時間：2023-11-13 09:46:12
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗，特別為您篩選了11篇集成電路的概念范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識！
2非微電子專業(yè)集成電路設(shè)計課程實踐
根據(jù)以上原則，信息工程大學(xué)根據(jù)具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關(guān)專業(yè)開設(shè)集成電路芯片設(shè)計技術(shù)課程，根據(jù)近兩年的教學(xué)情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優(yōu)化的理論授課內(nèi)容1）集成電路芯片設(shè)計概論：介紹IC設(shè)計的基本概念、IC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)、IC技術(shù)的發(fā)展和趨勢等內(nèi)容。使學(xué)員對IC設(shè)計技術(shù)有一個大概而全面的了解，了解IC設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設(shè)計技術(shù)的基本概念；了解IC設(shè)計發(fā)展趨勢和新技術(shù)，包括軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)、IC低功耗設(shè)計技術(shù)、IC可重用設(shè)計技術(shù)等。2）IC產(chǎn)業(yè)鏈及設(shè)計流程：介紹集成電路產(chǎn)業(yè)的歷史變革、目前形成的“四業(yè)分工”，以及數(shù)字IC設(shè)計流程等內(nèi)容。使學(xué)員了解集成電路產(chǎn)業(yè)的變革和分工，了解設(shè)計、制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)的一些基本情況，了解數(shù)字IC的整個設(shè)計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優(yōu)化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內(nèi)容。3）RTL硬件描述語言基礎(chǔ)：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設(shè)計方法等內(nèi)容。使學(xué)員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數(shù)字邏輯電路設(shè)計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設(shè)計規(guī)則和設(shè)計方法，并通過設(shè)計實踐學(xué)習(xí)和鞏固硬件電路代碼編寫和調(diào)試能力。4）系統(tǒng)集成設(shè)計基礎(chǔ)：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統(tǒng)（SoC）、片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）的基本概念和集成設(shè)計方法。使學(xué)員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級芯片架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)方法及主要片內(nèi)嵌入式處理器核。
豐富的實踐操作內(nèi)容1）Verilog代碼設(shè)計實踐：學(xué)習(xí)通過課下編碼、上機調(diào)試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數(shù)字邏輯電路設(shè)計的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設(shè)計能力。2）IC前端設(shè)計基礎(chǔ)實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設(shè)計平臺DesignCompiler，使學(xué)員通過上機演練，初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設(shè)計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優(yōu)化、可測性設(shè)計等內(nèi)容。3）IC后端設(shè)計基礎(chǔ)實踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設(shè)計平臺ICCompiler，使學(xué)員通過上機演練，初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設(shè)計的流程和方法，主要包括后端設(shè)計準(zhǔn)備、版圖規(guī)劃與電源規(guī)劃、物理綜合與全局優(yōu)化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優(yōu)化等內(nèi)容。靈活的考核評價機制1）IC設(shè)計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學(xué)員隊IC設(shè)計的一些基本知識，如基本概念、基本設(shè)計流程、簡單的代碼編寫等。2）IC設(shè)計上機實踐操作：通過上機操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設(shè)計代碼，要求學(xué)員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設(shè)計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設(shè)計和驗證流程。3）IC設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域報告：通過撰寫報告的形式，要求學(xué)員查閱IC設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)文獻，包括該領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)、設(shè)計流程中相關(guān)技術(shù)點的深入研究、集成電路設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展歷程和趨勢等，撰寫相應(yīng)的專題報告。
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體集成電路也出現(xiàn)了日新月異的變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大規(guī)模、速度快、功能多的電路逐漸得到有效開發(fā)，半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)逐漸完善，其中尤為特別的是數(shù)字電路變化。基于此種形勢下，對集成電路測試提出了更高的要求。在以往測試軟件編制中，程序主要以測試流程為導(dǎo)向，堅持自上至下原則進行排列，將程控指令、測試參數(shù)、測試結(jié)果等都納入文本測試軟件中，這種編程面向過程，語法規(guī)則特定。但工程師必須要具有一定的編程技能，由于編程過程復(fù)雜，自動化測試不具高效性、快速性和同步性。目前，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進步，圖形化編程語言編程為工程師提供一個有效的可編程平臺。筆者主要綜合自身多年來在半導(dǎo)體企業(yè)從事集成電路測試工作實踐和管理經(jīng)驗，深入探究集成電路測試系統(tǒng)管理及其開發(fā)應(yīng)用，旨在實現(xiàn)集成電路測試精細化管理的要求和行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
1.集成電路測試設(shè)備及配件概述
1.1 集成電路測試設(shè)備功能分析
針對集成電路測試設(shè)備及功能而言，主要體現(xiàn)在四個方面：
（1）測試機。測試機主要參考因素包括硬件架構(gòu)端子數(shù)、操作系統(tǒng)環(huán)境、時鐘速度、程序開發(fā)工具、應(yīng)用程序等，早期測試機多以C、Pascal等程序語言為開發(fā)工具，目前VB應(yīng)用廣泛，各種輔助應(yīng)用程序為測試工程師提供了發(fā)展時機;
（2）晶圓針測機。目前，四寸至十二寸晶圓均經(jīng)針測機在晶舟與測試機間進行存取，此種設(shè)備對機械自動化、結(jié)構(gòu)精密度、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定度要求較高;
（3）器件分類機。分類機主要執(zhí)行測試機與集成電路成品間的電性接觸，按照測試程序中定義結(jié)果進行分類;
（4）預(yù)燒爐。早期預(yù)燒爐主要提供預(yù)燒條件中所需電流、偏壓、波形電路機制，目前主要以封裝類型為依據(jù)來進行設(shè)計，對被測器件具有承載作用。
1.2 集成電路測試機原理
測試機多由高性能量測儀器構(gòu)成，而測試系統(tǒng)屬于測試儀器與計算機控制的綜合體。計算機控制主要是經(jīng)由測試程序執(zhí)行指令集對測試硬件進行控制，最終由測試系統(tǒng)提供測試結(jié)果。為保證測試結(jié)果的一致性，必須要對測試系統(tǒng)進行定期校正處理，一般應(yīng)用校正芯片對測量儀器精準(zhǔn)性進行驗證。目前，多數(shù)測試系統(tǒng)可測試具有特定類別特征的集成電路，通用器件種類包括數(shù)字、內(nèi)存、混合信號、模擬。一般而言，測試系統(tǒng)包括來源內(nèi)存、捕捉內(nèi)存、測試樣本或掃描向量內(nèi)存、端子電路，而測試方法主要采用施加與測量模式，通過設(shè)置測量范圍、測量極限、設(shè)備性能參數(shù)而完成測試作業(yè)。
2.集成電路測試數(shù)據(jù)分析
為了開發(fā)集成電路測試管理系統(tǒng)，必須要詳細分析現(xiàn)有的產(chǎn)品管理過程與測試流程，從而優(yōu)化系統(tǒng)功能與框架設(shè)計。首先，要對現(xiàn)有產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。一般而言，集成電路測試生產(chǎn)線上具有4個左右的測試平臺，每個測試平臺對不同產(chǎn)品、測試參數(shù)所提供的測試數(shù)據(jù)、時間不盡相同。通常狀況下，測試結(jié)果屬于生產(chǎn)過程總體情況的直接反映指標(biāo)，優(yōu)化測試參數(shù)，能獲取產(chǎn)品良率信息。在現(xiàn)階段，由于測試參數(shù)較多，且各個參數(shù)間能產(chǎn)生不同程度的交互效應(yīng)，最終影響統(tǒng)計性質(zhì)。目前，就測試統(tǒng)計工具分析方法而言，主要包括兩種：一是比較分析，二是相關(guān)性分析。譬如在不同條件下，可對每片晶片測試參數(shù)進行比較分析，觀察測試參數(shù)之間的差異性。同時，可將測試參數(shù)與WS數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、iEMS數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，尋找相關(guān)性誘因。以上兩種分析方法均在明確現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)對產(chǎn)品設(shè)備、生產(chǎn)狀況的影響下進行。應(yīng)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測產(chǎn)品特征，考慮到測試問題具有復(fù)雜性，工程師往往無法對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性進行優(yōu)化判斷。
在實際分析過程中，可綜合多種統(tǒng)計手段來進行分類效果預(yù)測。具體而言，必須要注意四個問題：
（1）明確好壞組。基于掌握歷史測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定好壞組分組規(guī)則;
（2）對測試參數(shù)進行刪選。擇取與另一平臺測試數(shù)據(jù)具有相關(guān)性的測試參數(shù)，并進行集合，在此基礎(chǔ)上擇取好壞組間差異顯著的測試參數(shù);
（3）對主成分進行綜合分析。針對具有差異性的測試參數(shù)而言，必須要作正交化處理，將測試參數(shù)間的交互作用及時消除;
