時間：2023-06-25 16:29:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇集成電路研究分析，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
>> “射頻集成電路設計”課程教學改革初探 應用于相控陣收發組件的射頻微波集成電路設計探討 納米尺度互連線寄生參數的仿真及應用于CMOS射頻集成電路設計 模擬集成電路設計教學探討 《集成電路設計》課程教學改革與探索 集成電路設計本科教學改革探索 集成電路設計與集成系統專業人才培養模式的探究 集成電路設計與集成系統專業CDIO培養模式的研究與實踐 集成電路設計專業課程體系改革與實踐 《數字集成電路設計原理》課程教學探索 集成電路設計作為專業核心課程設置的探討 集成電路設計方法及IP設計技術的探討 集成電路設計的本科教學現狀及探索 模擬集成電路設計教學方法探討 《專用集成電路設計》教學方法初探 結合集成電路設計大賽談創新能力的培養 同步數字集成電路設計中的時鐘偏移分析 《2012中國集成電路設計業發展報告》的統計及結論 模擬集成電路設計的自動化綜合流程研究 以工程需求為導向的集成電路設計閉環教育研究 常見問題解答 當前所在位置：l.
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收稿日期：2013-09-10
關鍵詞 數字集成電路 CMOS數字集成電路 邏輯功能 內部設計 注意事項
中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A
1關于數字集成電路邏輯功能及其內部設計的分析
日常生活中的數字集成電路產品是非常多的，通過對其電路結構的分析，可以分為TTL系列及其MOS系列。TTL數字集成電路進行了電子及其空穴載流子的導電，我們稱之為雙極性電路。MOS數字集成電路進行了載流子導電電路的應用，其中的電子導電部分，我們稱之為NMOS 電路，將那種空穴導電電路稱之為PMOS電路。PMOS電路及其NMOS的組合電路，我們稱之為CMOS電路。
相對于TTL數字集成電路，CMOS數字集成電路具備良好的應用優勢，其工作電源的電壓范圍比較寬，并且其靜態功耗水平比較低，其抗干擾能力比較強，具備較高的輸入阻抗，并且其應用成本比較低。介于這些優勢，CMOS數字集成電路得到了廣泛的應用。在日常生活中，數字集成電路的品種是非常多的，包括門電路、計數器、觸發器、編譯碼器、存儲器等。
我們可以將數字邏輯電路分為時序邏輯電路及其組合邏輯電路。在組合邏輯電路的分析中，任意時刻的輸出取決于其當時的輸入，這跟電路的工作狀態沒有關系。比較常見的組合邏輯電路有編碼器、譯碼器及其數據選擇器。在時序邏輯電路中，任意時刻的輸出取決于該時刻的輸入，與電路的原先狀態存在聯系。時序邏輯電路具備記憶的功能，其內部含有存儲單元電路，比較常見的時序邏輯電路有移位寄存器、計數器等。
實際上，不同組合的邏輯電路及其時序邏輯電路是非常多的，其應用比較廣泛，并且有很多標準化、系列化的集成電路產品，我們把這些產品稱之為通用集成電路。我們把那些專門用途設計制作的集成電路稱之為專用集成電路。
數字電路是由組合邏輯及其寄存器構成的，組合邏輯是由基本門組成的函數，其輸出與當前的輸入存在關系。比如組合邏輯的邏輯計算。時序電路包含基本門，也包括一系列的存儲元件，進行過去信息的保存。時序電路的穩態輸出與當前的輸入有關，跟過去的輸入狀態也有關。時序電路在進行邏輯運算的同時，也會進行處理結果的存儲，從而方便下一次的運算。
從功能上來說，數字集成電路分為數據通路及其控制邏輯部分。這些部分都由一系列的時序邏輯電路構成，都是同步的時序電路，時序電路被多個觸發器及其寄存器分為若干的節點。這些觸發器在時鐘控制下會進行同樣節拍的工作，從而進行設計的簡化。
2 CM0S系列集成電路的一般特性與方式
（1）CMOS系統集成電路是數字集成電路的主流模式。其集成電路的工作電源電壓范圍是3～18V，74HC系列是2～6V，黨電源電壓VDD=5V時，其CMOS電路的靜態功耗分別為：中規模集成電路類是25～100%eW，緩沖器及其觸發器類是5～20%eW，門電路類是2.5～5%eW，其輸入阻抗非常高，CMOS電路幾乎沒有驅動電路功率的消耗。
該電路也具備良好的抗干擾能力，其電源電壓的允許范圍比較大，其輸出高低電平的擺幅也比較大，其抗干擾能力非常強，其噪音容限值也非常的大，其電源電壓越高，其噪聲容限值非常的大，CMOS電路電源的利用系數非常的高。
CMOS數字集成電路也具備良好的扇出能力，在進行低頻工作時，其輸出端可以進行50個數量以上的CMOS器件的驅動，其也具備良好的抗輻射能力。CMOS管是一種多數載流子受控導電器件，針對載流子濃度，射線輻射的影響不大。CMOS電路特別適合于進行航天、衛星等條件下的工作。CMOS集成電路的功耗水平比較低，其內部發熱量比較小，集成度非常的高，電路自身是一種互補對稱結構，環境溫度的不斷變化，其參數會進行相互補償，因此，能夠保證良好的溫度穩定性。
