时间：2022-11-16 13:03:49
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇微电子学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
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英文名称：Acta Electronica Sinica
主管单位：中国科协
主办单位：中国电子学会
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：0732-2112
国内刊号：11-2087/TN
邮发代号：2-891
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1962
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
SA 科学文摘(英)(2009)
SCI 科学引文索引(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉：
中科双高期刊
第二届全国优秀科技期刊
第三届(2005)国家期刊提名奖期刊
联系方式
期刊简介
《电子学报》（月刊）创刊于1962年，是中国电子学会主办的高级学术刊物, 刊登电子与信息科学及相邻领域的原始（original）科研成果。 本刊的办刊宗旨是反映中国电子与信息科学领域内的新理论、新思想、新技术，具有国内外先进水平的最新研究成果和技术进展，为促进国内外学术交流，促进中国电子与信息科学技术的快速发展服务。
本刊的办刊宗旨是反映中国电子与信息科学领域内的新理论、新思想、新技术，具有国内外先进水平的最新研究成果和技术进展，为促进国内外学术交流，促进中国电子与信息科学技术的快速发展服务。
本刊设有：学术论文，科研通信，综述评论等栏目。凡以电子与信息科学为主体（交叉学科论文必须侧重电子与信息领域），在理论与应用实践上具有创新的，代表我国研究水平的学术论文，有科学依据和可靠数据的技术报告，阶段性成果报告，以及属于前沿学科，并对学科发展有指导意义的展望评论性文稿，均可向本刊投稿。
由于本刊覆盖的学科专业较广，出版时有意识地将相关学科和专业集中：第1、4、7、10期主要是通信与信号处理；第2、5、8、11期主要是微电子学、计算机科学及相邻学科；第3、6、9、 12期主要是电子物理、真空电子学、微波与电磁场及相邻学科。
关键词:专用集成电路设计;创新;教学;探讨
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。
由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。
1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标
电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。
根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。
2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标
集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。
选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。
3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标
我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。
在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。
4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标
一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。
作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。
5 结束语
《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。
参考文献:
[1] Michael John Sebastian Smith.专用集成电路[M].虞惠华,等,译.北京:电子工业出版社,2004.
[2] 路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3] 廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学出版社,2004.
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
参考文献
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【关键词】竞赛；集成电路；教学改革
Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit
GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong
VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124
Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.
Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation
集成电路在社会发展中扮演着非同寻常的角色，几乎渗透到了各行各业。随着全球经济一体化的发展，集成电路的制造与开发中心正逐步向我国转移。我们肩负重大的历史使命，是要把我国建设成为集成电路的生产大国进而成为集成电路强国[1]。因此培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京华大九天软件有限公司致力于开发自主产权的EDA软件，提供高端的SoC解决方案和一站式设计生产服务，为培养集成电路设计人才提供了很好的软件平台。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。对学生来说，竞赛为他们提供了一个开阔眼界、互相学习和交流的好机会，这是任何课堂教学都无法替代的；对指导老师来说，竞赛可以促进他们转变陈旧的教学理念，改进落后的课程体系，积极寻求新的教学模式，真正做到教学目标、教学内容和教学方法与时俱进，切实达到面向应用、面向市场、面向社会并最终为社会提供优秀专业人才的最高教学目标[2]。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起了一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图和电路设计能力。本人有幸带领学生参加了此次比赛，获得了一些启示。
1.立足现实，拓宽应用
本次大赛的活动宗旨是丰富微电子学专业学生的专业知识，培养学生理论联系实际、独立思考和操作能力，巩固和加深所学专业知识基础，推动京津地区高校微电子学专业的交流和发展，并对国产正版EDA软件的普及和应用起到积极推动作用。
