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集成電路設(shè)計(jì)的流程范文1

在非微電子專業(yè)如計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)處理、自動(dòng)化、機(jī)械等專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)課程，一方面，這些專業(yè)的學(xué)生有電子電路基礎(chǔ)知識(shí)，又有自己本專業(yè)的知識(shí)，可以從本專業(yè)的系統(tǒng)角度來理解和設(shè)計(jì)集成電路芯片，非常適合進(jìn)行各種應(yīng)用的集成電路芯片設(shè)計(jì)階段的工作，這些專業(yè)也是目前芯片設(shè)計(jì)需求最旺盛的領(lǐng)域；另一方面，對(duì)于這些專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用特點(diǎn)，不宜也不可能開設(shè)微電子專業(yè)的所有課程，也不宜將集成電路設(shè)計(jì)階段的許多技術(shù)（如低功耗設(shè)計(jì)、可測(cè)性設(shè)計(jì)等）開設(shè)為單獨(dú)課程，而是要將相應(yīng)課程整合，開設(shè)一到二門集成電路設(shè)計(jì)的綜合課程，使學(xué)生既能夠掌握集成電路設(shè)計(jì)基本技術(shù)流程，也能夠了解集成電路設(shè)計(jì)方面更深層的技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。因此，在課程的具體設(shè)置上，應(yīng)該把握以下原則。理論講授與實(shí)踐操作并重集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，采用EDA工具進(jìn)行電路輔助設(shè)計(jì)，已經(jīng)成為集成電路芯片主流的設(shè)計(jì)方法。因此，在理解電路和芯片設(shè)計(jì)的基本原理和流程的基礎(chǔ)上，了解和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)工具，是掌握集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。技能培訓(xùn)與前瞻理論皆有在課程的內(nèi)容設(shè)置中，既要有使學(xué)生掌握集成電路芯片設(shè)計(jì)能力和技術(shù)的講授和實(shí)踐，又有對(duì)集成電路芯片設(shè)計(jì)新技術(shù)和更高層技術(shù)的介紹。這樣通過本門課程的學(xué)習(xí)，一方面，學(xué)員掌握了一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在有用的技術(shù)；另一方面，學(xué)員了解了該項(xiàng)技術(shù)的更深和更新的知識(shí)，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對(duì)集成電路芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的繼續(xù)研究和學(xué)習(xí)。基礎(chǔ)理論和技術(shù)流程隔離由于是針對(duì)非微電子專業(yè)開設(shè)的課程，因此在課程講授中不涉及電路設(shè)計(jì)的一些原理性知識(shí)，如半導(dǎo)體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，這樣非微電子專業(yè)的學(xué)生能夠很容易入門，提高其學(xué)習(xí)興趣和熱情。

2非微電子專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)課程實(shí)踐

根據(jù)以上原則，信息工程大學(xué)根據(jù)具體實(shí)際，在計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)處理、密碼等相關(guān)專業(yè)開設(shè)集成電路芯片設(shè)計(jì)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(diǎn)如下。優(yōu)化的理論授課內(nèi)容

1）集成電路芯片設(shè)計(jì)概論：介紹IC設(shè)計(jì)的基本概念、IC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)、IC技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)等內(nèi)容。使學(xué)員對(duì)IC設(shè)計(jì)技術(shù)有一個(gè)大概而全面的了解，了解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程及基本情況，理解IC設(shè)計(jì)技術(shù)的基本概念；了解IC設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)，包括軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、IC低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、IC可重用設(shè)計(jì)技術(shù)等。

2）IC產(chǎn)業(yè)鏈及設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)、制造、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)的一些基本情況，了解數(shù)字IC的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時(shí)序驗(yàn)證與物理驗(yàn)證及芯片面積優(yōu)化、時(shí)鐘樹綜合、掃描鏈插入等內(nèi)容。

3）RTL硬件描述語(yǔ)言基礎(chǔ)：主要講授Verilog硬件描述語(yǔ)言的基本語(yǔ)法、描述方式、設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。使學(xué)員能夠初步掌握使用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基本語(yǔ)法，了解大型電路芯片的基本設(shè)計(jì)規(guī)則和設(shè)計(jì)方法，并通過設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)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(jì)方法。使學(xué)員初步了解大規(guī)模系統(tǒng)級(jí)芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法及主要片內(nèi)嵌入式處理器核。豐富的實(shí)踐操作內(nèi)容

1）Verilog代碼設(shè)計(jì)實(shí)踐：學(xué)習(xí)通過課下編碼、上機(jī)調(diào)試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行基本數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)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(jì)能力。

2）IC前端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)平臺(tái)DesignCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用DesignCompiler進(jìn)行集成電路前端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括RTL綜合、時(shí)序約束、時(shí)序優(yōu)化、可測(cè)性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

3）IC后端設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐：依托Synopsys公司數(shù)字集成電路后端設(shè)計(jì)平臺(tái)ICCompiler，使學(xué)員通過上機(jī)演練，初步掌握使用ICCompiler進(jìn)行集成電路后端設(shè)計(jì)的流程和方法，主要包括后端設(shè)計(jì)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(shí)鐘樹綜合、布線操作、物理驗(yàn)證與最終優(yōu)化等內(nèi)容。靈活的考核評(píng)價(jià)機(jī)制

