专业认知与职业规划(电子信息类)
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一、产业背景与行业发展趋势

1.电子信息产业结构与行业分类

电子信息产业是综合国力竞争的重要因素,它既是国民经济与社会服务信息化的基础,又是改造传统产业、提升产业结构的重要手段,在中央及各级政府的高度重视和相关政策支持下,我国的电子信息产业连续多年保持高速增长,电子信息产业在我国已由先导产业发展为主导产业,并成为我国和江苏省经济发展的第一支柱产业。

电子信息产业由电子信息产品制造业和电子信息服务业两部分组成,其中:电子信息产品制造业是指以电子信息技术和计算机技术为基础,开发、制造并销售设备和软件,提供信息媒介的产业,主要包括电子计算机工业、通信设备制造业、软件工业、元器件业和消费电子工业等行业和部门;电子信息服务业指以网络通信和电子商务等为基础,提供电子信息服务。

依据《电子信息产业行业分类注释(2005—2006)》,电子信息产业包括雷达工业行业、通信设备工业行业、广播电视设备工业行业、电子计算机工业行业、软件产业、家用视听设备工业行业、电子测量仪器工业行业、电子工业专用设备工业行业、电子元件工业行业、电子器件工业行业、电子信息机电产品工业行业、电子信息产品专用材料工业行业等12个行业、产业,共46个门类。

电子信息制造产品按门类可分为投资类产品(计算机、打印机等)、消费类产品(手机、电视等)和元器件产品(电容器、CPU等)三个大类。

2.电子信息产业规模

电子信息产业是我国和江苏省经济发展的第一支柱产业,2012年,我国电子信息产业销售收入突破十万亿元大关,达到11.0万亿元。预计在未来5~10年,我国电子信息产业仍将保持年均20%左右的快速增长势头,继续向全球主要的电子信息产业基地发展。

江苏省电子信息产品制造业有着悠久的发展历史和较强的实力基础,已形成了专业门类齐全、技术力量较强、产业规模较大的体系,是我国电子信息产品制造业的主要基地之一。目前,电子信息产业已发展成为江苏第一大产业,2011年,全省电子信息产业实现主营业务收入18535亿元,约占全省工业经济比重20%,约占全国电子信息产业25%;全行业规模以上企业4174家,从业人员234万人。

电子信息产业也是南通市的支柱产业之一,全市共有规模以上的电子信息产品制造企业116家,拥有南通富士通微电子有限公司、江苏通能信息有限公司、中天科技集团、江苏华容集团、江苏林洋电子股份有限公司、南通三德兴电子等一批国内外知名企业。南通市“十二五”规划重点扶持的三大产业中,电子信息产业处于优先地位。

3.江苏省电子信息产业特点

江苏省形成了软件、集成电路、平板显示、计算机及网络设备、现代通信、数字视听六大产品集群,共占全省信息产业的比例达到70%,其中:显示器产量占全国40%以上;笔记本电脑产量占全国40%,占全球33%;集成电路产量占全国30%以上;手机产量占全国11%。另外,医疗电子、硅电子信息材料、电子元器件等一批新的产业集群正在迅速形成。

2012年,江苏省电子信息企业总产值超过百亿元的23家,全国电子百强企业19家,软件百强企业9家。另外拥有1个国家级电子信息产业基地;4个国家级电子信息产业园;5个国家级软件园;15个省级电子信息产业基地;8个省级电子信息产业园;4个省级软件产业园。

4.江苏省电子信息产业发展目标

根据江苏电子信息产业发展目标,到2015年,全省电子信息产业实现主营业务收入3.7万亿元,年均增长15%左右,继续保持全国领先。

做强做优沿沪宁线信息产业带,辐射带动苏中苏北快速发展,着力培育一批具有较强竞争力的龙头骨干企业。到2015年,新增销售收入超百亿元企业20家,新增全国电子信息百强企业5家,总数占全国25%。

产业结构持续优化,产业链延伸完善,配套能力不断提高,骨干企业国际竞争力显著增强,自主品牌产品市场影响力不断提高。集成电路、新型显示器件、新型电子元器件等重点产品规模稳居全国前列。船舶电子、医疗电子、汽车电子和电子信息装备产业得到快速发展。到2015年,产品内销比重超过50%,新一代信息技术产业占全行业的比例达35%以上。

