集成電路的課程精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇集成電路的課程范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：CDIO；高職教育；集成電路版圖設計；課程開發

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）04-0090-02

CDIO是基于項目學習的一種模式，是工科教育“做中學”的一種。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate），它以工程項目生命周期為載體，培養學生的學術知識、職業道德和運用知識解決問題的能力、終生學習能力、團隊交流能力和大系統掌控能力。此教育模式是由麻省理工學院（MIT）和瑞典皇家工學院等發起，現已運用到幾十個大學的眾多專業，并獲得產業界認可。

高職教育改革及引入CDIO教育模式的必要性與必然性

高等教育是在完成中等教育的基礎上進行的專業教育，是培養高級專門人才的社會活動。職業教育是對受教育者施以從事某種職業所必需的知識與技能的訓練，因此，職業教育亦稱職業技術教育或實業教育?！案叩嚷殬I教育”是“高等”與“職業教育”兩個概念的復合。

我國高等職業教育的人才培養目標從開始提出的“技術型人才”、“應用型人才”，到后來的“實用型人才”，再到現在提出的“高技能人才”，多年來一直處于變化不定之中。高職培養的人才類型是實用型、應用型，與普通高等教育培養的人才是有差異的。所謂高技能人才，工作內涵是將成熟的技術和管理規范轉變為現實的生產和服務，工作場合和崗位是基層第一線。

蘇州工業園區職業技術學院的辦學理念為“企業的需要，我們的目標；學生的需求，我們的追求”。近些年，我們在專業建設和課程教學改革方面做了許多探索，協助畢業生提高就業信心，實現優質就業，傳統教育下的畢業生上崗適應慢，溝通能力差，動手能力弱，缺乏團隊合作經驗，缺少創新精神和創新能力、職業道德、敬業精神等人文素質薄弱，頻繁“跳槽”等，而這些都難以符合現代企業的需要。教育模式的改革勢在必行，而CDIO教育模式恰恰有針對性地對傳統教學中存在的諸多弊端做出了全面、系統的指導，CDIO教育模式引領了高等職業教育改革的必然性。

應用CDIO模式開發《集成電路版圖設計》課程

（一）《集成電路版圖設計》的課程理念與思路

《集成電路版圖設計》課程是一門實踐性很強的課程，針對課程特點，課程設計的基本思路是從崗位實際需求出發，從培養學生學習興趣入手，在傳授知識過程中重視能力培養，強化學生的自學能力和分析、解決問題的能力。具體做法是：

全程實施項目教學 本課程圍繞多個相對獨立的案例展開。案例的選擇強調源于工程實際，注重內容的代表性、針對性、實用性以及先進性，理論知識的選擇以“必需，夠用”為原則。教學實踐表明，案例教學使教學內容直觀、具體、形象，易于接受，也使教學內容與工程實際及職業崗位緊密聯系，有利于課內知識向工程實際拓寬、技術知識向工程實踐遷移，從而有力促進了學生職業能力的發展。

全程實施情境式教學 本課程改變了將理論與實訓分開的傳統模式，在教學中設計了8個學習情境，每個情境都以相應的工業案例為主線，按照“資訊決策計劃實施檢查評價”的流程授課，使學員在學中做、做中學，以提高IC版圖設計技能訓練的水平。同時，通過情境式教學，學生的學習興趣和參與度大大提高，不僅培養了團隊合作精神和溝通能力，還培養了學生的組織協調能力。

小班互動式教學 為達到更好的教學效果，本課程采用24人小班制教學，全程在實訓室教學。根據教學內容采取“先講，后練”、“邊講，邊練”、“先練，后講”等方法，從第一次課開始就設置實訓操作內容，調動學生的主觀能動性，增加師生互動性。

企業實訓 通過校企合作建設校外實訓基地的方式，安排學生到專業設計公司進行實訓，擴展學生的知識面和工程認識，同時，提高學生對項目整個流程的認知，提高學生的抗壓力，對職業道德和敬業精神的培養具有實踐意義。

（二）《集成電路版圖設計》之課程標準

《集成電路版圖設計》課程標準涉及四個方面內容。

專業知識設計 專業知識方面圍繞IC版圖設計職業標準所要求的必要的基礎知識和基本技能把本課程的內容分成多個模塊：基礎模塊（系統操作部分）、應用模塊（軟件使用部分）、 基本技能訓練模塊（基本單元的版圖設計）、技能提升模塊（整體布局與項目掌控）等4個模塊包含了8個情境。具體內容包括：Linux基礎、版圖識讀與電路提取、design rule簡表整理、繪制符合design rule的NAD2/NOR2版圖、DRC及LVS驗證及沖突識別和修改、standard cell的框架結構制定、standard cell版圖設計、芯片CD4013的版圖設計等，每一個情境都對應了某個特定崗位的部分工作內容。這些情境不僅可提供學生對崗位的認知機會，同時，也可激發自主學習的能動性和積極性。

個人職業技能和職業道德培養 在教學中注重對學生職業技能培養的同時也加強對學生職業道德的養成，用企業對員工的標準來要求學生進行實訓，采用定期上交項目總結報告和分組進行項目實施進度報告等方式，為學生今后在企業的發展奠定基礎。

團隊意識的培養 能夠快速地融入一個集體當中是從事設計與研發人員必備的能力，而常常被教育者和學生所忽視，因為傳統的教育方式更多地關注對單獨個體培養的成效，而實際工作中“獨自作戰”的時代過去了，取而代之的是團隊合作，絕大多數的設計工作需要一個團隊協作完成，所以這時人際交往就凸顯其重要性。在教學中，我們讓學生意識到團隊協作的重要性和必要性，并在實訓過程中從點滴做起，讓學生具有團隊合作的意識，如文件夾命名方式、文件管理等采取利于團隊完成項目的方式進行設置。

《集成電路版圖設計》課程的CDIO系統的搭建 《集成電路版圖設計》課程的CDIO系統按照下面的框架完成了搭建任務，如表1所示。

（三）《集成電路版圖設計》課程CDIO系統的具體實施

我們在CDIO教學大綱的指導下，對《集成電路版圖設計》課程進行設計如下：本課程以源于企業真實的項目（如design rule簡表整理，見表2）為載體，將所有需要學習和掌握的內容都圍繞該項目設計，形成一個整體。緊緊圍繞知識體系教學專業技能提升職業道德養成主線組織教學，快樂教學、快樂學習，引導學生主動學、能做事、會做人。

本課程特色 （1）雙語教學，強化應用，適應外企工作。 教師采用雙語教學課件與講義，用兩種語言進行教學，學生采用兩種語言進行作業，從而強化專業詞匯的學習，為適應全英文的工作環境打下了良好的基礎。（2）按企業標準建設，內容先進、實用。采用了與眾多研發設計公司一致的SUN工作站，建立以UNIX/LINUX系統為基礎的網絡，安裝版圖設計普遍使用的Cadence工具軟件。（3）企業項目實訓。以企業的研發項目（Reverse、design rule簡表整理；DRC及LVS驗證及沖突識別和修改、standard cell庫的建立、芯片CD4013設計等）為載體，在真實的環境（按照企業標準進行實訓室配置）下，完成生產性實訓任務，完成課程開發教學任務的教師具有多年在外企研發設計的工程背景，學生完成工學結合的作品符合企業設計需要。（4）綜合全面的評價體系。理論與實踐評價結合，技能訓練與表達訓練結合，校內教師評價與企業評價結合，學生的自評與互評結合。評價方面包括學習態度、5S素養、項目報告的書寫、項目匯報、實踐考核和理論考試（按版圖設計職業標準四級難度要求隨機從題庫抽取試題）。（5）增強教師的教學技能。中青年教師、工程師都有學院內部培訓課程和企業項目參與的經驗，并且要求每年都要開新課和實驗、訓練項目。每個月都有業務和管理能力評價和學期段考核。參加過的培訓都要有項目報告和培訓體驗交流。在實行課程輪換的同時，實行崗位輪換，使教師熟悉專業核心技術并有扎實的基本功。專業教師通過深入企業和承當企業培訓等途徑，促使教學與生產實際結合。倡導教師既是講師、又是實訓指導教師，還是培訓師和項目工程師，促進“雙師型”教師培養。組織教師參加行業比賽，掌握行業的發展動向和需求，客觀評價教師的技能水平。