1）IC設(shè)計(jì)基本知識(shí)筆試：通過閉卷考試的方式，考查學(xué)員隊(duì)IC設(shè)計(jì)的一些基本知識(shí)，如基本概念、基本設(shè)計(jì)流程、簡(jiǎn)單的代碼編寫等。

2）IC設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)踐操作：通過上機(jī)操作的形式，給定一個(gè)具體并相對(duì)簡(jiǎn)單的芯片設(shè)計(jì)代碼，要求學(xué)員使用Synopsys公司數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)前后端平臺(tái)，完成整個(gè)芯片的前后端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程。

3）IC設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域報(bào)告：通過撰寫報(bào)告的形式，要求學(xué)員查閱IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，包括該領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)、設(shè)計(jì)流程中相關(guān)技術(shù)點(diǎn)的深入研究、集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展歷程和趨勢(shì)等，撰寫相應(yīng)的專題報(bào)告。

3結(jié)語(yǔ)

集成電路設(shè)計(jì)的流程范文2

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；應(yīng)用型人才；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在過去的20多年來，中國(guó)教育實(shí)現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實(shí)現(xiàn)了基本普及義務(wù)教育，基本掃除青壯年文盲的目標(biāo)；第二是中國(guó)高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學(xué)率達(dá)到17%。據(jù)《2012年中國(guó)大學(xué)生就業(yè)報(bào)告》顯示[1]，在2011年畢業(yè)的大學(xué)生中，有近57萬人處于失業(yè)狀態(tài)，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對(duì)工作的滿意率也只有47%。2012年，全國(guó)普通高校畢業(yè)生規(guī)模達(dá)到680萬人，畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高，大學(xué)生將面臨越來越沉重的就業(yè)壓力。面對(duì)這樣的困境，國(guó)家相關(guān)部分提出了一系列的舉措，其中對(duì)本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變[2-4]。集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，已成為當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。本文將在對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，以北京信息科技大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置為例，介紹面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)地集成電路設(shè)計(jì)本科課程現(xiàn)階段存在的問題并給出相關(guān)可行的改革方案。

二、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)

進(jìn)入本世紀(jì)后，我國(guó)的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，國(guó)家開始加大推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作[5]。經(jīng)過十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特色也越來越明顯。

首先，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求高。隨著工藝的不斷進(jìn)步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強(qiáng)，功耗越來越低，速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對(duì)電路性能的影響越來越大。除了器件基礎(chǔ)，電路設(shè)計(jì)人員同時(shí)還需要了解后端電路設(shè)計(jì)相關(guān)的版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而這些流程環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對(duì)于一個(gè)合格的電路設(shè)計(jì)人員，深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的。

其次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)需要學(xué)生對(duì)各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具熟悉，實(shí)踐能力強(qiáng)。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的不斷發(fā)展，在電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，電路設(shè)計(jì)人員可以通過計(jì)算機(jī)完成電路設(shè)計(jì)的部分或全部的相關(guān)內(nèi)容。另一方面，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的相關(guān)比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當(dāng)快，集成電路設(shè)計(jì)工具種類繁多，而且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這對(duì)集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)增加了很大的難度。

再次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的相關(guān)教學(xué)工作量大。正如前面所介紹，要完成一個(gè)電路芯片的設(shè)計(jì)，需要電路設(shè)計(jì)人員需要了解從器件基礎(chǔ)到電路搭建、電路仿真調(diào)試、版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還要通過實(shí)驗(yàn)熟悉各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的使用。所有相關(guān)內(nèi)容對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求，但從現(xiàn)有的情況看，相關(guān)專業(yè)的課時(shí)數(shù)目難以改變，所以在有限的課時(shí)內(nèi)如何合理分配教學(xué)內(nèi)容是集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)教師重要的工作。

最后，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)配套的軟、硬件平臺(tái)要求高，投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看，國(guó)際上有4大集成電路設(shè)計(jì)EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個(gè)公司的產(chǎn)品各不相同，即使針對(duì)相同的電路芯片，設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務(wù)器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴(yán)重地阻礙了國(guó)內(nèi)很多高等院校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展。

三、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置及存在的問題

在集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置方面，不同的學(xué)校的課程設(shè)置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設(shè)置方面，每個(gè)學(xué)校的定義各不相同，主要是根據(jù)本校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同而有所區(qū)別。從國(guó)內(nèi)幾大相關(guān)院校的課程設(shè)置看，基礎(chǔ)課主要包括：《固體物理》、《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等；專業(yè)課主要包括：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》、《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》、《信號(hào)處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測(cè)試》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》、《集成電路封裝》等。

從現(xiàn)有的課程設(shè)置可以看到，針對(duì)國(guó)家應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，現(xiàn)有的課程設(shè)置還存在很多問題，具體地說：

首先，課程設(shè)置偏于理論課程，實(shí)踐內(nèi)容缺乏，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。從上面的課程設(shè)置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側(cè)重于理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐內(nèi)容。比如：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)為48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求，難以在短短8學(xué)時(shí)內(nèi)完成模擬集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)。雖然集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費(fèi)太多時(shí)間在每個(gè)設(shè)計(jì)流程相關(guān)的理論知識(shí)的闡述是不合適的，也不符合我國(guó)大學(xué)生的現(xiàn)狀。

