全部自力更生”。此外，美日欧等发达国家将核心电子元器件列入影响国家安全的战略资源加以控制。
(2) 整机厂商严格控制供应链，确保国外厂商不能轻易进入。如对元器件进入供应链要经过严格的、长周期的认证，设有牢靠的“监管链”。
(3) 元器件厂商提供全方位服务，贴近用户需求。
针对军用元器件品种多数量少的特点，与整机企业之间实行股权融合、选择独立分销商、建立长期战略伙伴关系；同时为整机企业进行定期库存分析，多余库存管理，一站式物料清单供货等“精益供应链”。
(4) 用研双方密切结合，相互促进。
如建立产、学、研结合的共同体或产业联盟，即由企业出资金，高校、科研机构出技术，政府提供风险资本、低息贷款并减免税收等予以支持。
1.3 噪声用于电子元器件和电路可靠性评估
西安电子科技大学杜磊教授等的论文指出，保障整机和系统可靠性的方法之一是准确评估电子元器件和电路模块的可靠性，从而筛选出高可靠的产品。但传统的评估电子元器件和集成电路模块可靠性的方法存在周期长、代价高、所需样品数量大和准确性差等问题。众所周知的发生在浴盆曲线平坦区域的大多数失效是电子器件制造过程或寿命期间（工作、测试、存储、运输）产生的潜在缺陷引起的，常规电参数检测很难发现这些潜在缺陷。由于电噪声是对于这类缺陷最为敏感的物理量，因此电噪声成为原位检测潜在缺陷和隐性失效最为理想的工具。基于电噪声的失效物理方法已成为最有前景的电子产品可靠性评估方法。
该论文综述了基于电噪声的失效物理可靠性评估方法的基本概述和应用领域，介绍了西安电子科技大学在这个方向上的研究成果。
1.4 大容量化学储能系统研究进展
电子科技大学邓浩教授等在大会上提供了《大容量化学储能系统研究进展》的论文。文章在指出了当前的能源利用状况及存在的有关问题后指出，发展大容量储能技术势在必行。大容量储能有许多方法，而大容量化学储能技术是进步最快的储能方法。文章介绍的大容量化学储能系统有，锂离子电池、超级电容器、全钒电池和钠硫电池等。
1.5 关于尘土进入电器的模拟试验
众所周知，大气中的尘土颗粒侵入电器以后，会引起电子元件电气性能改变等诸多问题。本届年会推介了北京邮电大学许良军教授等撰写的两篇论文。研究结果确定了影响尘土进入电器的主导因素为外界气流和动态环境。
2 新元件方面
本届年会的多数论文都是论述新元件及其工艺技术的，现选择与会代表最感兴趣的几篇介绍如下。
2.1 《第四种无源元件——忆阻器的概念、原理与应用》，作者为清华大学周济教授等。文章指出，忆阻器被认为是电阻、电容和电感之外的第四个基本电路元件。忆阻器(Memristor)的概念由Chua于1971年提出，得名于其电阻对所通过电量的依赖性。对电阻的时间记忆特性使其在模型分析，基础电路设计，电路器件设计和对生物记忆行为的仿真等众多领域具有广阔的应用前景。由于近年来Strukov等成功制作了具有忆阻性能的器件结构后，忆阻器的研究逐渐成为电路、材料、生物等领域的研究热点。
忆阻器的基本概念：由电路理论可知，三个传统的二端口电路元件电阻(R)、电容(C)、电感(L)建立了四个电路变量电压(V)、电流(I)、磁通量(φ)和电量(q)间的联系。这四个电路变量两两之间可以建立六个数学关系式，其中五对关系式是大家熟知的——分别来自R、C、L、q的定义和法拉第电磁感应定律（见图1四个基本二端口电路元件示意图），但φ、q间的关系却一直没有揭示。Chua从电路变量关系完整性角度，定义了增量忆阻M(q)来描述φ、q之间的这一关系：
M(q)=dφ(q)/dq (1)
满足式(1)所定义关系的电路元件被称为忆阻器。
文章还论述了实现忆阻器的模型与机理，包括：边界迁移模型、电子自旋阻塞模型、绝缘体—金属转变机制、丝导电机制、氧化还原反应和其它相关机理。文章最后指出了忆阻器的应用前景，包括：模型分析、基础电路设计、电路器件设计、生物记忆行为仿真。作者指出，我们有理由相信，更多忆阻机理与模型仍有待揭示，相关结论也将给忆阻器和忆阻系统带来更加广泛的应用。