課程質量監控體系的建立 教學質量的好與壞，不單是從學生的考核成績上來評價，還在學院內設立了專門的教學監管體系，督導組會不定期地進行課堂教學的抽查與監管。更重要的是畢業的學生受到企業的好評，這是對我們課程質量最客觀的評價。

課程評估

（一）基本達到預期目的

經過多年的教學實踐，CDIO教學模式在《集成電路版圖設計》課程中已初見成效，不僅學生在學習過程中表現出很高的積極性，參加職業資格認證測試的微電子專業的學生全部取得了集成電路版圖設計師四級職業證書，通過對2008屆、2009界畢業生就業調查，我院微電子類專業的畢業生，被蘇州工業園區、蘇州新區多家知名外企爭相錄用，就業率達100%。這些企業普遍認為我院的學生工作上手快，適應能力強，擔任技術員及助理工程師以上崗位的占75%左右，不少學生已升任工程師助理及工程師。

（二）改進方向和途徑

配合微電子專業建設，進行課程教學改革，使我們培養出來的學生全方位發展，符合企業的需求，不是單搞課程的開發，而是要建立起貫通的課程體系，從研發到制造，把先進的CDIO教學模式合理運用到自己的教學實踐中去，不能機械地照搬照抄；要針對學生的實際水平和教學內容，提供知識供學生學習。要加強與企業的合作，緊隨行業技術的更新步伐，及時更新案例項目。

CDIO教育模式的先進性、普遍實用性是毋庸置疑的，許多學院結合本校和行業特點都探索出新的模式。我們借鑒新加坡南洋理工學院教學模塊化的成功案例，利用CDIO教育模式對《集成電路版圖設計》課程進行開發，對高等職業教育的課程改革有一定的指導和借鑒作用。

參考文獻：

[1]顧佩華，沈民奮，陸小華.重新認識工程教育：國際CDIO培養模式與方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]張云霞.高等職業教育人才培養模式改革取向[J].職業技術教育，2008，（19）：20-22.

[3]戴勇.創新高職人才培養模式應關注三個層面的改革[J].中國高教研究，2007，（2）.

篇(2)

關鍵詞：集成電路專業；實踐技能；人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產業是關系到國家經濟建設、社會發展和國家安全的新戰略性產業，是國家核心競爭力的重要體現。《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術產業的重點發展方向之一。

信息技術產業的特點決定了集成電路專業的畢業生應該具有很高的工程素質和實踐能力。然而，目前很多應屆畢業生實踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業實踐教學的重視程度不夠，技能培養目標和內容不明確，導致培養學生實踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強集成電路專業對學生實踐技能的培養具有非常重要的現實意義。

一、集成電路專業實踐技能培養的目標

集成電路專業是一門多學科交叉、高技術密集的學科，工程性和實踐性非常強。其人才培養的目標是培養熟悉模擬電路、數字電路、信號處理和計算機等相關基礎知識，以及集成電路制造的整個工藝流程，掌握集成電路設計基本理論和基本設計方法，掌握常用集成電路設計軟件工具，具有集成電路設計、驗證、測試及電子系統開發能力，能夠從事相關領域前沿技術工作的應用型高級技術人才。

根據集成電路專業人才的培養目標，我們明確了集成電路專業的核心專業能力為：模擬集成電路設計、數字集成電路設計、射頻集成電路設計以及嵌入式系統開發四個方面。圍繞這四個方面的核心能力，集成電路專業人才實踐技能培養的主要目標應確定為：掌握常用集成電路設計軟件工具，具備模擬集成電路設計能力、數字集成電路設計能力、射頻集成電路設計能力、集成電路版圖設計能力以及嵌入式系統開發能力。

二、集成電路專業實踐技能培養的內容

1.電子線路應用模塊。主要培養學生具有模擬電路、數字電路和信號處理等方面的應用能力。其課程主要包含模擬電路、數字電路、電路分析、模擬電路實驗、數字電路實驗以及電路分析實驗等。

2.嵌入式系統設計模塊。主要培養學生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應用領域的前沿知識，具備能夠從事面向應用的嵌入式系統設計能力。其課程主要有C語言程序設計、單片機原理、單片機實訓、傳感器原理、傳感器接口電路設計、FPGA原理與應用及SOPC系統設計等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養學生熟悉半導體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設計能力。其課程主要包含半導體物理、半導體材料、集成電路專業實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設計等。

4.模擬集成電路設計模塊。主要培養學生掌握CMOS模擬集成電路設計原理與設計方法，熟悉模擬集成電路設計流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導體物理、CMOS模擬集成電路設計、集成電路CAD設計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設計方法和混合集成電路設計等。此外，還包括Synopsis認證培訓相關課程。

5.數字集成電路設計模塊。主要培養學生掌握數字集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數字集成電路設計的能力。其課程主要包含數字電路、數字集成電路設計、硬件描述語言、VLSI測試技術、ASIC設計綜合和時序分析等。

6.射頻集成電路設計模塊。主要培養學生掌握射頻集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設計、電磁場技術、電磁場與

天線和通訊原理等。

在實踐教學內容的設置、安排上要符合認識規律，由易到難，由淺入深，充分考慮學生的理論知識基礎與基本技能的訓練，既要有利于啟發學生的創新思維與意識，有利于培養學生創新進取的科學精神，有利于激發學生的學習興趣，又要保證基礎，注重發揮學生主觀能動性，強化綜合和創新。因此，在集成電路專業的實驗教學安排上，應減少緊隨理論課開設的驗證性實驗內容比例，增加綜合設計型和研究創新型實驗的內容，使學有余力的學生能發揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專業實踐技能培養的策略

1.改善實驗教學條件，提高實驗教學效果。學校應抓住教育部本科教學水平評估的機會，加大對實驗室建設的經費投入，加大實驗室軟、硬件建設力度。同時加強實驗室制度建設，制訂修改實驗教學文件，修訂完善實驗教學大綱，加強對實驗教學的管理和指導。

2.改進實驗教學方法，豐富實驗教學手段。應以學生為主體，以教師為主導，積極改進實驗教學方法，科學安排課程實驗，合理設計實驗內容，給學生充分的自由空間，引導學生獨立思考應該怎樣做，使實驗成為可以激發學生理論聯系實際的結合點，為學生創新提供條件。應注重利用多媒體技術來豐富和優化實驗教學手段，如借助實驗輔助教學平臺，利用仿真技術，加強新技術在實驗中的應用，使學生增加對實驗的興趣。

3.加強師資隊伍建設，確保實驗教學質量。高水平的實驗師資隊伍，是確保實驗教學質量、培養創新人才的關鍵。應制定完善的有利于實驗師資隊伍建設的制度，對實驗師資隊伍的人員數量編制、年齡結構、學歷結構和職稱結構進行規劃，從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜，保證實驗師資隊伍的穩定和發展。