（4）判別分析。對待預(yù)測晶圓至好壞兩組距離進行計算，應(yīng)用具有統(tǒng)計學(xué)意義的Mahalanobis距離將常用遠近距離進行替代，并將其歸納到距離近的那組，實現(xiàn)分類目標(biāo)。此流程可優(yōu)化最終結(jié)果，同時在研究過程中還可運用判別分析、分析流程等篩選方法。
3.集成電路測試管理系統(tǒng)設(shè)計
3.1 集成電路測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念與邏輯設(shè)計
針對集成電路測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計而言，主要包括四類方法：一是自頂向下，二是自底向上，三是逐步擴張，四是混合策略。就測試管理開發(fā)而言，主要應(yīng)用自底向上方法，即首先勾畫局部概念結(jié)構(gòu)，并將各個局部進行集合，最終獲取全局概念結(jié)構(gòu)。于構(gòu)建概念模型前，必須要深入分析需求分析中形成的數(shù)據(jù)，把握數(shù)據(jù)實體屬性，構(gòu)建實體間關(guān)系。在數(shù)據(jù)庫開發(fā)時期，開發(fā)環(huán)境擇取Web應(yīng)用框架（Django），按照系統(tǒng)情況，于數(shù)據(jù)流圖中擇取適當(dāng)數(shù)據(jù)流圖，每部分均與一個局部應(yīng)用相對應(yīng)，聯(lián)系各個局部數(shù)據(jù)流程圖，檢查概念模型圖設(shè)計的精準(zhǔn)性。
概念結(jié)構(gòu)屬于數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)，為了達到測試管理系統(tǒng)要求，要將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，通常只支持網(wǎng)狀、關(guān)系、層次三種模型中的某一具體數(shù)據(jù)模型，導(dǎo)致各個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)硬件具有局限性。因此，在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先要對概念結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)化，促使其常用網(wǎng)狀、層次模型，并基于特定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)輔助下，促使轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。同時，數(shù)據(jù)庫擇取MySQL，降低總體擁有成本。
3.2 集成電路測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計
就集成電路測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計而言，首先要明確數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)，再對其進行綜合評價，其內(nèi)容主要包括三個方面：
（1）數(shù)據(jù)儲存結(jié)構(gòu)。在對數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)進行評價時，要將維護代價、存取時間、空間利用率作為考慮因素。一般而言，將冗余數(shù)據(jù)消除，能有效節(jié)約存儲空間，但易增大查詢代價，故要權(quán)衡利益，擇取折中方案。MySQL屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，聚簇功能強大，為了保證查詢速度，可將屬性上存在相同值的元組進行集中，存入物理塊中;
（2）數(shù)據(jù)存儲位置。在開展數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計時，可將MySQL數(shù)據(jù)庫中的用戶表空間與系統(tǒng)文件相對應(yīng)的數(shù)據(jù)存入磁盤驅(qū)動器中，以達索引與數(shù)據(jù)庫軟件、表分類存放目的。針對MySQL數(shù)據(jù)庫而言，可將不同用戶建立的表進行分類存放，可最大限度地優(yōu)化數(shù)據(jù)庫;
（3）數(shù)據(jù)存取路徑。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，要明確存取路徑，尋找索引構(gòu)建方法。索引作為一種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，主要包括三種形式：一是簇索引，二是表索引，三是位映射索引。在MySQL數(shù)據(jù)庫中，利用索引可提高聚集中數(shù)據(jù)與表檢索速度?？茖W(xué)應(yīng)用索引，能降低磁盤I/O操作次數(shù)。
4.集成電路測試管理系統(tǒng)的實現(xiàn)與開發(fā)利用
4.1 集成電路測試數(shù)據(jù)輸入
在測試生產(chǎn)線上，由于每天都會出現(xiàn)大量的晶圓測試作業(yè)，故針對產(chǎn)品測試管理系統(tǒng)來講，必須要將晶圓信息輸入到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，便于后續(xù)功能操作的實現(xiàn)。在現(xiàn)有測試生產(chǎn)線上，一部分產(chǎn)品信息可實現(xiàn)自動輸入，譬如每片晶圓均存在自身產(chǎn)品批次與編號，于晶圓制造中可將此類信息標(biāo)記在晶圓表面上，經(jīng)由晶圓針測機自動識別裝置進行讀取。待讀取完畢后輸入到相關(guān)的測試結(jié)果中。而就其它無法自動輸入信息而言，譬如測試接口、針測卡、測試設(shè)備等信息，必須要進行手動輸入。
基于把控生產(chǎn)線實際狀況的基礎(chǔ)上，每名錄入員均需進行班組個人生產(chǎn)日報的錄入，工作量相對較大，同時考慮到系統(tǒng)實際需要，于每2小時需要進行一次數(shù)據(jù)錄入，故必須要重視錄入速度。當(dāng)數(shù)據(jù)被錄入子菜單時，其每頁面設(shè)計必須要采用Django的第三方控件，利用其強大功能以達無鼠標(biāo)操作目標(biāo)。從本質(zhì)上來講，輸入員將該子頁面打開后，僅有鍵盤可進行輸入操作，方便較為快捷，與用戶實際需求吻合。
4.2 集成電路測試結(jié)構(gòu)文件上傳
針對集成電路測試管理系統(tǒng)而言，必須要將測試設(shè)備工作站所定義的測試結(jié)果文件輸入數(shù)據(jù)庫，最終才能構(gòu)成數(shù)據(jù)分析報表。待晶圓測試完畢后，測試設(shè)備將構(gòu)成晶圓測試結(jié)果的文件轉(zhuǎn)變成一個傳送信號，上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，而服務(wù)器會依據(jù)文件發(fā)送信頭，最終接納測試結(jié)果文件。
針對測試管理系統(tǒng)為而言，為了確保其傳送速度，本文研究中實現(xiàn)了三個方面的優(yōu)化處理：
（1）針對測試結(jié)果文件傳送而言，主要應(yīng)用實時傳送原則，即傳送時機擇取為測試結(jié)果文件組成后，對以往分批次傳送方式進行了優(yōu)化補充。從整體上來講，有助于預(yù)防文件過大而促使傳送速度滯后，對服務(wù)器正常運行具有一定的輔助作用;
（2）文件上傳后并未直接植入數(shù)據(jù)庫中，而是暫時存入原始數(shù)據(jù)暫存器中，有助于防止某些無效格式測試結(jié)果文件被上傳。譬如在測試中存在了人為中斷現(xiàn)象，而誘導(dǎo)某些測試數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿哂鄶?shù)據(jù)。經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器剔除此類無效格式文件，能最大限度地確保數(shù)據(jù)庫文件的精準(zhǔn)性。此外，經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器對測試結(jié)果文件權(quán)限進行整合配置。譬如在存儲過程中可允許訪問統(tǒng)計結(jié)果，不允許訪問某些重要數(shù)據(jù)。從某種角度上來講，極大地提高了數(shù)據(jù)庫的安全性;
（3）針對測試管理系統(tǒng)開發(fā)而言，主要采用存儲過程進行統(tǒng)計，包括生產(chǎn)盤存月報、生產(chǎn)日報、周報、月報、季報、年報、設(shè)備異常報警率、生產(chǎn)良率表等?；趹?yīng)用程序界面上，分開統(tǒng)計功能與查詢功能，應(yīng)用統(tǒng)計功能對存儲過程進行調(diào)用，基于服務(wù)器端作用下對信息開展各類匯總作業(yè)，并錄入歷史存表中。而利用查詢功能自歷史表中對已計算數(shù)據(jù)進行調(diào)用，完善了系統(tǒng)性能，增強了查詢效率。
4.3 集成電路測試在線預(yù)警、測試數(shù)據(jù)查詢與分析
就集成電路測試在線預(yù)警功能模塊而言，主要因測試生產(chǎn)線工程師少，在測試過程中，無法及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的誤測或不良測試，為測試工程師及早發(fā)現(xiàn)問題提供了有力的幫助。而針對集成電路測試數(shù)據(jù)查詢而言，該模塊主要考慮到用戶對生產(chǎn)線實時數(shù)據(jù)具有查詢需求，涵蓋產(chǎn)品負責(zé)人、芯片產(chǎn)品、測試日期、測試站點等信息。同時，數(shù)據(jù)查詢模塊還可查詢各類良率分析報表，其中查詢功能與統(tǒng)計功能單獨使用，有助于用戶自主選擇，其查詢內(nèi)容涵蓋測試平臺比較報表、良率分析年報、季報、月報、日報等。
5.結(jié)束語
綜上所述，本文主要以集成、高效、全方位、先進企業(yè)管理要求為出發(fā)點，進行集成電路測試管理系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計，旨在提升集成電路企業(yè)管理水平，增強市場核心競爭力，對半導(dǎo)體測試行業(yè)中的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有至關(guān)重要的作用。在實際開發(fā)過程中，由于對現(xiàn)有測試生產(chǎn)線上出現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)無法全面管理，故無法深入分析影響集成電路測試生產(chǎn)效率提高的因素，因此在前期做了大量設(shè)備與測試方法研究。在測試管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計完成時，以前臺開發(fā)工具（Django）、后臺數(shù)據(jù)庫（MySQL）為導(dǎo)向，開發(fā)了與用戶操作需求的吻合的集成電路測試管理系統(tǒng)。在整體開發(fā)過程中，立足于數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、查詢優(yōu)化等技術(shù)難題角度，確保了高效查詢速度與數(shù)據(jù)操作的完整性，最終集成電路測試管理系統(tǒng)實現(xiàn)了五個功能，包括測試數(shù)據(jù)錄入、測試結(jié)果文件上傳、產(chǎn)品測試在線預(yù)警、數(shù)據(jù)查詢與分析和測試運行相關(guān)報表生成，與企業(yè)信息化、自動化、精益化管理需求相一致，具有較大的應(yīng)用前景。
參考文獻
[1]楊榮.面向模擬IC測試的高精度數(shù)字化儀的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.
[2]朱龍飛.混合集成電路測試系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計[D].電子科技大學(xué)，2013.
[3]汪天偉.混合集成電路測試硬件電路測試板的設(shè)計[D].電子科技大學(xué)，2013.
[4]楊建軍.基于嵌入式技術(shù)的集成電路測試系統(tǒng)軟件設(shè)計[D].電子科技大學(xué)，2013.
[5]劉軍.漏電保護專用集成電路測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.
[6]竇艷杰.數(shù)字集成電路測試矢量輸入方法研究和軟件實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.
[7]周厚平.集成電路測試系統(tǒng)微小微電子參量校準(zhǔn)技術(shù)研究[D].中國艦船研究院，2012.
[8]尹超平.基于VIIS-EM平臺的虛擬數(shù)字集成電路測試儀的研制[D].吉林大學(xué)，2013.
[9]盛諧輝.國家科技重大專項年度總結(jié)在京召開 于燮康獲得了“個人突出貢獻獎”長電科技、通富微電獲得了“應(yīng)用工程優(yōu)秀團隊獎”[J].半導(dǎo)體.光伏行業(yè)，2011（01）：56-57.