2.2 工信部电子—所郭新军博士等在《国外军用电子元器件发展策略和总体趋势》一文中，详细介绍了国外军用电子元器件的总体发展趋势。文章分为六个部分：①军用电子元器件更新换代加快，承载系统功能的器件发展将大大提速。其根据是：先进设计制造技术的成熟和被广泛使用；信息化武器装备研制更新升级换代迫切需要新型元器件；新一代半导体、光电子、智能、高磁能积等材料不断创新；新工艺装备不断涌现等等。以上平台将导致元器件形态向系统组件集成，单功能向多功能融合，组件之间数据的有线传输向无线传输转变。预计到2015年，系统芯片将实现硅器件、光电器件和微机电系统的集成，功能更加多样化。2020年，微机电系统将向纳机电系统(NEMS)演进。系统芯片将实现微机电系统、硅器件、分子器件集成。②原始创新领域有望取得重大突破，新兴技术即将登上应用舞台。未来5-15年，下列新产品将会登场亮相：MEMS和NEMS惯性传感器技术将逐步广泛应用于精确制导武器；高温超导器件将在潜艇探测、反潜艇和潜艇导航、预警飞机、雷达、电子战设备、导弹制导、电磁炸弹、高能微波武器等军事装备中广泛应用；高功率自由电子激光器(FEL)将成为美国海军舰船抵卸新威胁的重要手段；具有学习功能的人工智能集成电路(AIIC)将用于军事系统中的复杂控制与决策系统、并行处理系统、声纳信号识别及话音与图像识别。③军用电子元器件的质量、可靠性将持续提高。今后三个方面的技术创新将成为其支持平台：首先是设计、加工工艺、制造设备的创新发展，如模拟仿真技术、集群组合设备加工系统、增强型光刻技术、光测量技术、自组装技术等。其次是一些发达国家推行的宽禁带半导体技术创新计划。第三是美军创建的“持续采办和全寿命支持系统”的继续发展。④军用电子元器件将进一步应用信息技术提升管理能力，满足应用需求。⑤军用电子元器件供应链日趋复杂，隐患增多、监管问题将成为政策重点。⑥军民融合趋势进一步增强，军品将会尽量采用商用元器件。
2.3 年会另有多篇论文介绍了电子元件的成果。
例如，山东大学王矜奉等的《高Li高Sb铌酸钾钠基无铅压电陶瓷》；电子科技大学张宁等的《阴极电沉积法制备Al-Ti复合氧化膜的研究》；广东南方宏明电子科技公司章士瀛等的《ZVD型片式塑封单层氧化锌(ZnO)压敏电阻器的研制》；中科电43研究所李建辉等的《LTCC/金属复合基板技术研究》等。
3 新电子材料方面
年会有多篇论文论述新电子材料的开发与成果。新材料是新元器件开发的物质基础，一种新材料的问世将会带动一个产业链及其技术的发展与进步。
3.1 工信部电子第一研究所黄庆红高级工程师的论文《新型电子材料在军事装备中的应用前景》，介绍了多种新电子材料：①石墨烯，2004年由英国曼彻斯特大学的研究人员发现，这种纯碳物质是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新材料是构建其它维度碳质材料的基本单元。石墨烯含有丰富而新奇的物理现象，为量子电动力学研究提供了理想平台。目前已有多种工艺方法制造石墨烯，如剥离法、外延生长法、电泳沉积法、铜箔上生长大面积石墨烯薄膜等，也研制出了一些石墨烯元器件。②左手材料，左手材料是一种介电常数(ε)和磁导率(μ)同时为负的人工材料，由于其具有反常的多普勒效应，反常的切连科夫效应，完美的透镜效应和负折射效应等特性而成为应用物理，光学等领域的研究热点。1967年苏联科学家首次报道“左手材料”，但此后的30年中，自然界并未发现实际的左手材料。直到1998年，英国科学家提出了一种设计结构，可以实现负的介电常数和负的磁导率，从此引起了广泛的研究。