2011年北京大学生集成电路设计大赛分成大学本科和研究生两个级别（本科生组33个组；研究生33个组），每组3人，进行笔试和上机操作。比赛相关规则：笔试阶段，采用闭卷形式，由各参赛队员独立完成，最终成绩计入小组总分；上机操作，以小组形式参加。
2.正确的指导思想
电子学会组织的此次大学生集成电路大赛立足高，紧密结合教学实际，着重基础、注重培养实践能力的原则为大赛成功举行树立了正确的指导思想。
“华大九天杯”集成电路大赛凝聚了各级领导、专家、学者和我校学科部领导、老师及每个参赛队员的心血与汗水。在比赛的前后，我们的指导思想是：参赛获奖不是最终目的，深人持久地开展教育教学改革，充分调动学生学习积极性，吸引更多的学生参加各类竞赛和科技活动，培养更多的优秀专业人才，才是我们的努力方向。集成电路大赛引来了众多企业，他们对参赛学生的青睐，对于与学校合作的重视，也正是我们学校所渴求的。在参赛中与同行各企业充分交流，学校与企业的紧密结合，才能更清楚市场对优秀毕业生的要求，进而能明确培养目标，并在平时的课程教学中加以渗透，在教学中不断改进；在参赛中与其他兄弟院校充分分享经验，不断学习别人的长处，分析参赛中暴露的共性问题，在教育教学中不断改进；在参赛中提高教师的指导水平和改进教育教学方法；在参赛中提高学生的综合素质，培养大批适应现代化建设需要的基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新精神和实践能力的高级应用型人才，才是我们参加北京大学生集成电路设计竞赛的最终目的。
3.准备认真，重在过程
承办方北方工业大学周密的准备工作和热情的服务为大赛成功举行创造了良好的外部环境。北方工业大学和华大九天公司组织的集训为成功参赛奠定了扎实的基础。
在学科部领导和各位老师的努力下，在实验室老师的大力协助下，在华大九天公司培训人员的大力支持下，我们组织了两个阶段的集中培训，并在培训的基础上进行了有针对性的辅导练习，并在参赛前举行了预赛。这些环节对学生和老师起到了很好的引导和督促作用，保证了良好的训练环境，营造了积极向上的参赛氛围。
在电子竞赛的准备过程中，适逢暑假，假期长，学生们可以充分利用暑假时间认真复习电子器件、数字电子电路、集成电路分析与设计等课程的理论知识。同时，学生们还学习华大EDA软件，进行实际电路和版图绘制上机练习，培养了理论联系实践的学风。通过竞赛准备，学生需要综合运用所学知识，解决竞赛中遇到的各种问题，提高了运用理论知识解决实际问题的能力。通过竞赛准备，磨合了小组间的默契配合和分工，增进了师生情谊，提高了团队作战能力。通过竞赛准备，找出了自己在知识上的不足，明确了社会的需要、工作岗位的需要和工作性质，树立了新的奋斗目标，产生了学习新的动力。
4.参赛对嵌入式系统和集成电路设计教学改革的启示
北京大学生集成电路设计竞赛对于培养学生参加实践的积极性、理论联系实际的学风和团队意识有着重要作用，竞赛给学生提供了一个施展才华、发挥创新能力的机会和平台。并对高校集成电路设计课程的教学内容和电子科学与技术的课程体系改革和学生今后工作起到一定的引导作用。
4.1 知识整合的系统教学思想
自从1958年基尔比发明集成电路以后，集成电路一直按照摩尔定律的预测飞速发展。面对集成电路如此迅猛的发展形势，教学工作也要与时俱进，不断改革创新。我承担《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程，深深体会到微电子专业的学生学习嵌入式系统与其他专业有所区别，因为芯片的设计方向日益朝着片上系统SOC、片上可编程系统SOPC的方向发展[3]。学生不仅需要有系统的概念[4]，同时需要对典型处理器体系结构有清晰的理解，在设计SOC芯片时才会有系统的设计思想[5]，又会对处理器内部体系架构有清晰的概念。因此，在对微电子专业的学生讲授嵌入式系统时，要紧密结合集成电路设计的要求，结合集成电路分析与设计、数字电子、模拟电子、电子器件等课程的内容，使学生不仅对处理器结构体系清楚，更熟悉各模块电路，如ALU单元电路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM单元等等。在处理器的，培养学生系统的概念，掌握外部单元电路，如存储器单元电路、系统总线单元、SPI、IIC、UART等等接口电路，从使用者的期望角度出发，来进行芯片的设计，既是使用者，又是设计者。学生在学习集成电路设计的课程时，紧密结合嵌入式系统中的系统体系结构、结合处理器内部的体系结构，具有整体的大的系统性设计概念，整合学生对各个课程的分离的知识内容，培养综合运用所学知识解决系统问题。通过增加实验和上机课时，提高学生将理论与实践紧密结合，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力。
4.2 改革传统的教学模式
我国的大学课堂教学模式长期以来被德国教育家赫尔巴特的“四段论”与前苏联教育家凯洛夫的“五环节”所主宰，在新的教育环境和教育目标下，他们所倡导的课堂教学结构和施教程序越来越明显地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代学”的陈腐教学思想和“注入式”、“满堂灌”的落后教学方法.这种“以教师为中心，以教材为中心”的课堂教学，决定了学生在整个教学过程中所处的被动地位，很大程度地禁锢了学生的创造性思维，对学生自学能力、实践能力和创新能力的培养构成了严重的障碍[2]。
现代教育理论指出：指导学生从实践和探索中通过思考获取知识，又在解决问题的探索活动中，运用已获得的知识和技能是培养智能的最好途径。
本次竞赛上午闭卷完成理论知识的考试。本科生的上机操作内容是根据提供的状态图设计一个计数器电路，然后进行原理图的绘制，再次进行版图绘制，进而进行DRC、LVS等环节验证，并撰写设计报告。学生需要利用数字电路中所学的状态表，构造出逻辑关系式，运用卡诺图化简得到最简电路，最后再绘制单元电路，设计出具体的CMOS电路和版图，并进行验证。同时还需要构造出计数器所需的时钟电路。在上机的开始一个半小时中，指导老师可以参与指导，这样增加了比赛中老师对学生的限时指导内容，更有利于学生的竞赛，符合培养人才的现论要求。
学生基本上完成了从需求分析、电路设计、绘制电路、（仿真）、版图绘制、验证到撰写报告等环节。通过竞赛，使学生能亲自感受一个简单的集成电路设计流程，培养了学生的系统设计概念。学生从早晨9点一直进行到下午六点，在短短的一天内要完成笔试和7个小时的上机电路绘制和验证等工作，小组成员只有密切配合，充分发挥各自的优势，保持坚韧不拔的精神，才能取得最终的胜利。这种方式非常有利于培养学生的合作精神和团队精神，锻炼了学生的毅力和体力。
施教之功，贵在引导。可以看出，竞赛在很大程度上符合现代教育理论的要求，符合学生的认知规律。以学生为主体、教师为主导的教学模式正是以传授知识为前提，以形成技能为基点，以培养智能为重心，以全面发展人才为归宿。在《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程教学中，增大课程的实验内容，学生带着问题，进行学习，进行思考、小组讨论，经老师点拨，实现了运用所学理论解决实际问题的过程，既培养了学生的综合能力，又完成了教学任务，符合现代教育论的要求。
施教之旨，在于培养学习方法和思维方式，培养获取新知及再创造之本领。将学生分成小组，布置某一命题，发挥学生的主动性，引导他们查阅资料，分析归纳总结，并在课堂中进行报告或实验演示。学生反映效果很好，获取了知识，又培养了学生自学能力和主动获取知识的方法。
5.引导学生参与科研，撰写学术论文
通过大赛引导大学生形成一股扎扎实实的学习和研究的风气。激发学生在专业领域的学习兴趣，参与到老师平时的科研中，增加动手实践的机会。并在科研中进一步培养学生的研究兴趣，形成良性循环。对于取得的研究成果，可以引导学生撰写论文，并能在广大同学中起到表率作用。
6.结束语
