'微電子科學與工程,光電信息科學與工程,通信工程,你知道多少'

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微電子科學與工程,光電信息科學與工程,通信工程,你知道多少

電子信息工程是一門應用計算機等現代化技術進行電子信息控制和信息處理的學科,主要研究信息的獲取與處理,電子設備與信息系統的設計、開發、應用和集成,電子和信息工程方面的較寬口徑專業。

如同機械二字一樣,單說電子二字,涉及的內容也很多,常讓人搞不明白,對電子信息類專業一頭霧水。按照教育部的專業分類,電子信息類的基本專業有6個,分別是:

電子科學與技術(注:可授工學或理學學士學位);

微電子科學與工程(注:可授工學或理學學士學位);

光電信息科學與工程(注:可授工學或理學學士學位);

電子信息工程(注:可授工學或理學學士學位);

通信工程;

信息工程。

從括弧中的註解中可以看出,有4個電子信息類專業可以授予工學學士學位,也可以授予理學學士學位,而前面所述的機械類專業統統授予工學學士學位。授予理學學士學位的專業更強調理論性,也就是有理論開拓性,還屬於新興學科,說不定能夠獲得諾貝爾物理學獎,而機械類專業的理論性在現在看來不是很強,具有里程碑意義的牛頓的三大定律也好幾百年了,機械理論方面的研究不再有什麼太大的突破,不可能獲得諾貝爾獎,但應用性很強,統統授予工學學士學位就可以了。

注意,計算機科學與技術等專業不屬於電子信息類專業,屬於計算機類。

現在先看看電子科學與技術專業。

電子信息類的電子科學與技術是一級學科,它包含4個二級學科,分別是:物理電子學、電路與系統、微電子學與固體電子學、電磁場與微波技術。這4個二級學科都不是本科專業,是研究生專業,即研究生的研究方向。本科專業名就是電子科學與技術,是以一級學科名稱作為本科專業,就像把一級學科機械工程作為本科專業一樣。也就是說,本科專業名稱可以是一級學科名稱,也可以是二級學科名稱,也可以另起名稱。電子信息類的6個本科專業只有電子科學與技術是一級學科名稱,其他5個專業都是另起名稱。

電子科學與技術本科專業是從微觀和小尺度去研究電子的原理和特性,主要有兩個研究方向,微電子和光電子。微電子方向就是從物理的角度和層次去研究電子的原理和特性,因此該專業可能學習相關物理的課程比較多,特別是在綜合性大學和物理是強項的大學,要學物理學、量子力學、電動力學、半導體物理、固體物理、半導體器件等課程,當然也學習電子類的三大主課,即電路、數字電子技術和模擬電子技術,也學一些其他應用型課程,但總的情況是偏理論和物理,偏電子材料,也就是半導體材料。電子科學與技術研究的主要目的是製作出電子器件,如半導體器件和集成電路等。如果電子科學與技術偏光電子方向,則主要研究光電子器件及其應用,如激光器、光成像、光傳感、光通信器件和光電集成器件及系統等,具有理論性和應用性相結合的特點,同時研究電子或光電子器件的工藝技術,即加工、組裝技術。除了微電子和光電子兩個方向外,還有信息顯示、光纖通信和應用電子方向。

還真有不少科學家在電子科學與技術方面獲得諾貝爾獎,當然是物理學諾貝爾獎,像愛因斯坦(Albert.Einstein)的光電效應,中國香港科學家高錕(Charles K.Kao)的光纖通信,美國科學家維拉·博伊爾(Willard S.Boyle)和喬治·史密斯(George E.Smith)的成像半導體電路即電荷耦合器件圖像傳感器(CCD),日本科學家赤崎勇、天野浩和日裔美國科學家中村修二的藍光二極管等。

你想學電子信息類專業,並有志氣和遠大抱負,不妨讀電子科學與技術專業。

電子科學與技術專業包含多個專業方向,到底某所大學的該專業方向是什麼?要到該大學的網站上去查證,看其專業介紹,看其所開的課程更能說明問題。遇到該校的招生顧問,可以諮詢一下,由於大學專業繁多,專業方向更多,不是該專業方向的招生顧問不一定很清楚,儘可能收集更多的信息,仔細斟酌比較。

微電子科學與工程是電子信息類的另一個專業,既然叫微電子,加了一個限定字“微”,其研究內容相對電子科學與技術要少很多,用“微”字給限制住了。“科學”指的是理論研究,“工程”指的是設計和製造,怎麼把理論上的東西設計製造出來。微電子科學與工程專業主要學習物理、固體物理、半導體物理、固體電子學、電路、模擬電子、數字電子、信號與系統、微電子器件、微電子集成電路、集成電路設計與製造、電子設計自動化、集成電路CAD等課程,少了光學方面的課程。你打開自己的電腦,主要的核心部件就是常說的主板,主板上的一個個深灰色或黑色的部件多是集成部件,即集成電路部件,學習微電子科學與工程就是研究、設計和製造這些集成電路部件。當然,集成電路部件的應用面很廣,手機、數字照相機、醫療設備、自動洗衣機、電視機等,幾乎帶點智能和自動化的家電、娛樂設備、交通設備和工業設備等都要用到芯片,即集成電路或微電子器件,名稱不同,意思基本一樣。有人說,集成電路是工業的大腦和糧食,一點也不過分。集成電路或芯片還是維護國家安全和經濟安全的重要的產品,最先進的技術和設備是買不進來的。

2016年,中國集成電路進口達到3425億美元,接近於同期原油進口額(2270億美元)的兩倍,而集成電路出口額約為614億美元,存在很大逆差。這說明,中國作為全球信息產業基地,雖然已在一定程度上滿足了自身對集成電路的需求,並開始參與國際市場競爭,但是總體而言,依然缺乏高端芯片產品,不過也同時說明我國芯片產業有很大的發展潛力。