目前国内外都取得了一些成果，其主要应用有：天线覆盖左手材料可以提高天线定向性，可以减少手机辐射对人体的伤害，构成对电磁波的“隐身”效果和屏蔽效果。左手材料的应用前景十分广泛。③冷等离子体(cold plasma)，等离子体是固态、液态和气态三种形态之外的第四态物质即等离子态，其运动主要受电磁力的支配。等离子体在整体上呈电中性，但有很好的导电性。等离子体按其热容量大小可分为高温等离子体，热等离子体和冷等离子体。冷等离子体是电子温度很高，重粒子温度很低、总体温度接近室温的非常平衡的等离子体，可以由稳态电源、射频、微波放电在1000PA以下生成。
冷等离子体的应用：用来隐身，制备太阳级硅，活化甲烷分子，利用其频选特性可抑制微波滤波器的寄生通带，用来刻蚀单晶硅等等。冷等离子体的应用问题是当前世界各军事强国竞相研究的重点之一。④高温超导体，高温超导材料是指其临界温度在液氮温度(77K)以上的超导材料。同样直径的高温超导材料和普通铜材比较，前者的导电能力是后者的100倍以上。高温超导材料应用的军事领域有：精密检测与测量，超导计算机，航天发射与电力推进，军事侦察、通信和雷达，超导电磁炮、超导扫雷器，航母电磁弹射器等新概念武器。近几年来研制的高温超导元器件有：超导量子干涉器件，磁强计，高温超导(HTS)微波器件如HTS滤波器、HTS天线，复接器、延迟线等以及高压超导红外探测器。与电力系统相关的高温超导电力组件有高温超导电机和发电机(20MW~40MW)，超导限流—储能系统(1MJ/0.5MVA)，HTS变压器，故障电流限制器和HTS空间实验站。
3.2 还有多篇新电子材料的论文在会上宣读如上海浦东电线电缆（集团）公司唐苏亚高工的论文《智能材料在非电磁原理驱动器中的应用》，介绍了压电材料，电流变液（简称ER流体），磁流变液（简称MR液体）、形状记忆合金材料，磁致伸缩材料和智能高分子材料等。电子科技大学赵春杰等的论文《新型高温多层陶瓷电容器材料的研究》，论述了通过MnCO3、CO2O3的掺杂改性，BNCT体系烧结，获得了良好的介电性能、降低了损耗、提高了绝缘性能。
从这次年会发表的论文和会议交流情况来看，我国电子元件行业已初步走出经济危机的阴影，开始进入新一轮的创新发展阶段。特别是会上介绍的一些新的产业发展创新组织机制如清华大学周济教授等发起的“产学研产业创新发展联盟”，元件行业因历来规模小，技术力量分散而创新困难，发展较慢的局面可以通过这类形式寻求解决。
现将会议中宣讲、介绍的电子元件研究新成果简要作一回顾，以使读者共享会议成果。
1 新技术方面
这里介绍中国电子科技集团公司第七研究所前所长庄严的文章《印刷电子学的发展》、西安电子科技大学杜磊教授的文章《噪声用于电子元器件和电路的可靠性评估》，电子科技大学邓浩教授等的《大容量化学储能系统研究进展》和北京邮电大学许良军教授等的《尘土进入电器实验模拟设备研究》。
1.1 印刷电子学(Printed Electronics)
印刷电子学定义：以影印(Gravure)、丝印(Screen)或喷墨(Ink-jet)等印刷的方法手段形成电子、光电子元器件或将金属、无机材料和有机材料转移到基板上形成无源元件、有源元器件和导线，从而实现电子元器件制造的全印刷化。
目前，印刷电子学主要用于智能标签(RFID)的制作，继其使用的是OLED印刷电子产品，印刷的光生伏打材料已可获得能量转换效率达到18%的太阳能电池。薄膜三极管阵列(TFT)将从2009年1000万美元市场上升至2019年的80亿美元。
a. 喷墨印刷技术的新进展
喷墨技术是最容易实现细微化的技术之一，采用数字喷墨打印的图形转移技术，其加工工序最少（不到传统加工工艺技术的40%），所需设备和材料也最少，生产周期最短，因而节能减排效果最显著，环境污染和成本也最低。利用“超级喷墨打印”可以实现电子元件与电路全印刷化。