（2）相對于TTL集成電路，CMOS集成電路的制造工藝更加的簡單，其進行硅片面積的占用也比較小，比較適合于進行大規模及其超大規模集成電路的制造及其應用。在CMOS電路的應用過程中，不能進行多余輸入端的懸空，否則就可能導致靜電感應的較高電壓的產生，從而導致器件的損壞情況，這些多余的輸入端需要進行YSS的接入，或者實現與其它輸入端進行并聯，這需要針對實際情況做好相關的決定。
CMOS電路輸入阻抗水平是比較高的，容易受到靜電感應發生擊穿情況，為了滿足實際工作的要求，我們需要做好靜電屏蔽工作。在CMOS電路焊接過程中，需要做好焊接時間的控制，保證焊接工具的良好應用，進行焊接溫度的良好控制。
3結語
在數字集成電路的設計過程中，很多標準通用單元得到積累，比如選擇器、比較器、乘法器、加法器等，這些單元電路的形狀規則更加方便集成，這說明數字電路在集成電路中得到更好的發展及其應用，這是數字集成電路應用體系的主要工作模式。
參考文獻
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關鍵詞：集成電路EDA 教學方法 拓展 培養
所謂“集成電路EDA”是通過設計、建模、仿真等手段搭建集成電路框架，優化集成電路性能的一門技術，也是一名優秀的集成電路工程師除了掌握扎實的集成電路理論基礎外，所必須掌握的集成電路設計方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術，具備豐富的集成電路EDA設計實踐經歷，才能設計出性能優越、良品率高的集成電路芯片?？梢哉f，集成電路EDA是纖維物理學、微電子學等專業的一門非常重要的專業課程。然而，目前集成電路EDA課程的教學效果并不理想，究其根本原因在于該課程存在內容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標不明確等不足。因此，通過課程建設和教學改革，在理論教學的模式下，理論聯系實踐、提高教學質量，改善集成電路EDA課程的教學效果是必要的。
為了提高集成電路EDA課程的教學質量，改善教學環境，為國家培養具備高質量的超大規模集成電路EDA技術的人才，筆者從本校的實際情況出發，結合眾多兄弟院校的改革經驗，針對教學過程中存在的問題，進行了課程建設目標與內容的研究。
課程建設目標的改革
拓展學科領域，激發學生自主學習興趣 本校集成電路EDA課程開設于纖維物理學專業，但是其內容包括物理、化學、電子等多個學科，教師可根據教學內容，講述多個學科領域的專業知識，尤其是不同學科領域的創新和應用，引導學生走出本專業領域，拓展學生視野，提高科技創新意識。與學生經常進行互動，啟發式和引導式地提出一些問題，讓學生課后通過資料的查找和收集，在下一次課堂中參與討論。激發學生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內聯系課外、師生全面互動、尊重自我評價的新型教學方法可以培養學生創新精神，激勵自主學習，由被動式學習轉為主動式學習，拓寬學生的知識面。
完善平臺建設，培養學生創新實踐能力 在已有的實驗設備基礎上，打造軟件、硬件、網絡等多位一體的集成電路EDA平臺，完善集成電路EDA實驗。通過集成電路EDA平臺的實踐環節，既培養了學生的仿真設計能力，加深了對集成電路EDA知識的掌握，又使學生掌握了科學的分析問題和解決問題的方法。引導學生參加項目研發，鼓勵學生參與大學生創新創業和挑戰杯活動，以本課程的考核方式激勵學生寫出創新性論文，通過軟件仿真、實驗建模等方式設計出自己的創新性產品，利用集成電路EDA平臺驗證自己的設計，然后以項目的形式聯系企業，將產品轉化為生產力，將“產學研”一體化的理念進行實踐，培養學生創新實踐能力。
課程教學內容的改革
精選原版教材 教材是教學的主要依據，教材選取的好壞直接影響著教學質量。傳統集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主，內容陳舊，即使是外文翻譯版教材，也由于翻譯質量及時間的原因，仍然無法跟得上集成電路的革新。因此，在教材選取時應當以一本英文原版教材為主，多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實踐經驗和教學體會為基礎，結合集成電路EDA的相關理論來進行編寫，既有豐富的理論知識，又包含了大量的設計實例，使學生更容易地掌握集成電路EDA技術。但是只選擇外文教材，由于語言的差異，學生對外文的理解和接受仍然存在一定的問題，為了幫助學生更好地學習，需要輔助中文教材，引導學生更好地理解外文教材的真諦。