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
集成電路在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開發(fā)中心正逐步向我國轉(zhuǎn)移。我們肩負重大的歷史使命，是要把我國建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國進而成為集成電路強國[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。對學(xué)生來說，競賽為他們提供了一個開闊眼界、互相學(xué)習(xí)和交流的好機會，這是任何課堂教學(xué)都無法替代的；對指導(dǎo)老師來說，競賽可以促進他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)理念，改進落后的課程體系，積極尋求新的教學(xué)模式，真正做到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與時俱進，切實達到面向應(yīng)用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學(xué)目標(biāo)[2]。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖和電路設(shè)計能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。
1.立足現(xiàn)實，拓寬應(yīng)用
本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、獨立思考和操作能力，鞏固和加深所學(xué)專業(yè)知識基礎(chǔ)，推動京津地區(qū)高校微電子學(xué)專業(yè)的交流和發(fā)展，并對國產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動作用。
2011年北京大學(xué)生集成電路設(shè)計大賽分成大學(xué)本科和研究生兩個級別（本科生組33個組；研究生33個組），每組3人，進行筆試和上機操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊員獨立完成，最終成績計入小組總分；上機操作，以小組形式參加。
2.正確的指導(dǎo)思想
電子學(xué)會組織的此次大學(xué)生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學(xué)實際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導(dǎo)思想。
“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和我校學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)、老師及每個參賽隊員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導(dǎo)思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，吸引更多的學(xué)生參加各類競賽和科技活動，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業(yè)，他們對參賽學(xué)生的青睞，對于與學(xué)校合作的重視，也正是我們學(xué)校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學(xué)校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場對優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進而能明確培養(yǎng)目標(biāo)，并在平時的課程教學(xué)中加以滲透，在教學(xué)中不斷改進；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗，不斷學(xué)習(xí)別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學(xué)中不斷改進；在參賽中提高教師的指導(dǎo)水平和改進教育教學(xué)方法；在參賽中提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽的最終目的。
3.準(zhǔn)備認真，重在過程
承辦方北方工業(yè)大學(xué)周密的準(zhǔn)備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學(xué)和華大九天公司組織的集訓(xùn)為成功參賽奠定了扎實的基礎(chǔ)。
在學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)和各位老師的努力下，在實驗室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓(xùn)人員的大力支持下，我們組織了兩個階段的集中培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進行了有針對性的輔導(dǎo)練習(xí)，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對學(xué)生和老師起到了很好的引導(dǎo)和督促作用，保證了良好的訓(xùn)練環(huán)境，營造了積極向上的參賽氛圍。
在電子競賽的準(zhǔn)備過程中，適逢暑假，假期長，學(xué)生們可以充分利用暑假時間認真復(fù)習(xí)電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計等課程的理論知識。同時，學(xué)生們還學(xué)習(xí)華大EDA軟件，進行實際電路和版圖繪制上機練習(xí)，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實踐的學(xué)風(fēng)。通過競賽準(zhǔn)備，學(xué)生需要綜合運用所學(xué)知識，解決競賽中遇到的各種問題，提高了運用理論知識解決實際問題的能力。通過競賽準(zhǔn)備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進了師生情誼，提高了團隊作戰(zhàn)能力。通過競賽準(zhǔn)備，找出了自己在知識上的不足，明確了社會的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標(biāo)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新的動力。
4.參賽對嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計教學(xué)改革的啟示
北京大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽對于培養(yǎng)學(xué)生參加實踐的積極性、理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和團隊意識有著重要作用，競賽給學(xué)生提供了一個施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機會和平臺。并對高校集成電路設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容和電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系改革和學(xué)生今后工作起到一定的引導(dǎo)作用。
4.1 知識整合的系統(tǒng)教學(xué)思想
自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測飛速發(fā)展。面對集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢，教學(xué)工作也要與時俱進，不斷改革創(chuàng)新。我承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程，深深體會到微電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因為芯片的設(shè)計方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學(xué)生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時需要對典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計SOC芯片時才會有系統(tǒng)的設(shè)計思想[5]，又會對處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對微電子專業(yè)的學(xué)生講授嵌入式系統(tǒng)時，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學(xué)生不僅對處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來進行芯片的設(shè)計，既是使用者，又是設(shè)計者。學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計的課程時，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計概念，整合學(xué)生對各個課程的分離的知識內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識解決系統(tǒng)問題。通過增加實驗和上機課時，提高學(xué)生將理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力。
4.2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式
我國的大學(xué)課堂教學(xué)模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標(biāo)下，他們所倡導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和施教程序越來越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學(xué)”的陳腐教學(xué)思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學(xué)方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學(xué)，決定了學(xué)生在整個教學(xué)過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對學(xué)生自學(xué)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙[2]。
現(xiàn)代教育理論指出：指導(dǎo)學(xué)生從實踐和探索中通過思考獲取知識，又在解決問題的探索活動中，運用已獲得的知識和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。
本次競賽上午閉卷完成理論知識的考試。本科生的上機操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計一個計數(shù)器電路，然后進行原理圖的繪制，再次進行版圖繪制，進而進行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗證，并撰寫設(shè)計報告。學(xué)生需要利用數(shù)字電路中所學(xué)的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計出具體的CMOS電路和版圖，并進行驗證。同時還需要構(gòu)造出計數(shù)器所需的時鐘電路。在上機的開始一個半小時中，指導(dǎo)老師可以參與指導(dǎo)，這樣增加了比賽中老師對學(xué)生的限時指導(dǎo)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的競賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。
學(xué)生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗證到撰寫報告等環(huán)節(jié)。通過競賽，使學(xué)生能親自感受一個簡單的集成電路設(shè)計流程，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計概念。學(xué)生從早晨9點一直進行到下午六點，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個小時的上機電路繪制和驗證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保持堅韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團隊精神，鍛煉了學(xué)生的毅力和體力。
施教之功，貴在引導(dǎo)?？梢钥闯?，競賽在很大程度上符合現(xiàn)代教育理論的要求，符合學(xué)生的認知規(guī)律。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計》課程教學(xué)中，增大課程的實驗內(nèi)容，學(xué)生帶著問題，進行學(xué)習(xí)，進行思考、小組討論，經(jīng)老師點撥，實現(xiàn)了運用所學(xué)理論解決實際問題的過程，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，又完成了教學(xué)任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。
施教之旨，在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學(xué)生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學(xué)生的主動性，引導(dǎo)他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進行報告或?qū)嶒炑菔?。學(xué)生反映效果很好，獲取了知識，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和主動獲取知識的方法。
5.引導(dǎo)學(xué)生參與科研，撰寫學(xué)術(shù)論文
通過大賽引導(dǎo)大學(xué)生形成一股扎扎實實的學(xué)習(xí)和研究的風(fēng)氣。激發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，參與到老師平時的科研中，增加動手實踐的機會。并在科研中進一步培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對于取得的研究成果，可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫論文，并能在廣大同學(xué)中起到表率作用。
6.結(jié)束語
培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。正確的指導(dǎo)思想、科學(xué)的組織程序、踏實認真的準(zhǔn)備工作以及大賽對校企合作、對教學(xué)改革將產(chǎn)生重要的影響。實踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計競賽，對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)、推進素質(zhì)教育、理論實踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團隊協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽感等方面具有重要意義，同時也對高校的集成電路設(shè)計課程和實踐教學(xué)改革起一定的引導(dǎo)作用，極大的強化了學(xué)生繪制版圖、電路設(shè)計能力和集成電路設(shè)計思想。
參考文獻
[1]甘學(xué)溫,趙寶瑛等.集成電路原理與設(shè)計[M].北京:北京大學(xué)出版社,2007.
[2]陳建英,李濤,撒曉英.抓住競賽契機 深化計算機專業(yè)教學(xué)改革[J].西南民族大學(xué)學(xué)報·自然科學(xué)版,2010,36(9):75-77.
[3]Ahmet Bindal,Sandeep Mann,Billal N.Ahmed.An Undergraduate System-on-Chip
(SoC)Course for Computer Engineering Students[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,2005,48(2)：P279-289.
[4]Lei Jing,Zixue Cheng,Junbo Wang.A Spiral Step-by-Step Educational Method for Cultivating Competent Embedded System Engineers to Meet Industry Demands[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,1-10.
[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,
2569-2663.