微電子芯片的製造是當今世界微細加工的皇冠,集微細加工技術之大成。目前的加工微細度達到了10納米,正在朝著7納米、5納米前進。注意:1納米就是0.000001毫米,比細菌還小,僅是原子直徑的4倍大小。而且三維立體結構的芯片又是下一個芯片的發展方向。

2017年6月發佈的國際超級計算機排名中,中國“神威·太湖之光”再次奪冠,其核心運算芯片是地道的“中國芯”,在其小小薄塊上,集成了260個運算中心,數十億晶體管。其單芯片計算能力相當於3臺2000年世界頂級超算計算機。除了神威之外,中國還擁有了龍芯、海思、展訊等一批知名芯片公司,其產品逐漸被中外用戶認可和大規模使用。

你在電視裡看到的全身穿防護服,連頭都包起來的工作車間,很可能是集成電路的加工車間。集成電路的加工車間要求恆溫、超純淨,人呼出的氣體都是汙染,所以要穿包頭的防護服。之所以叫防護服,除了防止灰塵汙染被加工的集成電路外,還要防止在加工集成電路的過程中,有毒微塵被人吸入口中,是雙向防護。因為加工集成電路用的半導體材料含有砷等有毒成分,所以,在這種場合工作要有認真負責的態度,不能有半點馬虎。

芯片或集成電路或微電子器件的出品包括設計、製造、封裝和測試這四個主要步驟。

微電子芯片的製造設備是高精尖設備,需要機電微控制和測量檢測系統和成套集成技術,製造難度相當大。

我國針對微電子芯片的研究和製造頒佈了多個鼓勵性的文件、規劃和綱要,投資力度很大,首期規模為1200億元的國家集成電路產業投資基金於2014年到位,目的是集中國家的力量辦大事,現在已取得了驕人的進步,到2020年,最先進的成套微電子芯片成套設備將形成產業化,到2030年,基本達到微電子芯片設計製造技術的第一梯隊。

在設計和生產集成電路芯片方面,我國起步較晚,現在正全力追趕。在微電子科學與工程方面較強的國家是美國、日本和韓國,我國的臺灣省緊隨其後。像美國的IBM公司、英特爾公司、德州儀器、高通公司、韓國的三星公司等都是獨霸一方的微電子大公司,壟斷著微電子和集成電路方面的高端技術和設備。

現在把芯片植入人體的研究很吸引人們的眼球,在人的手背植入一塊很小的微電子芯片,就可以代替信用卡等各種證件,揮一下手就完成購物支付了,錢包都要淘汰了,手機也不用拿出來。微電子科學與工程在未來的幾十年中在工業、社會和生活中將會扮演更驚奇的角色。

光信息科學與工程專業顧名思義是研究“光”的,利用光去採集信息、傳輸信息和顯示信息。光信息科學與工程比電子科學與技術研究的問題範圍更寬,學習起來也要有所偏向。

如果一所大學微電子方向實力較強,也就是師資力量和研究實驗設備較強,可以設立微電子科學與工程專業;同樣,如果一所大學光信息(光電子)方向較強,可以設立光信息科學與工程專業;如果哪一個方向都不是很強,各方向都有一點師資和設備,叫電子科學與技術更合適。注意,有的大學為增加專業數量,顯得好看和吸引考生,有可能設置幾個幾乎相近的專業,如設置電子科學與技術專業(偏微電子),還設置微電子科學與工程專業,考生要注意辨別。

再說光信息科學與工程專業,這是一個比較正規的專業名稱,以前有的大學叫光電信息工程或光信息科學與技術等。

光信息科學與工程專業在大學中可以有以下培養方向:

光學/光電儀器——其中的理論和儀器幫助人們提高辨識度或看得更遠。它包括光學/光電儀器的結構設計,光學鏡頭的設計與加工工藝、光學系統的設計等,包括各種專用光學儀器;如照相機、攝像機,顯微鏡,軍用望遠鏡、瞄準儀等,測量光學儀器,天文光學儀器,物理光學儀器等。我國發射的對地觀測衛星,可以分辨地球表面一米大小的物體,對於觀測戰場狀況,評估地震、森林火災和洪水災害等的損失程度、城市交通擁堵情況等都有重要意義。

光子學技術——利用光子原理或光電相互作用原理的器件。它包括各種激光器,光電器件及紅外探測器,光電成像器件,紅外與夜視技術,超高速攝影,光閥,發光光源,短波及X射線光學等。

信息光學技術——主要研究光信息的產生、傳輸、轉換、處理及圖像顯示技術。它包括光信息及圖像處理術,圖像及模式自動識別,全息術,自適應光學技術,光傳輸及通信技術,光學遙感技術,目標及傳輸特徵數據庫,光計算術等,我們家裡的平板電視、手機等的屏幕都是光電顯示的應用,現在全球很火的VR技術,即虛擬現實技術就屬於這一類光信息技術,還有我們在家上網用的寬帶光纖、光貓等也是這類技術。

光學技術及工程——主要研究聚能技術,光能應用,光加工及有關工程。如激光武器工程,就是發射出超強的激光束,通過對準並燒傷敵人的飛機、導彈等使其被擊落或失效;激光加工就是激光在金屬上打孔、激光切割金屬、激光焊接等;光刻技術就是用激光在金屬上雕刻出各種圖案,微小的雕刻就是集成電路芯片的加工;現在比較火的3D打印技術也是用激光進行熔化金屬材料才成型的。其他還有激光核聚變,照明工程,光學材料、薄膜、工藝、特殊光器件,微機械中的微光學技術等。