培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。正确的指导思想、科学的组织程序、踏实认真的准备工作以及大赛对校企合作、对教学改革将产生重要的影响。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图、电路设计能力和集成电路设计思想。
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致谢：竞赛工作是由国家自然基金赞助（No.60976028）；北京工业大学博士基金赞助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020
如果单个光子所能携带的信息量大幅度增加，将极大地提高量子通信的效率，同时还可以提高量子密钥传输的安全性，并在量子力学的一些基本问题研究方面有非常重要的应用。（来源：《科技日报》2013年10月12日）
美国发明生化电子人
据美国媒体13日报道，一批美国工程师利用人造器官、肢体和其它身体组织，成功组装出会呼吸、说话和走路的逼真生化电子人（bionic man），11月11日在纽约国际动漫展公开亮相。
将播出纪录片《不可思议的生化电子人》（The Incredible Bionic Man），描述这些工程师如何利用人造肾脏、血液循环系统，一直到植入式电子耳和视网膜等组件，组装能够实际运作的机器人。
主持这项计划的影子机器人公司主管沃尔克说，他们利用全球各地17家厂商提供的组件组装生化电子人，以期显示医学已有多大的进展。
他说，这具机器人身高6.5英尺（约1.98米），拥有大约六、七成真人的功能，能在Rex助步机协助下，走动、坐下和站立。它配置的人工心脏，能够利用电子工具跳动和促成人造血液循环，像人类一样输送氧气。它也用植入式人工肾脏，取代现代洗肾机。（来源：中新网2013年10月14日）
科学家用3D打印机制造终结者机械手臂
据英国新科学家杂志报道，它看上去如同科幻电影道具，事实上是未来新款人体假肢。目前，3D打印机可以制作透明塑料质地的日常生活用品，因此我们能够十分详细地掌握其如何运行，这种精致的3D打印假肢就是一个典型的例子，它在伦敦科学博物馆3D打印展览会上展出，是此次展出600多件3D打印物品之一。
这款“终结者手臂”是由英国诺丁汉大学附加制造和3D打印研究学会主管理查德·海格设计的，他和学生们展示了3D打印机如何制造这种结实的假肢，以及可移动关节和微妙传感器——类似螺旋形状的金属触摸传感器。（来源：英国《新科学家》2013年10期）
美国可控核聚变实验取得里程碑意义的突破
美国利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（National Ignition Facility）利用192束高能激光聚焦到氢燃料球上，创造高温高压以点燃核聚变反应。
据报道，在9月末进行的一次聚变实验中，聚变反应释放出的能量超过了氢燃料球吸收的能量——在全世界聚变装置中首次取得了里程碑突破。半个世纪以来，可控核聚变研究经历了无数次的挫折，最新的突破将能进一步推动聚变能量的研究。（来源：看引擎2013年10月8日）
西伯利亚的神奇蘑菇有望治疗艾滋病
据英国每日邮报报道，目前，俄罗斯科学家称，生长在西伯利亚的一种蘑菇可用于治疗艾滋病。
生长在桦树上的桦褐孔菌蘑菇引起科学家的关注，有望用于进一步科学研究。新西伯利亚市维克多学会科学家指出，三种不同的蘑菇可用于研制抗逆转录病毒药物，然而桦褐孔菌蘑菇更具独特功效。研究结果显示这种蘑菇具有低毒性和较强的抗病毒作用，它将有效治疗流行性感冒、天花和艾滋病。
科学家认为桦褐孔菌蘑菇含有桦木酸，具有抗逆转录病毒和消炎作用。数个世纪以来，西伯利亚当地居民曾用这种蘑菇作为治疗药物，一些人相信这种蘑菇具有抗癌作用。（来源：英国每日邮报2013年9月20日）
生命之熵
当我们看到一个物体时，往往一眼就能直观地判断出它是不是生物（生命体）。例如，看到狗或猫时，立刻就知道它是生物，而你正在读的这本杂志不是生物，做出这样的判断对你来说没什么难度。
那么，必须依赖宿主才能存活和增殖的病毒是不是生物呢？面对智力与动作越来越接近人类的高智能机器人，你是否感觉到它们也拥有鲜活的生命性质呢？如今，科学家已经成功培育出了iPS细胞（诱导性多能干细胞）。在不久的将来，也许利用一个体细胞就能培育出一个崭新的生命体。（来源：《科学世界》2013年10期）
半浮栅晶体管将引发芯片革命
上海复旦大学微电子学院张卫教授带领的科研团队，成功研制出半浮栅晶体管，有望让电子芯片的性能实现突破性提升。该成果发表在今年8月9日的《科学》杂志上，这也是我国科学家在《科学》上发表的首篇有关微电子器件的研究论文。
张卫带领的科研团队尝试把一个TFET和浮栅器件结合起来，构成了一种全新的“半浮栅”结构的器件，称为半浮栅晶体管，它在降低功耗和提高性能这两方面都取得了很大的突破。浮栅晶体管，是将电子隧穿过高势垒（接近8.9 电子伏特）的二氧化硅绝缘介质，而半浮栅晶体管，则是将电子隧穿过低势垒（1.1 电子伏特）的硅材料，隧穿势垒大大降低。（来源：《环球科学》2013年第10期）
勘验冰川消融
我们知道气候正在变迁，但若想真正理解这种变化可能比较困难。“极端冰雪调查”计划将这种变化具象地呈现出来：通过近百万张用延时摄影技术拍摄的照片，詹姆斯·巴洛格和他的同事现在获得了无可争议、令人扼腕的证据，证明古老的冰川确实正在消失。詹姆斯·巴洛格于2007年开始这项计划，当时设想其过程可能会持续两年。他们在格陵兰岛、冰岛、美国阿拉斯加州、阿尔卑斯山和落基山的冰川旁布下25台太阳能相机。詹姆斯·巴洛格从未料到能够在这么短的时间里看到这样巨大的变迁。拍下的照片中显示冰川正在以超出我们想象的速度断裂和融化。人们需要认识到，气候变化确实正在发生。（来源：《华夏地理》2013年第10期）
新型热敏涂料可伴随温度变化改变汽车颜色
关键词 半导体器件物理 应用型本科院校 课程改革
中图分类号：G420 文献标识码：A
Semiconductor Device Physics Curriculum
Reform in Applied Undergraduate Institute
XU Mingkun
(Department of Physics and Electronics, Caohu University, Caohu, Anhui 238000)
Abstract The semiconductor device physics is a very important course of the microelectronics professional. Departure from the practice of classroom teaching, for the problems in the current teaching process, combine the characteristics of applied undergraduate college students, explore the reform "Physics of Semiconductor Devices" classroom teaching, stimulate students' enthusiasm for active learning; and effectively, make students in the classroom for better learning results, and lay a good foundation for subsequent courses. Practice shows that our exploration has achieved good teaching effect.