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，理論性和實踐性都很強，處于各專業(yè)教學(xué)的中間環(huán)節(jié)，是學(xué)生對電子線路認識和理解的基本素質(zhì)形成和培養(yǎng)的關(guān)鍵性課程。深入探討其教學(xué)方法并有效實施，對學(xué)生掌握一定的線路知識和培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力有著非常重要的作用。近幾年來，我一直擔(dān)任模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)與研究，在平時的教學(xué)中，我注意增強學(xué)生的主動參與意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、分析問題與解決問題的能力，在實驗中注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷改進教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。
(一)整體把握課程內(nèi)客，并精選教學(xué)內(nèi)容
要明確本課程在整個教學(xué)計劃中的地位和作用、基本要求、基本內(nèi)容和本課程與后續(xù)課程的聯(lián)系。在分立元件構(gòu)成的電子線路和集成電路構(gòu)成的電子線路上，集成電路的應(yīng)用范圍迅速擴大。集成電路是在分立元件電子線路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。而從事電子技術(shù)工作必須熟悉分立元件電子線路。所以選擇授課內(nèi)容時，應(yīng)以分立元件構(gòu)成的單元電子線路為基礎(chǔ)，以“分立元件電路為集成電路服務(wù)”的原則來突出集成電路，為進一步學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用集成電路打好扎實的基礎(chǔ)。如在講解反饋放大電路時，由結(jié)合分立元件電路轉(zhuǎn)為結(jié)合集成運算放大器講解，引入集成比較器、集成功率放大器、集成三端式穩(wěn)壓器等內(nèi)容。結(jié)合典型電路講基本概念、基本理論、基本分析方法，并下力氣講清楚，應(yīng)貫徹“管為路用”原則，淡化半導(dǎo)體器件內(nèi)部物理過程和集成電路的內(nèi)部電路，重點講清楚器件的外特性應(yīng)用。
(二)教學(xué)應(yīng)有側(cè)重點，以應(yīng)用為目的
高職教育要突出理論知識的應(yīng)用和實踐動手能力的培養(yǎng)。所以，教學(xué)內(nèi)容上要突出高職教育的特點，主動適應(yīng)社會實際需要，注重應(yīng)用性、針對性。將知識點與能力點有機結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和解決實際問題的能力。基礎(chǔ)理論要以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度，以掌握概念、強化應(yīng)用為重點。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)有很強的實用性，其技術(shù)更新的速度非?？臁Ｒ虼?，授課時不能再按以前的方法講授：先講元器件的工作原理、外特性參數(shù)，然后分析單元電路及中規(guī)模、大規(guī)模集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再講元器件的具體應(yīng)用。過去對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)偏重過細的計算，而對運用講得偏少。特別是模擬集成電路的運用，學(xué)生畢業(yè)后工作有很難適應(yīng)之感。傳統(tǒng)的教學(xué)模式重在細節(jié)，而忽略了整體概念，不利于學(xué)生“應(yīng)用能力”的培養(yǎng)。因此授課時應(yīng)有側(cè)重點，著重于新的思想、方法和應(yīng)用，著重于所謂粗線條分析。應(yīng)與實際電路相結(jié)合，讓學(xué)生對電路的應(yīng)用有更清楚的認識。
(三)對學(xué)生進行適當(dāng)?shù)淖x圖訓(xùn)練
讀圖即是閱讀一些典型圖例，弄清其信號通道、元件作用、電路功用及一些特殊環(huán)節(jié)的工作原理?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容抽象，且很多概念有獨立性，重復(fù)記憶少，學(xué)生難學(xué)易忘，并且往往是學(xué)完以后還不知這些知識用在何處，怎么聯(lián)系。而一張綜合電路圖通常包含好幾個單元的概念，覆蓋面廣，綜合性強。讀懂一張圖可以幫助學(xué)生把各單元的知識，甚至其他學(xué)科的知識縱向、橫向地聯(lián)系起來，使知識系統(tǒng)化。同時，讀圖還是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力及分析判斷能力的重要方法。實踐證明，讀圖訓(xùn)練是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展學(xué)生綜合能力的有效途徑，也是《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程一個必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，它為教學(xué)雙方提供了廣闊的學(xué)習(xí)空間。
(四)上課時應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的主現(xiàn)能動性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)
學(xué)生一般都有強烈的求知欲望和參與意識，上課時應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性。教師上課時，應(yīng)先提出一些問題，讓學(xué)生帶著問題聽課，并積極思考，與教師一起去解決問題。這樣學(xué)生就能提高興趣，增強學(xué)習(xí)的主動性。比如在講一個新電路時，可以從一個熟知的電路人手，設(shè)計一系列由淺入深、由易到難的問題，形成一個指向明確、思路清晰、具有內(nèi)在聯(lián)系的問題鏈引導(dǎo)學(xué)生不斷地解決問題，不斷地改進、完善，從而使一個原本簡單、熟悉的電路逐漸演變成一個具有新功能和新特點的新電路。授課以提出問題、分析問題、解決問題為線索，會提高學(xué)生分析、解決問題的能力，這在以后工作中是非常重要的。
(五)讓學(xué)生講究學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)能力
電子技術(shù)課程是機電工程、計算機專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課，但目前的電子技術(shù)教材存在知識過于強調(diào)知識的理論性而忽略學(xué)生技能培養(yǎng)的問題。畢業(yè)生就業(yè)制度的改革，對職業(yè)學(xué)校的教育提出了新的要求。電子技術(shù)課程的教學(xué)也應(yīng)適應(yīng)形勢，積極改革。
1、以分立電路為基礎(chǔ)，以集成電路為重點
電子技術(shù)大綱中提出了“以分立電路為基礎(chǔ)，以集成電路為重點的”的指導(dǎo)思想，這與電子技術(shù)的發(fā)展是吻合的。集成電路是由分立電路發(fā)展而來的，沒有分立電路這個“基礎(chǔ)”，就難有集成電路這座“大廈”，而且集成電路又是整個電子技術(shù)發(fā)展方向，在目前的實際應(yīng)用中，幾乎淘汰了分立電路。但在教材中如何去體現(xiàn)這個“基礎(chǔ)”與“重點”的關(guān)系呢？
1.1對分立電路要講基礎(chǔ)
通過分立電路的講述建立起基本的概念，掌握基本的理論和基本的分析方法。教材中要選準(zhǔn)典型電路，比如單管共射放大電路，以講清該電路的放大原理；用兩個共射放大電路加中間的耦合元件，就構(gòu)成了兩級放大電路，以講清耦合方式和信號的流向；加負反饋元件，則構(gòu)成負反饋放大器，以講清負反饋的概念及負反饋對放大器性能的影響；加RC選頻網(wǎng)絡(luò)，成為RC振蕩器，以講清振蕩的條件、振蕩的頻率、調(diào)頻的方法。這樣做的目的是：通過典型電路，講清有關(guān)概念、分析理論和分析方法。教師在教學(xué)過程中不必分析太多的電路，使學(xué)生易于接受。
1.2對集成電路要講應(yīng)用
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用十分廣泛，如果教材還花大篇幅去講集成電路內(nèi)部載流子的運動規(guī)律，將會與應(yīng)用脫節(jié)。目前，集成電路的產(chǎn)品繁多并且層出不窮，教材中實在無法一一列舉，因此，對含集成電路的處理可選取典型的器件，以管腳排列—功能—應(yīng)用舉例為線索，同時介紹如何查手冊對集成塊進行替換。
2、加強數(shù)字電路的比重
數(shù)字技術(shù)發(fā)展至今，已成為最先進、最重要、最具實用價值的應(yīng)用技術(shù)，在教材中應(yīng)加強這一部分的比重。
由于數(shù)字電路的集成化，器件和電路間的界限已變得十分模糊，而現(xiàn)有教材都是用大量篇幅詳細介紹數(shù)字器件的內(nèi)部構(gòu)成、工作原理，于是教得辛苦，學(xué)生學(xué)得費勁，學(xué)完之后不僅不能適應(yīng)社會需要，而且在后續(xù)專業(yè)課中也糊里糊涂。但也不能只講數(shù)字器件的使用情況，更不能使其成為產(chǎn)品說明書。因此，應(yīng)對教材的數(shù)字電路部分作大膽的改革。
2.1以數(shù)字部件為基礎(chǔ)，講清其邏輯功能及工作特點
目前的教材基本是以設(shè)計思路—內(nèi)部結(jié)構(gòu)—功能—特點為線索，這樣存在兩個缺陷：一是費力不討好，費很大勁去講內(nèi)部電路，學(xué)生反而掌握不住重點；二是與實際應(yīng)用存在差距。其實，像全加器、譯碼器、計數(shù)器、觸發(fā)器等，以符號———功能———特點———芯片———應(yīng)用為線索，不涉及內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，強調(diào)外引線的連接及使用，這樣，教材更具實際意義。
2.2以數(shù)字部件的應(yīng)用為重點
把數(shù)字電路各部件搭接起來構(gòu)成某種應(yīng)用，比如由觸發(fā)器搭成計數(shù)器，使學(xué)生不再認為這些部件是一些毫不相干的集成塊，而是可以靈活搭接的活生生的功能電路，從而打開了一扇知識變能力的窗戶，為學(xué)生今天更好地適應(yīng)社會競爭做一些準(zhǔn)備。
講述數(shù)字部件的應(yīng)用可以選取典型的實驗課題，比如：實驗中有紅、黃兩個故障指示燈，用來表示三臺設(shè)備的工作情況。當(dāng)只有一臺設(shè)備有故障時，黃燈亮；若有兩臺設(shè)備同時產(chǎn)生故障時，紅燈亮；只有當(dāng)三臺設(shè)備都產(chǎn)生故障時，才會使紅燈和黃燈都亮。實驗可以分別用門電路、全加器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等來實現(xiàn)，用不同的器件來實現(xiàn)相同的課題，既提高學(xué)生的興趣，又在這種應(yīng)用中使學(xué)生能更好地學(xué)會各種數(shù)字部件的功能和應(yīng)用。
3、以能力培養(yǎng)為重點，加強實踐性
為了提高畢業(yè)生的社會競爭力，學(xué)校教育的當(dāng)務(wù)之急是要以能力培養(yǎng)為重點。
3.1適當(dāng)降低理論深度