相关领域关键技术研发及产业化取得突破,以企业为主体的“政、产、学、研、用”相结合的行业技术创新体系建立健全,集成电路、新型显示器件、物联网等重点领域的技术创新水平显著提升。国家和省企业技术中心数量稳步增长,企业自主创新能力不断提升。全省电子信息产业专利申请数量年均增长50%以上,获得授权数量年均增长30%以上。

5.江苏电子信息产业主要任务

江苏电子信息产业将大力发展两个核心产业:软件产业和集成电路产业。做大做强六个产品集群:软件产品集群、集成电路产品集群、平板显示产品集群、计算机及网络设备产品集群、现代通信产品集群、新型元器件产品集群。精心培育五个新增长点:物联网产业、太阳能光伏产业、应用电子产业、绿色照明产业、电子装备产业。

6.电子信息主要技术发展

电子信息行业作为知识、技术密集型行业,决定了技术发展在行业发展中的核心地位。近年来,通过对关键技术与装备的引进,我国在电子信息行业的技术水平上取得了突出的成就,拉近了与外国先进水平之间的差距。并且,我国高技术产业的自主发展能力也有所增强,在集成电路、通信等领域,研究开发了32位CPU、TD-SCDMA等一批拥有自主知识产权的技术和标准,基于IPv6的下一代互联网试验取得重大突破;数字电视、卫星导航、光伏技术等重大科技成果实现产业化,形成了一批新兴产业群,产业技术装备水平明显提高。《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》中指出,我国要重点发展的技术有:集成电路,如通用的、新结构的CPU、DSP、数/模、模/数转换器、存储器、可编程器件等核心关键芯片;新型元器件技术,如机电元件、印制电路板、敏感元件和传感器、频率器件、新型绿色电池、光电线缆、新型微特电机、电声器件、半导体功率器件、电力电子器件和真空电子器件等;网络和通信技术,围绕宽带多媒体、新一代移动通信、数字内容应用、农村通信、智能信息处理与智能通信等业务,重点开发下一代网络产品、新一代移动通信设备、宽带无线接入/数字集群设备、家庭网关、智能终端、智能信息处理和无处不在的通信网络设备、宽带多媒体网络设备和数字内容产品;计算机技术,重点开发高性能计算、网格计算、面向微处理器的计算机体系结构、嵌入式计算和高可信计算等相应产品;开发普适计算、信息打印输出和智能计算等相应产品,同时,开展对量子计算、光计算和生物计算等非经典计算技术的前瞻性研究;数字音视频技术,重点发展数字音视频编解码设备、数字电视、宽带数据广播设备、数字音频广播设备、数字光盘等;显示技术,重点发展液晶、等离子、有机电致发光和投影等显示器件。以下将针对集成电路、电子计算机、移动通信三个重点子行业分别分析其技术发展趋势。

(1)集成电路技术发展趋势。集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀),对加工完毕的芯片进行测试,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。因此,集成电路的技术发展主要有以下几个方面:

①设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高,芯片容纳器件的设计工具由最初的手工绘制转为计算机辅助设计(CAD),相应的设计工具根据市场需求迅速发展,出现了专门的EDA工具供应商。目前,EDA主要市场份额被美国的Cadence、Synopsys和Mentor等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。

②制造工艺与相关设备。在集成电路制造技术中,最关键的是薄膜生成技术和光刻技术。光刻技术的主要设备是曝光机和刻蚀机,目前在130nm的节点是以193nm DUV(Deep Ultraviolet Lithography)或是以光学延展的248nm DUV为主要技术,而在100nm的节点上则有多种选择:157nm DIJV、光学延展的193nm DLV和NGL。在70nm的节点则使用光学延展的157nm DIJV技术或者选择NGL技术。到了35nm的节点范围以下,将是NGL所主宰的时代,需要在EUV和EPL之间做出选择。此外,作为新一代的光刻技术,X射线和离子投影光刻技术也在研究之中。

③测试技术。由于系统芯片(SoC)的测试成本几乎占芯片成本的一半,因此未来集成电路测试面临的最大挑战是如何降低测试成本。结构测试和内置自测试可大大缩短测试开发时间和降低测试费用。另一种降低测试成本的测试方式是采用基于故障的测试。在广泛采用将不同的IP核集成在一起的情况下,还需解决时钟异步测试问题。另一个要解决的问题是提高模拟电路的测试速度。