其次，實(shí)踐活動(dòng)不能與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要相結(jié)合，實(shí)踐內(nèi)容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內(nèi)容方面調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于本科教學(xué)情況，90%以上的實(shí)踐內(nèi)容都是教師根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置一些簡(jiǎn)單可行的小電路，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容按相關(guān)步驟操作即可完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單、重復(fù)，與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要完全不相關(guān)，這對(duì)學(xué)生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。

最后，沒有突現(xiàn)學(xué)校的專業(yè)特色，不適于當(dāng)今社會(huì)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界對(duì)本科畢業(yè)生的要求。但在競(jìng)爭(zhēng)激烈的電子信息產(chǎn)業(yè)界，如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時(shí)有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，各大高校需要有自己的專業(yè)特色，但現(xiàn)在各個(gè)高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展，沒有特色”。這對(duì)于地方高校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生是一個(gè)劣勢(shì)。

四、面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的課程改革

針對(duì)上面闡述的相關(guān)問題，本文給出了面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程改革的幾點(diǎn)方案，具體地說：

首先，削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例。理論課時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)踐課時(shí)是當(dāng)今大學(xué)生教育的一個(gè)重要弊端，這也直接導(dǎo)致了大學(xué)生動(dòng)手能力差、實(shí)踐活動(dòng)參與度低、分工合作意識(shí)薄弱。而在不增加授課學(xué)時(shí)的前提下要改變這一現(xiàn)象，唯一的方法就是改變授課內(nèi)容，適當(dāng)削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例。這樣既能滿足國(guó)家對(duì)于本科畢業(yè)生應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，也符合創(chuàng)新型本科生的特點(diǎn)。

其次，積極推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，讓學(xué)生更早接觸業(yè)界發(fā)展，指導(dǎo)擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹，現(xiàn)在各大高等院校的教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，學(xué)生在大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進(jìn)入工作狀態(tài)，工作效率差，影響后面學(xué)生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學(xué)生在校期間，比如大學(xué)三年級(jí)或更早，推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，使學(xué)生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，這對(duì)于學(xué)生后續(xù)進(jìn)入工作非常有利，同時(shí)也能推進(jìn)學(xué)校科研工作。

最后，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。這里的教學(xué)資源，除了包括授課筆記、教案、教學(xué)講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關(guān)機(jī)構(gòu)也開設(shè)了一些青年教師課程培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容，但真正取得的成效還相對(duì)比較小。另外，針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)來說，跟隨業(yè)界發(fā)展的相關(guān)知識(shí)更新較快，配套的軟硬件代價(jià)較高，如果能實(shí)現(xiàn)高校軟硬件教學(xué)資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。

五、結(jié)論

本文詳細(xì)分析面對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，并在對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上給出集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課課程的內(nèi)容以及教學(xué)方式情況，指出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)現(xiàn)在課程設(shè)置方面存在的問題。同時(shí)，文章給出了在當(dāng)今大學(xué)生招生人數(shù)劇增情況下，如何合理安排集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程的方案從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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集成電路設(shè)計(jì)的流程范文3

關(guān)鍵詞：課程體系改革；教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化；集成電路設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國(guó)家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2000年，國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》（18號(hào)文件），2011年1月28日，國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，2011年12月24日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而，我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年，全國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片，超過石油進(jìn)口。2014年3月5日，國(guó)務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中，首次提到集成電路（芯片）產(chǎn)業(yè)，明確指出，要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)，在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn)，引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月，國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，10月底1200億元的國(guó)家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%，集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求，2001年，教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。

我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，期間，由于專業(yè)調(diào)整，暫停招生。2012年，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生，主要專業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提出了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求，從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。

一、專業(yè)課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí)，將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)存在較大困難，更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如，如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性，學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水，不可能學(xué)得懂。但國(guó)內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課，開設(shè)較少課時(shí)量，學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí)；有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如，我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程，而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門課程中去。

2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且，在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒學(xué)好的基礎(chǔ)上，開設(shè)后面的課程，將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂，嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如：在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”，直接開設(shè)“晶體管原理”，造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ)，很難進(jìn)入狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí)，如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論，就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念，以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3.課程內(nèi)容理論性太強(qiáng)，嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng)，公式推導(dǎo)較多，并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí)，過分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)，而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握，使得學(xué)生（尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生）學(xué)習(xí)起來很吃力，學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業(yè)課程體系改革的主要措施

1.“4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式：“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”；“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”；“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”，實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則，根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，環(huán)環(huán)相扣，合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序，形成先專業(yè)基礎(chǔ)課，再專業(yè)方向課，然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，也就是三個(gè)本科專業(yè)大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開設(shè)課程，主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程，重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)，為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開始，分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起，課時(shí)量為64學(xué)時(shí)，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí)，又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性，擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1～12周，而其他3門課程的開課時(shí)間從第6周開始，從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外，“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí)，由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且，先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，課時(shí)量為48學(xué)時(shí)，開設(shè)時(shí)間為6～17周；再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，課時(shí)量為48學(xué)時(shí)，開設(shè)時(shí)間為8～19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程，并設(shè)置其為選修課，這樣設(shè)置的目的在于：對(duì)于有意向考研的同學(xué)，可以減少學(xué)習(xí)壓力，專心考研；同時(shí)，對(duì)于要找工作的同學(xué)，可以更多了解專業(yè)方面知識(shí)，為找到好工作提供有力保障。

