- •От автора
- •1. Состояние и перспективы развития классической физической электроники (Вместо введения)
- •1.1. Электроника как наука и отрасль техники
- •1.2. Исторический обзор основных этапов развития электроники
- •1.3. Связь между прогрессом в электронике и развитием информационных технологий
- •1.4. Основные концептуальные направления развития электроники
- •1.5. Конвергенционные процессы в электронике
- •2. Тенденции мирового производства и рынка изделий электронной техники и полупроводников
- •2.1. Основные секторы мирового рынка электронной техники
- •3. Электроника Украины 3.1. Состояние электронной промышленности Украины
- •3.2. Состояние промышленности полупроводниковых материалов в Украине
- •3.3. Концепция и программа восстановления и развития электронного приборостроения и электронной промышленности Украины на 1999 - 2005 годы
- •3.5. Образовательные тенденции в электронике
- •4. Основные проблемы развития микроэлектроники
- •4.1. Принципиальные и технологические проблемы, связанные с микроминиатюризацией
- •4.2. Ограничивающие технологические факторы в микроэлектронике
- •4.4. Динамика изменений проектных норм при уменьшении минимальных топологических размеров электронных композиций
- •4.5. Социально-политические и экономические аспекты нанотехнологии и суперминиатюризации
- •5. Новые и перспективные материалы электронной техники
- •5.1. Общие понятия и проблемы электронного материаловедения
- •5.6. Многослойные гетероэпитаксиальные композиции с тонкими и сверхтонкими слоями
- •5.8. Высокотемпературные сверхпроводники
- •5.9. Новые материалы для межсоединений
- •5.10. Новые материалы в конструировании корпусов
- •6.1. Основные технологические направления формирования электронных приборов и микросхем с субмикронными проектными нормами
- •6.3. 81Сс-технология
- •6.4. Технология "кремний на изоляторе"
- •7. Новые направления телекоммуникационной, функциональной и энергетической электроники
- •7.1. Компьютерная электроника и телекоммуникационные технологии
- •Системах
- •7.3. Волоконно-оптические линии связи
- •7.6. Фотопреобразовательные элементы и солнечные батареи
- •7.8. Криогенная электроника
- •7.9. Микроэлектроника в потребительских товарах
- •8. Биологическая и медицинская электроника
- •8.1. Биомедицинская электроника как новое научно-техническое направление современной электроники
- •8.2. Биосенсоры
- •8.3. Электронные и компьютеризированные устройства и системы в медицине
- •Литература
- •121 Оглавление
- •III р|вснь акредитащК. Сертифшат про акредиташю р!к заснування: 1992
7.9. Микроэлектроника в потребительских товарах
Сектор мирового рынка электронных товаров и изделий для массового потребления достаточно весом - около 20% от общего уровня продаж, что практически сравнимо по величине с сектором электронных средств связи. Эта отрасль электронной техники постоянно расширяется и видоизменяется, впитывая в себя все новейшие достижения.
Безусловно, определяющей тенденцией в развитии бытовой электроники является проникновение в эту сферу микроЭВМ и микропроцессорных комплектов, характеризующихся относительно высоким быстродействием (200 -8000 тысяч операций в секунду) и мощностью потребления от сотых долей ватта до 2 ... 3 Вт. Конвергенционные процессы обусловили поступление в потребительские товары достаточно высококачественных и в то же время сравнительно дешёвых электронных компонентов, разнообразие которых кажется бесконечным. Из года в год растёт насыщенность бытовой техники электроникой и микроэлектроникой, повышающей, образно говоря, уровень "интеллекта" этих товаров и вызывающей к жизни ранее неизвестные в домашнем обиходе изделия.
Эти тенденции в первую очередь коснулись телевизора, как самого распространённого бытового прибора, и другой видео- и аудиотехники; микроэлектроника создала огромный рынок потребительских товаров в области интеллектуальных развлечений, игр и обучения; расширилась сфера электронных хозяйственно-бытовых товаров (холодильники, обогреватели, кухонные плиты, стиральные и посудомоечные машины, швейные машины и проч.); широким фронтом электронные средства внедряются в оборудование и экипировку современного автомобиля.