日本产业技术综合研究所开发出了可生成并喷射飞升液滴新设备，其液滴直径小于5μm，液滴粘度达到10.000mpa.s，实现了超高粘度微量喷墨，且能快速干燥，液滴重复精度优于0.5μm，喷射频率高达20kHz。
b. 喷墨印刷技术在PCB的应用
喷墨打印技术与传统PCB加工生产过程相比较，前者具有许多优点，如极大地缩短了PCB的加工生产过程，具有可微小型化、生产周期短，成本低，环境友好等优点。而且这种非接触式打印方式避免了对功能溶液的接触性污染，“全印刷电子”化的喷墨打印技术必将在PCB工业，乃至封装行业（特别是系统封装方面）迅速地得到推广应用。
全印刷电路喷墨打印技术在PCB中主要应用在图形转移，埋嵌无源元件和直接形成线路与连接。这将给PCB的设计与工业生产带来革命性的改变与进步。
c. 印刷电子学的未来发展——印刷电子板(PEC)
随着印刷电子学的进步，印刷电路板(PCB)将转变为印刷电子板PEC(Printed electronic circuits)。印刷电子板的基本工艺过程为：基板准备—喷印金属纳米油墨—喷印无源元件及有源器件—烘干/烧结—喷印层间连结凸块—喷涂绝缘油墨—喷印金属纳米油墨—喷印无源元件和有源器件。以此类推形成所需要的多层板，最后喷涂表面焊接盘—喷涂阻焊剂和字符。
由此可见，印刷电子学将使PCB生产成为绿色行业。因为不需要蚀刻、电解、金属化等工艺，所以无废液废气；不需要钻孔，提高了互连的可靠性，减少了设备投资。也节能、节水，同样的产出可以节省80%的劳动力。
d. 印刷电子学及其材料
印刷电子学中的材料涵盖金属、有机和无机三大类材料。目前，金属材料的发展较为成熟，但也仅限于银和铜。有机材料在半导体器件与光电器件中已大量使用，但还存在可靠性和使用寿命等问题，载流子迁移率低也限制其使用，所以有机材料有待开发。无机材料因其印刷性差，烧结温度不易降低，难以得到致密的结构，发展相对落后。据预测，印刷电子学的三大类材料包括印刷薄膜显示器、逻辑、存储、电源和传感器的市场，到2019年将达到576.1亿美元。
e. 印制电子学的发展趋势
将拥有一个巨大的新市场
所涉及的新材料、新设备、新技术将带动一个新行业
除了刚性基板，其载体可为塑料、箔材或纸，将发展成柔性电子学(flexible electronics)
1.2 国外军用电子元器件的发展策略与总体趋势
工业和信息化部电子第一研究所的郭新军博士等综合研究了国内外大量报道，详细地介绍了自上世纪80年代以来，西方发达国家为保持电子元器件的优势地位，在战略、管理、技术和应用四个层面上采取的一系列保护政策和措施，并取得了显著成效。文章还介绍了进入21世纪以来，国外军用电子元器件在系统封装化合物半导体、质量可靠性等技术领域和利用信息技术提升管理能力、元器件供应链监控等管理领域的发展和新趋势。现摘要介绍如下。
1.2.1 国外军用电子元器件的发展策略
a. 在战略层面上，多措施并举，确保关键电子元器件的领先地位。
(1) 实施两项策略：
技术“垄断”策略。在技术上，美国要控制全球用户（武器装备方面）只能接受唯一的技术来源——美国的技术；在标准方面，要控制全球的企业（盟国配套企业）只能按照唯一的标准——美国的标准进行生产。
“黑洞”效应策略。美国通过推行“全球化”战略，把分布于世界各国有价值的资源——包括人才、设施、资金，尽可能纳入美国的研发和生产体系，以维持美国电子元器件的垄断地位。
(2) 采取三项措施：为有效落实以上两项战略，在美国国防部主导下采取了一系列推进措施。