如何把握理論深度，現(xiàn)時尚未有明確的定論或指導(dǎo)性文件。那種為了降低理論深度而把教材變成產(chǎn)品說明書的做法也是不可取的。（1）基本理論和基本分析方法要保證，不然就無以保證教育部關(guān)于“重基礎(chǔ)”的目標(biāo)。（2）以定性分析代替定量計算。操作型人才要區(qū)別于設(shè)計創(chuàng)造性的人才；而電子技術(shù)作為技術(shù)課程，計算的結(jié)果只是作為參考值，而應(yīng)更注重的是在實踐過程的調(diào)試。（3）避繁就簡，去掉不必要的內(nèi)部分析。因為在使用集成塊時不需關(guān)心該集成塊內(nèi)部是如何工作的；而且集成電路實現(xiàn)了材料、元件、電路和系統(tǒng)的統(tǒng)一，元件與電路的關(guān)系已經(jīng)不再適用。
21世紀(jì)以來，信息產(chǎn)業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時也是衡量一個國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要指標(biāo)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，而集成電路制造工藝又是超大規(guī)模集成電路的核心技術(shù)。因此，對集成電路工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新就成為提高信息產(chǎn)業(yè)綜合實力，增強國家科技競爭力的關(guān)鍵所在。近年來，盡管我國微電子技術(shù)不斷進步，但與微電子技術(shù)發(fā)達的國家相比，仍存在著相當(dāng)大的差距。因此，要實現(xiàn)由集成電路生產(chǎn)制造大國向集成電路研發(fā)強國的轉(zhuǎn)變，就迫切需要培養(yǎng)一批高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)人才[1]，這也正是《集成電路工藝原理》這門課程所要實現(xiàn)的目標(biāo)。
然而，目前《集成電路工藝原理》課程的教學(xué)效果并不理想[2]，[3]，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足[4]。同時，由于大部分普通高校沒有足夠的實驗設(shè)備和模擬仿真實驗平臺，無法使學(xué)生熟悉和掌握工藝儀器的操作，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識與實際應(yīng)用嚴(yán)重脫鉤，甚至失去學(xué)習(xí)積極性，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。為此，依據(jù)我院微電子專業(yè)本科生的教學(xué)情況，我詳細分析了教學(xué)過程中存在的問題，提出了改革方案。
一、目前教學(xué)中存在的問題
1.學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確?，F(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容往往采用先分別獨立講授單項加工工藝，待所有工藝全部講授完畢，再綜合利用所有工藝演示制作CMOS集成電路芯片的流程。這種教學(xué)模式會造成學(xué)生在前期的理論學(xué)習(xí)過程中目標(biāo)不明確，無法掌握單項工藝在芯片加工中的作用，不能與實際器件加工進行對應(yīng)，造成所學(xué)知識與實際應(yīng)用嚴(yán)重錯位，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。
2.知識銜接性差。本課程的重點內(nèi)容是集成電路工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理，它涉及熱學(xué)、原子物理學(xué)、半導(dǎo)體物理等離子體物理、化學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，然而，大部分學(xué)生并未系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過譬如等離子體物理、流體力學(xué)等課程，這就不可避免地造成了教學(xué)內(nèi)容跨越性大的問題，無法實現(xiàn)知識的正常銜接，致使學(xué)生對基本概念和基本物理過程難以理解，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.課程內(nèi)容抽象，不易理解。由于該課程的基本概念、物理原理和物理過程多而繁雜，再加上各種不同工藝之間的配合與銜接，導(dǎo)致內(nèi)容抽象難懂。教師在課堂上按照常規(guī)講法，費時費力，學(xué)生對所講內(nèi)容仍無法徹底理解，難以完成知識的遷移。
4.教學(xué)資源匱乏?，F(xiàn)有教材中嚴(yán)重缺乏集成電路加工方法的可視化資料，大量使用文字敘述描述物理過程和工藝流程，致使課程講授枯燥乏味，學(xué)生無法真正理解教學(xué)內(nèi)容，很難產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。
綜上所述，在現(xiàn)有集成電路工藝原理的教學(xué)過程中還存在一些嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的因素。為了響應(yīng)國家“十二五”規(guī)劃中明確提出的建設(shè)創(chuàng)新型國家的任務(wù)，培養(yǎng)創(chuàng)新型大學(xué)生的要求，我們必須逐步改革和完善現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式[5]，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)開創(chuàng)未來的全面發(fā)展型人才奠定基礎(chǔ)。
二、教學(xué)內(nèi)容的整體規(guī)劃
為了讓學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)，突出教學(xué)重點，需要摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)思路[6]，構(gòu)建“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，對教學(xué)內(nèi)容進行重新設(shè)計，使其更加符合學(xué)生的認知規(guī)律。我們拋棄了傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容編排方式，提出了整個課程主要圍繞一個通用、典型的集成電路芯片的加工和制備展開，使學(xué)生明確本課程的教學(xué)目標(biāo)。首先給出典型器件的模型，分析其各部分的材料和結(jié)構(gòu)，明確器件的不同組成部分并進行歸類，依據(jù)器件加工的先后順序，然后模塊化講授器件每部分的加工方法、工藝原理和加工流程，逐步完成集成電路的全部制作，進而完成整個課程內(nèi)容的講授。這樣就能用一條主線串起每塊學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生明確每種工藝的原理、流程和用途，做到有的放矢，并能與實際應(yīng)用較好地融合在一起，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，增強課堂教學(xué)效果。
三、教學(xué)內(nèi)容的選取與組織
1.教材的選擇
集成電路工藝的發(fā)展遵循摩爾定律，隨著理論的深入和技術(shù)的革新，現(xiàn)有的大部分《集成電路工藝原理》教材顯得陳舊、落后，無法適應(yīng)現(xiàn)代工藝技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)的需求。
為此，本課程的教材最好采用現(xiàn)有經(jīng)典教材和前沿科學(xué)研究成果相結(jié)合的方式，現(xiàn)有經(jīng)典教材有美國明尼蘇達大學(xué)的《微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)》[3]和北京大學(xué)的《硅集成電路工藝基礎(chǔ)》[7]等，這些教材內(nèi)容全面，幾乎覆蓋了所有的集成電路加工方法，而且原理講解深入透徹，具有較強的理論性。這些教材知識結(jié)構(gòu)基本上是按照傳統(tǒng)的教學(xué)思路編排，所以要打破這種思維的束縛，設(shè)計出一個具有代表性器件的加工過程，然后把教材中的工藝原理、工藝流程融入器件的加工過程中。這就要求我們不能照搬書本上的知識內(nèi)容，需要根據(jù)課程的新設(shè)計方案重新整合講義。同時還應(yīng)該注意，為了擴充學(xué)生的知識面，還應(yīng)該摘取一些具有代表性的最新前沿成果，不僅使學(xué)生的知識體系具有完整性，而且能進一步調(diào)動他們的創(chuàng)造性。
2.教學(xué)內(nèi)容的選取
依據(jù)課程“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，采用“范例”教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容可以劃分為九大知識模塊：典型CMOS器件、外延、氧化、擴散、離子注入、物理氣相淀積、化學(xué)氣相淀積、光刻與刻蝕、隔離與互聯(lián)。首先，通過一個典型CMOS器件的結(jié)構(gòu)分析，獲得制作一個芯片所需的材料與結(jié)構(gòu)，然后簡要給出不同材料和結(jié)構(gòu)的加工方法，讓學(xué)生對課程整體內(nèi)容有宏觀把握，初步了解每種工藝的基本功能。其次按照器件加工的順序，對不同工藝分別從發(fā)展歷史、工藝原理、工藝流程、工藝特點等方面進行詳細闡述，使學(xué)生對工藝原理深入理解，工藝流程熟練掌握，最后完成整個器件的制作。
3.教學(xué)內(nèi)容的組織
對每部分教學(xué)內(nèi)容要堅持“基礎(chǔ)知識銜接、主流工藝突出、淘汰工藝刪減、最新工藝提及”的原則。由于本課程以工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理為重點內(nèi)容，這是本課程的教學(xué)難點，為了讓學(xué)生更加清晰地理解和掌握其工藝原理，需要適當(dāng)?shù)匮a充一些課程必備的物理基礎(chǔ)知識。主流工藝是本課程的主要內(nèi)容，要求學(xué)生對原理、流程、性能、使用范圍等深入理解，熟練掌握。因此，這部分內(nèi)容要進行詳細講解。淘汰工藝是本課程的了解內(nèi)容，目前淘汰工藝在現(xiàn)有教材中占據(jù)的篇幅和課時還比較多，且有喧賓奪主之勢，為了讓學(xué)生了解和熟悉集成電路工藝的發(fā)展歷史，需要進行適當(dāng)?shù)母爬▔嚎s或刪減處理。最新工藝是本學(xué)科的前沿研究內(nèi)容，為了擴充學(xué)生的知識，開闊學(xué)生的視野，應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮a充一些新型工藝技術(shù)，為學(xué)生將來進一步研究深造奠定基礎(chǔ)。
四、結(jié)語
《集成電路工藝原理》是微電子學(xué)專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程的目的是使學(xué)生掌握集成電路制造工藝流程和基本原理。只有通過精心選擇優(yōu)秀教材，合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，使理論與實踐緊密結(jié)合，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，進而有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]彭英才.兼談《集成電路工藝原理》課的教學(xué)體會與實踐[J]，高等理科教育，2003（50）.
[2]李尊朝.集成電路工藝課程教學(xué)改革探析[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010（8）.
[3]李琦，趙秋明，段吉海.工程教育背景下“集成電路工藝”的教學(xué)探索[J].中國電力教育，2011.
[4]邵春聲.淺談《集成電路制造工藝》的課程建設(shè)和教學(xué)實踐[J].常州工學(xué)院學(xué)報，2010（23）.