光電交叉學科——主要研究光與物質如人的作用、新型光電材料、生物醫學光學、視光學、能量學科與光電學科的交叉、環境學科與光電學科的交叉、海洋學科與光電學科的交叉等。

實際上,我國在世界領先的量子通信技術,也與光信息科學與工程專業的理論有密切的關係。

比較電子科學與技術、微電子科學與工程、光信息科學與工程,電子科學與技術專業的知識面更基礎,更全面,有點全能的意思;後兩個專業則更有針對性,知識面相對較窄,就業面也較窄。

電子信息工程專業顧名思義更傾向於工程,也就是更傾向於應用。主要是如何獲取信息和處理信息,如何設計信息系統和相關的電子設備(儀器)。該專業需要學習電子技術、信息技術和計算機技術等,需要掌握電子系統的設計原理和開發技術。具體說就是電子信息工程的含義就是要設計和做出一個看得見、摸得著的電子產品,如電視機、計算機、收音機、手機、病人監護儀、示波器等,凡是有線路板的電子設備或儀器都是電子信息工程專業要研究的。電子信息工程專業的畢業生就業面最廣,你想,不論什麼設備基本都有線路板,如衛星、飛機、汽車、輪船、機床、遊戲機、通信設備、廣電設備、各種家電等。

電子信息工程專業所學的知識面較寬,應用性強,就業面相應也寬。

如果把電子科學與技術、微電子科學與工程和光信息科學與工程看作是紡線和織布,電子信息工程就是設計和製作服裝,利用各種布料和線設計製作出五花八門的服裝,讓不同層次和愛好的人選購。

通信工程是一個偏應用型的專業,它更關注信息的快速和大容量的傳輸及信號的處理,信號包括文字信號、圖形信號、語音信號和視頻信號,通信的安全技術或者說保密技術也是其中的重要內容。通信工程已經有了很熱的發展,但仍然有很大的發展空間,我國領先研究和實驗的量子通信技術就是一個很熱門的方向,得到了國家的大力支持。

目前熱門的通信技術有數字移動通信、光纖通信和網絡通信技術,通信工程就是研究這些方面的通信技術、通信系統和網絡。通信工程的主要工作是設計製造通信設備、設計通信系統與網絡和編制通信軟件。通信工程要求掌握好計算機技術,尤其是在軟件設計和編制方面要熟練。

信號處理技術也是通信工程的一個重要研究內容。我們在電視的法制節目中常聽到經過處理後證人變調的說話聲,或看到打了馬賽克的模糊圖像,這些都用了信號處理技術。但多數情況下是如何讓聲音或圖像更清楚、更好聽或更漂亮。

我國開設通信工程專業的大學很多,學習通信工程就業市場也競爭激烈,關鍵還是要真正學到其中的關鍵技術或技能,但最能提高就業能力的還是提高英語和計算機的水平,因為通信工程對英語水平和計算機水平要求更高,把編程能力提高,如把C語言吃透練熟對就業很有幫助,英語過6級就更好了。

學習通信工程除了從事本專業技術工作外,還可以從事通信市場的開發、通信設備的銷售和維護等工作,稱為市場開發工程師、銷售工程師和運維工程師等。我國通信方面的基站、光纖布點和鋪設基本完成,在這方面的技術工作和市場主要在國外,即第三世界國家和一帶一路國家。我國在非洲正在大力開拓通信市場,有些非洲國家的通信由我國獨自承包,如埃塞俄比亞等,我國與巴基斯坦的“中巴經濟走廊”項目規模達450億美元,其中就有光纖通信等通信項目。我國在這方面的世界級大公司有中國電信和聯通,還有中興和華為,其中中興和華為有數萬名技術和銷售工程師工作在世界五大洲。

而電子科學與技術、微電子科學與工程、光信息科學與工程主要研究的是電子理論和電子器件,畢業生主要從事技術工作,市場和銷售任務與通信工程比要小很多,也就沒有更多的銷售工程師和運維工程師等。

信息工程專業強調的是信息的獲取和處理,主要研究信息系統和控制系統的原理、設計和應用。比如,高鐵的運行系統就是一個信息系統,同時也是一個控制系統,設在上海的中國高鐵運行中心就有三個足球場大小,有數千臺計算機在監視著全國高鐵的運行;飛機、宇宙飛船裡面也有自己的信息系統和控制系統,受一臺主計算機控制;飛機與機場、雷達站等也組成一個更大的信息系統;宇宙飛船與發射場、著陸場、地面控制中心等也形成一個信息系統和控制系統;國家的天氣監測和預報系統也是一個信息系統等。在小的方面,家裡的智能洗衣機也是一個信息系統、家裡的樓宇對講和門禁系統也是一個信息系統;醫院裡的病人監護系統也是一個信息系統等。

學習研究信息工程,需要學習電子技術、信息理論和控制理論,但更偏向於整個系統的分析、設計和開發。由於計算機計算和控制能力的強大,在信息工程專業中,要求更好地掌握計算機技術及編程技術,該專業對數學能力和抽象、邏輯思維能力要求較高。

控制理論不屬於電子信息類專業,屬於控制理論與工程類專業,因此,信息工程專業有交叉學科性質,學習面較寬,培養的層次更高,對學生的綜合素質要求也高。

信息工程開設學校較少,專門要該專業畢業生的單位也較少,專業優勢不太明顯,學習其他相近專業的人通過自學或工作經驗的積累也可以從事這方面的工作。也就是說學習信息工程學的知識面較寬,就業面較廣,但其他如電子信息工程專業、自動化專業、計算機科學與技術專業等專業的人也可以勝任。