设置专项计划并全力实施。如以集中的高强度投资和“系统化”技术集成引导技术发展，以维持与其它国家技术上的“代差”。上世纪80年代以来实施的主要项目有：超高速集成电路计划(VHSIC)，半导体制造计划(SEMATECH)、微波毫米波单片集成电路计划(MIMIC)、微波功率模块专项计划(MPM)，太赫芝电路发展计划等等。
通过实施专项技术计划，美国国防部有效提高了技术门槛，增强并延续了美国军事电子信息技术在世界上的垄断地位，同时造就了具有世界领先水平的电子元器件公司——如IBM、英特尔、德州仪器、霍尼韦尔、飞思卡尔半导体等公司。
重视基础性投入，关键领域集中投资。
美国国防部对电子基础技术研发预算，始终稳定在较高投资强度上。例如，2007年，DARPA在主要微电子器件基础理论和技术以及先进电子元器件制造工艺技术两个研发领域的预算分别为2.16亿美元和2.13亿美元，占当年DARPA全部研发预算的六分之一，高于DARPA当年16个研发领域的平均预算2.06亿美元。
严格管控技术扩散，多重措施确保领先优势。具体措施是：①加强对设计工具、生产设备开发与控制，将关键元器件核心技术牢牢掌握在自己手中，并确保相关核心技术开发在国内开展。②制订“出口管理规定”，严格控制可以军民两用的电子元器件核心技术向国外输出。③创建“可信任代工服务(Trusted Foundries)”模式，为重大装备项目所需集成电路提供牢靠的“监管链”，确保关键的元器件可靠供应，防止他国削弱其技术优势。同时他们还利用本国的跨国大企业的全球部署，遏制别国技术的进步。
b. 管理层面上，重视体制与机制创新，力求投资效益最大化。其举措为：
(1) 以工程化管理理念，建立职责清晰的管理体系。它由管理体系、技术体系和工作体系等三职责清晰又相互衔接的独立部分组成。管理体系为技术体系和工作体系制定元器件工程化管理指导文件；技术体系为工作体系的正常动作提供技术依据，同时为管理文件的有效实施提供技术保障；工作体系能够有效实施和贯彻管理体系和技术体系要求。
(2) 加强统一规划，注重分工负责
美国国防部对武器装备发展有重大影响的军事专项计划如“联合高功率固体激光器”计划、“超高速集成电路(VHSIC)”专项计划等等都来源于国防预算。各军种的装备发展需求，各自制定和实施发展计划，但仍然纳入国防部统一计划进行管理，实施统一的资金评估、性能演示、定型生产。
(3) 协调产业步调，实施联合开发。
美日等国以拥有众多一流技术人才、先进研发平台和生产平台的优势，为发挥这些科技资源的作用，由政府主导采取开放式管理模式，成立相应的行业组织，联合产学研共同投资，组织系统性技术攻关，引领行业技术发展，共担风险共享成果。
(4) 推行第三方采办，保证质量降低成本。
为提高军事装备的质量和可靠性，欧美国家正广泛采用一种全新的元器件采办模式，即元器件用户通过独立的具有元器件质量认证能力的实体采办电子元器件，而不直接从生产厂商采办。这被称为第三方采办模式，其特点为：
采办承担者具有元器件质量认证能力；可在用户与生产厂商间起纽带作用；自身具有先进完备的试验设备，可开展元器件应用研究，掌握元器件测试，试验、筛选方法和规范；拥有比较完整的、不断更新的生产厂商的档案资料库。
c. 在技术层面上，激励创新，为武器装备发展提供持续的技术支持。
欧美等国家都认为，在国防关键元器件领域面临着威胁，商用现有产品与技术又不足以满足国防装备需求，所以，加强了政府投资以加强重点领域的技术突破，不断巩固领先地位。其具体措施是：
(1) 重视选择国防关键技术，基础技术，引导重点领域关键技术突破。
美国为保证武器系统长期质量优势，非常重视基础技术，在其军事关键技术计划中，专门将电子技术的基础技术——电子元器件、电子材料、制造设备、通用电子设备与测试仪器以及微电路技术列为电子学技术的一个大类进行规划。日本则预见到微电子技术是未来军事技术发展的重点，于是集中力量，刻苦攻关，达到世界先进水平，提高了其技术的整体威慑力。