更新教學內容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18個月至24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產業飛速的發展，集成電路EDA課程是學生掌握集成電路設計的重點課程，因此必須緊跟時展，不斷更新教學內容?，F有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術的內容很少，大部分都以闡述基本原理為主，致使學生無法接觸到最新的內容，影響學生在研究生面試、找工作等眾多環節的發揮。在走入工作崗位后，學生感覺工作內容與學校所學的知識嚴重脫節，需要較長的時間補充新知識，來適應新工作。為了改善這種狀況，需要以紙質教材為主，輔助電子PPT內容來進行教學。紙質教材主要提供理論知識，電子PPT緊跟集成電路的發展，隨時更新和補充教學內容，及時將目前主流的EDA技術融入課程教學中。還可以進行校企結合，把企業的專家引進來，把學校的學生推薦到企業，將課程教學和企業實際相結合，才能激發學生的學習興趣和積極性，提高教學效果。
參考文獻
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關鍵詞：集成電路設計；應用型人才；課程改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0059-02
一、引言
在過去的20多年來，中國教育實現兩大歷史性跨越。第一是實現了基本普及義務教育，基本掃除青壯年文盲的目標；第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學率達到17%。據《2012年中國大學生就業報告》顯示[1]，在2011年畢業的大學生中，有近57萬人處于失業狀態，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對工作的滿意率也只有47%。2012年，全國普通高校畢業生規模達到680萬人，畢業人數再創新高，大學生將面臨越來越沉重的就業壓力。面對這樣的困境，國家相關部分提出了一系列的舉措，其中對本科畢業生的培養目標逐漸向應用型人才轉變[2-4]。集成電路作為信息產業的基礎和核心，是國民經濟和社會發展的戰略性產業，已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區現代化程度以及綜合國力的重要標志。本文將在對集成電路設計專業特點分析的基礎上，以北京信息科技大學集成電路設計專業課程設置為例，介紹面向應用型人才培養目標地集成電路設計本科課程現階段存在的問題并給出相關可行的改革方案。
二、集成電路設計專業特點
進入本世紀后，我國的集成電路發展迅速，集成電路設計需求劇增。為了適應社會發展的需要，國家開始加大推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作[5]。經過十年多的發展，集成電路設計專業特色也越來越明顯。
首先，集成電路設計專業對學生的專業基礎知識要求高。隨著工藝的不斷進步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強，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”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎，電路設計人員同時還需要了解后端電路設計相關的版圖、工藝、封裝、測試等相關基礎知識，而這些流程環環相扣，任何一個環節出現問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對于一個合格的電路設計人員，深厚的專業基礎知識是必不可少的。
其次，集成電路設計專業需要學生對各種電子設計自動化工具熟悉，實踐能力強。隨著電子設計自動化工具的不斷發展，在電路設計的每一個階段，電路設計人員可以通過計算機完成電路設計的部分或全部的相關內容。另一方面，電子設計自動化工具的相關比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當快，集成電路設計工具種類繁多，而且沒有統一的標準這對集成電路設計教學增加了很大的難度。
再次，集成電路設計專業的相關教學工作量大。正如前面所介紹，要完成一個電路芯片的設計，需要電路設計人員需要了解從器件基礎到電路搭建、電路仿真調試、版圖、工藝、封裝、測試等相關知識，同時還要通過實驗熟悉各種電子設計自動化工具的使用。所有相關內容對集成電路設計專業的教學內容提出了更多的要求，但從現有的情況看，相關專業的課時數目難以改變，所以在有限的課時內如何合理分配教學內容是集成電路設計專業教師重要的工作。