現在看看學習機械工程類與學習電子信息類有什麼不同。首先,這兩類專業是國家經濟發展的基礎,應用最廣,產業最龐大,需要的人最多。學機械工程類專業需要有很好的空間想象力,學習電子信息類專業要有很好的抽象和邏輯思維能力;學習電子信息類專業要求數學能力相對要高一些,計算機和編程能力也要高一些。電子信息類專業在技術部門有可能工資很高,但學習機械工程類專業在技術部門工資很高的可能性不大。學習機械工程類專業並從事技術工作的穩定性比電子信息類專業要高一些。由於機械類專業的理論性不如電子信息類專業,讀機械類本科專業後繼續深造如讀碩士和博士後的理論能力提高不如電子信息類專業明顯。

除了上面所說的6個基本專業外,電子信息類的特設專業還有10個:

電子信息科學與技術(注:可授工學或理學學士學位);

廣播電視工程;

水聲工程;

電子封裝技術;

集成電路設計與集成系統;

醫學信息工程;

電磁場與無線技術;

電波傳播與天線;

電信工程及管理;

應用電子技術教育。

在10個特設專業中,電子信息科學與技術專業所學的知識面最寬泛,基本上就是基本專業中的電子信息工程專業。但由於某所大學的專業偏向不同,可能偏一點微電子或光電子等,要注意查證。而應用電子技術教育偏向實用和操作,一般設在職業教育師資類院校,一方面為電子類企業培養人才,一方面為中等學校和職業學院培養理論與技能兼備的師資和實驗技術人員。

其他8個特設專業都是針對性和應用性更強的專業,偏向把電子信息技術引用於某一方面。廣播電視工程主要為生產廣播電視類電子產品的企業培養設計和製造技術人員,也為電臺和電視臺等培養電子設備維護、更新和改造的專業電子技術人才。水聲工程是把電子技術與水面和水下設備結合起來,就是應用在輪船、軍艦、潛艇、水雷、魚雷、水下機器人和漁業生產等設備上,用於探測水下目標、在水下傳遞信息等,哈爾濱工程大學的水聲工程專業在全國領先。電子封裝技術主要是為集成電路生產工藝培養人才,集成電路的封裝技術很是精密,技術含量很高,是生產集成電路的關鍵技術。集成電路設計與集成系統是為集成電路設計培養專門人才,在掌握電路、模擬電子技術和數字電子技術等的基礎上,運用集成電路設計軟件設計各種大小規模的集成電路,該專業與基本專業微電子科學與工程專業相近。

醫學信息工程專業與生物醫學工程專業相近,也有區別。先說生物醫學工程專業,該專業是學習和研究生物體的電子特性,把電子技術應用在人體信息的探測、處理和傳輸上,從而設計製造出醫學診斷、治療和康復儀器設備;而醫學信息工程除了學習生物醫學工程專業包含的大部分專業內容外,還要學習醫院中的技術和管理信息的採集、傳輸、處理和集成,用於醫院醫療信息的統計和醫院的管理、決策。

電磁場與無線技術專業是研究射頻無線信號的產生、輻射、傳播、散射、接收和處理的相關理論、技術和工程應用的本科專業。我們用的電視機、手機、收音機、遙控器等都是通過電磁場傳遞信息的。本專業在無線通信、雷達、遙感、無人駕駛汽車、無人飛機、遙測遙控、地球物理探測、電子測量、電子對抗、射電天文、無損探測、醫療監護、人員和車輛定位等方面具有廣泛的應用,在軍事工業中的應用相當廣泛。“電磁場與無線技術”與其他學科的相互融合,已形成了電磁兼容與環境電磁學、生物電磁學、材料電磁學、地震電磁學等新興邊緣學科,表現出該專業具有旺盛的生命力,學習該專業要有很好的數學分析能力。本專業旨在培養具有堅實的電磁場理論與工程基礎,較強的射頻、微波電路與系統開發能力,也具有很好的通信技術基礎的高級工程技術人才。電波傳播與天線專業和電磁場與無線技術專業相近,但也有區別,電波傳播與天線專業,更強調設備即天線的設計,研究電波的定向傳播特性,如雷達天線和射電望遠鏡天線的設計製造等。位於我國貴州的直徑500米的大型射電望遠鏡,俗稱天眼,就是定向接受宇宙電磁波來探測分析來自宇宙深處的信息;隱身飛機的電波吸收特性也是電波傳播的研究內容之一。

電信工程及管理專業培養電信行業既懂技術又懂管理的複合型人才,有點像工業工程專業,不再詳述。

上述8個特設專業是培養專門人才的專業,開設大學少,招生人數少,就業面不是很大,但都是電子信息類專業,都要學電子信息類的基本課程,像電路、模擬電子、數字電子、電磁場理論等,當然都要學習計算機技術。所以,要辯證地看專業的專與泛的關係,對於本科生來說,學習的還都是基本知識,還可以在讀研究生時選擇更喜愛的方向,或在工作中從事自己喜愛的研究和工作,大學四年時間很短,學習新知識是終身的過程。

在很多其他國家,大學專業名稱很少,就一個機械工程專業就包含了所有的機械類專業的內容,就一個電氣工程就包括了電子和電氣類專業的全部內容。究竟畢業生學了哪些知識和有哪些技能,不是看畢業證,甚至也沒有畢業證,一是看你的成績單,看你的簡歷;二是面試你和考試你,按照自己公司的要求出題考試。現在我國大公司招聘也是通過面試和筆試等多個環節,才能確定畢業生是否適合本公司的職位,關鍵是專業對口和交流能力。考公務員還有專門的申論等考試。找工作除了選對要讀的專業外,也有很多專業外的內容,甚至是運氣。