2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式，專業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開始開設(shè)，時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才，需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等，而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，要盡量避免冗長(zhǎng)的公式及煩瑣的推導(dǎo)，側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí)，以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，而雙極型器件可以稍微弱化些。

對(duì)于專業(yè)方向課程，教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用，以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程，尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此，在專業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如，在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中，總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變，理論課由原來的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí)，融會(huì)貫通，有效地促進(jìn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)論

集成電路產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)信息化的重要基礎(chǔ)，而集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本文根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分析目前集成電路設(shè)計(jì)本科專業(yè)課程體系存在的主要問題，結(jié)合我校實(shí)際情況，對(duì)我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革，提出“4+3+2”專業(yè)課程體系，并對(duì)專業(yè)課程講授內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。從而滿足我校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的要求，為培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新型集成電路設(shè)計(jì)人才提供有力保障。

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集成電路設(shè)計(jì)的流程范文4

【關(guān)鍵詞】集成電路設(shè)計(jì) 工業(yè)化教學(xué)模式 研究與實(shí)踐

一、集成電路設(shè)計(jì)業(yè)背景

集成電路（Integrated Circuit，IC）是指將很多微電子器件電路集成在芯片上的一種高級(jí)微電子器件。通常使用硅為基礎(chǔ)材料，在上面通過擴(kuò)散或滲透技術(shù)形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體及PN結(jié)。20世紀(jì)中期，半導(dǎo)體設(shè)備可實(shí)現(xiàn)真空管功能的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以及半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，使得集成電路成為可能。第一個(gè)集成電路雛形是由杰克?基爾比于1958年完成的。僅僅在其開發(fā)后半個(gè)世紀(jì)，集成電路變得無處不在，電腦、手機(jī)和其他數(shù)字電器成為現(xiàn)代社會(huì)結(jié)構(gòu)不可缺少的一部分。

二、Linux/Unix背景

UNIX操作系統(tǒng)（UNIX）是美國(guó)AT&T公司1971年在PDP-11上開發(fā)的操作系統(tǒng)，具有多用戶、多任務(wù)的特點(diǎn)，支持多種處理器架構(gòu)。Linux操作系統(tǒng)（Linux），是一系列類Unix計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。

在集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)中，有著簡(jiǎn)明清晰的權(quán)限控制、高穩(wěn)定性、高性能、可大規(guī)模并行以及有著深厚開發(fā)工具基礎(chǔ)的Linux/Unix操作系統(tǒng)被廣泛地使用。這就意味著，掌握Linux/Unix操作系統(tǒng)的使用是集成電路設(shè)計(jì)工程師必需的基本技能。為了滿足工業(yè)界的需求以及培養(yǎng)合格的工程碩士，數(shù)字集成電路與系統(tǒng)集成專業(yè)設(shè)置了工業(yè)Linux/Unix課程以培訓(xùn)相關(guān)技能。

工業(yè)Linux/Unix課程則主要針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)工業(yè)界的需求，對(duì)未來的集成電路工程師進(jìn)行必要的職業(yè)技能培訓(xùn)，使其能在進(jìn)入工業(yè)界后迅速地熟悉相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)并在該平臺(tái)上發(fā)揮其集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的知識(shí)與技能。該課程有著以下特點(diǎn)：

（一）針對(duì)性強(qiáng)。本課程的教學(xué)目標(biāo)非常明確：使得學(xué)生們通過該課程的學(xué)習(xí)能夠掌握工業(yè)生產(chǎn)流程中最有可能遇到的部分知識(shí)與技能，擁有很強(qiáng)的針對(duì)性。

（二）注重培養(yǎng)實(shí)際操作能力。本課程的目標(biāo)是培養(yǎng)可進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)的集成電路設(shè)計(jì)工程師，滿足工業(yè)界的需求，而不是為研究院所提供科研人才，實(shí)際的操作能力是本課程的重點(diǎn)所在。

三、工業(yè)化教學(xué)模式

為滿足該課程的教學(xué)目標(biāo)，建議對(duì)工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化的教學(xué)模式在該課程教學(xué)中實(shí)施2.以下幾個(gè)方面的措施：

（一）課程結(jié)構(gòu)原子化。針對(duì)該課程知識(shí)點(diǎn)眾多針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，重新梳理課程結(jié)構(gòu)、整理課程體系。將課程內(nèi)容按照工業(yè)界開發(fā)流程分割排列為若干相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的單元。即仿真以下情景：一組從未接觸過Linux/Unix操作系統(tǒng)的工程師被要求在該操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)項(xiàng)目開發(fā)與時(shí)間進(jìn)度均有著相應(yīng)的要求，那么他們應(yīng)該如何學(xué)習(xí)，何時(shí)以及如何在學(xué)習(xí)階段和開發(fā)階段相互切換，才能以最優(yōu)解完成任務(wù)。