④封装技术。电子产品向便携式/小型化、网络化和多媒体化方向发展的市场需求对电路组装技术提出了苛刻要求,集成电路封装技术正在朝裸芯片技术、微组装技术、圆片级封装、无焊内建层等方向发展。

⑤新材料。由于硅在电学、物理和经济方面具有不可替代的优越性,故目前硅仍占据集成电路材料的主流地位。鉴于在同样芯片面积的情况下,硅圆片直径越大,其经济性能就越优越,目前,国内外加工厂多采用203mm(8英寸)和305mm(12英寸)硅片生产,406mm(16英寸)和450mm(18英寸)的硅单晶及其设备正在开发之中,预计2016年左右18英寸硅片将投入生产。

⑥应用技术。应用是集成电路产业链中不可或缺的重要环节,是集成电路最终进入消费者手中的必经之途。除众所周知的计算机、通信、网络、消费类产品的应用外,集成电路正在不断开拓新的应用领域,诸如微机电系统、微光机电系统、生物芯片(如DNA芯片)、超导等。这些创新的应用领域正在形成新的产业增长点。

(2)电子计算机技术发展趋势。电子计算机技术作为信息社会的核心,其发展是超高速信息公路建设的核心,它的发展趋势主要有以下几方面:

①多内核战略。目前处理器满足摩尔定律的方式已经从过去注重主频的提高转向多内核的并行计算。作为计算机产业基石,多内核处理器已成为当今计算机技术的主要发展趋势,尤其是在高性能计算与服务器领域。多内核是多年来两个或者更多标准CUP的n路服务器设计思想的延伸,是使芯片的封装变得更小,集成得更彻底。多内核处理器尤其适合于具有可以被划分为独立的线程、可以并行执行操作的任务。目前八内核的智能手机已进入市场。

②计算机内同步数据技术。SAS(Serial Attached SCSI)是并行SCSI接口之后所开发出来的全新接口。此接口的设计是为了改善储存系统的效能、可用性和扩充性,以及提供与串行ATA(SATA, Serial ATA)硬盘的兼容性。SAS标志着计算机内同步数据是通过少量的高速“串行”线路来传播,而不是通过大量的“并行”线路。串行技术的一个优势是,用细小的线路代替经常堵塞计算机内部数据流通的宽带状缆线,以改善系统的内部空间。另外,对于从存储系统厂商来说,SAS技术还有简化内部连接设计的好处。SAS连接技术将能够通过共用组件降低设计成本。除此外,SAS连接技术还可以向下兼容SATA磁盘,IT人员将可更有弹性地扩充存储系统。

③服务器技术虚拟化、刀片化。在服务器的虚拟化方面,虚拟分区技术首当其冲,目前虚拟分区包括硬件分区、软件分区、资源分区等多种分区技术,不同的分区可以运行不同的操作系统,提高整合环境中的系统利用率。而负载均衡服务器可以根据客户工作负载的不同需求来分配资源,可以细化到CPU、内存、磁盘带宽等。在服务器的刀片化方面,刀片服务器具有比机架式更小的空间占用优势,独立的“刀片”插入系统,也使得它在扩展性上具有很大优势。并且由于刀片服务器系统中的“刀片”属于单主板结构设计,所以在成本方面也具有明显优势。

④云计算技术。云计算(Cloud Computing)是新一代信息技术计算模式,它运用先进的分布式计算及存储架构为用户提供方便的体验并降低使用成本,它主要是通过网络将庞大地计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序,再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。它是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。通过这项技术,网络服务提供者能够在数秒之内,处理数以千万计甚至亿计的信息,达到和“超级计算机”一样强大效能的网络服务,意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。云计算服务提供商与软硬件、网络基础设施服务商以及云计算咨询规划、交付、运维、集成服务商、终端设备厂商等一同构成了云计算的产业生态链,可为政府、企业和个人用户提供服务。

(3)移动通信技术发展趋势。21世纪移动通信技术和市场飞速发展,在新技术和市场需求的共同作用下,未来移动通信技术将呈现以下几大趋势:网络业务数据化、分组化,移动互联网逐步形成;网络技术数字化、宽带化;网络设备智能化、小型化;应用于更高的频段,有效利用频率;移动网络的综合化、全球化、个人化;各种网络的融合;高速率、高质量、低费用。这正是下一代移动通信技术发展的方向和目标。具体而言,其技术发展趋势主要有:

①定位技术。定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位和混合定位三种方式。对于移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率、高质量的移动通信的前提和保障。

②切换技术。切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在未来通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

③软件无线电技术。软件无线电技术的引入,能作为第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。

④智能天线技术。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

⑤交互干扰抑制和多用户识别。交互干扰抑制和多用户识别技术以交互干扰抑制的方式引入基站和移动电话系统,消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰,确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求,还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署,确保业务质量的改善。

⑥新的调制和信号传输技术。在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落。为提高信号性能,需要研究和发展智能调制和解调技术来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比。

7.物联网技术与产业发展

物联网被认为是继计算机、互联网之后的世界信息产业第三次浪潮,其用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、个人健康等多个领域。物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。我国物联网发展与全球同处于起步阶段,初步具备了一定的技术、产业和应用基础,呈现出良好的发展态势。

目前,国家已经把传感网明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006—2020年)》和“十二五”规划中,“十二五”期间中国物联网应“初步形成产业体系完整、创新能力增强、应用水平提升、网络信息安全的良性发展格局”。国家《物联网“十二五”发展规划》为物联网技术与产业的发展指明了方向。2020年之前我国将规划3.86万亿元的资金用于物联网产业化发展。

江苏省是国内物联网产业起步较早和产业规模最大的地区,物联网被列为江苏省“十二五”期间大力发展的战略性新兴产业之一。根据《江苏省物联网产业发展规划纲要(2009—2012年)》,至2012年,完成物联网特色化产业基地建设,形成全省产业发展的空间布局和功能定位,销售收入超过1500亿元,集聚规模以上企业1000家以上,形成年销售额超十亿元的龙头企业10家以上,孵化一批具备较强竞争力的创新型中小企业,培育上市企业10家以上。至2015年,销售收入超过4000亿元。2012年8月,国务院批复了工信部提交的《无锡国家传感网创新示范区发展规划纲要(2012—2020年)》,原则同意实施,并将在政策、财税以及人才建设方面予以支持。目前,无锡国家传感网创新示范区内已集聚物联网重点研发机构32家。无锡物联网产业研究院已先后承担各类研发项目近900项,牵头和参与制订物联网国际标准9项,国家标准12项;物联网从业人员突破10万人,实现产业化的企业达608家。全市竣工和在建的物联网应用示范项目共93项。明确了到2012年无锡市物联网产业规模达1000亿元、2015年达2500亿元的发展目标。

物联网也是南通市重点发展的新兴产业之一,根据《南通市人民政府关于加快新兴产业发展的实施意见》(通政发[2010]98号)和《南通市新兴产业重点发展指导目录》(2011.6.29),加强支撑物联网产业基础的传感器件、微纳器件、融合通信、系统集成设备等研发,重点发展与物联网产业链紧密相关的硬件、软件、系统集成和运营服务。围绕物联网应用示范,支持典型行业物联网示范工程及产业化,推进物联网在现代装备制造业、现代服务业等领域的应用发展。

8.自动控制技术与产业发展

自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下,利用附加装置(自动控制装置)使生产过程或生产机械(被控对象)自动地按照某种规律(控制目标)运行,使被控对象的一个或几个物理量(如温度、压力、流量、位移和转速等)或加工工艺按照预定要求变化的技术。随着电子计算机技术和其他高技术的发展,自动控制技术的水平越来越高,应用越来越广泛,作用越来越重要,自动控制技术是最引人瞩目的高技术之一,是推动新技术革命和新产业革命的核心技术。尤其是在生产过程自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域,自动控制技术起到了关键作用。分布式控制系统(DCS)、基于现场总线的控制系统(FCS)、可编程自动化系统(PAC)和数据采集和监督控制系统(SCADA)等典型自动控制技术系统在工矿企业中得到了广泛应用。

近年来自动控制技术发展迅猛,特别是计算机技术、网络和通信技术发展的突飞猛进,使人们借助于许多使能技术的进步和一些开发工具的扩大,将人们构思的自动操作得以实现。如网络控制技术、可编程控制器等均属于自动控制技术中的使能技术。自动控制技术正向着网络化、集成化、分布化、节点节能化的方向发展。在保证网络安全的前提下,可以想象自动化设备操作员手拿掌上电脑通过以太网实现远程监控、操作,各节点测量参数通过工业传感器无线网络传输至控制中心。