4.保障實習基地建設，增加就業競爭能力。開展校內外實習是提高學生實踐技能的重要手段。

實習基地是學生獲取科學知識、提高實踐技能的重要場所，對集成電路專業人才培養起著重要作用。學校應積極聯系那些具有一定實力并且在行業中有一定知名度的企業，給能夠提供實習場所并愿意支持學校完成實習任務的單位掛實習基地牌匾。另外，可以把企業請進來，聯合構建集成電路專業校內實踐基地，把企業和高校的資源最大限度地整合起來，實現在校教育與產業需求的無縫聯接。

5.重視畢業設計，全面提升學生的綜合應用能力。畢業設計是集成電路專業教學中最重要的一個綜合性實踐教學環節。由于畢業設計工作一般都被安排在最后一個學期，此時學生面臨找工作和準備考研復試的問題，畢業設計的時間和質量有時很難保證。為了進一步加強實踐環節的教學，應讓學生從大學四年級上半學期就開始畢業設計，因為那時學生已經完成基礎課程和專業基礎課程的學習，部分完成專業課程的學習，而專業課教師往往就是學生畢業設計的指導教師，在此時進行畢業設計，一方面可以和專業課學習緊密結合起來，另一方面便于指導教師加強對學生的教育和督促。

選題是畢業設計中非常關鍵的環節，通過選題來確定畢業設計的方向和主要內容，是做好畢業設計的基礎，決定著畢業設計的效果。因此教師對畢業設計的指導應從幫助學生選好設計題目開始。集成電路專業畢業設計的選題要符合本學科研究和發展的方向，在選題過程中要注重培養學生綜合分析和解決問題的能力。在畢業設計的過程中，可以讓學生們適當地參與教師的科研活動，以激發其專業課學習的熱情，在科研實踐中發揮和鞏固專業知識，提高實踐能力。

6.全面考核評價，科學檢驗技能培養的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓效果的重要手段。相比理論教學的考核，實踐教學的考核標準不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實踐教學的考核，影響了實踐技能培養的效果。集成電路專業學生的實踐技能培養貫穿于大學四年，每個培養環節都應進行科學的考核，既要加強實驗教學的考核，也要加強畢業設計等環節的考核。

對實驗教學考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學進行過程中進行的質量監控，教師要對學生在實驗過程中的操作表現、學術態度以及參與程度等進行評價；事后考核是指實驗結束后要對學生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構成實驗課考核成績，并于期末計入課程總成績。這樣做使得學生對實驗課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實驗課效果。此外，還可將學生結合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。

7.借助學科競賽，培養團隊協作意識和創新能力。集成電路專業的學科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設計的、以學生為參賽主體的比賽。學科競賽能夠在緊密結合課堂教學或新技術應用的基礎上，以競賽的方式培養學生的綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題，并增強學生的學習興趣及研究的主動性，培養學生的團隊協作意識和創新精神。

在參加競賽的整個過程中，學生不僅需要對學習過的若干門專業課程進行回顧，靈活運用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設計思想和解決問題的辦法，既檢驗了學生的專業知識，又促使學生主動地學習，最終使學生的動手能力、自學能力、科學思維能力和創業創新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學生在參賽過程中運用所學知識的能力，認真總結參賽經驗，分析由此暴露出的相關教學環節的問題和不足，能夠相應地改進教學方法與內容，有利于提高技能教學的有效性。

此外，還應鼓勵學生積極申報校內的創新實驗室項目和實驗室開放基金項目，通過這些項目的研究可以極大地提高學生的實踐動手能力和創新能力。

參考文獻：

[1]袁穎，等.依托專業特色，培養創新人才[J]. 電子世界，2012（1）.

[2]袁穎，等.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J]. 實驗技術與管理，2009（6）.

[3]李山，等.以新理念完善工程應用型人才培養的創新模式[J]. 高教研究與實踐，2011（1）.

[4]劉勝輝，等.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J]. 計算機教育，2008（22）.

篇(3)

關鍵詞 模擬集成電路 CAD 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1002—7661（2012）21—0006—01

在當今信息時代，微電子學的應用已經滲透到國民經濟的各個領域。集成電路（ Integrated Circuit， IC）作為微電子技術的核心，是整個信息產業和信息社會最根本的技術基礎。發展IC產業對提高技術的創新基礎和競爭能力具有非常重要的作用，對國民經濟發展、國防建設和人民文化生活等各方面都發揮著巨大的作用，也是一個國家參與國際化政治、經濟競爭的戰略產業。模擬集成電路是現實世界和數字化系統之間的橋梁，是現代信息化系統的關鍵技術之一。發展電子信息化，必須發展模擬IC技術。為了提高我國模擬IC電路的水平，不但要在產業化方面做出巨大的努力，還需培養出更多的高質量人才。事實上，模擬集成電路設計是一個實踐性較強、實踐內容多的微電子學專業的專業方向，因而在教學課程設置時不僅要努力加強理論教學，還需加強實踐教學，提高學生的實踐動手能力?！赌M集成電路CAD》課程作為模擬集成電路設計方向的核心基礎課程，其教學的好壞關系到學生在模擬集成電路設計方面的發展前景。在此背景下，根據重慶郵電大學光電工程學院微電子學專業的實際情況，結合筆者多年集成電路實際工程經驗以及多年教學實踐，擬從以下幾個方面對《模擬集成電路CAD》課程的教學改革進行探索。

一、理論教學，以培養學生分析設計能力為目標

《模擬集成電路CAD》是模擬集成電路設計方向的一門核心基礎課，與其他電路基礎課一樣，具有承上啟下的作用。而模擬集成電路具有概念細節多、理論較抽象、工程特征突出、電路結構多樣等特點，在學習中學生普遍反映較難學習。在設置授課內容時，不僅要夯實專業基礎和培養學生的分析與設計能力，還要盡量避免與《模擬CMOS集成電路》等課程的知識重復的問題。

根據教學大綱以及課程內容設置原則，《模擬集成電路CAD》理論教學定為32學時，并將講授內容分為以下幾部分：第一部分，MOS仿真模型及CMOS模擬集成電路CAD；第二部分，單元電路設計、仿真及分析；第三部分，偏置電路設計、仿真及分析；第四部，跨導放大器設計。在授課過程中，以簡單CMOS模擬集成電路基本單元分析為主，復雜CMOS模擬集成電路分析為輔；以分析能力培養為主，設計能力培養為輔；激勵學生CMOS模擬集成電路設計的興趣。

二、實驗教學，以培養學生實踐動手能力為目標

實驗教學的目的在于培養學生建立起CMOS模擬集成電路設計流程的概念、熟練掌握各個環境的工具使用，能解決模擬集成電路設計仿真過程出現的問題，促使理論知識的理解和深化，因而設置合理的實驗體系具有重要意義。同時，Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成電路設計工具廠商提供的EDA工具是目前集成電路設計公司最廣泛使用的工具。為了使學生在畢業后能很快適應崗位、能盡快進入角色，有必要使學生學習使用這類先進的EDA工具，從而真正幫助學生掌握CMOS模擬集成電路設計技術。根據這一原則，《模擬集成電路CAD》實驗教學定為32學時，并開設如下幾個實驗：實驗一，IC設計工具—Cadence的ADE與版圖大師等的使用；實驗二，CMOS兩級運算放大器的設計、版圖繪制與驗證；實驗三，CMOS帶隙基準參考的設計、版圖繪制與驗證。在實驗過程中，一人為一組，有利于培養學生的獨立思考問題、解決問題的能力。