（二）講練結(jié)合。針對(duì)該課程注重實(shí)際操作能力的特點(diǎn)，該課程一半以上的課時(shí)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)課；并在時(shí)間上與講授課程結(jié)合，講完一個(gè)單元隨即練習(xí)一個(gè)單元。既能及時(shí)鞏固講授課程內(nèi)容，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足。比如在版本控制工具subversion講授課后，安排學(xué)生上機(jī)以小組形式使用該工具進(jìn)行開發(fā)。通過不同組員同時(shí)更改同一源代碼文件后自動(dòng)報(bào)告有需要解決的更新沖突這一虛擬場(chǎng)景，使得學(xué)生能充分體會(huì)到使用版本控制工具的優(yōu)勢(shì)和好處，進(jìn)而自發(fā)地進(jìn)行練習(xí)希望能夠掌握并使用該工具來完成自己最終的課程設(shè)計(jì)。

（三）產(chǎn)品代替實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課中，以逐步完成一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品為最終目標(biāo)，有機(jī)結(jié)合不同單元的教學(xué)內(nèi)容。拋棄了以往的給出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容列表，學(xué)生們按部就班走流程的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健?shí)驗(yàn)課沒有硬性要求，但最終需要提交完整的產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)成果。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)課最后會(huì)提出若干思考問題，鼓勵(lì)創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生完成額外的功能以完善自己的產(chǎn)品。如前面所述的makefile實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)優(yōu)化原有示例，不同的學(xué)生就會(huì)提出不同的解決方案，改良的方式各有側(cè)重，有的傾向與代碼的簡(jiǎn)潔性，有的傾向于功能的完整性，有的則傾向于用戶體驗(yàn)的舒適性。這樣不但鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)還培養(yǎng)了其跳出書本、主動(dòng)思考的創(chuàng)新精神。

（四）工程代替考試。課程終期設(shè)置從實(shí)際工業(yè)環(huán)境中抽象出來的實(shí)際工程來作為對(duì)學(xué)生水平的考核。給予學(xué)生的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)文檔相當(dāng)于工業(yè)界的客戶需求文檔。學(xué)生需要靈活應(yīng)用課程中學(xué)到的內(nèi)容、模仿實(shí)驗(yàn)課中使用的流程進(jìn)行自主開發(fā)，完成能夠滿足需求書上描述功能的產(chǎn)品，提交包括最終產(chǎn)品、源代碼、用戶手冊(cè)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、測(cè)試計(jì)劃書以及工程開發(fā)進(jìn)度記錄等一系列成果。并在最后課上通過產(chǎn)品展示的方式向全班同學(xué)“推銷”其產(chǎn)品，而其他同學(xué)則通過客戶角度給予該產(chǎn)品評(píng)價(jià)。通過前期的產(chǎn)品測(cè)試、撰寫用戶手冊(cè)、設(shè)計(jì)推銷手段等流程給予成果自評(píng)，并通過其他學(xué)生的反饋得到客戶評(píng)價(jià)，從而使得學(xué)生能更深刻地認(rèn)識(shí)到自己產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，進(jìn)而在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的流程中掌握課程中所要求的知識(shí)與技能。

筆者認(rèn)為，研究生階段的教學(xué)工作一定要傾向于研究性教學(xué)或工程性教學(xué)。這兩種教學(xué)和之前階段的高等教育最大的不同就在于開放性、可擴(kuò)展性的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的自學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新精神是非常必要的。通過在集成電路專業(yè)實(shí)用Linux/Unix教學(xué)中研究并實(shí)踐工業(yè)化的教學(xué)模式，并觀察總結(jié)學(xué)生的反饋，該教學(xué)模式非常適用并且效果優(yōu)秀。該教學(xué)模式不但能夠顯著提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的關(guān)注度與投入度，而且還能培養(yǎng)其自學(xué)能力、創(chuàng)新精神、活學(xué)活用的能力等潛在能力，是工程型課程教學(xué)中不可多得的優(yōu)秀教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

集成電路設(shè)計(jì)的流程范文5

集成電路是當(dāng)今信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎(chǔ)和源動(dòng)力，已經(jīng)高度滲透與融合到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的每個(gè)領(lǐng)域，其技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一[1]，美國(guó)更將其視為未來20年從根本上改造制造業(yè)的四大技術(shù)領(lǐng)域之首。我國(guó)擁有全球最大、增長(zhǎng)最快的集成電路市場(chǎng)，2013年規(guī)模達(dá)9166億元，占全球市場(chǎng)份額的50%左右。近年來，國(guó)家大力發(fā)展集成電路，在上海浦東等地建立了集成電路產(chǎn)業(yè)基地，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試等方面的專門技術(shù)人才需求巨大。為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求，推進(jìn)我國(guó)集成電路發(fā)展，許多高校開設(shè)了電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，以培養(yǎng)集成電路方向的專業(yè)人才。集成電路版圖設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)與集成電路工藝之間必不可少的環(huán)節(jié)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在從事集成電路設(shè)計(jì)工作的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生中，由于具有更多的電路知識(shí)儲(chǔ)備，研究生的從業(yè)比例比本科生高出很多。而以集成電路版圖為代表包括集成電路測(cè)試以及工藝等與集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的工作，相對(duì)而言對(duì)電路設(shè)計(jì)知識(shí)的要求低很多。因而集成電路版圖設(shè)計(jì)崗位對(duì)本科生而言更具競(jìng)爭(zhēng)力。在版圖設(shè)計(jì)崗位工作若干年知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累也將有利于從事集成電路設(shè)計(jì)工作。因此，版圖設(shè)計(jì)工程師的培養(yǎng)也成為了上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科人才培養(yǎng)的重要方向和辦學(xué)特色。本文根據(jù)上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)，結(jié)合本校人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)目標(biāo)，就集成電路版圖設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