引言
自然界中有各種變化的物理量，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律總結(jié)起來就是兩類。其中一種是時間和數(shù)值的連續(xù)變化，比如收音機和電視機接收的信號，在正常情況下這些信號都是連續(xù)變化的，一般不會出現(xiàn)急劇的變化。這種被稱之為模擬量物理量，模擬量的信號就是模擬信號，語音信號和模擬信號等同于正弦波信號，傳送模擬信號的電路叫做模擬電路。
1.數(shù)字信號和數(shù)字電路的概念
一種是在時間和數(shù)值上的斷續(xù)變化，這就是說數(shù)字信號的變化是不連續(xù)的，就好比工廠庫房的元器件數(shù)量或者站在操場上的人，它們的數(shù)量增減變化都是1的整倍數(shù)，因為小于1是沒有物理意義的。這種物理量就是數(shù)字量，代表數(shù)字量的信號就是數(shù)字信號，最典型的數(shù)字信號就是方波信號。數(shù)字信號也被稱為脈沖信號或者離散信號，常規(guī)意義上的數(shù)字信號就是電位型和脈沖型這兩種，它在兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間作跳躍式變化，可以利用電位型表示法中的1和0表示電位信號，而脈沖型表示法就是用數(shù)字1和0表示是否存在脈沖[1]。產(chǎn)生、傳送和存儲數(shù)字信號的電路稱之為數(shù)字電路，數(shù)字電路包括數(shù)字電路和脈沖電路兩大類，而脈沖電路主要是研究脈沖信號的產(chǎn)生和變換。從某種意義上來說，數(shù)字信號也是屬于電信號，但是這種信號的電壓只有兩種跳動變化，就是高電壓和低電壓，至于兩種電壓的具體數(shù)值要依據(jù)電路規(guī)定，高電壓一般是和供電電壓相等，低電壓就表示0.如果一個電路的信號滿足這些特征就是數(shù)字電路。
2.數(shù)字電路的類型和特點
2.1數(shù)字電路的類別
（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為立元件電路和集成電路，用導(dǎo)線把每個基本元器件（電阻、二極管和場效應(yīng)管等）連接起來的電路就是分立元電路，把每個元器件的連線制作在一塊基片上再封裝提供給用戶。用戶使用時通過外管腳利用電路就是集成電路，集成電路愛在那后基本元器件的數(shù)量可以分成不同規(guī)模的集成電路，每一塊電路大約包含100個以內(nèi)的元器件就是小規(guī)模的集成電路，比如集成觸發(fā)器或者邏輯門電路等；每一塊電路包含100以上1000以下個元器件就是中規(guī)模的集成電路，比如計算機、寄存器和編碼器等；每一塊電路包含1000以上10000以下個元器件就是大規(guī)模集成電路，比如中央控制器、存儲器和串聯(lián)接口電路等；每一塊電路包含10000個以上的元器件就是超大規(guī)模的集成電路，微處理器就是其中的典型[2]。（2）根據(jù)半導(dǎo)體器件構(gòu)成可分為單極電路和雙極電路，內(nèi)部有二極管和三極管的器件就是雙極半導(dǎo)體器件。雙極集成電路的基本器件是雙極性管，比如TTL電路和ECL電路；同理，單極性集成電路的基本器件就是單極性管，比如PMOS電路和CMOS電路。（3）根據(jù)記憶功能電路課分為組合邏輯電路和時序邏輯電路，時序邏輯電路的輸出不僅僅是由當(dāng)前的電路輸入決定的，還與電路之前的狀態(tài)有關(guān)，比如計算器和觸發(fā)器等等，這些集成電路都是時序電路，它們擁有過去的輸入記憶[3]。組合邏輯電路則與電路過去的狀態(tài)沒有關(guān)系，譬如編碼器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器等器件都沒有過去的輸入記憶。如下圖就是數(shù)字電路的實際運用案例。
2.2數(shù)字電路的特點
與模擬電路相比，數(shù)字電路主要有這些優(yōu)點：（1）數(shù)字電路不僅可以進行加減乘除的運算，還可以完成是與非的邏輯運算，這是控制系統(tǒng)必不可少的條件，所以數(shù)字電路還有另一個稱呼——數(shù)字邏輯電路；（2）不論是數(shù)字運算還是邏輯運算，數(shù)字電路的代碼只有0和1這兩種，電路的基本單元也比較簡單，這樣在批量生產(chǎn)電路的時候就會方便很多。隨著工藝和技術(shù)的飛速發(fā)展，批量生產(chǎn)的成本也會更低，更容易操作；（3）數(shù)字電路只有高低兩種電平信號，所以半導(dǎo)體數(shù)字電路一般只有導(dǎo)通和截止這兩種狀態(tài)，而且功能消耗量低，抗干擾性強，穩(wěn)定性和可靠性都比較高；（4）數(shù)字電路可以對數(shù)字信號進行加密處理，這樣在傳輸信號時就不會出現(xiàn)被盜取的情況，從而造成經(jīng)濟損失；（5）數(shù)字集成電路組成的數(shù)字電路系統(tǒng)具有通用型的特點，也就是說數(shù)字電路的應(yīng)用范圍非常廣，可以運用于多個領(lǐng)域和行業(yè)[4]。
3.結(jié)語
隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的數(shù)字電路在各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。在數(shù)字信號中通常是采用數(shù)字1和0來表示電平信號和脈沖信號，按照數(shù)字電路結(jié)構(gòu)可以分為分立電路和集成電路，按照半導(dǎo)體器件可分為單極性電路和雙極性電路，按照記憶功能的不同可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。數(shù)字電路具有穩(wěn)定性、可靠性和保密性等優(yōu)點，因此可以進行批量成產(chǎn)。但是數(shù)字電路設(shè)計會受到數(shù)字信號的影響，從而降低整個系統(tǒng)的性能，因此對數(shù)字信號和數(shù)字電路進行分析非常重要，只有解決了這個問題，才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定地工作。
參考文獻
[1]金鑫.數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化,2015,5(15):55-56.
[2]吳婷婷.數(shù)字電子技術(shù)中的數(shù)字信號和數(shù)字電路[J].通訊世界,2015,5(23):55-56.
中圖分類號：TN79 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）19-0006-02
1958年，美國德州儀器公司的基爾比發(fā)明了第一塊集成電路，隨著半導(dǎo)體工藝和集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，集成電路的規(guī)?？梢赃_上億個晶體管。集成電路具有速度快、體積小、重量輕等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療設(shè)備、手機和其他消費電子，其2012年集成電路設(shè)計市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。
自2006年以來，我國集成電路的產(chǎn)值為126億美元，占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的5.1%，2013年我國集成電路的產(chǎn)值為405億美元，占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的13.3%。2006年到2013年的年復(fù)合增長率達到18%，遠超過全球集成電路產(chǎn)業(yè)整體增速。我國集成電路行業(yè)的產(chǎn)值如表1所示。
近年來，半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)在國家政策支持下發(fā)展迅速，因此對集成電路設(shè)計人才的需求劇增。為了滿足社會日益發(fā)展的需要，國家在高校內(nèi)大力推廣集成電路設(shè)計相關(guān)的課程，并且取得了較好的效果，使人才缺口減小，但是還是不能滿足國內(nèi)對集成電路設(shè)計人才實際數(shù)量的需求。為了更好地加快集成電路設(shè)計人才的的培養(yǎng)，本文針對《數(shù)字集成電路原理》教學(xué)中存在的問題，并且根據(jù)教學(xué)的現(xiàn)狀，探索出集成電路設(shè)計的教學(xué)改革。
一、數(shù)字集成電路設(shè)計原理教學(xué)中的現(xiàn)狀
集成電路設(shè)計相對于以分立器件設(shè)計的傳統(tǒng)的電子類專業(yè)而言，偏向于系統(tǒng)級的大規(guī)模集成電路設(shè)計，因此，微電子專業(yè)和集成電路設(shè)計專業(yè)的學(xué)生注重設(shè)計方法的形成，避免只懂理論、不懂設(shè)計的現(xiàn)象。即使學(xué)生掌握了設(shè)計的方法，能夠進行一些小規(guī)模的集成電路設(shè)計，但是設(shè)計出來的產(chǎn)品不能用，不能滿足用戶的需求。這就成了數(shù)字集成電路設(shè)計原理面臨的問題。
二、數(shù)字集成電路設(shè)計原理教學(xué)改善的方法
（1）針對上述的問題，在多年教學(xué)的基礎(chǔ)上，在教學(xué)方法上進行改進，改變傳統(tǒng)的以教師為中心，以課堂講授為主的教學(xué)方式，采用項目化教學(xué)來解決數(shù)字集成電路設(shè)計中只懂理論、不懂設(shè)計的現(xiàn)狀。注重數(shù)字集成電路設(shè)計原理與相關(guān)課程之間的內(nèi)部聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過將一個項目拆分成幾個小項目，使學(xué)生在項目中逐漸加深了對知識點理解，并且將課程的主要內(nèi)容相互銜接與融合，形成完整的集成電路設(shè)計概念。學(xué)生分成5-8人一組，通過小組的方式加強了學(xué)生的相互合作能力，讓學(xué)生更有責(zé)任感和成就感。學(xué)生應(yīng)用相關(guān)的EDA軟件來完成項目的設(shè)計，能夠掌握硬件描述語言、綜合應(yīng)用等數(shù)字集成電路設(shè)計工具。
（2）通過PDCA戴明環(huán)的方式改善了集成電路設(shè)計的產(chǎn)品可用度不高的問題。在集成電路設(shè)計過程中，通過跟蹤課內(nèi)外學(xué)生設(shè)計中反應(yīng)的問題，對項目難易度的進行調(diào)整，提高學(xué)生計劃、分析、協(xié)作等多方面的能力。結(jié)合新的技術(shù)或者領(lǐng)域，對項目進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過PDCA戴明環(huán)的方式來持續(xù)改進教學(xué)內(nèi)容和方法，使其滿足社會對數(shù)字集成電路設(shè)計人才的需求。PDCA戴明環(huán)如圖2所示。
（3）開展校企合作的方式，進一步提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進企業(yè)和學(xué)校的共同發(fā)展。這種方式實現(xiàn)了學(xué)校與企業(yè)的優(yōu)勢互補，資源共享，培養(yǎng)出更加適合社會所需要的集成電路設(shè)計人才，也能夠讓學(xué)校和企業(yè)形成無縫對接。
三、小結(jié)
隨著大規(guī)模集成電路設(shè)計的發(fā)展，更多的設(shè)計工具和設(shè)計方法出現(xiàn)，因此，使用最新的設(shè)計工具，合理設(shè)置《數(shù)字集成電路設(shè)計原理》的教學(xué)內(nèi)容，可以提高學(xué)生的設(shè)計能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過對《數(shù)字集成電路設(shè)計原理》課程教學(xué)的探索，改變了以教師為中心的傳統(tǒng)采理論課教學(xué)方式，充分發(fā)揮了學(xué)生的能動性和協(xié)作能力，使學(xué)生理論與實踐都能夠滿足集成電路設(shè)計人才的要求。
參考文獻：
[1]殷樹娟，齊巨杰. 集成電路設(shè)計的本科教學(xué)現(xiàn)狀及探索[J].中國電力教育，2012，（4）：64-65.