三、改革教學方法，豐富教學手段

教學內容體系確定后，采用什么樣的教學方法與教學手段是非常重要的。采用有效的教學方法并結合先進的教學手段，不僅有利于培養學生獲取知識的能動性，而且有利于培養學生獨立發現問題、分析問題以及解決問題的能力，實現以教為中心到以學為中心的轉換，突出學生在學習過程中的主動性，從而獲得好的教學成果。

針對CMOS模擬集成電路具有概念細節多、理論較抽象、工程特征突出、電路結構多樣等特點，在（下轉第10頁）（上接第6頁）教學手段上以多媒體教學為主，傳統黑板板書為輔，同時在課堂上以動畫的形式展現當前CMOS模擬集成電路設計趨勢及其技術特點，從而達到提高課堂教學質量的目的。

四、考核方式的改革

考核是對學習的結果做出評估，是反映教學效果的手段。而課程開設能否達到既定的教學目標，課程的考核方式有著比較重要的作用。傳統的考核方式為試卷筆試與平時成績結合的方式。針對《模擬CMOS集成電路》課程特點，考核方式作如下嘗試：結合課程的專業特點，采用提交論文和現場答辯相結合的考核方式。針對課程的重點知識點，設計幾個課外小題目，讓學生通過查閱相關文獻資料，完成電路設計并撰寫小論文，從而增強學生獨立思考與實踐動手能力。在每個題目完成后，教師要求學生在提交論文時做好答辯ppt，并利用專門時間進行5分鐘左右的答辯，并接受教師和同學的提問。這樣可以引導學生更加重視實踐性環節，強化技能水平的提高。

教學過程是一個不斷探索、總結與創新的過程。要實現《模擬集成電路CAD》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。在今后的教學實踐中，筆者將加強與同行交流學習，進一步完善教學內容、教學實踐、教學方法、教學手段以及考核方式等，以期改善教學效果。

參考文獻：

[1]徐世六.軍用微電子技術發展戰略思考[J].微電子學，2004，34（1）：l—6.

篇(4)

關鍵詞:專用集成電路設計;創新;教學;探討

中圖分類號:G424文獻標識碼:A文章編號: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

《專用集成電路設計》是電氣信息類專業開設的一門比較重要的專業課。為了培養寬口徑、基礎扎實的集成電路設計人才,滿足IC行業對人才的大量需求,無論是在微電子專業,還是在相關的其他電氣信息類專業,不少重點高等院校都已經開設了本門課程。在學生已經掌握了模擬電子技術、數字電子技術和一定的晶體管原理知識的基礎上,通過學習《專用集成電路設計》課,進行ASIC設計理論的學習和實踐的強化,進一步掌握集成電路和電路系統的設計知識,提高集成電路設計能力,增長集成電路設計經驗;通過理論教學和實踐教學,來加強電氣信息類專業學生的電路設計基礎、版圖設計基礎以及集成電路設計各環節的驗證知識等,培養學生在集成電路設計方面的研究興趣,為后續課程的學習和進一步的深造打好基礎。

由于專業建設和人才培養的需要,北京電子科技學院同樣開設了《專用集成電路設計》的專業選修課,授課對象是電子信息工程專業的本科生,由于非微電子的專業背景原因,他們并不具備足夠的半導體物理、晶體管原理等知識,因此在本課程的教學過程中,必然要針對具體對象,調整教學內容,創新教學思路,加強教學研究,找到一種適合于非微電子專業本科生的教學思想和教學方法。通過教學實踐,學生對于課程組在這一課程中的創新、探索和具體的教學方法比較認可。這里把我們在《專用集成電路設計》課教學實踐中的初步探索做一些總結,希望與大家分享。

1 結合實際合理設置授課內容,以學生能夠接受為目標

電子信息工程專業的學生在學習《專用集成電路設計》課程之前,已經系統地學習了《電路分析》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《EDA技術》等有關電子技術和電路系統的課程,對于電路系統的設計已經有了一定的理解,并進行過比較系統的動手實踐訓練,為進一步學習《專用集成電路設計》課程打下了比較堅實的知識基礎和實踐基礎。但是由于專業背景的原因,該專業不太可能只是為了《專用集成電路設計》課而專門開設《半導體物理》、《晶體管原理》等這些在微電子專業才有的課程,因此,與微電子專業相比,電子信息工程專業的本科生欠缺有關晶體管原理和半導體工藝等方面的必要知識。在設置授課內容時,必然要考慮到這一點,總的原則應當是以學生能夠接受、但又不應該過于輕松接受為目標,而且要盡量避免與《EDA技術》等課程的知識重復。

根據我們的課程內容設置原則,將《專用集成電路設計》課的講授內容分為以下幾章:第一章:ASIC設計概述;第二章:CMOS邏輯;第三章:ASIC庫設計;第四章:ASIC的前端設計;第五章:ASIC的后端設計;第六章:可測性設計技術;第七章:SOC設計技術簡介。在各章的講授中,占用課時較多的分別是第二章、第三章和第五章。在講授時強調培養學生的系統設計能力,使學生對專用集成電路的設計、制造、測試等一整套流程有一般性、整體性的了解,建立專用集成電路的基本概念和方法,了解IC領域的最新發展趨勢,激發學生潛在的對集成電路前、后端設計的興趣。為了配合理論教學,提升教學效果,還設置了合適的實驗教學內容。

2 注重實驗教學效果,以培養動手實踐能力為目標

集成電路設計類課程除了理論教學以外,實驗教學尤為重要,因為這類課程對學生的訓練重點正是在于動手實驗,提前接觸到未來在進一步的研究和工作中可能會應用到的一些軟件工具、設計流程以及設計技巧等,這樣才能促進學生理論與實踐相結合,真正幫助學生掌握ASIC設計技術。因此本課程要更加注重實驗教學效果,著力培養學生的動手實踐能力,進而使學生能夠更加準確、具體和形象地掌握在課堂上學到的理論知識。根據這一原則,經過試用修訂,我們專門編印了《專用集成電路設計實驗指導書》,根據大綱的變化,使用工具版本的提高,目前已經編印了2007版和2009版的實驗指導書,共設計了五個實驗,具體是:實驗一:IC設計工具的使用;實驗二:單元電路的前端設計;實驗三:標準單元的版圖繪制與驗證;實驗四:四位加法器和減法器ASIC的設計;實驗五:計數器ASIC的設計。每個實驗3學時,其中實驗二、實驗四和實驗五為綜合性、設計性實驗。

選用一種合適的集成電路設計工具是順利進行實踐教學的關鍵。我們選用了美國Tanner Research公司開發的一種優秀集成電路設計工具――Tanner Tools Pro,它雖然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具強大,但它的最大優點是成本低,可以在PC機上使用,而且圖形處理速度快,編輯功能強,便于學習,使用方便,特別適用于高校進行相關的教學和科研工作。Tanner Pro工具在美國和臺灣的很多大學中早已被廣泛應用,臺灣不少IC設計企業也在使用Tanner Pro工具。該工具較新版本為Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理圖編輯)、L-EDIT(版圖編輯)、T-SPICE(電路仿真)、W-EDIT(波形觀察)和LVS(版圖與原理圖比對)等幾個功能不同的子工具,滿足了集成電路設計從前端到后端、設計驗證的一系列過程的需要,完全可以適用于《專用集成電路設計》課程的實踐教學。通過我們在課程實驗、畢業設計等實踐教學環節的使用,發現學生對這個工具上手快、掌握熟,對于以后使用其他的IC設計工具也有一定的幫助,而且培養了他們將來涉足IC設計領域的興趣和信心。圖1是學生在實踐教學中得到的一個版圖設計結果。