一、優(yōu)化理論教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，突出課程特點(diǎn)

集成電路版圖作為一門電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)課程，教學(xué)內(nèi)容與電子技術(shù)（模擬電路和數(shù)字電路）、半導(dǎo)體器件、集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等先修課程中的電路理論、器件基礎(chǔ)和工藝原理等理論知識(shí)緊密聯(lián)系，同時(shí)版圖設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)踐特點(diǎn)。因此，必須從本專業(yè)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)和整個(gè)專業(yè)課程布局出發(fā)，注重課程與其他課程承前啟后，有機(jī)融合，摸索出一套實(shí)用有效的教學(xué)方法。在理論授課過程中從集成電路的設(shè)計(jì)流程入手，在CMOS集成電路和雙極集成電路基本工藝進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，從版圖基本單元到電路再到芯片循序漸進(jìn)地講授集成電路版圖結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理和方法，做到與上游知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通。

集成電路的規(guī)模已發(fā)展到片上系統(tǒng)（SOC）階段，教科書的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于集成電路技術(shù)的發(fā)展速度。集成電路工藝線寬達(dá)到了納米量級(jí)，對(duì)于集成電路版圖設(shè)計(jì)在當(dāng)前工藝條件下出現(xiàn)的新問題和新規(guī)則，通過查閱最新的文獻(xiàn)資料，向?qū)W生介紹版圖設(shè)計(jì)前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)，開拓學(xué)生視野，提升學(xué)習(xí)熱情。在課堂教學(xué)中盡量減少冗長(zhǎng)的公式和繁復(fù)的理論推導(dǎo)，將理論講解和工程實(shí)踐相結(jié)合，通過工程案例使學(xué)生了解版圖設(shè)計(jì)是科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。比如，在有關(guān)天線效應(yīng)的教學(xué)過程中針對(duì)一款采用中芯國(guó)際（SMIC）0.18um 1p6m工藝的雷達(dá)信號(hào)處理SOC 芯片，結(jié)合跳線法和反偏二極管的天線效應(yīng)消除方法，詳細(xì)闡述版圖設(shè)計(jì)中完全修正天線規(guī)則違例的關(guān)鍵步驟，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了較好的教學(xué)效果。

集成電路版圖起著承接電路設(shè)計(jì)和芯片實(shí)現(xiàn)的重要作用。通過版圖設(shè)計(jì)，可以將立體的電路轉(zhuǎn)化為二維的平面幾何圖形，再通過工藝加工轉(zhuǎn)化為基于半導(dǎo)體硅材料的立體結(jié)構(gòu)[2]。集成電路版圖設(shè)計(jì)是集成電路流程中的重要環(huán)節(jié)，與集成電路工藝密切相關(guān)。為了讓學(xué)生獲得直觀、準(zhǔn)確和清楚的認(rèn)識(shí)，制作了形象生動(dòng)、圖文并茂的多媒體教學(xué)課件，將集成電路典型的設(shè)計(jì)流程、雙極和CMOS集成電路工藝流程、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、版圖的層次等內(nèi)容以圖片、Flash動(dòng)畫、視頻等形式進(jìn)行展示。

版圖包含了集成電路尺寸、各層拓?fù)涠x等器件相關(guān)的物理信息數(shù)據(jù)[3]。掩膜上的圖形決定著芯片上器件或連接物理層的尺寸。因此版圖上的幾何圖形尺寸與芯片上物理層的尺寸直接相關(guān)。而集成電路制造廠家根據(jù)版圖數(shù)據(jù)來制造掩膜，對(duì)于同種工藝各個(gè)foundry廠商所提供的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則各不相同[4]。教學(xué)實(shí)踐中注意將先進(jìn)的典型芯片版圖設(shè)計(jì)實(shí)例引入課堂，例如舉出臺(tái)灣積體電路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工藝的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的芯片版圖實(shí)例，讓學(xué)生從當(dāng)今業(yè)界實(shí)際制造芯片的角度學(xué)習(xí)和掌握版圖設(shè)計(jì)的規(guī)則，同時(shí)切實(shí)感受到模擬版圖和數(shù)字版圖設(shè)計(jì)的藝術(shù)。