(2) 重视新概念，新原理研究探索，鼓励原始创新。
美国对新概念，新原理研究探索的创新项目在经费使用、合同管理办法等方面会给予某些特权。
(3) 重视新材料，新工艺开发，以增强发展后劲。
(4) 重视制造工艺技术研发，推动创新成果的产业化。在这一方面，美国不仅让研究机构，大学参加研发，而且吸收军工企业加入，这也是美国确保其军用元器件技术领先的关键因素。
(5) 重视新兴技术与传统技术双备份，最大限度降低应用风险。
这方面比较突出的例子是固态器件与微波真空器件同时发展，以及在大力发展以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、金刚石为代表的第三代宽禁带半导体的同时，仍对HgCdTe、InP、锑化合物等领域的国防专用技术十分重视。
d. 在应用层面上，整机厂商立足国内选择关键元器件，与元器件供应商紧密结合
(1) 政府采取特殊保护政策，确保整机厂商必须选择国内元器件。如美国于1933年颁发并延用到今的《购买美国产品法》。美欧在半导体芯片等微电子行业发生“地域大转移”时，即对军品强化管理，实现了美军微电子产品的“全部自力更生”。此外，美日欧等发达国家将核心电子元器件列入影响国家安全的战略资源加以控制。
(2) 整机厂商严格控制供应链，确保国外厂商不能轻易进入。如对元器件进入供应链要经过严格的、长周期的认证，设有牢靠的“监管链”。
(3) 元器件厂商提供全方位服务，贴近用户需求。
针对军用元器件品种多数量少的特点，与整机企业之间实行股权融合、选择独立分销商、建立长期战略伙伴关系；同时为整机企业进行定期库存分析，多余库存管理，一站式物料清单供货等“精益供应链”。
(4) 用研双方密切结合，相互促进。
如建立产、学、研结合的共同体或产业联盟，即由企业出资金，高校、科研机构出技术，政府提供风险资本、低息贷款并减免税收等予以支持。
1.3 噪声用于电子元器件和电路可靠性评估
西安电子科技大学杜磊教授等的论文指出，保障整机和系统可靠性的方法之一是准确评估电子元器件和电路模块的可靠性，从而筛选出高可靠的产品。但传统的评估电子元器件和集成电路模块可靠性的方法存在周期长、代价高、所需样品数量大和准确性差等问题。众所周知的发生在浴盆曲线平坦区域的大多数失效是电子器件制造过程或寿命期间（工作、测试、存储、运输）产生的潜在缺陷引起的，常规电参数检测很难发现这些潜在缺陷。由于电噪声是对于这类缺陷最为敏感的物理量，因此电噪声成为原位检测潜在缺陷和隐性失效最为理想的工具。基于电噪声的失效物理方法已成为最有前景的电子产品可靠性评估方法。
该论文综述了基于电噪声的失效物理可靠性评估方法的基本概述和应用领域，介绍了西安电子科技大学在这个方向上的研究成果。
1.4 大容量化学储能系统研究进展
电子科技大学邓浩教授等在大会上提供了《大容量化学储能系统研究进展》的论文。文章在指出了当前的能源利用状况及存在的有关问题后指出，发展大容量储能技术势在必行。大容量储能有许多方法，而大容量化学储能技术是进步最快的储能方法。文章介绍的大容量化学储能系统有，锂离子电池、超级电容器、全钒电池和钠硫电池等。
1.5 关于尘土进入电器的模拟试验
众所周知，大气中的尘土颗粒侵入电器以后，会引起电子元件电气性能改变等诸多问题。本届年会推介了北京邮电大学许良军教授等撰写的两篇论文。研究结果确定了影响尘土进入电器的主导因素为外界气流和动态环境。
2 新元件方面
本届年会的多数论文都是论述新元件及其工艺技术的，现选择与会代表最感兴趣的几篇介绍如下。