3 適當講授最新技術進展,以讓學生跟上行業發展腳步為目標

我們都知道,集成電路設計技術、制造工藝等的發展速度飛快,遵循著集成電路最小特征尺寸以每三年減小70%的速度下降、集成度每年翻一番和價格每兩年下降一半的著名的摩爾定律,集成電路的設計和制造技術發展日新月異。因此,在《專用集成電路設計》的教學過程中,必須要根據教學大綱的要求,在系統講授已經設置好的教學內容的前提下,結合具體授課內容,適當講授最新技術進展,以期讓學生跟上集成電路設計行業發展的腳步,并不斷將這些新技術、新進展、新方法、新工具、新工藝融入到授課內容中,做到授課內容常講常新。其實這除了讓學生可以接受到最新的知識和了解到該領域最新進展之外,同時也是一個教學相長的過程,對于教師的教學和相關科研也是一種無形的促進,可以督促教師不斷地跟蹤與IC設計、制造相關的最新研究成果,并進行精心的組織,將這些成果有機融入到課程教學中,做到授課內容的不斷更新,而且這樣也才能夠避免一份講稿多年重復使用,保證教師在教學中的激情,增強教學效果。

在這里僅僅舉一個具體例子。在一次講授到集成電路工藝的內容時,作者為同學們講授了不斷發展的集成電路工藝水平,以及所遇到的工藝發展瓶頸對于摩爾定律的挑戰,還具體講到了Intel公司新推出的0.45nm工藝的CPU,它采用了大大不同于以往的工藝方法,這次工藝變革可以稱得上是“拯救摩爾定律”的一大技術進展。本次課后,不少同學紛紛通過互聯網等來查閱這一最新工藝的具體情形,表現出了濃厚的學習興趣。

4 創新課程考查方式,以激發學生進一步的研究興趣為目標

一門課程的考查方式如何,對于這門課程能不能按照教師的預想,達到既定的最終教學目的,有著比較重要的作用。傳統的一張試卷去“考”出學生學習效果的方式雖然比較簡單省事,但卻過于單調,雖然從某種程度上能夠考查出學生對這門課程知識的掌握程度,但是對于激發學生在學完這門課程之后,對本學科、本領域進行進一步研究的興趣卻作用不大。由于自從接受學校教育以來經歷了無數次的考試,不少學生厭煩考試的情緒比較嚴重,恨不得考完后把教材、作業、筆記等都馬上丟棄,這是現實存在的、我們必須得承認的事實。從某種意義上說,通過考試來考查學生的學習,有時對最終教學目標的實現會起到一定的反作用。而且單純考試的方式也很難發現學生對于這門課、這個領域、這個行業的獨特想法和創新思路。

作者在《專用集成電路設計》教學過程中,結合課程的專業特點,積極探索并實踐了采用提交論文和現場答辯相結合的課程考查方式,即在課程講授到二分之一左右時,布置給學生論文題目,對于論文的范圍、參考文獻的篇數、論文的格式和字數等做出明確而具體的規范,要求學生在最后一次課之前提交自己的論文,做好答辯ppt,并利用專門的時間集中進行答辯,每位學生對自己準備的論文,進行5分鐘左右的講解,并接受教師和其他學生的提問。通過創新課程考查方式,提交論文和現場答辯相結合,讓學生在準備論文和答辯材料的過程中對專用集成電路設計的有關內容和工藝、方法等有了更加深刻的理解,并有了一個系統的知識梳理過程,現場答辯的方式也更能夠展現學生對于集成電路設計的一些獨特的思路和創新性的理解,學生在經歷這一過程時,也促使自己積極思考,主動研究,努力去探索和集成電路、微電子學有關的一些研究方法和最新進展,激發自己在完成本門課程的學習后、甚至是大學畢業后進行進一步研究的興趣和信心;另外還在這個過程中提升了學生的論文寫作能力、科學研究能力。

5 結束語

《專用集成電路設計》課(或者其他名稱的類似課程)在不少設有微電子學專業的重點大學中開設較為普遍,但在沒有微電子學專業的高校特別是非重點高校中開設并不多,對于該課程教學實踐中的一些具體的方法研究和探討需要更加深入。作者在教學實踐中,緊密圍繞本校、本專業的培養目標,以授課對象為主體,遵循課程的教學規律和科學研究規律,選擇合適的授課內容和教學方法,并且不斷地對此進行探索和研究,收到了初步的教學效果。當然,教學創新永無止境,教學方法的研究和探討不能止步,作為一名年輕教師,在今后的教學實踐中,作者將在加強學習以及與同行交流的前提下,進一步拓寬和創新教學思路,探索和完善教學模式,研究和更新教學內容,學習和探討教學技巧,敢于創新,善于創新,真正做到教好書,育好人。

參考文獻:

[1] Michael John Sebastian Smith.專用集成電路[M].虞惠華,等,譯.北京:電子工業出版社,2004.

[2] 路而紅.專用集成電路設計與電子設計自動化[M].北京:清華大學出版社,2004.

[3] 廖裕評,陸瑞強.集成電路設計與布局實戰指導[M].北京:科學出版社,2004.

篇(5)

關鍵詞：電子科學與技術；實驗教學體系；微電子人才

作者簡介：周遠明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，講師；梅菲（1980-），女，湖北武漢人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，副教授。（湖北 武漢 430068）

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0089-02

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節，對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用，是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1，2]

一、學科背景及問題分析

1.學科背景

21世紀被稱為信息時代，信息科學的基礎是微電子技術，它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實現電子系統功能的新型技術學科，主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路，因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術，是信息社會的基石。此外，從地方發展來看，武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設，形成了以光通信、移動通信為主導，激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局，電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出，而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。

湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年，完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求，建設專業方向為微電子技術，畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統（激光器、太能電池、發光二極管等）的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來，始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引，遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡，堅持理論教學與實驗教學緊密結合，致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

2.存在的問題與影響分析

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才，就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢，學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。

二、建設思路

電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺?；A課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗；專業課程實驗平臺即微電子實驗中心，是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題：

第一，突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎（包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等），又要求具有較寬廣的系統知識（包括計算機、通信、信息處理等基礎知識），同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合，同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練，將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。

第二，構建科學合理的微電子實驗教學體系，將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合，相互貫通，有機銜接，搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。

第三，兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域，各個領域對人才的要求既有共性，也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍，實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面，特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。

第四，實驗教學與科學研究緊密結合，推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展，教研相長，鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中，以此提升實驗教學質量。

三、建設內容

微電子是現代電子信息產業的基石，是我國高新技術發展的重中之重，但我國微電子技術人才緊缺，尤其是集成電路相關人才嚴重不足，培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強，培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。

電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心，具體包括四個教學實驗室：半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力，鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識，提升學生在微電子技術領域的競爭力，培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時，本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”，同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。

（1）半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論的理解，掌握相關的測試方法與技能，包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。

（2）微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解，掌握相關的技能，包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交（直）流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。

（3）集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等，并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力，目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體，完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。

（4）科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間，為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件，充分發揮他們的想象力，目的是培養學生的創新意識與能力，包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析，制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練，加深對所需知識的接收與理解，初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。

四、總結

本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引，遵循微電子科學的發展規律，通過實驗教學來促進理論聯系實際，培養學生的科學思維和創新意識，系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能，最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

參考文獻：

[1]劉瑞，伍登學.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2004，（5）：6-9.