本文結(jié)合Fairchild公司設(shè)計的系列產(chǎn)品，對混合集成電路DC/DC變換器的設(shè)計原理、性能及應(yīng)用等進行了分析研究。
混合集成電路DC/DC變換器的集成化設(shè)計方案
根據(jù)用戶需求和設(shè)計的目的不同，F(xiàn)airchild公司推出的混合集成電路DC/DC變換器主要采用兩種設(shè)計方案。而每一種設(shè)計方案，電路的設(shè)計上又有細微的差，可以滿足不同用戶的需要。
1 混合集成電路DC/De變換器設(shè)計方案1
在混合集成電路DC/DC變換器中，內(nèi)部電路集成了控制器、驅(qū)動器和MOSFE了等三種離散器件。對于每一類產(chǎn)品，其內(nèi)部電路設(shè)計采用的離散器件可以包括三種離散器件中的全部或部分，具體的設(shè)計可根據(jù)用戶的實際需要進行設(shè)計?；旌霞呻娐稤C/DC變換器設(shè)計方案l的電路原理如圖1所示。
從混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計原理圖可以看出，該電路中主要包括控制器、驅(qū)動器和MOSFE了等有源器件模塊。在實際使用時，電源輸出端需要外接電感、電容等器件對輸出電壓信號進行濾波，同時，輸出的電壓信號需要接到電路的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。
采用本方案設(shè)計的混合集成電路DC/DC變換器含有控制器、驅(qū)動器和MOSFE了等有源器件，其整機效率可以高達95％，電源變換系統(tǒng)性能高，相對于標(biāo)準(zhǔn)模塊具有更高的性價比。
采用本方案設(shè)計的混合集成電路DC/DC變換器產(chǎn)品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效應(yīng)低，輸出電壓紋波低，溫度范圍寬。
2 混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計方案2
混合集成電路DC/DC變換器設(shè)計方案2是在一片混合集成電路DC/DC的設(shè)計中采用了兩片專用或優(yōu)化了MOSFET的同步BU CK電源轉(zhuǎn)換拓撲結(jié)構(gòu)，其電路原理如圖2所示。
采用方案2設(shè)計的混合集成電路DC/DC變換器中，兩個MOSFET器件具有互補的作用，以降低開關(guān)損耗，而這兩個器件的設(shè)計位置可根據(jù)設(shè)計者的實際需要進行布局。該芯片還內(nèi)置直通保護電路，可以有效防止電路上下橋臂的直通，大大地提高了電路的可靠性。在驅(qū)動電路設(shè)計部分，不僅比常規(guī)的電源變換設(shè)計增加了驅(qū)動能力，減少MOSFET的開通關(guān)斷損耗，還把Boost-trap二極管也集成在芯片內(nèi)部，以簡化外部用戶系統(tǒng)電路的設(shè)計。
DC/DC變換器的電壓輸出端需要外接電感和電容，對輸出電壓信號進行濾波，以滿足用戶系統(tǒng)電路的需要。變換器輸出的電壓信號需要接到芯片的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。
采用此方案設(shè)計的混合集成電路DC/DC變換器產(chǎn)品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驅(qū)動集成電路加兩個功率MOSFE了的設(shè)計方法，寄生效應(yīng)極低，輸出電壓紋波低，工作溫度范圍寬，且節(jié)省了大量的板空間。
接口設(shè)計
采用Fairchild公司DC/DC變換器方案設(shè)計的電源變換器具有較大的電壓輸入范圍，可根據(jù)需要在3.3～24V之間調(diào)整，該公司DC/DC變換器的輸出電流可達到30A，輸出電壓范圍根據(jù)需要可設(shè)計為高到輸入電壓的90％或低到O.8V。
Fairchild公司的DC/DC變換器除了基本的電壓輸入、輸出端口外，一般還有HDRV(上橋臂MOSFET驅(qū)動引腳)、LDRV(下橋臂MOSFET驅(qū)動引腳)、GLDO(門驅(qū)動信號引腳)、DISB(禁止信號引腳)、PWM(脈寬調(diào)制信號引腳)、BOOT(反饋信號引腳)等信號端口，具體到各型器件則會有微小的差異。
功耗情況
消費類電子產(chǎn)品由于使用環(huán)境以及自身條件的限制，用戶對所選用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是電源變換器等便攜式設(shè)備。
以Fairchild公司的產(chǎn)品為例，其混合集成電路DC/DC變換器采用集成化方案設(shè)計，并力求減小MOSFET的開通關(guān)斷損耗，整機效率可高達95％。由于該變換器具有較高的轉(zhuǎn)換效率，因此內(nèi)部電路熱損耗低，在實際使用中只需要使用較小的散熱器或不用散熱器，從而可以降低系統(tǒng)電路的總體設(shè)計成本。
封裝形式與尺寸
由于數(shù)碼相機、攝像設(shè)備、媒體播放器、桌面電腦等電子設(shè)備的外型力求小巧，因此這類產(chǎn)品對內(nèi)部電路設(shè)計中器件的選用也同樣要求小巧而高效。
很多電源公司都采用了更小更薄的封裝形式，以節(jié)省系統(tǒng)電路的設(shè)計空間。如Fairchild公司的FAN5069采用了SSOP-16封裝形式，尺寸僅為1.1mm×5mm×6.4mm，F(xiàn)DMF8700采用SMD封裝形式，尺寸僅為O.8mm×8mm×8mm。
混合集成電路DC/DC變換器的在系統(tǒng)應(yīng)用
混合集成電路DC/DC變換器在系統(tǒng)電路中應(yīng)用時，需要提供必要的外接器件和控制信號。
在變換器的輸入端，需要輸入合適的控制信號及直流電壓，以保證電路內(nèi)部的各分離器件按設(shè)計的意圖工作。同時，為了濾除輸入電壓信號上的噪聲，建議在輸入電壓和地之間接入旁路電容，其容值應(yīng)大于1μF。
在變換器的電壓輸出端需要接入合適參數(shù)的電感、電容，以濾除輸出電壓上的噪聲?；旌霞呻娐返妮敵鲭妷盒枰ㄟ^自舉電容接到電路的反饋引腳，以保證電路能夠正常工作。
混合集成電路FDMF8700為Fairchild公司推出的采用混合集成電路設(shè)計方案2的一種產(chǎn)品，其特點有：輸入電壓典型值12V，開關(guān)頻率最大可達500kHz，輸出電流最大可達30A，器件內(nèi)在的適應(yīng)性門驅(qū)動，內(nèi)部集成的自舉二極管，器件最高效率大干90％，低壓鎖定，輸出電壓可禁止，采用微型SMD封裝形式，產(chǎn)品制造使用無鉛材料。FDMF8700電源變換器的典型應(yīng)用電路如圖3所示。
圖3的電路中，DISB端為輸出禁止信號，可以方便地開關(guān)整個電源。PWM端為脈寬調(diào)制信號，用來驅(qū)動上橋臂和下橋臂的MOSFET，VIN和VCIN端為輸入電壓信號，VOUT端為輸出電壓信號，輸出電壓通過自舉電容CBOOT反饋到變換器的BOOT端。詳細電路設(shè)計請參照該芯片的技術(shù)說明書。
上圖應(yīng)用電路中輸入信號和各外接器件參數(shù)的選取可根據(jù)用戶實際需要來具體確定。
結(jié)語
0 前言
21世紀(jì)是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設(shè)計人才的需求激增。我國高校開設(shè)集成電路設(shè)計課程的相關(guān)專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠遠滿足不了市場的需求，因此加大相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設(shè)計人才[1]。
針對集成電路設(shè)計課程體系，進行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革，包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，旨在改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計工具的學(xué)習(xí)和使用，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計的全過程，培養(yǎng)學(xué)生具備從簡單的電路設(shè)計到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，具備進行集成電路設(shè)計的基本專業(yè)知識和技能。
1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革
集成電路設(shè)計課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計、數(shù)字電路設(shè)計、版圖設(shè)計及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式，以教師講解為主，板書教學(xué)，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學(xué)。計算機輔助教學(xué)是對傳統(tǒng)教學(xué)的補充和完善，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學(xué)生對集成電路建立直觀的感性認識，充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中的主動性和互動性，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2 實踐教學(xué)內(nèi)容的改革
實踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計實驗平臺，讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計流程和基本的集成電路設(shè)計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實驗指導(dǎo)書，學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調(diào)動學(xué)生的積極性，再加上考核方式比較單一，學(xué)生對集成電路設(shè)計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中，從而更好的完成教學(xué)目標(biāo)，同時也能夠增強學(xué)生的工程意識和合作意識。
實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實踐教學(xué)的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、版圖驗證等流程對學(xué)生做全面的訓(xùn)練，使學(xué)生對集成電路設(shè)計流程有深刻的認識。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理，參與到整個設(shè)計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設(shè)計及布局布線，最后對版圖進行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設(shè)計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。
CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計可由以下步驟來完成：
1）子功能塊電路設(shè)計及仿真；
2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；
3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；
4）基本單元與電路的版圖；
5）子功能塊版圖設(shè)計和整體版圖設(shè)計；
6）電路設(shè)計與版圖設(shè)計比對。
在整個項目化教學(xué)過程，參照企業(yè)項目合作模式將學(xué)生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設(shè)計及版圖設(shè)計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的同時，加強學(xué)生的團隊合作意識。在整個項目設(shè)計過程中，以學(xué)生探索和討論為主，教師起引導(dǎo)作用，給學(xué)生合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的方法。項目完成后，根據(jù)項目實施情況對學(xué)生進行考核，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新
理論教學(xué)改革采用計算機輔助教學(xué)，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書教學(xué)，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認識，學(xué)生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學(xué)方式，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，設(shè)計目標(biāo)明確，在設(shè)計過程中學(xué)會了查找文獻資料，學(xué)會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學(xué)方式使學(xué)生對集成電路的設(shè)計特點及設(shè)計流程有了整體的認識和把握，對元件的版圖設(shè)計流程有了一定的認識。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計方法，但要達到較高的設(shè)計水平，設(shè)計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗[3]。
4 存在問題及今后改進方向
集成電路設(shè)計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少；學(xué)生實踐能力不高，動手能力不強。
針對上述問題，我們提出如下解決方法：
1）在課堂教學(xué)中及時引進行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉(zhuǎn)第220頁）（上接第235頁）技術(shù)，使學(xué)生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；
2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學(xué)生在課余時間自由使用，為學(xué)生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學(xué)生參與到教師研項目當(dāng)中。
【參考文獻】
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）35-0049-03
一、引言
集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是推動信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源泉和動力。國務(wù)院于2000年6月25日頒發(fā)了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策（18號）》，大力支持和鼓勵我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國家政策的扶持下，我國集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展迅猛，伴隨著國內(nèi)集成電路的發(fā)展，對集成電路設(shè)計相關(guān)人員的需求也日益增加。教育部于2003年開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”目錄外本科專業(yè)，2012年普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中調(diào)整為特設(shè)專業(yè)，以適應(yīng)國內(nèi)對集成電路設(shè)計與應(yīng)用人才的迫切需求，截止2014年，全國已有28所高校設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)。國務(wù)院于2011年1月28日頒發(fā)了《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策（新18號）》，要求高校要進一步深化改革，加強集成電路設(shè)計相關(guān)專業(yè)建設(shè)，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時調(diào)整課程設(shè)置、教學(xué)計劃和教學(xué)方式，加強專業(yè)師資隊伍、教學(xué)實驗室和實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)，努力培養(yǎng)國際化、復(fù)合型、實用型人才。