Key words semiconductor device physics; applied undergraduate institute; curriculum reform
0 引言
自从第一个半导体点接触式晶体管发明以来，以集成电路（IC）为核心的微电子技术得到了迅速发展，开创了人类的硅文明时代。由于微电子技术发展迅速，对专业人才的培养提出了新的要求。①《半导体器件物理》是微电子学及电子科学与技术专业必修的一门专业基础课，讨论半导体器件的结构、基本工作原理、电学特性、器件的特殊效应以及器件的基本分析方法。通过该课程学习，可为学生后续专业课如《集成电路设计》以及《集成电路工艺》等的学习打下理论基础，是学习本专业其他专业课程以及从事IC设计工作的基础。
1 教学中遇到的问题
半导体器件物理特点为理论性强、枯燥、晦涩难懂，而且要求学生对前期知识尤其是对半导体物理基本知识熟练掌握。对于应用型本科院校来说，学生基础相对薄弱，自学能力也相对不足。因此使得教学过程中教师“教”与学生“学”之间不能实现良好的衔接。在教授基本理论的同时应该更重视学生实践能力的培养。传统的教学理念以教师讲课为主，实行的是“填鸭式”的灌输教育，教学手段单一僵化，完全无视学生的学习主动性和个体特点，加上大部分学生对理论性很强的专业课热情不足，很难取得预想的教学效果。现代半导体器件发展迅速，但是半导体器件物理教材仅仅有基本原理和基本特性，不能覆盖该行业最新的发展动态，也很难引起学生学习的兴趣。鉴于此，有必要对半导体器件物理课程进行改革。
2 半导体器件物理教学改革初探
2.1 教师的相关知识储备
现代高校教师应该具有“基础精深，专业宽新”的教学理念，即要求教师对该课程及相关课程有深厚的知识储备，对该课程的理论体系有系统的掌握。同时对与该课程相关的科技前沿有足够的了解和认识，并且对学生先期的知识储备情况有充分的了解。能根据学生的具体情况对课程内容进行处理。在基本理论的讲解上要详细透彻，对重难点反复讲解。例如能带在整个半导体器件中的作用非常重要，这就要求学生能够熟练掌握各个半导体器件的能带图。因此，在半导体器件的各个章节都重点强调能带的作用。并且把每种器件的能带图作为重点内容反复强调。在专业课教学中，更应在理论知识够用的前提下，着重培养学生的实践能力，使学生对于本专业领域具有扎实的理论基础、广阔的知识面和较强的实践能力。为了增强学生的学习兴趣,在绪论部分可以增加对晶体管发明历史的介绍，讲述电子器件从电子管到晶体管的发现，新器件产生的辩证发展过程。并融入一些科学研究方法，同时在课程教学中可以穿插介绍一些科学家的轶闻趣事，以知识性和趣味性增加学生对本课程历史的认识、对半导体器件的感性和理性认识，提高学生对本课程学习的兴趣。②
2.2 引入多媒体教学开发教学动画课件
随着计算机技术的发展，多媒体教学已成为现在学校必不可少的教学手段。比起以往的黑板粉笔教学有着独特的效果，多媒体教学可以形象直观地把所讲内容展现给每一个学生，有利于学生对知识的掌握。因此，运用多媒体技术上课是大势所趋。上课过程中可以播放一些和教材内容相关的视频讲座来提高学生的学习兴趣，还可以让学生了（下转第218页）（上接第209页）解最新的科技前沿。
半导体器件内部机制变化非常抽象复杂，利用Flas可以形象直观地把这些抽象的变化过程反映出来。③将抽象理论知识动起来，加深学生对理论知识的深刻理解。例如制作PN结的形成过程、PN结能带形成的动画、双极型晶体管载流子的传输以及各电流形成的Flas、MOS结构中多子的积累、耗尽、弱反型、强反型等形成的动画等。能使学生在视觉上直观感受其物理过程所发生的变化，还能进一步加深对该过程中一些物理量的理解。
2.3 结合最新科技前沿引入讨论课
在讲解基本理论的同时，结合自己的科研成果，把当前最新的科学技术成果介绍给学生，还可以就某一学生感兴趣的课题进行讨论。同时介绍科技论文的查阅方式和方法，让学生课外通过互联网等各种渠道获取一些新近发展状况。专门安排讨论课，让学生对自己掌握的信息进行交流讨论。比如，在讲解场效应管时，可以让学生查阅此类半导体器件最新的技术、发展瓶颈和发展趋势，并就此类问题进行讨论。在讲授太阳能电池时，可以让学生收集日常生活中应用较为广泛的太阳能电池实例，并就当前的环境污染、能源危机等话题展开讨论，从而让学生对太阳能技术有更深刻的认识。在讲授发光二极管时，可就当前热门的LED背光源电视与传统的LCD电视比较，找出其特点及优点。但是要强调现在的LED背光源电视与真正的LED电视还有相当大的差距，让学生根据此类问题收集相关资料，并进行讨论。这样的教学不但锻炼了学生的自学能力，激发兴趣，做到与时俱进，还可以让学生了解到最新的科技前沿，为其以后的发展打下良好的基础。
2.4 拓展实验课程
半导体器件物理是实验和理论相结合的课程。通过开设实验课程，可以让学生自己动手把所学到的理论知识运用到实践中来。同时还可以把一些简单的验证性实验拓展为综合性设计性实验。例如四探针测量方块电阻的同时让学生自己结合所学知识设计计算掺杂浓度，晶体管特性参数及曲线测试实验中，为学生提供一些不合格的晶体管，让学生自己判断分析晶体管的缺陷。半导体器件仿真是现代半导体技术中非常重要的组成部分，由于大三学生已经学过MATLAB相关课程，因此可以开设半导体器件仿真实验，让学生自己编写程序对各种器件进行简单的仿真。虽然许多计算也可以借助另外的数学工具软件来完成，但是从MATLAB应用的广泛程度而言， 熟练掌握MATLAB对学生的进一步深造或就业等都将是非常有益的。这样不仅验证理论知识，还拓展了课堂内容。既激发了学生学习该课程的兴趣，还提高了学生的分析问题解决问题的能力。
3 总结
半导体器件物理是微电子专业非常重要的课程，本文从课堂教学实践出发，针对目前教学过程中存在的问题与不足，结合应用型本科院校学生特点，探索改革“半导体器件物理”课堂教学，激发学生主动学习的积极性；并有效地多渠道、多方面使学生在课堂中获得较好的学习效果，为后续课程的学习打下良好的基础。实践表明，我们的探索取得了良好的教学效果。
注释
① 汪慧兰.微电子技术课程设置与改革初探[J].内蒙古电大学刊,2008(11):100-101.