В относительно ранних моделях телевизоров интегральные схемы использовались преимущественно для замены таких механических деталей, как переключатели телевизионных каналов и кнопочные переключатели электрон-
>&
100
ными элементами настройки и сенсорного управления. Разработка новых интегральных микросхем способствовала появлению цветного телевидения. Было реализовано электронное отображение номера канала, электронная настройка на заданную программу, дистанционное управление функциями телеприёмника. Достижения микроэлектроники сказались на конструкции телеприёмников: кинескопы с сведением лучей, не требующие дополнительной фокусировки; фильтрующие интегральные схемы на основе ПАВ (поверхностных акустических волн); цифровая многоканальная настройка; стереофоническое воспроизведение звука и элементы объёмного изображения; насыщение телевизора разнообразными сервисными системами (автоматическая подстройка и отключение, часы, будильник, программирование и запоминание функций) и проч. Осуществляется переход на цифровую систему телевидения, существенно улучшающую фильтрацию сигналов, компенсацию помех и подавление источников искажения изображения. Уменьшаются размеры и вес телеприёмников при одновременном возрастании длины диагонали кинескопа.
Бытовое телевидение стало использоваться для решения новых задач: создание информационной широковещательной среды (телетекст); подключение к каналам связи и, в том числе, к системе "Интернет" с помощью кабеля; использование интерактивных методик обучения и видеоигр; внедрение комплексной бытовой системы типа "домашний кинотеатр" и проч.
Благодаря этому расширению функций и возможностей телевизора, на его основе формируется своеобразный интегрированный домашний терминал. Оборудовав его соответствующими микропроцессорными комплектами, можно реализовать такие дополнительные функции по ведению домашнего хозяйства, как управление освещением, отоплением и вентиляцией, обеспечение безопасности, оплаты товаров и коммунальных услуг и проч.
Другая перспективная область бытовой электроники - интеллектуальные развлечения, игры, обучение. Достаточно вспомнить такие изделия, как "Маленький профессор", "Человек-информация", "Говори и произноси по буквам", "Тамагочи" и др. Для создания "говорящих" товаров разрабатываются синтезаторы речи и системы распознавания речевых команд, использующие импульс-но-кодовую модуляцию и цифровую память. В быт входят "говорящие" СВЧ-печи, шахматы, системы диагностики автомобиля и т.д.
Со встроенными интегральными микросхемами и микропроцессорами сейчас выпускается широкий спектр электронных товаров хозяйственно-бытового назначения. Поскольку самые различные функции любой бытовой управляемой машины хранятся в памяти ПЗУ, в принципе, возможно использовать только один контроллер для одновременного управления всеми бытовыми приборами (осветители, обогреватели, кондиционеры, холодильники, печи и плиты, посудомоечные и стиральные машины, счётчики потребления различных видов энергии, охранная сигнализация и др.).
101
специальную
область эле* ц,~ ,
организмах и
разрабатывающую на основе установленных
-л
новые
принципы построения электронных
приборов, устройсть ,*
,
нология изготовления
которых объединяет методы микроэлектроники
и био
синтеза.
В
более узком смысле в чисто практическом
алане часто биомедицинскую
электронику рассматривают как
"электронику для медицины" и
выделяют её
сервисную обслуживающую функцию, т.е.
функцию электронного сопровождения
медицины, ветеринарии, биологии, спорта
и экологии. Это само по себе верно
и свидетельствует об её огромном
прикладном и социально-общественном
значении, но несколько сужает понимание
биомедицинской
103
Управление двигательно-ходовыми функциями автомобиля с целью повышения эксплуатационных характеристик, уменьшения расхода топлива, продления срока службы (например, электронное зажигание, выбор оптималь ного режима топливной системы, рециркуляция выхлопных газов, минимиза ция уровня загрязнения окружающей среды, исключение пробуксовки, регули рование сцепления колеса с дорожным покрытием, аварийное торможение).
Предоставление водителю разнообразной информации с отображением её на дисплее, определение с помощью компьютера средней скорости движе ния, времени прибытия в пункт назначения, запаса топлива, оптимального маршрута и проч. в зависимости от внешних факторов, а также автоматический выбор каналов и наилучших условий радиовещания и аудиопроигрывания.
102