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微電子科學與工程,光電信息科學與工程,通信工程,你知道多少

電子信息工程是一門應用計算機等現代化技術進行電子信息控制和信息處理的學科,主要研究信息的獲取與處理,電子設備與信息系統的設計、開發、應用和集成,電子和信息工程方面的較寬口徑專業。

如同機械二字一樣,單說電子二字,涉及的內容也很多,常讓人搞不明白,對電子信息類專業一頭霧水。按照教育部的專業分類,電子信息類的基本專業有6個,分別是:

電子科學與技術(注:可授工學或理學學士學位);

微電子科學與工程(注:可授工學或理學學士學位);

光電信息科學與工程(注:可授工學或理學學士學位);

電子信息工程(注:可授工學或理學學士學位);

通信工程;

信息工程。

從括弧中的註解中可以看出,有4個電子信息類專業可以授予工學學士學位,也可以授予理學學士學位,而前面所述的機械類專業統統授予工學學士學位。授予理學學士學位的專業更強調理論性,也就是有理論開拓性,還屬於新興學科,說不定能夠獲得諾貝爾物理學獎,而機械類專業的理論性在現在看來不是很強,具有里程碑意義的牛頓的三大定律也好幾百年了,機械理論方面的研究不再有什麼太大的突破,不可能獲得諾貝爾獎,但應用性很強,統統授予工學學士學位就可以了。

注意,計算機科學與技術等專業不屬於電子信息類專業,屬於計算機類。

現在先看看電子科學與技術專業。

電子信息類的電子科學與技術是一級學科,它包含4個二級學科,分別是:物理電子學、電路與系統、微電子學與固體電子學、電磁場與微波技術。這4個二級學科都不是本科專業,是研究生專業,即研究生的研究方向。本科專業名就是電子科學與技術,是以一級學科名稱作為本科專業,就像把一級學科機械工程作為本科專業一樣。也就是說,本科專業名稱可以是一級學科名稱,也可以是二級學科名稱,也可以另起名稱。電子信息類的6個本科專業只有電子科學與技術是一級學科名稱,其他5個專業都是另起名稱。

電子科學與技術本科專業是從微觀和小尺度去研究電子的原理和特性,主要有兩個研究方向,微電子和光電子。微電子方向就是從物理的角度和層次去研究電子的原理和特性,因此該專業可能學習相關物理的課程比較多,特別是在綜合性大學和物理是強項的大學,要學物理學、量子力學、電動力學、半導體物理、固體物理、半導體器件等課程,當然也學習電子類的三大主課,即電路、數字電子技術和模擬電子技術,也學一些其他應用型課程,但總的情況是偏理論和物理,偏電子材料,也就是半導體材料。電子科學與技術研究的主要目的是製作出電子器件,如半導體器件和集成電路等。如果電子科學與技術偏光電子方向,則主要研究光電子器件及其應用,如激光器、光成像、光傳感、光通信器件和光電集成器件及系統等,具有理論性和應用性相結合的特點,同時研究電子或光電子器件的工藝技術,即加工、組裝技術。除了微電子和光電子兩個方向外,還有信息顯示、光纖通信和應用電子方向。

還真有不少科學家在電子科學與技術方面獲得諾貝爾獎,當然是物理學諾貝爾獎,像愛因斯坦(Albert.Einstein)的光電效應,中國香港科學家高錕(Charles K.Kao)的光纖通信,美國科學家維拉·博伊爾(Willard S.Boyle)和喬治·史密斯(George E.Smith)的成像半導體電路即電荷耦合器件圖像傳感器(CCD),日本科學家赤崎勇、天野浩和日裔美國科學家中村修二的藍光二極管等。

你想學電子信息類專業,並有志氣和遠大抱負,不妨讀電子科學與技術專業。

電子科學與技術專業包含多個專業方向,到底某所大學的該專業方向是什麼?要到該大學的網站上去查證,看其專業介紹,看其所開的課程更能說明問題。遇到該校的招生顧問,可以諮詢一下,由於大學專業繁多,專業方向更多,不是該專業方向的招生顧問不一定很清楚,儘可能收集更多的信息,仔細斟酌比較。

微電子科學與工程是電子信息類的另一個專業,既然叫微電子,加了一個限定字“微”,其研究內容相對電子科學與技術要少很多,用“微”字給限制住了。“科學”指的是理論研究,“工程”指的是設計和製造,怎麼把理論上的東西設計製造出來。微電子科學與工程專業主要學習物理、固體物理、半導體物理、固體電子學、電路、模擬電子、數字電子、信號與系統、微電子器件、微電子集成電路、集成電路設計與製造、電子設計自動化、集成電路CAD等課程,少了光學方面的課程。你打開自己的電腦,主要的核心部件就是常說的主板,主板上的一個個深灰色或黑色的部件多是集成部件,即集成電路部件,學習微電子科學與工程就是研究、設計和製造這些集成電路部件。當然,集成電路部件的應用面很廣,手機、數字照相機、醫療設備、自動洗衣機、電視機等,幾乎帶點智能和自動化的家電、娛樂設備、交通設備和工業設備等都要用到芯片,即集成電路或微電子器件,名稱不同,意思基本一樣。有人說,集成電路是工業的大腦和糧食,一點也不過分。集成電路或芯片還是維護國家安全和經濟安全的重要的產品,最先進的技術和設備是買不進來的。

2016年,中國集成電路進口達到3425億美元,接近於同期原油進口額(2270億美元)的兩倍,而集成電路出口額約為614億美元,存在很大逆差。這說明,中國作為全球信息產業基地,雖然已在一定程度上滿足了自身對集成電路的需求,並開始參與國際市場競爭,但是總體而言,依然缺乏高端芯片產品,不過也同時說明我國芯片產業有很大的發展潛力。