二、利用業(yè)界主流EDA工具，構(gòu)建基于完整版圖設(shè)計(jì)流程的實(shí)驗(yàn)體系

集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采用了Cadence公司的EDA工具進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。Cadence的EDA產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、功能驗(yàn)證、集成電路（IC）綜合及布局布線、物理驗(yàn)證、PCB設(shè)計(jì)和硬件仿真建模模擬、混合信號(hào)及射頻IC設(shè)計(jì)、全定制IC設(shè)計(jì)等。全球知名半導(dǎo)體與電子系統(tǒng)公司如AMD、NEC、三星、飛利浦均將Cadence軟件作為其全球設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。將業(yè)界主流的EDA設(shè)計(jì)軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生畢業(yè)后很快適應(yīng)崗位，盡快進(jìn)入角色。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)室配備了多臺(tái)高性能Sun服務(wù)器、工作站以及60臺(tái)供學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的PC機(jī)。服務(wù)器中安裝的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、電路圖設(shè)計(jì)工具Composer、電路模擬工具Analog Artist、版圖設(shè)計(jì)工具Virtuoso Layout Editing、版圖驗(yàn)證工具Dracula 和Diva、自動(dòng)布局布線工具Preview和Silicon Ensemble。

Cadence軟件是按照庫(kù)（Library）、單元（Cell）、和視圖（View）的層次實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的管理。庫(kù)、單元和視圖三者之間的關(guān)系為庫(kù)文件是一組單元的集合，包含著各個(gè)單元的不同視圖。庫(kù)文件包括技術(shù)庫(kù)和設(shè)計(jì)庫(kù)兩種，設(shè)計(jì)庫(kù)是針對(duì)用戶設(shè)立，不同的用戶可以有不同的設(shè)計(jì)庫(kù)。而技術(shù)庫(kù)是針對(duì)工藝設(shè)立，不同特征尺寸的工藝、不同的芯片制造商的技術(shù)庫(kù)不同。為了讓學(xué)生在掌握主流EDA工具使用的同時(shí)對(duì)版圖設(shè)計(jì)流程有準(zhǔn)確、深入的理解，安排針對(duì)無錫上華公司0.6um兩層多晶硅兩層金屬（Double Poly Double Metal）混合信號(hào)CMOS工藝的一系列實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握包括從電路圖的建立、版圖建立與編輯、電學(xué)規(guī)則檢查（ERC），設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）、到電路圖-版圖一致性檢查（LVS）的完整的版圖設(shè)計(jì)流程[5]。通過完整的基于設(shè)計(jì)流程的版圖實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能較好地掌握電路設(shè)計(jì)工具Composer、版圖設(shè)計(jì)工具Virtuoso Layout Editor以及版圖驗(yàn)證工具Dracula和Diva的使用，同時(shí)對(duì)版圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟形成清晰的認(rèn)識(shí)。

以下以CMOS與非門為例，介紹基于一個(gè)完整的數(shù)字版圖設(shè)計(jì)流程的教學(xué)實(shí)例。

在CMOS與非門的版圖設(shè)計(jì)中，首先要求學(xué)生建立設(shè)計(jì)庫(kù)和技術(shù)庫(kù)，在技術(shù)庫(kù)中加載CSMC 0.6um的工藝的技術(shù)文件，將設(shè)計(jì)庫(kù)與技術(shù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。然后在設(shè)計(jì)庫(kù)中用Composer中建立相應(yīng)的電路原理圖（schematic），進(jìn)行ERC檢查。再根據(jù)電路原理圖用Virtuoso Layout Editor工具繪制對(duì)應(yīng)的版圖（layout）。版圖繪制步驟依次為MOS晶體管的有源區(qū)、多晶硅柵極、MOS管源區(qū)和漏區(qū)的接觸孔、P+注入、N阱、N阱接觸、N+注入、襯底接觸、金屬連線、電源線、地線、輸入及輸出。基本的版圖繪制完成之后，將輸入、輸出端口以及電源線和地線的名稱標(biāo)注于版圖的適當(dāng)位置處，再在Dracula工具中利用幾何設(shè)計(jì)規(guī)則文件進(jìn)行DRC驗(yàn)證。然后利用GDS版圖數(shù)據(jù)與電路圖網(wǎng)表進(jìn)行版圖與原理圖一致性檢查（LVS），修改其中的錯(cuò)誤并按最小面積優(yōu)化版圖，最后版圖全部通過檢查，設(shè)計(jì)完成。圖1和圖2分別給出了CMOS與非門的原理圖和版圖。

集成電路設(shè)計(jì)的流程范文6

關(guān)鍵詞:STIL; EDA; IEEE

1STIL簡(jiǎn)介

STIL是Standard Test Interface Languagefor Digital Test Vector Data.的簡(jiǎn)稱,它是一種聯(lián)系EDA(集成電路設(shè)計(jì)端)和ATE(集成電路測(cè)試端)的通用接口語(yǔ)言。