篇(6)

關鍵詞：電子科學與技術；集成電路設計；平臺建設；IC產業

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0270-03

國家教育部于2007年正式啟動了高等學校本科教學質量與教學改革工程（簡稱“質量工程”），其建設的重要內容之一就是使高校培養的理工科學生具有較強的實踐動手能力，更好地適應社會和市場的需求[1]。為此，我校作為全國獨立學院理事單位于2007年6月通過了ISO2000：9001質量管理體系認證[2]，同時確立了“質量立校、人才強校、文化興?！比蠛诵膽鹇裕钊胪七M內涵式發展，全面提高人才培養質量。對于質量工程采取了多方面多角度的措施：加強教學改革項目工程；鼓勵參加校內學生創新項目立項，（大學生創新基金項目）；積極參加國家、省級等電子設計大賽；有針對性地對人才培養方案進行大幅度的調整，增大課程實驗學時，實驗學時占課程的比例從原來的15%提高到25%以上，并且對實驗項目作了改進，提高綜合性和設計性實驗的比重；同時增加專業實踐課程，強調學生的應用能力和創新能力；課程和畢業設計更注重選題來源，題目比以前具有更強的針對性，面向專業，面向本地就業市場。不僅如此，學院還建立了創業孵化中心、建立了實驗中心等。通過這些有效的措施，努力提高學生的綜合素質、創新和應用能力。除了學校對電子信息類專業整體進行統籌規劃和建設外，各個二級學院都以“質量工程”建設為出發點和立足點，從專業工程的角度出發，努力探索各個專業新的發展思路和方向。由于集成電路設計是高校電子科學與技術、微電子學等相關專業的主要方向，因此與之相關的課程和平臺建設成為該專業工程探索的重點。通過對當前國內外高校該專業方向培養方案分析，設置的課程主要強調模擬/數字電路方向，相應的課程體系為此服務，人才培養方案設置與之相對應的理論和實踐教學體系；同時建立相應的實習、實踐教學平臺。由此，依據電子科學與技術專業的特點，結合本專業學生的層次和專業面向，同時依據本地的人才需求深度和廣度，對以往的人才培養方案進行革新，建立面向中山IC產業的集成電路設計專業應用型的設計平臺。另外，從課程體系出發，強化IC設計的模擬集成電路后端版圖設計和驗證，使學生在實踐教學環節中得到實際的訓練。通過這些改革既可有效地幫助學生迅速融入IC設計業，也為進入IC制造行業提高層次到新高度。

一、軟件設計平臺在集成電路設計業的重要性

自從1998年高等學校擴大招生以來，高校規模發展很快，在校大學生的人數比十五年前增長了10倍。高校的基礎設施和設備的投入呈現不斷增長的趨勢，學校的辦學條件不斷改善，同時，各個高校對實驗室的建設也在持續增大，然而在實驗室建設的過程中，盡管投入的資金量在不斷增大，但出現的現象是重視專業儀器和設備的投入，忽視專業設計軟件的購置，這可能是由于長期以來形成的重有形實體、輕無形設計軟件，然而這種意識給專業發展必將帶來不利影響。對于IC專業來說，該專業主要面向集成電路的生產、測試和設計，其中集成電路設計業是最具活力、最有增長效率的一塊，即使是在國際金融危機的2009年，中國的IC設計業不僅沒有像半導體行業那樣同比下降10%，反而逆勢增長9.1%；在2010年，國際金融危機剛剛緩和，中國IC設計業的同比增速又快速攀升到45%；2011年全行業銷售額為624.37億元，2012年比2012年增長8.98%達到680.45億元，集成電路行業不僅增長速度快，發展前景好，而且可以滿足更多的高校學生就業和創業。為了滿足IC設計行業的要求，必須建設該行業需求的集成電路軟件設計平臺。眾所周知集成電路行業制造成本相對較高，這就要求設計人員在設計電路產品時盡量做到一次流片成功，而要實現這種目標需要建設電路設計驗證的平臺，即集成電路設計專業軟件設計平臺。通過軟件平臺可以實現：電路原理拓撲圖的構建及參數仿真和優化、針對具體集成電路工藝尺寸生產線的版圖設計和驗證、對版圖設計的實際性能進行仿真并與電路原理圖仿真對照、提供給制造廠商具體的GDSII版圖文件。軟件平臺實際上已經達到驗證的目的，因此，對于集成電路設計專業的學生或工作人員來說，軟件設計平臺的建設特別重要，如果沒有軟件設計平臺也就無法培養出真正的IC設計人才。因此，在培養具有專業特色的應用型人才的號召下，學院不斷加大實驗室建設[3]，從電子科學與技術專業角度出發，建設IC軟件設計平臺，為本地區域發展和行業發展服務。

二、建設面向中山本地市場IC應用平臺

近年來，學校從自身建設的實際情況出發，減少因實驗經費緊張帶來的困境，積極推動學院集成電路設計專業方向的人才培養。教學單位根據集成電路設計的模塊特點確定合適的軟件設計平臺，原理拓撲圖的前端電路仿真采用PSPICE軟件工具，熟悉電路仿真優化過程；后端采用L-EDIT版圖軟件工具，應用實際生產廠家的雙極或CMOS工藝線來設計電路的版圖，并進行版圖驗證。這種處理方法雖然暫時性解決前端和后端電路及版圖仿真的問題，但與真正的系統設計集成電路相對出入較大，不利于形成IC的系統設計能力。2010年12月國家集成電路設計深圳產業化基地中山園區成立，該園區對集成電路設計人才的要求變得非常迫切，客觀上推進了學院對IC產業的人才培養力度，建立面向中山IC產業的專業應用型設計平臺變得刻不容緩[4]，同時，新的人才培養方案也應聲出臺，促進了具有一定深度的教學改革。

1.軟件平臺建設。從目前集成電路設計軟件使用的廣泛性和系統性來看，建設面向市場的應用平臺，應該是學校所使用的與實際設計公司或其他單位的軟件一致，使得所培養的IC設計人才能與將來的就業工作實現無縫對接，從而提高市場對所培養的集成電路設計人才的認可度，同時也可大大提高學生對專業設計的能力和信心[5]。遵循這個原則，選擇Cadence軟件作為建設平臺設計軟件，這不僅因為該公司是全球最大的電子設計技術、程序方案服務和設計服務供應商，EDA軟件產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計，功能驗證，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號及射頻IC設計，全定制集成電路設計，IC物理驗證，PCB設計和硬件仿真建模，而且通過大學計劃合作，可以大幅度的降低購置軟件所需資金，從而從根本上解決學校實驗室建設軟件費用昂貴的問題。另外，從中山乃至珠三角其他城市的IC行業中，各個單位都普遍采用該系統設計軟件，而且選用該軟件更有利于剛剛起步的中山集成電路設計，也更加有利于該產業的標準化和專業化，乃至進一步的發展和壯大。

2.針對中山IC產業設計。定位于面向本地產業的IC應用型人才，就必須以中山IC產業為培養特色人才的出發點。中山目前有一批集成電路代工生產和設計的公司，主要有中山市奧泰普微電子有限公司、芯成微電子公司、深電微電子科技有限公司、木林森股份有限公司等，能進行IC設計、工藝制造和測試封裝，主要生產功率半導體器件和IC、應用于家電等消費電子、節能照明等。日前奧泰普公司的0.35微米先進工藝生產線預計快速投產，該單位的發展對本地IC人才需求有極大的推動力，推動學生學習微電子專業的積極性，而這些也有力地支持本地IC企業的長遠發展。因此，建立面向本地集成電路產業的軟件設計平臺，有利于專業人才的培養、準確定位，并形成了本地優勢和特色。