微電子芯片的製造是當今世界微細加工的皇冠,集微細加工技術之大成。目前的加工微細度達到了10納米,正在朝著7納米、5納米前進。注意:1納米就是0.000001毫米,比細菌還小,僅是原子直徑的4倍大小。而且三維立體結構的芯片又是下一個芯片的發展方向。

2017年6月發佈的國際超級計算機排名中,中國“神威·太湖之光”再次奪冠,其核心運算芯片是地道的“中國芯”,在其小小薄塊上,集成了260個運算中心,數十億晶體管。其單芯片計算能力相當於3臺2000年世界頂級超算計算機。除了神威之外,中國還擁有了龍芯、海思、展訊等一批知名芯片公司,其產品逐漸被中外用戶認可和大規模使用。

你在電視裡看到的全身穿防護服,連頭都包起來的工作車間,很可能是集成電路的加工車間。集成電路的加工車間要求恆溫、超純淨,人呼出的氣體都是汙染,所以要穿包頭的防護服。之所以叫防護服,除了防止灰塵汙染被加工的集成電路外,還要防止在加工集成電路的過程中,有毒微塵被人吸入口中,是雙向防護。因為加工集成電路用的半導體材料含有砷等有毒成分,所以,在這種場合工作要有認真負責的態度,不能有半點馬虎。

芯片或集成電路或微電子器件的出品包括設計、製造、封裝和測試這四個主要步驟。

微電子芯片的製造設備是高精尖設備,需要機電微控制和測量檢測系統和成套集成技術,製造難度相當大。

我國針對微電子芯片的研究和製造頒佈了多個鼓勵性的文件、規劃和綱要,投資力度很大,首期規模為1200億元的國家集成電路產業投資基金於2014年到位,目的是集中國家的力量辦大事,現在已取得了驕人的進步,到2020年,最先進的成套微電子芯片成套設備將形成產業化,到2030年,基本達到微電子芯片設計製造技術的第一梯隊。

在設計和生產集成電路芯片方面,我國起步較晚,現在正全力追趕。在微電子科學與工程方面較強的國家是美國、日本和韓國,我國的臺灣省緊隨其後。像美國的IBM公司、英特爾公司、德州儀器、高通公司、韓國的三星公司等都是獨霸一方的微電子大公司,壟斷著微電子和集成電路方面的高端技術和設備。

現在把芯片植入人體的研究很吸引人們的眼球,在人的手背植入一塊很小的微電子芯片,就可以代替信用卡等各種證件,揮一下手就完成購物支付了,錢包都要淘汰了,手機也不用拿出來。微電子科學與工程在未來的幾十年中在工業、社會和生活中將會扮演更驚奇的角色。

光信息科學與工程專業顧名思義是研究“光”的,利用光去採集信息、傳輸信息和顯示信息。光信息科學與工程比電子科學與技術研究的問題範圍更寬,學習起來也要有所偏向。

如果一所大學微電子方向實力較強,也就是師資力量和研究實驗設備較強,可以設立微電子科學與工程專業;同樣,如果一所大學光信息(光電子)方向較強,可以設立光信息科學與工程專業;如果哪一個方向都不是很強,各方向都有一點師資和設備,叫電子科學與技術更合適。注意,有的大學為增加專業數量,顯得好看和吸引考生,有可能設置幾個幾乎相近的專業,如設置電子科學與技術專業(偏微電子),還設置微電子科學與工程專業,考生要注意辨別。

再說光信息科學與工程專業,這是一個比較正規的專業名稱,以前有的大學叫光電信息工程或光信息科學與技術等。

光信息科學與工程專業在大學中可以有以下培養方向:

光學/光電儀器——其中的理論和儀器幫助人們提高辨識度或看得更遠。它包括光學/光電儀器的結構設計,光學鏡頭的設計與加工工藝、光學系統的設計等,包括各種專用光學儀器;如照相機、攝像機,顯微鏡,軍用望遠鏡、瞄準儀等,測量光學儀器,天文光學儀器,物理光學儀器等。我國發射的對地觀測衛星,可以分辨地球表面一米大小的物體,對於觀測戰場狀況,評估地震、森林火災和洪水災害等的損失程度、城市交通擁堵情況等都有重要意義。

光子學技術——利用光子原理或光電相互作用原理的器件。它包括各種激光器,光電器件及紅外探測器,光電成像器件,紅外與夜視技術,超高速攝影,光閥,發光光源,短波及X射線光學等。

信息光學技術——主要研究光信息的產生、傳輸、轉換、處理及圖像顯示技術。它包括光信息及圖像處理術,圖像及模式自動識別,全息術,自適應光學技術,光傳輸及通信技術,光學遙感技術,目標及傳輸特徵數據庫,光計算術等,我們家裡的平板電視、手機等的屏幕都是光電顯示的應用,現在全球很火的VR技術,即虛擬現實技術就屬於這一類光信息技術,還有我們在家上網用的寬帶光纖、光貓等也是這類技術。

光學技術及工程——主要研究聚能技術,光能應用,光加工及有關工程。如激光武器工程,就是發射出超強的激光束,通過對準並燒傷敵人的飛機、導彈等使其被擊落或失效;激光加工就是激光在金屬上打孔、激光切割金屬、激光焊接等;光刻技術就是用激光在金屬上雕刻出各種圖案,微小的雕刻就是集成電路芯片的加工;現在比較火的3D打印技術也是用激光進行熔化金屬材料才成型的。其他還有激光核聚變,照明工程,光學材料、薄膜、工藝、特殊光器件,微機械中的微光學技術等。