2.1 《第四种无源元件——忆阻器的概念、原理与应用》，作者为清华大学周济教授等。文章指出，忆阻器被认为是电阻、电容和电感之外的第四个基本电路元件。忆阻器(Memristor)的概念由Chua于1971年提出，得名于其电阻对所通过电量的依赖性。对电阻的时间记忆特性使其在模型分析，基础电路设计，电路器件设计和对生物记忆行为的仿真等众多领域具有广阔的应用前景。由于近年来Strukov等成功制作了具有忆阻性能的器件结构后，忆阻器的研究逐渐成为电路、材料、生物等领域的研究热点。
忆阻器的基本概念：由电路理论可知，三个传统的二端口电路元件电阻(R)、电容(C)、电感(L)建立了四个电路变量电压(V)、电流(I)、磁通量(φ)和电量(q)间的联系。这四个电路变量两两之间可以建立六个数学关系式，其中五对关系式是大家熟知的——分别来自R、C、L、q的定义和法拉第电磁感应定律（见图1四个基本二端口电路元件示意图），但φ、q间的关系却一直没有揭示。Chua从电路变量关系完整性角度，定义了增量忆阻M(q)来描述φ、q之间的这一关系：
M(q)=dφ(q)/dq (1)
满足式(1)所定义关系的电路元件被称为忆阻器。
文章还论述了实现忆阻器的模型与机理，包括：边界迁移模型、电子自旋阻塞模型、绝缘体—金属转变机制、丝导电机制、氧化还原反应和其它相关机理。文章最后指出了忆阻器的应用前景，包括：模型分析、基础电路设计、电路器件设计、生物记忆行为仿真。作者指出，我们有理由相信，更多忆阻机理与模型仍有待揭示，相关结论也将给忆阻器和忆阻系统带来更加广泛的应用。
2.2 工信部电子—所郭新军博士等在《国外军用电子元器件发展策略和总体趋势》一文中，详细介绍了国外军用电子元器件的总体发展趋势。文章分为六个部分：①军用电子元器件更新换代加快，承载系统功能的器件发展将大大提速。其根据是：先进设计制造技术的成熟和被广泛使用；信息化武器装备研制更新升级换代迫切需要新型元器件；新一代半导体、光电子、智能、高磁能积等材料不断创新；新工艺装备不断涌现等等。以上平台将导致元器件形态向系统组件集成，单功能向多功能融合，组件之间数据的有线传输向无线传输转变。预计到2015年，系统芯片将实现硅器件、光电器件和微机电系统的集成，功能更加多样化。2020年，微机电系统将向纳机电系统(NEMS)演进。系统芯片将实现微机电系统、硅器件、分子器件集成。②原始创新领域有望取得重大突破，新兴技术即将登上应用舞台。未来5-15年，下列新产品将会登场亮相：MEMS和NEMS惯性传感器技术将逐步广泛应用于精确制导武器；高温超导器件将在潜艇探测、反潜艇和潜艇导航、预警飞机、雷达、电子战设备、导弹制导、电磁炸弹、高能微波武器等军事装备中广泛应用；高功率自由电子激光器(FEL)将成为美国海军舰船抵卸新威胁的重要手段；具有学习功能的人工智能集成电路(AIIC)将用于军事系统中的复杂控制与决策系统、并行处理系统、声纳信号识别及话音与图像识别。③军用电子元器件的质量、可靠性将持续提高。今后三个方面的技术创新将成为其支持平台：首先是设计、加工工艺、制造设备的创新发展，如模拟仿真技术、集群组合设备加工系统、增强型光刻技术、光测量技术、自组装技术等。其次是一些发达国家推行的宽禁带半导体技术创新计划。第三是美军创建的“持续采办和全寿命支持系统”的继续发展。④军用电子元器件将进一步应用信息技术提升管理能力，满足应用需求。⑤军用电子元器件供应链日趋复杂，隐患增多、监管问题将成为政策重点。⑥军民融合趋势进一步增强，军品将会尽量采用商用元器件。
2.3 年会另有多篇论文介绍了电子元件的成果。
例如，山东大学王矜奉等的《高Li高Sb铌酸钾钠基无铅压电陶瓷》；电子科技大学张宁等的《阴极电沉积法制备Al-Ti复合氧化膜的研究》；广东南方宏明电子科技公司章士瀛等的《ZVD型片式塑封单层氧化锌(ZnO)压敏电阻器的研制》；中科电43研究所李建辉等的《LTCC/金属复合基板技术研究》等。
3 新电子材料方面