“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”專業(yè)涉及的新概念、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，是一個工程性和實踐性很強的本科專業(yè)。集成電路領(lǐng)域技術(shù)和管理人才嚴(yán)重不足、人才質(zhì)量普遍不高已成為制約我國集成電路產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展的瓶頸。國家集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出加強人才培養(yǎng)，著力發(fā)展芯片設(shè)計業(yè)，2014年6月，國務(wù)院印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》進一步指出，要著力發(fā)展集成電路設(shè)計業(yè)，加大人才培養(yǎng)力度。因此，研究適合本專業(yè)的理論與實踐并重融合的課程體系，培養(yǎng)創(chuàng)新型集成電路設(shè)計人才具有十分重要的現(xiàn)實意義和歷史意義。
二、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點
集成電路是推動當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展的重要技術(shù)，由于集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展迅速且新知識、新技術(shù)層出不窮，多學(xué)科交叉融合，畢業(yè)生就業(yè)具有國際性，要求教學(xué)體系和實踐平臺建設(shè)必須跟上最新的產(chǎn)業(yè)需求，才能培養(yǎng)出適合社會和企業(yè)需要的集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)創(chuàng)新型人才。在進行集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)時我們需要緊緊抓住以下幾點。
1.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是新興專業(yè)，國內(nèi)還沒有形成該專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范，目前國內(nèi)各高校該專業(yè)的教學(xué)計劃是從國外或者相關(guān)專業(yè)延伸來的，系統(tǒng)性、完備性差，還沒有形成完整的知識體系。
2.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，因此要利用綜合性學(xué)科知識為該類人才的素質(zhì)培養(yǎng)服務(wù)，從注重單一知識和能力的培養(yǎng)，要轉(zhuǎn)變到注重綜合知識和能力的培養(yǎng)。
3.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)是國家特設(shè)專業(yè)，根據(jù)高校自身辦學(xué)特色和市場需求設(shè)置的專業(yè)，需要針對企業(yè)對該類人才的需求，將企業(yè)需求融入課程體系，與企業(yè)聯(lián)合制定培養(yǎng)方案，建立核心課程體系，實時調(diào)整專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容。
4.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有較強的工程性和實踐性，不僅要具有較強理論知識基礎(chǔ)，而且要具有較好的工程實踐能力以及一定的創(chuàng)新能力，需要建立一種基于項目驅(qū)動的多層次的實踐教學(xué)體系，保障四年工程實踐訓(xùn)練不斷線，逐步提升學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
三、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系的構(gòu)建
根據(jù)集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點，按照通信、計算機和集成電路融合發(fā)展的科學(xué)規(guī)律，結(jié)合我校學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢特色，確立了本專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系。
（一）人才培養(yǎng)目標(biāo)
2006年全國科技大會上提出，到2020年，我國將建成創(chuàng)新型國家，使科技發(fā)展成為經(jīng)濟社會發(fā)展的有力支撐。具有較強的自主創(chuàng)新能力是創(chuàng)新型國家的主要特征之一，只有培養(yǎng)具創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，才能提升自主創(chuàng)新能力。集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國民經(jīng)濟和社會發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是最能體現(xiàn)科技進步對創(chuàng)新型國家貢獻率的行業(yè)。
因此，本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和信息領(lǐng)域發(fā)展需要，掌握寬廣的人文知識、堅實的自然科學(xué)知識以及扎實的專業(yè)知識，具備工程實踐能力和創(chuàng)新能力，具有自主學(xué)習(xí)集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域前沿理論和技術(shù)的能力，能在集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域從事研究、設(shè)計、實現(xiàn)、應(yīng)用的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，為全面實現(xiàn)創(chuàng)新型國家提供強有力的支撐。
（二）人才培養(yǎng)規(guī)格
集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，如圖1所示。其中，圖1中①就是通信算法（應(yīng)用）的直接IC（實現(xiàn)）化的ASIC、FPGA電路或者可重構(gòu)電路;②就是算法（應(yīng)用）的指令集合（體系結(jié)構(gòu)）化的目標(biāo)程序;③就是指令集合（體系結(jié)構(gòu)）的IC（實現(xiàn)）化的處理器;④就是集成電路技術(shù)發(fā)展推動的先進處理器。
根據(jù)多學(xué)科融合發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，確定了本專業(yè)知識、能力、素質(zhì)的人才培養(yǎng)規(guī)格如下。
1.知識結(jié)構(gòu)要求。（1）具有堅實的自然科學(xué)理論基礎(chǔ)知識、電路與系統(tǒng)的學(xué)科專業(yè)知識、必要的人文社會科學(xué)知識和良好的外語基礎(chǔ)。（2）具有通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號處理等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。（3）掌握集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和工程理論。（4）掌握集成電路與集成系統(tǒng)電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)。
2.能力結(jié)構(gòu)要求。（1）具有使用電子設(shè)計自動化（EDA）工具進行集成電路與集成系統(tǒng)設(shè)計的能力。（2）具有較強的科學(xué)研究、工程實踐及綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。（3）具有了解本專業(yè)領(lǐng)域的理論前沿、發(fā)展動態(tài)和獨立獲取知識的能力。（4）具有自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同工作與組織能力。
3.素質(zhì)結(jié)構(gòu)要求。（1）具有良好的思想道德修養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)、身心素質(zhì)。（2）具有奉獻精神、人際交往意識和團結(jié)協(xié)作精神。（3）具有一定的文學(xué)藝術(shù)修養(yǎng)、科學(xué)的工程實踐方法。（4）具有一定的國際化視野、求實創(chuàng)新意識。
（三）課程體系
集成電路系統(tǒng)設(shè)計涵蓋“系統(tǒng)設(shè)計、邏輯設(shè)計、電路設(shè)計、版圖設(shè)計”四個設(shè)計層次，課程體系應(yīng)覆蓋四個設(shè)計層次需要的所有知識點，各知識點之間要具有連貫性、系統(tǒng)性和完備性。集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有很強的工程性和實踐性，通過計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強化學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個多學(xué)科的交叉新興專業(yè)，課程體系中應(yīng)該包含通信、計算機和集成電路的相關(guān)知識點，各知識點之間要具有交叉融合性。集成電路系統(tǒng)設(shè)計是一個高速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域，知識和技術(shù)更新速度非?？?，課程體系應(yīng)該體現(xiàn)先進性，使得學(xué)生能夠接近先進的技術(shù)前沿，同時課程體系中也應(yīng)該包含一些面向企業(yè)的工程設(shè)計與實踐的實用性課程，進一步提高學(xué)生的就業(yè)競爭力和工程創(chuàng)新能力。
因此，根據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)格和特點以及課程體系的連貫性、系統(tǒng)性、完備性、融合性、先進性和實用性，結(jié)合我校自身優(yōu)勢特色，構(gòu)建了如下頁圖2所示的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的理論與實踐并重融合的課程體系。課程體系以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，集中實踐環(huán)節(jié)為支撐，核心課程為基礎(chǔ)，一組集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程培養(yǎng)一種能力。同時，設(shè)置綜合素質(zhì)教育模塊和課外科技創(chuàng)新活動模塊，提升學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
課程體系主要突出計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進行分學(xué)年重點培養(yǎng)。第一學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，第二學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)應(yīng)用能力，第三學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力和集成電路設(shè)計能力，第四學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，通過設(shè)置“數(shù)字集成電路”、“混合信號集成電路”、“嵌入式系統(tǒng)”三個方向課程模塊，實現(xiàn)人才的個性化培養(yǎng)。
通過嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中的集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程設(shè)置，將集成電路設(shè)計與通信/計算機相結(jié)合，體現(xiàn)課程體系的交叉融合性。將集成電路系統(tǒng)設(shè)計層次中的“系統(tǒng)設(shè)計”貫穿于工程創(chuàng)新能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)，“邏輯設(shè)計”體現(xiàn)在電子技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)中，通過“電路設(shè)計”與“版圖設(shè)計”實現(xiàn)集成電路設(shè)計能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)了課程體系的系統(tǒng)性和完備性，通過教學(xué)內(nèi)容的組織實現(xiàn)知識的連貫性。
課程體系設(shè)置了一系列集中實踐環(huán)節(jié)和獨立設(shè)課實驗（集成電路EDA技術(shù)實驗、微處理器設(shè)計實踐）以及課內(nèi)實驗，在教學(xué)內(nèi)容的組織上將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)（包括算法、體系結(jié)構(gòu)、集成電路）設(shè)計與實現(xiàn)的科研成果融入教學(xué)過程，實現(xiàn)四年工程實踐訓(xùn)練不斷線，體現(xiàn)課程體系的工程性和實踐性。同時通過下一代無線通信系統(tǒng)的核心器件――SDR系統(tǒng)處理芯片設(shè)計為牽引，設(shè)置通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐相關(guān)課程，采用世界主流EDA廠家先進EDA工具完成集成電路EDA技術(shù)實驗以及集成電路系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)課程體系的先進性和實用性。
（四）教學(xué)內(nèi)容組織思路
以“高級語言程序匯編語言程序機器指令序列計算機組成（CPU、存儲器、輸入輸出、數(shù)據(jù)通路與控制單元）計算機部件設(shè)計計算機部件（FPGA和專用集成電路）實現(xiàn)整機（FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐罚崿F(xiàn)面向通信、信號處理領(lǐng)域系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字集成電路、模擬集成電路）設(shè)計與應(yīng)用”為主線組織教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)知識的連貫性，培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力。通過通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐（包括數(shù)字集成電路工程設(shè)計與實踐、嵌入式SoC工程設(shè)計與實踐、模擬集成電路工程設(shè)計與實踐等），將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的科研項目成果融入課堂教學(xué)，貫徹我校“教研統(tǒng)一”辦學(xué)理念，突顯我校信息通信行業(yè)優(yōu)勢特色，培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。
四、結(jié)論
課程體系設(shè)置是專業(yè)建設(shè)中的關(guān)鍵核心問題，對人才的培養(yǎng)質(zhì)量起決定性的作用。本文充分考慮了集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)多學(xué)科交叉融合、工程實踐性強等特點，結(jié)合我校本專業(yè)在通信專用集成電路設(shè)計、專用處理系統(tǒng)設(shè)計方面的優(yōu)勢特色，形成了通信、計算機與集成電路設(shè)計相結(jié)合、理論教學(xué)與項目實踐相結(jié)合的課程體系。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以集成電路設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計融合為主線組織教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的集成電路設(shè)計與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（計算機應(yīng)用、電子技術(shù)應(yīng)用、微系統(tǒng)設(shè)計）能力，通過面向通信領(lǐng)域的集成電路與嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐，提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。
參考文獻：