信息科学资源开发利用的前景
尽管信息科学的奥秘迟至本世纪才由控制论、信息科学论等现代科学所揭示，但人类却一直生活在信息科学的海洋中。最近，笔者根据资料，把人在利用信息科学方面的几个重要历史时期整理成如下表格。表格说明，人类长期以来，一直在致力于发展收集、处理和传输信息科学的能力，以便快速、有效地利用信息科学资源。信息科学资源的发展状况是不同寻常的，专家学者们把它的迅速增长，称为“爆炸性增长”。他们指出，信息科学资源和传统的资源、能源不同，不是越使用越少，而是越使用越多，越消费越增长。日新月异的科学发现和层出不穷的技术发明。是新知识、新信息科学不断增加和出现爆炸性增长的主要原因。自1750年以来，科学知识约50年增加10倍，为世界人口增长速度的2.5倍。有人作过如下统计：到七十年代初为止，世界每年出版的科技图书达50万种，科技杂志4万多种，科技论文多达300万篇，此外还有大量的文集、研究报告、专刊文献等其他信息科学。在出现新技术革命以后的三十年中，新增加的知识和信息科学、占人类全部知识信息科学的90%。在利用信息科学资源方面，人类已经通过科学技术的发展、尤其是现代科学中的信息科学论、控制论、系统论等学科的诞生，使人类认识到信息科学是自然界的第三大资源，懂得了信息科学的巨大功能和价值。信息科学作为生产力、竞争力和经济成就的关键，也已日益为经济和社会的发展所证实。在这种情况下，人类迅速提高了利用信息科学资源的自觉性。这种自觉性，正是人类发展信息科学技术、提高利用信息科学资源能力的强大动力。在新的技术革命中，计算机、微电子、现代通信等信息科学处理和传递技术正在突飞猛进，信息科学革命已成为新技术革命的主要标志。从七十年代开始的第一次信息科学革命和八十年代开始的第二次信息科学革命，都是人类为提高利用信息科学资源的能力而作的努力。经过这两次信息科学革命，信息科学化已经由点发展到面，出现计算机和现代通信相结合的网络信息科学化和系统信息科学化。这样，就使信息科学资源可以更迅速、更有效、更准确地为人类所利用。根据上面的分析，我们可以对信息科学资源利用的诱人前景，作出如下预测性的描述：首先，在未来的技术革命和世界新的产业革命中，可以开发利用的信息科学资源将急剧增加，继续呈现爆炸性的增长，信息科学资源将在未来的科学技术和经济社会的发展中扮演更为重要的角色。其次，随着第二次信息科学革命继续向纵深发展，利用信息科学资源的处理和传递技术，将对经济社会的发展产生重大影响，如果一个国家信息科学技术落后，那么它必将在技术经济方面拉开和发达国家的差距。第三，由于开发利用信息科学资源的需要，信息科学科学技术必将得到迅速的发展。以信息科学为中心的新研究群和新知识群正在崛起。新的研究群和知识群将由信息科学科学、微电子学、信息科学处理、信息科学通信、系统论、决策论、信息科学经济学、信息科学通讯未来研究、信息科学技术评价、知识社会学、信息科学法学、信息科学管理等知识门类组成。第四，由于信息科学资源的重要性日益增强和信息科学化社会的形成，社会将有更多的人去研究信息科学资源开发利用问题和从事信息科学资源开发利用的实际工作。
未来的决策和信息科学决策学
信息科学资源利用的发展前景，在决策方面为我们提供了那些启示呢？可以说，没有信息科学的决策实际上是不存在的。
在未来研究专家们看来，任何决策除了必须以有关决策对象的过去和现状的资料为依据外，还必须更多地依靠有关决策对象发展趋势的未来信息科学。这样做的理由很简单，因为任何决策都是面向未来的，都是筹划未来的行动目标和行动的方案的。从这个意义上说，信息科学资源开发利用的前景给我们的启示，主要有以下四个方面：
一、制订有关信息科学资源开发利用的决策时，必须把这种前景作为决策的未来信息科学。
二、我们必须尽快地作出有利于发展信息科学技术的各种决策，使信息科学技术得到更快地发展。
三、与人才的培养有关，随着信息科学资源开发和利用范围的不断扩大，我国在这方面的人才必然奇缺。这就要求我们尽早地作出培养和训练信息科学人才满足未来需要的决策。这个问题，应当作为科研、教育等方面体制改革的重点来抓。
四、随着信息科学资源的不断增长，人们从大量的信息科学中迅速、有效、准确地选择决策所必须依据的信息科学的难度，也必然随着加大，这将迫使人们从理论上和方法上进一步研究信息科学和决策的关系问题，研究信息科学因素对决策成败的影响。
【关键词】互联网医疗；互联网+；Extjs MVVM；Thinkphp MVC
【Abstract】With the rapid development of society， people’s material life level requirement increased sharply， health consciousness and disease awareness is also growing， in such a situation， the traditional medical coping with such a situation is difficulting， Internet medical arises at the historic moment.This thesis is under the background of “Internet +”， providing a way of the combination of the Internet and health care. Website system front-end based on Extjs MVVM framework and back-end based on the Thinkphp MVC framework.The article mainly introduces the following parts： frame， development process， the function of the overall design，The realization of the function of the front-end and back-end（including the design of the database）.