3.教學實踐改革。為了提高人才培養質量，形成專業特色，必須對人才培養方案進行修改。在人才培養方案中通過增加實踐教學環節的比例，實驗項目中除了原有驗證性的實驗外、還增加了綜合性或設計性的實驗，這種變化將有助于學生從被動實驗學習到主動實驗的綜合和設計，提高學生對知識的靈活運用和動手能力，從而為培養應用型的人才打下良好的基礎。除此之外，與集成電路代工企業及芯片應用公司建立合作關系。學生在學習期間到這些單位進行在崗實習和培訓，可以將所學的專業理論知識應用于實際生產當中去，形成無縫對接；而從單位招聘人才角度上來說，可以節約人力資源培訓成本，招到單位真正需要的崗位人才。因此，合作雙方在找到相互需求的基礎上，形成有效的合作機制。①課程改革。針對獨立學院培養應用型人才的特點，除了培養方案上增加多元化教育課程之外，主要是強調實踐教學的改革，增加綜合實驗課程，如：《現代電子技術綜合設計》計32學時、《微電子學綜合實驗》計40學時、《EDA綜合實驗》為32學時、《集成電路設計實驗》為40學時，其相應的課程學時數從以驗證性實驗為主的16個學時，增加到現在32學時以上的帶有綜合性或設計性實驗的綜合實踐課程。這種變化不僅是實踐教學環節的課時加大，而且是實驗項目的改進，也是實踐綜合能力的增強，有利于學生形成專業應用能力。②與單位聯合的IC設計基地。IC設計基地主要立足于兩個方面：一是立足于本地IC企業或設計公司；二是立足于IC代工和集成電路設計應用。前者主要利用本地資源就近的優勢，學生參觀、實習都比較方便，同時也有利于學校與用人單位之間的良好溝通，提高雙方的認可度和贊同感。如：中山市奧泰普微電子有限公司、木林森股份有限公司等。后者從生產角度和設計應用出發，帶領學生到IC代工企業參觀，初步了解集成電路的生產過程，企業的架構、規劃和發展遠景。也可根據公司的人才需要，選派部分學生到公司在崗實習[6]。如：深圳方正微電子有限公司、廣州南科集成電子有限公司等。通過這些方式不僅可以增強學生對專業知識的應用能力，而且有利于學生對IC單位的深入了解，為本校專業應用型人才找到一種行之有效的就業之路。

三、集成電路設計平臺的實效性

從2002年創辦電子科學與技術專業以來，學校特別重視集成電路相關的實驗室建設。從初期的晶體管器件和集成塊性能測量，硅片的少子壽命、C-V特性、方阻等測量，發展到探針臺的芯片級的性能測試，在此期間為了滿足更多的學生實驗、興趣小組和畢業設計的要求，微電子實驗室的已經過三次擴張和升級，其建設規模和實驗水平得到了大幅度的提升。另外，為培養本科學生集成電路的設計能力，提高應用性能力，學校還建立了集成電路CAD實驗室，以電路原理圖仿真設計為重點，著重應用L-Edit版圖軟件工具，進行基本的集成電路版圖設計及驗證，對提升學生集成電路設計應用能力取得了一定的效果。目前，為了大力提高本科教學質量，提升辦學水平，重點對實踐課程和IC軟件設計平臺進行了改革。學校開設了專門實踐訓練課程，如：集成電路設計實驗。從以前的16學時課內驗證設計實驗提升為32學時獨立的集成電路設計實驗實踐課程，內容從以驗證為主的實驗轉變為以設計和綜合為主的實驗，整體應用設計水平進行了大幅度的提升，有利于培養學生的應用和動手能力。不僅如此，對集成電路的設計軟件也進行了升級，從最初的用Pspice和Hspice軟件進行電路圖仿真，L-Edit軟件工具的后端版圖設計，升級為應用系統的專業軟件平臺設計工具Cadence進行前后端的設計仿真驗證等，并采用開放實驗室模式，使得學生的系統設計能力得到一定程度的提升，提高了系統認識和項目設計能力。通過IC系統設計軟件平臺的建設和實踐教學課程改革，使得學生對電子科學與技術專業的性質和內容了解更加全面，對專業知識學習的深度和廣度也得到進一步提高，從而增強了專業學習的興趣，提高了自信心。此外，其他專業的學生也開始轉到本專業，從事集成電路設計學習，并對集成電路流片產生濃厚的興趣。除此之外，學生利用自己在外實踐實習的機會給學校引進研究性的開發項目，這些都為本專業的發展形成很好的良性循環。在IC設計平臺的影響下，本專業繼續報考碩士研究生的學生特別多，約占學生比例的45%左右。經過這幾年的努力，2003、2004、2005、2006級都有學生在碩士畢業后分別被保送或考上電子科技大學、華南理工大學、復旦大學、香港城市大學的博士。從這些學生的反饋意見了解到，他們對學校在IC設計平臺建設評價很高，對他們進一步深造起到了很好的幫助作用。不僅如此，已經畢業在本行業工作的學生也對IC設計平臺有很好的評價：通過該軟件設計平臺不僅熟悉了集成電路設計的工藝庫、集成電路工藝流程和相應的工藝參數，而且也熟悉版圖的設計，這對于從事IC代工工作起到很好的幫助作用。現在已經有多屆畢業的學生在深圳方正微電子公司、中山奧泰普微電子有限公司工作。另外，還有許多學生從事集成電路應用設計工作，主要分布于中山LED照明產業等。

通過IC軟件設計平臺建設，配合以實踐教學改革，使得學生所學理論知識和實際能力直接與市場實現無縫對接，培養了學生的創新意識和實踐動手能力，增強了學生的自信心。另外，利用與企業合作的生產實習，可以使得學生得到更好的工作鍛煉，為將來的工作打下良好的基礎。實踐證明，建設面向中山IC產業的集成電路設計實踐教學平臺，尋求高校與公司更緊密的新的合作模式，符合我校人才培養發展模式方向，對IC設計專業教學改革，培養滿足本地區乃至整個社會的高素質應用型人才，具有特別重要的作用。

參考文獻：

[1]許曉琳，易茂祥，王墨林.適應“質量工程”的IC設計實踐教學平臺建設[J].合肥工業大學學報（社會科學版），2011，25（4）：[129-132.

[2]胡志武，金永興，陳偉平，等.上海海事大學質量管理體系運行的回顧與思考[J].航海教育研究，2009，（1）：16-20.

[3]毛建波，易茂祥.微電子學專業實驗室建設的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2005，24（12）：118-126.

[4]鞠晨鳴，徐建成.“未來工程師”能力的集中培養大平臺建設[J].實驗室研究與探索，2010，29（4）：158-161.

[5]袁穎，董利民，張萬榮.微電子技術實驗教學平臺的構建[J].電氣電子教學學報，2009，（31）：115-117.

[6]王瑛.中低技術產業集群中企業產學研合作行為研究[J].中國科技論壇，2011，（9）：56-61.