近十年來,各集成電路制造商在考慮前端設(shè)計(jì)、后端仿真,直到產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)候都有各自的一套流程以及相對(duì)固定的數(shù)據(jù)格式(如圖1所示),舉例來說,對(duì)于一個(gè)新的產(chǎn)品,要產(chǎn)生ATE可以識(shí)別的測(cè)試數(shù)據(jù)(程序),必須取決于使用何種EDA工具,集成電路廠商使用何種格式的數(shù)據(jù)來仿真測(cè)試,以及在最終選擇那個(gè)廠家/型號(hào)的ATE來進(jìn)行實(shí)測(cè)。我們可以看到,在這一過程中并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),使得各個(gè)集成電路廠商的仿真數(shù)據(jù)和ATE的測(cè)數(shù)據(jù)之間需要互相轉(zhuǎn)換,而STIL的出現(xiàn)使這一過程變得簡(jiǎn)單而迅速(如圖2所示)。

無論使用哪種EDA工具,都可以通過STIL轉(zhuǎn)換到各大廠家的ATE設(shè)備上使用,這種標(biāo)準(zhǔn)化的流程有利于:

(1)縮短整個(gè)從設(shè)計(jì)到測(cè)試的周期;

(2)減少中間環(huán)節(jié),減少因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不一而發(fā)生錯(cuò)誤或不兼容的可能性;

(3)便于調(diào)試和維護(hù);

(4)擴(kuò)大可測(cè)性設(shè)計(jì)(Design for Test,DFT)的使用范圍。

2STIL的構(gòu)架

2.1 STIL的使用模型

圖3 是一個(gè)STIL的基本使用模型和流程。從邏輯仿真或ATPG產(chǎn)生STIL格式的數(shù)據(jù),通過Manipulation工具產(chǎn)生后一步ATE需要的轉(zhuǎn)換規(guī)則和指令,通過ATE的翻譯工具/編譯結(jié)合這些規(guī)則和指令就可以產(chǎn)生兩方面的測(cè)試文件/代碼:Diagnostic(用于調(diào)試),測(cè)試向量文件。另外,從ATE得到的測(cè)試結(jié)果也可以以一定的格式送回到EDA段來幫助分析和調(diào)試。

2.2 STIL的基本構(gòu)架

2.2.1 IEEE Std. 1450-1999

IEEE1450-1999主要包括以下3部分內(nèi)容:

(1) EDA環(huán)境到ATE環(huán)境的大容量的數(shù)字信號(hào)測(cè)試的向量文件的變換。

(2) 定義數(shù)字信號(hào)測(cè)試的向量所對(duì)應(yīng)的被測(cè)元器件(Device under Test,簡(jiǎn)稱DUT),pattern,format和timing。

(3) 產(chǎn)生像SCAN,BIST這樣的結(jié)構(gòu)測(cè)試的向量文件。

圖4是一個(gè)500ns周期的輸入信號(hào)波形在STIL中的描述。值得注意的是“0”“1”并不是通常我們理解的“低”或是“高”。在STIL里它們被稱為波形變量(waveform char),在實(shí)際使用的時(shí)候可以是0-9,或是a-z的任意符號(hào)。只要是在ATE能力允許的范圍內(nèi),波形的種類也沒有限制。

圖5是一個(gè)500ns周期的輸出信號(hào)波形,即需要ATE進(jìn)行采用的信號(hào)在STIL中的描述。CompareHigh/CompareLow,CompareHigh Window/ C- ompareLowWindow分別對(duì)應(yīng)高/低的時(shí)間點(diǎn)采樣和時(shí)間段采樣。

2.2.2 IEEE Std. 1450.2

IEEE1450.2是STIL中對(duì)于DC參數(shù)的設(shè)定,主要包括以下3部分內(nèi)容:

(1)集成電路電源參數(shù)設(shè)定

(2)各I/O引腳( pin)的電壓/電流參數(shù)

(3)集成電路的上下電順序。

2.2.3 其它IEEE標(biāo)準(zhǔn)

上面兩類基本的參數(shù)構(gòu)成了STIL基本的框架,此外,以下標(biāo)準(zhǔn)是最新制定完成或正在制訂的標(biāo)準(zhǔn):

(1)1450.1(Design Environment)

增加了Variable clock,pattern的burst功能,pattern中互相調(diào)用的實(shí)現(xiàn)。

(2)1450.6(CTL)

嵌入式內(nèi)核的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

(3)1450.4, 5

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程

(4) 1450.7

標(biāo)準(zhǔn)混合信號(hào)測(cè)試規(guī)范

3STIL的現(xiàn)狀和總結(jié)

3.1 現(xiàn)狀

目前,STIL在歐美和日本等集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍使用。在美國(guó),Intel,IBM,TI,Freesacale,NS等巨頭已經(jīng)紛紛采用STIL來作為集成電路設(shè)計(jì)到測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。在日本,以Toshiba為首的集成電路制造大廠也在積極推動(dòng)STIL成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。

另外,有關(guān)STIL的一些產(chǎn)品也開始使用。例如,目前Synopsys的TetraMAX,Mentor的FastScan和Cadence EncounterTest已經(jīng)同時(shí)支持WGL和STIL。

3.2總結(jié)

1)STIL成為EDA-ATE間的標(biāo)準(zhǔn)接口是大勢(shì)所趨。

2)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各部分都在為STIL開發(fā)新的工具和產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]IEEE Std 1450-1999(Basic STIL).

[2]IEEE Std 1450.2 (DC Level).

[3]IEEE Std 1450.1-2005 (Design).

[4] IEEE Std. 1450.6-2005 (CTL).