光電交叉學科——主要研究光與物質如人的作用、新型光電材料、生物醫學光學、視光學、能量學科與光電學科的交叉、環境學科與光電學科的交叉、海洋學科與光電學科的交叉等。

實際上,我國在世界領先的量子通信技術,也與光信息科學與工程專業的理論有密切的關係。

比較電子科學與技術、微電子科學與工程、光信息科學與工程,電子科學與技術專業的知識面更基礎,更全面,有點全能的意思;後兩個專業則更有針對性,知識面相對較窄,就業面也較窄。

電子信息工程專業顧名思義更傾向於工程,也就是更傾向於應用。主要是如何獲取信息和處理信息,如何設計信息系統和相關的電子設備(儀器)。該專業需要學習電子技術、信息技術和計算機技術等,需要掌握電子系統的設計原理和開發技術。具體說就是電子信息工程的含義就是要設計和做出一個看得見、摸得著的電子產品,如電視機、計算機、收音機、手機、病人監護儀、示波器等,凡是有線路板的電子設備或儀器都是電子信息工程專業要研究的。電子信息工程專業的畢業生就業面最廣,你想,不論什麼設備基本都有線路板,如衛星、飛機、汽車、輪船、機床、遊戲機、通信設備、廣電設備、各種家電等。

電子信息工程專業所學的知識面較寬,應用性強,就業面相應也寬。

如果把電子科學與技術、微電子科學與工程和光信息科學與工程看作是紡線和織布,電子信息工程就是設計和製作服裝,利用各種布料和線設計製作出五花八門的服裝,讓不同層次和愛好的人選購。

通信工程是一個偏應用型的專業,它更關注信息的快速和大容量的傳輸及信號的處理,信號包括文字信號、圖形信號、語音信號和視頻信號,通信的安全技術或者說保密技術也是其中的重要內容。通信工程已經有了很熱的發展,但仍然有很大的發展空間,我國領先研究和實驗的量子通信技術就是一個很熱門的方向,得到了國家的大力支持。

目前熱門的通信技術有數字移動通信、光纖通信和網絡通信技術,通信工程就是研究這些方面的通信技術、通信系統和網絡。通信工程的主要工作是設計製造通信設備、設計通信系統與網絡和編制通信軟件。通信工程要求掌握好計算機技術,尤其是在軟件設計和編制方面要熟練。

信號處理技術也是通信工程的一個重要研究內容。我們在電視的法制節目中常聽到經過處理後證人變調的說話聲,或看到打了馬賽克的模糊圖像,這些都用了信號處理技術。但多數情況下是如何讓聲音或圖像更清楚、更好聽或更漂亮。

我國開設通信工程專業的大學很多,學習通信工程就業市場也競爭激烈,關鍵還是要真正學到其中的關鍵技術或技能,但最能提高就業能力的還是提高英語和計算機的水平,因為通信工程對英語水平和計算機水平要求更高,把編程能力提高,如把C語言吃透練熟對就業很有幫助,英語過6級就更好了。

學習通信工程除了從事本專業技術工作外,還可以從事通信市場的開發、通信設備的銷售和維護等工作,稱為市場開發工程師、銷售工程師和運維工程師等。我國通信方面的基站、光纖布點和鋪設基本完成,在這方面的技術工作和市場主要在國外,即第三世界國家和一帶一路國家。我國在非洲正在大力開拓通信市場,有些非洲國家的通信由我國獨自承包,如埃塞俄比亞等,我國與巴基斯坦的“中巴經濟走廊”項目規模達450億美元,其中就有光纖通信等通信項目。我國在這方面的世界級大公司有中國電信和聯通,還有中興和華為,其中中興和華為有數萬名技術和銷售工程師工作在世界五大洲。

而電子科學與技術、微電子科學與工程、光信息科學與工程主要研究的是電子理論和電子器件,畢業生主要從事技術工作,市場和銷售任務與通信工程比要小很多,也就沒有更多的銷售工程師和運維工程師等。

信息工程專業強調的是信息的獲取和處理,主要研究信息系統和控制系統的原理、設計和應用。比如,高鐵的運行系統就是一個信息系統,同時也是一個控制系統,設在上海的中國高鐵運行中心就有三個足球場大小,有數千臺計算機在監視著全國高鐵的運行;飛機、宇宙飛船裡面也有自己的信息系統和控制系統,受一臺主計算機控制;飛機與機場、雷達站等也組成一個更大的信息系統;宇宙飛船與發射場、著陸場、地面控制中心等也形成一個信息系統和控制系統;國家的天氣監測和預報系統也是一個信息系統等。在小的方面,家裡的智能洗衣機也是一個信息系統、家裡的樓宇對講和門禁系統也是一個信息系統;醫院裡的病人監護系統也是一個信息系統等。

學習研究信息工程,需要學習電子技術、信息理論和控制理論,但更偏向於整個系統的分析、設計和開發。由於計算機計算和控制能力的強大,在信息工程專業中,要求更好地掌握計算機技術及編程技術,該專業對數學能力和抽象、邏輯思維能力要求較高。

控制理論不屬於電子信息類專業,屬於控制理論與工程類專業,因此,信息工程專業有交叉學科性質,學習面較寬,培養的層次更高,對學生的綜合素質要求也高。

信息工程開設學校較少,專門要該專業畢業生的單位也較少,專業優勢不太明顯,學習其他相近專業的人通過自學或工作經驗的積累也可以從事這方面的工作。也就是說學習信息工程學的知識面較寬,就業面較廣,但其他如電子信息工程專業、自動化專業、計算機科學與技術專業等專業的人也可以勝任。