篇(7)

【關鍵詞】Proteus；集成電路；仿真

Proteus是一款集單片機和SPICE分析于一體的電子仿真軟件，功能非常強大，可以同時滿足電類各個專業課的教學，Proteus仿真軟件7.5版的元器件庫中包含了CD4000系列、74系列大部分數字集成電路及LM系列等幾百種模擬集成電路，非常適合用于集成電路應用課程的實踐教學。為此，筆者分析了Proteus仿真軟件在課堂教學、實訓、課程設計等各個方面的實踐教學應用情況。

1.Proteus在課堂教學中的應用

目前適合高職院校集成電路應用課程教學的教材相對較少，加上集成電路種類繁多，我們在實際教學中以集成電路廠家給定的datasheet文件為基礎自編實訓教材，選取的幾十種常用集成電路中大部分在Proteus元件庫中有仿真模型，可以搭建電路進行仿真演示，如NE555、LM324、OP27、LM386、LM317、MC34063、LM3914、LM331等。在集成電路應用教學中，最核心的是集成電路的功能演示。在以往沒有使用Proteus軟件的情況下，教師只能使用PPT等多媒體手段，針對電路的原理和功能進行枯燥的講解。使用Proteus軟件后，借助軟件的可操作性及過程的動態顯示，可以通過變換電路形式、設置輸入信號參數、調用虛擬儀表進行測量等人機互動功能來增加學生的興趣和對知識的理解。

如在講述NE555集成電路的多諧振蕩功能時，我們并不急于按照圖1來講述NE555的內部結構和功能，而是使用Proteus搭建如圖2所示的電路，使用電壓探針監視充放電電容C1上的電壓，觀察第3腳上的電平顏色變化，可以很清楚的看到當電容C1上的電壓升到4V時，Q從高電平變成低電平，電容上的電壓開始變為下降，當電容上的電壓下降到2V時，Q從低電平變成高電平，電容上的電壓開始變為上升，如此反復形成振蕩。通過計時還能發現，振蕩的周期大概為20多秒，基本與理論上的公式符合。在觀察了仿真現象和驗證了公式之后，再來理解圖1所示的NE555內部結構和功能就容易的多。

在對圖2使用Proteus進行仿真時，還可以清晰看到電容C1被NE555控制進行反復的充電和放電，充放電的轉換電壓正好為2V和4V，也就是1/3VCC和2/3VCC。這樣通過軟件仿真可以輕松理解NE555電路的特點，而不需要去花很多時間來剖析繁瑣的內部模塊和結構。對于其他集成電路的教學，也是直接通過電路圖來仿真就可以輕松掌握其引腳的功能。

Proteus軟件在仿真時，是以動畫的形式顯示的，同時也可以使用仿真軟件上幀進按鍵，每按一下前進一幀。在講解和演示時可以在停頓的時間里做更多的穿插講解，也增加了學生的理解。

2.Proteus在實訓教學中的應用實踐

傳統的電子產品設計過程中，從選定題目開始，首先要確定集成電路型號和使用的方案，之后開始設計電路圖，購買元器件，進行PCB打樣，最后進行焊接調試[1]，整個過程中還需要使用到若干儀器、儀表和工具。如沒有達到設計功能，整個過程或者部分環節就可能需要反復進行。采用PROTEUS軟件后，只需要搭建完整的電路圖就可進行功能測試和評估，還可以通過調整元器件參數使整個電路性能更佳。這樣就無需多次購買電子元器件、PCB打樣和焊接調試等費時費力的工作，等仿真結束并確定了元器件和電路圖后，一次性完成元器件購買、PCB制作和焊接調試的工作。

例如，如圖3所示的在三運放差分放大器的實訓中，根據理論計算和圖中電阻阻值設置，VO=2.1（V2-V1），使用軟件仿真時給定V2=0.2V，V1=0.1V，則通過虛擬測量VO正好為2.1V。通常利用軟件仿真得到正確的結果并不容易，調試結束之后，大部分學生均能取得下列認識：

（1）測量可知運放的輸入端電流基本為0，即運放的虛斷概念；

（2）測量可知運放的輸入的+、-兩端的電壓差基本為0，即運放的虛短概念；

（3）運放通常需要給正負雙電源才能正常工作，而且電源極性不能搞反；

（4）運放輸出的電壓值不可能超出電源范圍；

（5）仿真電路圖中運放的各輸出點電壓都能通過理論計算得到，而且誤差不大。

（6）如將運放更換為LM324運放，將得到的VO將不再是2.1V，誤差比較大，可見OP27的精度比LM324高，原因是其輸入失調電壓才10uV，而LM324的2mV。

3.Proteus在課程設計中的應用實踐

在學習A/D變換集成電路時，作為本課程的課程設計項目之一，我們選擇使用ICL7107集成電路來制作一個LED數字電壓計。傳統的做法是老師給定完整的電路圖，學生用1-2周的時間在實驗板上焊接調試完成，其中A/D變換的原理、電路的原理及作用等的講解和分析還是要使用黑板或者PPT來完成，大部分學生很難理解，實訓時只能按圖接線，出了問題找老師解決，完全不能在理解原理的基礎上根據故障現象進行分析和判斷，更不能獨立消除故障。

在使用Proteus軟件后，可以很方便地按照電路的模塊進行功能演示、原理解說和故障的分析判斷。如圖4的電路，可以使用Ptoteus演示出雙積分A/D變換器將電壓轉換成時間間隔的過程，在仿真的過程中，學生理解了積分電阻和積分電容所起的作用。又如圖5的電路，可以演示出ICL7107所需要的負電壓的產生過程。學生在電腦上仿真成功后，對照仿真電路圖進行焊接，然后再根據仿真的現象對焊接完的電路板進行調試，如出現故障，也能借助仿真軟件的虛擬儀表來進行測試，幫助進行最終的故障分析和定位。

4.Proteus軟件在實踐教學中的特點

Proteus軟件在集成電路應用課程中起到了很好的作用，最突出的特點是學生的積極主動性有了顯著的提高，作為一個電子仿真軟件，Proteus對其他電類課程也可以起到較好的輔助教學作用，主要的優點如下：

（1）可以達到學生自主學習為主的目的。原則上只要有電腦就可以學習，學生課后也能在自己的電腦上進行學習，虛擬的元器件和儀器儀表也不可能被損壞，學生也不會怕觸電怕短路，能做到大膽嘗試，增強獨立解決問題的能力，減少學習的依耐性[2]。

（2）解決學校實踐條件不足的問題。利用學校已有的機房輕易實現一人一機的實踐環境。傳統實驗室需要元器件、電源、萬用表、示波器、常用工具等硬件設施，容易損壞，難于管理，仿真教學和學習相對容易的多。

（3）設計性實驗替代驗證性實驗。傳統的實訓受到已有元器件的限制，實訓往往按部就班，不能開發學生的主觀能動性，不利于培養產品研發和設計的能力，仿真軟件的使用可以使學生在虛擬的環境中充分發揮自己的想象，設計出不同的電路方案。

5.結束語

Proteus仿真軟件為集成電路應用等電子類課程的教學提供了比較方便的途徑，解決了很多傳統時間教學無法解決的問題，但它畢竟是虛擬的環境，只能作為教學的補充，要讓學生真正學習到電路的設計、生產、調試和維修方面的技能，還需要多動手接觸實際的電路實物，否則哪怕用的再多，也只能是紙上談兵，不能完全使用虛擬的仿真來替代實際的實驗和實訓。

參考文獻

[1]吳小花，吳先球.Proteus電路設計與仿真在教學中的實踐[J].計算機系統應用2010，19（2）.

[2]陶洪，錢馳波.仿真軟件Proteus在《數字電子應用》課程教學中的應用[J].常州信息職業技術學院學報，2009，8（1）.

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