【Key words】The health management system； Extjs MVVM； Thinkphp MVC； Medical
1 框架结构简介
1.1 ThinkPHP MVC[1]
MVC英文即Model- View- Controller，它是把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model（模型层）， View（视图层）， Controller（控制层）三层进行强制分离。
View层代表与用户交互的界面，对于Web应用来说，也可以大概概括为HTML界面，但MVC设计模式对于视图的处理仅限于View上数据的采集和处理，相关的业务流程的处理不是在这里实现的。
Model层就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定，是整个MVC的核心。模型层接受View层请求的数据，返回处理结果。数据的处理、逻辑和功能的计算都是在这里完成的。
Controller层用来接受用户的操作并调用模型和视图完成用户的需求。可以理解为从用户接收请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。划分控制层的作用也很明显，控制器就是一个分发器，选择什么样的模型，选择什么样的视图，可以完成什么样的用户请求。控制层并不做任何的数据处理，它接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。
ThinkPHP是一个性能卓越并且功能丰富的轻量级PHP开发框架，框架本身就是MVC结构的体现。它可以支持WIN/Unix/Linux服务器环境，支持Mysql， PgSQL， Sqlite以及PDO等多种数据库[2-3]，ThinkPHP框架本身没有什么特别模块要求，具体的应用系统运行环境要求视开发所涉及的模块。其工作流程如图1：
本网站后端[4]的开发采用ThinkPHP框架，一方面处理用户登录及注册的逻辑判断、套餐及体检机构的筛选查询等一系列前端的业务逻辑及数据处理，另一方面操作Oracle数据库，通过对界面的可视化操作，完成对数据库进行增删改查等的一系列操作等。
1.2 ExtJS MVVM
MVVM[5-6]包括Model、View和ViewModel三部分，其结构如下图2所示。该框架的工作原理是：模型层的业务逻辑在服务器上执行，视图层与视图模型层在用户端执行，视图模型层监视视图层的状态，从模型层根据用户需要获取数据；视图模型层解决视图层与模型层之间的数据传递与交换，保证View与Model层的数据同步。
本网站系统用ExtJs框架做前端，降低了代码的冗余度，提高了复用性。
2 系统概要设计
2.1 网站开发流程
首先做的是对本健康医疗网[7-8]的需求进行分析，包括市场前景、用户分析等；然后需要对医疗平台进行规划，包括内容策划（就是网站要展示哪些内容，分主次）、界面策划（网站主体的风格规划）以及网站功能；再做项目开发，包括界面设计、程序设计、系统的整合；最后一步就是测试验收，包括三部分：项目人员测试、非项目人员测试以及公开的测试。
2.2 系统的整体功能设计
本网站主要包括六块功能，包括体检套餐、体检中心、检后服务、单位体检、健康管理、健康宣传教育。其功能结构如图3所示：
3 系统详细设计与实现
3.1 前台功能实现
本系统的前端界面主要分为六个部分：体检套餐、体检中心、检后服务、单位体检、健康管理、健康教育。系统流程如图4所示：
健康教育模块包括动态资讯、体检知识、健康大数据、中医资讯等，主要目的是普及一些健康知识；健康优选模块包括营养保健、健康医疗、穿戴设备等，主要功能是推广一些对健康有益的产品；体检套餐模块主要是推荐一些特色的体检套餐；体检中心模块主要是介绍体检机构的信息以及路线等；单位体检包括体检软件系统、电子报告查询等，主要是面向团检的模块；检后服务提供如体检报告查询、报告解读、疾病风险评估等一些特色服务。
3.2 后台功能的实现
后台首先配置数据库的连接信息等。本数据库包含众多的数据表，比如用户表，用来存储系统的用户信息；新闻表，用于前端的健康教育模块，文章内容、标题、图片等信息都是在这里管理的；套餐表，套餐的价格、名字、简介等皆是在此存储，进而控制在前端体检套餐模块的显示信息。
本系统采用Oracle数据库，采用的数据库设计软件是PowerDesigner。数据库部分设计图如图5所示：
操作数据库是通过php语言实现的，这里采用的是Thinkphp框架。
4 结束语
如今是互联网完全普及的时代，用互联网的思维考虑医疗的发展，是发展的趋势。本文为网络和医疗的融合提供了一种参考方式[9]。
【参考文献】
[1]张颖，等，译.Reiersol D，Shiflett C，Baker M.PHP实战[M].北京：人民邮电出版社，2010.
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[3]陆勤.数据库原理与技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.
[4]赵增敏.PHP动态网页开发[M].北京：电子工业出版社，2009.
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[6]陈明，李猛坤，张强.一种基于扩展MVVM模式的SaaS面向服务计算模型[J].微电子学与计算机，2010，27（8）：27-30.
[7]杨德文.基于HIS的医院体检信息系统的设计与开发[J].医学信息，2006，19（11）：14-19.
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
关键词：交通行业，GIS，视频监控系统
1. 引言
城市交通视频监控模型是行车组织和客运组织重要的辅助设备，是保证运输安全、应对紧急事态的重要解决手段。目前主要采用两种组网监控系统，即模拟视频监控和数字视频监控。前者技术发展已经非常成熟，并且在工程中也得到了广泛的应用，但由于该视频监控系统中信息流是模拟的视频信号，系统的网络结构采用单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用，具有一定的局限性，要满足更高的要求，须采用数字视频监控系统。
与模拟视频监控相比，数字视频监控更加便于计算机进行视频信息的压缩、储存、分析和显示。通过各种视频和图像的算法分析，实现自动接警处理，达到无人值守；同时，借助网络平台实现远距离监控，即使是数千公里外也能达到亲临现场的效果，并且能够更加快速的了解现场情况。论文参考。
利用先进的软件系统在几分钟内便可完成传统视频监控中大量的数据分析，获得更为逼真、清晰的数字化图像，提高监控效率。达到非常实用的监控管理和远程维护。