現在看看學習機械工程類與學習電子信息類有什麼不同。首先,這兩類專業是國家經濟發展的基礎,應用最廣,產業最龐大,需要的人最多。學機械工程類專業需要有很好的空間想象力,學習電子信息類專業要有很好的抽象和邏輯思維能力;學習電子信息類專業要求數學能力相對要高一些,計算機和編程能力也要高一些。電子信息類專業在技術部門有可能工資很高,但學習機械工程類專業在技術部門工資很高的可能性不大。學習機械工程類專業並從事技術工作的穩定性比電子信息類專業要高一些。由於機械類專業的理論性不如電子信息類專業,讀機械類本科專業後繼續深造如讀碩士和博士後的理論能力提高不如電子信息類專業明顯。

除了上面所說的6個基本專業外,電子信息類的特設專業還有10個:

電子信息科學與技術(注:可授工學或理學學士學位);

廣播電視工程;

水聲工程;

電子封裝技術;

集成電路設計與集成系統;

醫學信息工程;

電磁場與無線技術;

電波傳播與天線;

電信工程及管理;

應用電子技術教育。

在10個特設專業中,電子信息科學與技術專業所學的知識面最寬泛,基本上就是基本專業中的電子信息工程專業。但由於某所大學的專業偏向不同,可能偏一點微電子或光電子等,要注意查證。而應用電子技術教育偏向實用和操作,一般設在職業教育師資類院校,一方面為電子類企業培養人才,一方面為中等學校和職業學院培養理論與技能兼備的師資和實驗技術人員。

其他8個特設專業都是針對性和應用性更強的專業,偏向把電子信息技術引用於某一方面。廣播電視工程主要為生產廣播電視類電子產品的企業培養設計和製造技術人員,也為電臺和電視臺等培養電子設備維護、更新和改造的專業電子技術人才。水聲工程是把電子技術與水面和水下設備結合起來,就是應用在輪船、軍艦、潛艇、水雷、魚雷、水下機器人和漁業生產等設備上,用於探測水下目標、在水下傳遞信息等,哈爾濱工程大學的水聲工程專業在全國領先。電子封裝技術主要是為集成電路生產工藝培養人才,集成電路的封裝技術很是精密,技術含量很高,是生產集成電路的關鍵技術。集成電路設計與集成系統是為集成電路設計培養專門人才,在掌握電路、模擬電子技術和數字電子技術等的基礎上,運用集成電路設計軟件設計各種大小規模的集成電路,該專業與基本專業微電子科學與工程專業相近。

醫學信息工程專業與生物醫學工程專業相近,也有區別。先說生物醫學工程專業,該專業是學習和研究生物體的電子特性,把電子技術應用在人體信息的探測、處理和傳輸上,從而設計製造出醫學診斷、治療和康復儀器設備;而醫學信息工程除了學習生物醫學工程專業包含的大部分專業內容外,還要學習醫院中的技術和管理信息的採集、傳輸、處理和集成,用於醫院醫療信息的統計和醫院的管理、決策。

電磁場與無線技術專業是研究射頻無線信號的產生、輻射、傳播、散射、接收和處理的相關理論、技術和工程應用的本科專業。我們用的電視機、手機、收音機、遙控器等都是通過電磁場傳遞信息的。本專業在無線通信、雷達、遙感、無人駕駛汽車、無人飛機、遙測遙控、地球物理探測、電子測量、電子對抗、射電天文、無損探測、醫療監護、人員和車輛定位等方面具有廣泛的應用,在軍事工業中的應用相當廣泛。“電磁場與無線技術”與其他學科的相互融合,已形成了電磁兼容與環境電磁學、生物電磁學、材料電磁學、地震電磁學等新興邊緣學科,表現出該專業具有旺盛的生命力,學習該專業要有很好的數學分析能力。本專業旨在培養具有堅實的電磁場理論與工程基礎,較強的射頻、微波電路與系統開發能力,也具有很好的通信技術基礎的高級工程技術人才。電波傳播與天線專業和電磁場與無線技術專業相近,但也有區別,電波傳播與天線專業,更強調設備即天線的設計,研究電波的定向傳播特性,如雷達天線和射電望遠鏡天線的設計製造等。位於我國貴州的直徑500米的大型射電望遠鏡,俗稱天眼,就是定向接受宇宙電磁波來探測分析來自宇宙深處的信息;隱身飛機的電波吸收特性也是電波傳播的研究內容之一。

電信工程及管理專業培養電信行業既懂技術又懂管理的複合型人才,有點像工業工程專業,不再詳述。

上述8個特設專業是培養專門人才的專業,開設大學少,招生人數少,就業面不是很大,但都是電子信息類專業,都要學電子信息類的基本課程,像電路、模擬電子、數字電子、電磁場理論等,當然都要學習計算機技術。所以,要辯證地看專業的專與泛的關係,對於本科生來說,學習的還都是基本知識,還可以在讀研究生時選擇更喜愛的方向,或在工作中從事自己喜愛的研究和工作,大學四年時間很短,學習新知識是終身的過程。

在很多其他國家,大學專業名稱很少,就一個機械工程專業就包含了所有的機械類專業的內容,就一個電氣工程就包括了電子和電氣類專業的全部內容。究竟畢業生學了哪些知識和有哪些技能,不是看畢業證,甚至也沒有畢業證,一是看你的成績單,看你的簡歷;二是面試你和考試你,按照自己公司的要求出題考試。現在我國大公司招聘也是通過面試和筆試等多個環節,才能確定畢業生是否適合本公司的職位,關鍵是專業對口和交流能力。考公務員還有專門的申論等考試。找工作除了選對要讀的專業外,也有很多專業外的內容,甚至是運氣。

微電子科學與工程,光電信息科學與工程,通信工程,你知道多少

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