年会有多篇论文论述新电子材料的开发与成果。新材料是新元器件开发的物质基础，一种新材料的问世将会带动一个产业链及其技术的发展与进步。
3.1 工信部电子第一研究所黄庆红高级工程师的论文《新型电子材料在军事装备中的应用前景》，介绍了多种新电子材料：①石墨烯，2004年由英国曼彻斯特大学的研究人员发现，这种纯碳物质是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新材料是构建其它维度碳质材料的基本单元。石墨烯含有丰富而新奇的物理现象，为量子电动力学研究提供了理想平台。目前已有多种工艺方法制造石墨烯，如剥离法、外延生长法、电泳沉积法、铜箔上生长大面积石墨烯薄膜等，也研制出了一些石墨烯元器件。②左手材料，左手材料是一种介电常数(ε)和磁导率(μ)同时为负的人工材料，由于其具有反常的多普勒效应，反常的切连科夫效应，完美的透镜效应和负折射效应等特性而成为应用物理，光学等领域的研究热点。1967年苏联科学家首次报道“左手材料”，但此后的30年中，自然界并未发现实际的左手材料。直到1998年，英国科学家提出了一种设计结构，可以实现负的介电常数和负的磁导率，从此引起了广泛的研究。目前国内外都取得了一些成果，其主要应用有：天线覆盖左手材料可以提高天线定向性，可以减少手机辐射对人体的伤害，构成对电磁波的“隐身”效果和屏蔽效果。左手材料的应用前景十分广泛。③冷等离子体(cold plasma)，等离子体是固态、液态和气态三种形态之外的第四态物质即等离子态，其运动主要受电磁力的支配。等离子体在整体上呈电中性，但有很好的导电性。等离子体按其热容量大小可分为高温等离子体，热等离子体和冷等离子体。冷等离子体是电子温度很高，重粒子温度很低、总体温度接近室温的非常平衡的等离子体，可以由稳态电源、射频、微波放电在1000PA以下生成。
冷等离子体的应用：用来隐身，制备太阳级硅，活化甲烷分子，利用其频选特性可抑制微波滤波器的寄生通带，用来刻蚀单晶硅等等。冷等离子体的应用问题是当前世界各军事强国竞相研究的重点之一。④高温超导体，高温超导材料是指其临界温度在液氮温度(77K)以上的超导材料。同样直径的高温超导材料和普通铜材比较，前者的导电能力是后者的100倍以上。高温超导材料应用的军事领域有：精密检测与测量，超导计算机，航天发射与电力推进，军事侦察、通信和雷达，超导电磁炮、超导扫雷器，航母电磁弹射器等新概念武器。近几年来研制的高温超导元器件有：超导量子干涉器件，磁强计，高温超导(HTS)微波器件如HTS滤波器、HTS天线，复接器、延迟线等以及高压超导红外探测器。与电力系统相关的高温超导电力组件有高温超导电机和发电机(20MW~40MW)，超导限流—储能系统(1MJ/0.5MVA)，HTS变压器，故障电流限制器和HTS空间实验站。
3.2 还有多篇新电子材料的论文在会上宣读如上海浦东电线电缆（集团）公司唐苏亚高工的论文《智能材料在非电磁原理驱动器中的应用》，介绍了压电材料，电流变液（简称ER流体），磁流变液（简称MR液体）、形状记忆合金材料，磁致伸缩材料和智能高分子材料等。电子科技大学赵春杰等的论文《新型高温多层陶瓷电容器材料的研究》，论述了通过MnCO3、CO2O3的掺杂改性，BNCT体系烧结，获得了良好的介电性能、降低了损耗、提高了绝缘性能。
从这次年会发表的论文和会议交流情况来看，我国电子元件行业已初步走出经济危机的阴影，开始进入新一轮的创新发展阶段。特别是会上介绍的一些新的产业发展创新组织机制如清华大学周济教授等发起的“产学研产业创新发展联盟”，元件行业因历来规模小，技术力量分散而创新困难，发展较慢的局面可以通过这类形式寻求解决。
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