2. 系统构成及功能
城市交通视频监控模型采用纯IP部署，配合网络摄像机、编码器及存储设备，实现了网络摄像机与编码器直接写存储功能，且网络摄像机与编码器对中心存储具备冗余备份功能，在实现网络视频接入、浏览、录像、回放、管理和转发等功能的同时，还能对系统进行二次应用开发，与其它图像信息系统整合，提供颇具特色的增值业务，如车牌识别、人脸识别和人数统计等。
系统应用级采用基于GIS（Gographic Information Systems）可视化展现，并且利用空间分析与空间定位，借助高清卡口的监控信息，进行车辆路线分析，实现各种肇事车辆行驶路线的自动绘制。
在部署、应用、管理及安全等各方面都提供了全新的、创新的解决方案，拥有前所未有的网络化优势。其中，主干网设计采用FDDI，保障了网络传输的可靠性和传输效率。论文参考。
整个交通行业视频监控模型主要包括四部分：视频存储管理、监控中心、传输网络以及前端系统。系统部署视图如图1所示：
图1 交通行业视频监控模型系统部署视图
系统总体架构如下图2所示：
图2 交通行业视频监控模型总体架构
视频存储管理平台主要实现平台管理、智能存储管理和客户端管理等。监控中心主要完成用户管理、设备管理、系统管理、安全管理、增值业务管理和认证管理，从而实现对监控平台中的各个站点和用户的管理及用户权限的分配。
监控中心通过接入认证请求，实现对前端视频图像的实时监控，对前端云台的实时控制，以便快速响应异常情况。同时，支持对存储的历史图像调用和查看等功能。由大屏幕显示系统、软/硬件解码器、主控台及监控管理软件组成，供专业用户使用。用户在得到授权的情况下，可以通过前端系统完成各种系统功能的访问。
传输网络提供了可以通过任意支持TCP/IP的承载网络（城域网、局域网以及各类接入网络）进行视频业务的传输。在行业市场，用户更关注的是以太网、PON网络、无线网络以及ATM网络。
前端系统主要包括视频编码器、摄像机及报警探头等设备。其中，编码器用于实现音视频信号编码、传输以及辅助设备的控制。目前交通行业视频监控系统能兼容国内主流厂商的DVR、DVS和网络摄像机产品，同时可以提供SDK支持二次开发，接入更多的前端厂家的设备。
3. 模型领域分析
自2000年的中国第一台DVR（Digital Video Recorder）数字硬盘录像机设备问世并进入安防领域以来，截至2009年已经占据了视频监控领域接近65％的市场份额，其实现的主要功能是视频和音频信号采集以及本地数字化存储，但由于其自身架构设计的原因，始终无法解决网络远程监控的长延时、无法多路同时监控、无法实现前端存储、集中监控和建设维护成本高等问题。
随着网络化、数字化的发展，NVR（Network Video Recorder）技术频繁被国内外厂商提及，在国外已经将此技术应用到某些高端安防领域了。交通行业视频监控解决方案中的智能存储管理设计基于NVR技术，提供视频图像存储、回放、检索和视频图像的转发功能。前端编码器或者网络摄像机通过与智能存储设备之间确定的协议，直接将前端的视频图像写入智能存储设备，而不需要再单独提供存储服务器。对于接收到的视频图像，可以回放给客户端进行查看和调用。同时，与前端编码器或网络摄像机形成冗余备份保护方案，当编码器与智能存储设备间的网络中断后，编码器或网络摄像机启动本地存储；当网络恢复通信后，智能存储设备会自动将编码器或网络摄像机存储在本地的录像数据取到智能存储设备上进行集中保存。通过智能存储管理设备转发时，访问方只要访问智能存储管理单元并告知要访问的前端设备，智能存储管理设备可代为取到视频流并转发给该访问方；通过智能存储管理设备分发时，一路视频通过存储设备可以被复制成多路送达不同的访问方。
4. 模型特点
交通行业视频监控模型的特点如下：
Ø先进的网络部署以及网络的智能保护：采用前端系统直接将视频信息写入存储单元，当网络传输出现问题时，前端设备的本地存储启动；当网络恢复后，系统会自动将前端设备存储的录像数据取到存储设备上进行集中保存。同时主干网设计采用FDDI，提高主干网的可靠性和安全性；
Ø弹性组网更灵活：可实现分布式部署集中式管理，也可以通过系统设置实现分级部署和分级管理；
Ø开发兼容性更强：采用开放式的协议兼容国内主流厂商的前端设备；开放性结构设计，提供有丰富的API和SDK包，便于第三方程序的集成；
Ø高度智能效率更高：通过对存储的视频信息智能分析，提供多种检索方式，快速准确进行图像定位和调用；
Ø可视化监控标绘提供直观分析：可以根据监控网络在GIS上可视化的展现监控地点和监控图像，并且对肇事车辆进行路线的自动绘制，便于更加直观的分析其行驶路线；
Ø交通行业视频监控系统为行业提供了一套标准的、开放的、智能的网络视频监控解决方案。
5. 结束语
随着网络通信和微电子技术的快速发展，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐。论文参考。基于空间地理信息系统的可视化展现，在矢量地图和影像地图的双重结合下可视化视频节点展现使得该项应用逐渐成为城市交通视频监控系统的发展趋势，市场应用将会逐渐扩大，应用前景非常可观。
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关键词：小波变换 数字水印 非对称 RSA算法
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0030-03
1 数字水印的发展
从1993年由Tirkel等人所编写的“数字水印”文中第一次提到了数字水印的概念到现在，这门学科的出现仅仅只有20年左右的时间。在这短短的20年间，数字水印技术，从被人提及、忽视，到发展、为人所接受重视，再到后来数字水印技术被众多专家和机构重点研究，这伴随着一代又一代的革命性的变革。
1.1 第一代数字水印―― 时/空域算法
最早期出现的水印是时/空域算法，这种算法的思想是通过某种方法将水印信息直接的嵌入到视频电子数据、音频电子数据和图像电子数据等电子载体中。其中最典型的两种算法为：最低有效位算法和Patchwork算法。在这里仅作简要说明如下。
LSB算法的算法思想是使用事先约定的特定密钥采用M序列发生器产生一个随机信号，随后，按照事先的规则转换为二维水印信号，最后，将水印新号嵌入到原始图像的像素值最低1位（或2位）。因为水印信号隐藏在最低几位，这就相当于只直接叠加了一层很低能量的信号，在人体视觉和听觉感知范围内，都基本察觉不到。这种算法虽然可以隐藏的信息量相对较多，但是被隐藏的信息也极容易被消除，无法满足数字水印鲁棒性的要求，所以在目前的数字水印研究和开发中，这中算法已经渐渐淡出视野。然而，必须指出的是，由于可以具有可以嵌入大量水印信息这一优势，LSB在隐蔽通信中仍占据着相当重要的地位。
另一种经典的时/空域算法方案是Patchwork方案，它是由Bander人提出的基于统计的数字水印方案。Patchwork方案的思想是只需任意选择出M对图像点，在降低一个像素点亮度值的同时，增加对应点的亮度值，这样并没有改变整体图像的亮度。利用这种调整变化实现嵌入水印。该算法不可见性较好，而且对于一些压缩变化和少量而已攻击有一定的抵抗能力。然而该算法由于嵌入的比特率不高，因此对共谋攻击抵抗力很差。
1.2 第二代数字水印―― 频域算法
频域水印算法思想是采用相应的频域变换方法（DWT、DCT等），把数字图像从空域系数转化为相对应的频域系数；然后，依据具体的待嵌入的信息类型，采取不同的编码与变形；接着，对已经选定的频域系数序列进行修改；最后，把修改过的频域系数做反变换，变换成空间域的数据。虽然频域算法的操作比较复杂，但凭借着其优秀的抗攻击能力，使之迅速成为水印研究的主要方向。
2 一种新型水印方案
综上所述，其实人们还没有开发出一种近乎完美的算法实现数字水印的嵌入，人们总是在对数字水印的各种高指标要求总是在不断平衡中不断寻找更加适合、更加贴近完美的数字水印算法。在前人研究的基础上，提出一种新型基于小波变换的非对称数字密钥水印算法。下面，将按照此次完整的设计方案顺序对该数字水印算法体系进行介绍。
2.1 密钥处理
这里采用非对称密钥对，利用保密级较高的RSA算法生成。RSA算法最先是在1978年由美国麻省理工学院论文中提出的。其名称RSA算法，也是由三位创始者姓名的首字母组成。RSA算法是利用大整数因子分解问题是数学界上至今没有有效解决方法的世界性著名难题基础上建立的，它成为RSA算法安全性的重要保证。RSA算法系统是公钥系统的应用最广泛、最具有代表性的算法，许多使用非对称密码进行加密和数字签名方法体系均是使用RSA算法。
RSA算法的一般过程是生成一对RSA密钥，一个由版权所有者保存，是加密时所以要的保密密钥，由版权所有者保存，而另外一个是可以对外公开的公开密钥（或解密密钥），可以将其安全的散播到互联网中，对应此人就开可以采用自己的私有密钥急性接收并解密。其算法的实现原理如下：
首先，随机任取两个不同的大质数p和q，计算他们的乘积r=p×q（为达到一定的安全性，RSA算法密钥一般采用210位或者211位）。然后，随机选择一个大整数e，但需要保证（p-1）×（q-1）与e互质，这样的整数e是相对方便选择的，因为任何大于质数p和q的质数都可以满足条件。而这里将采用e作为加密密钥。接着，由计算公式：d×e=1 mod（p-1）×（q-1）确定出解密密钥d。然后，r和e可以被公开，一起作为加密密钥，对明文P进行加密的算法为C=p^e mod r。这里的C便是通过加密的密文。解密算法为：P=C^d mod r。
2.2 原始水印处理
原始水印又可以成为原始信息，一般来说一共有五大类，即：（1）彩色图像，比如具有象征、代表版权归属信息的照片、彩色商标以及其它图片。（2）二值图片，常见的又签名图像、图章以及图片。（3）灰度图像，比如灰度图像、灰度商标以及灰度图片。（4）文本信息，比较常见的有ID序列号、信息、签名等。（5）声音信号，想音频信号、语音信号、音乐等都可以，但是这种形式的水印比较不常见。本文采用比较鲜明的图像才作为原始水印信息。为了增强数字水印的安全性，需要对其进行一定的加密，首先对原始数字水印信息通过Arnold进行乱序预处理。
2.3 水印嵌入
水印嵌入算法是水印算法的核心，直接决定了水印系统的质量。通过前面分析，水印的嵌入的方法有许多，经过对比很容易发现，就目前而言，最能满足水印各项性能指标要求的只有离散小波变换（Digital Wavelet Transfirm，DWT）。
小波变换的概念最先由法国工程师J.Morlet在1974年提出，经过三十多年的发展，已经取得许多的理论上和实际应用上的研究成果，他是继傅里叶变换分析后的一个又一重要频域变换。小波变换算法的根本算法思想是意图先将图像运用多分辨率分解，分解生成对应不同时空，不同频率的图像，从而能够达到人眼的视觉机制不可感知的标准。其原理和傅里叶变换大同小异，简单来说，就是对来源于信号的函数进行加权。
假定是平方可积的函数，为基本小波函数，则有：
（2-2）
式（2）称为对于的小波变换，这里的是尺度因子，且有，b是位移因子，且，是的共轭复数。在变换中，尺度因子决定了基本小波的伸缩性，越大，则越宽，越小，那么越窄，等同于角频率。
这里主要采用对按幂级数桌布加大的方法对进行离散化，可以做二进制离散，即令，，；离散化b则令，是时间采样间隔。然后，小波函数序列可以表示为：
（3）
那么对于任意函数的离散小波变换（DWT）可以写为：
（4）
实现中，小波变换具有如下一些特点：
（1）小波变换与其他算法变化相比，拥有优秀的从空余到频域的定位能力：它可以良好的显示出图像的特性，比如纹理或边缘区域的频域还有空域的相互位置对应关系。正因为此，才能够方便的图像在任意自定位置嵌入数字水印信。（2）小波变换还可以提升多分辨率的表达能力：它拥有多种分辨率的表示形式，从而能够方便的对图像进行直接多层次处理，减少了计算开销。（3）小波变化的自适应能力强：它可以灵活变换。针对不同的图像类型可以采取多种形式的变换。
3 实验结果分析
在matlab仿真软件编译，实现仿真界面如图2所示。
3.1 对不可感知性的测试
（1）主观测试。
主要是人眼对载入水印后的图像不可感知性的检验，也是检验不可见水印的首要要求，本质上是要求宿主信号应远大于水印信号，体现于视觉上，便是人的肉眼无法分辨出嵌入水印前后两幅图片的变化（见图3）。该算法能充分保证水印的不可见性。
（2）客观测试。
主观测试在实际研发操作定量中，体现不出太多的价值，这时候偏向采用能够具体体现失真数值的定量参数计算公式。常用的度量指标有：
信号噪声比（SNR）：
（5）
峰值信噪比（PSNR）：
（6）
3.2 对鲁棒性的测试
在对水印系统的鲁棒性进行测试时，通常选用测试提取水印与原始水印的相似性，根据相似性的大小来检验水印的鲁棒性。最常用的归一化互相关系数为：
（7）
式（7）中，和分别表示原始水印和提取水印在位置的值。而且值应该越大（接近1）越好。
3.3 测试结果汇总
在本次测试里，分别对嵌入水印的信息进行了：50%的JPEG压缩攻击处理、方差0.009高斯噪声攻击处理、方差0.01高斯噪声攻击处理、强度0.01椒盐噪声攻击处理、2倍缩放攻击处理、以及剪切攻击处理。
恢复后的水印均能识别出“GUET”水印图像，定量的测试值汇总如表1所示。
4 结论
此数字水印方案，使用了非对称密钥算法、Arnold变换、小波变换等多项技术相融合，通过matlab仿真软件进行仿真，实验证明，该非对称水印方案具有可靠的检测性能，对常见的图像处理攻击具有较好的鲁棒性。这里并设计出一款操作简单的非对称水印嵌入和检测提取软件，在一定程度上起到借鉴作用。
参考文献
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