最后，集成電路設計專業對配套的軟、硬件平臺要求高，投入資金成本高。從現有的情況看，國際上有4大集成電路設計EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個公司的產品各不相同，即使針對相同的電路芯片，設計自動化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴重地阻礙了國內很多高等院校的集成電路設計專業發展。
三、集成電路設計專業課程設置及存在的問題
在集成電路設計專業課程設置方面，不同的學校的課程設置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎課、專業課和選修課。在三類課程的設置方面，每個學校的定義各不相同，主要是根據本校集成電路設計專業的側重點不同而有所區別。從國內幾大相關院校的課程設置看，基礎課主要包括：《固體物理》、《半導體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》等；專業課主要包括：《模擬集成電路設計》、《數字集成電路設計》、《信號處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設計》、《集成電路封裝》等。
從現有的課程設置可以看到，針對國家應用型人才培養目標，現有的課程設置還存在很多問題，具體地說：
首先，課程設置偏于理論課程，實踐內容缺乏，不符合應用型人才的培養目標要求。從上面的課程設置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側重于理論教學，缺乏實踐內容。比如：《模擬集成電路設計》課程總學時為48，實驗學時為8，遠遠低于實際需求，難以在短短8學時內完成模擬集成電路設計相關實踐活動。雖然集成電路設計專業對于專業基礎知識要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費太多時間在每個設計流程相關的理論知識的闡述是不合適的，也不符合我國大學生的現狀。
其次，實踐活動不能與集成電路設計業界實際需要相結合，實踐內容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內容方面調研結果表明，對于本科教學情況，90%以上的實踐內容都是教師根據理論教學內容設置一些簡單可行的小電路，學生按照實驗指導書的內容按相關步驟操作即可完成整個實驗過程。實驗內容簡單、重復，與集成電路設計業界實際需要完全不相關，這對學生以后的就業、擇業意義不大。
最后，沒有突現學校的專業特色，不適于當今社會集成電路設計業界對本科畢業生的要求。但在競爭激烈的電子信息產業界，如果想要畢業生擇業或者就業時有更強的競爭力，各大高校需要有自己的專業特色，但現在各個高校的現狀仍然是“全面發展，沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設計專業畢業生是一個劣勢。
四、面向應用型人才培養目標的課程改革
針對上面闡述的相關問題，本文給出了面向應用型人才培養目標的集成電路設計專業課程改革的幾點方案，具體地說：
首先，削減理論課的課時，加大實驗內容比例。理論課時遠遠高于實踐課時是當今大學生教育的一個重要弊端，這也直接導致了大學生動手能力差、實踐活動參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學時的前提下要改變這一現象，唯一的方法就是改變授課內容，適當削減理論課的課時，加大實驗內容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業生應用型人才的培養目標，也符合創新型本科生的特點。
其次，積極推進“校企聯合辦學”，讓學生更早接觸業界發展，指導擇業、就業。正如前面介紹，現在各大高等院校的教學內容理論性太強，學生在大學四年學習到的相關知識與實際應用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業生在入職后的第一年難以進入工作狀態，工作效率差，影響后面學生的就業、擇業。如果能在學生在校期間，比如大學三年級或更早，推進“校企聯合辦學”，使學生更早了解到業界真正工作模式以及業界關注的重點，這對于學生后續進入工作非常有利，同時也能推進學校科研工作。
最后，實現優質教學資源的共享。這里的教學資源，除了包括授課筆記、教案、教學講義外還包括高水平教師。雖然現在高等教育研究相關機構也開設了一些青年教師課程培訓相關內容，但真正取得的成效還相對比較小。另外，針對集成電路設計專業來說，跟隨業界發展的相關知識更新較快，配套的軟硬件代價較高，如果能實現高校軟硬件教學資源的共享，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生的整體水平。
五、結論
本文詳細分析面對應用型人才培養目標的集成電路設計專業的特點，并在對國內相關院校集成電路設計專業調研基礎上給出集成電路設計專業的基礎課、專業課、選修課課程的內容以及教學方式情況，指出面向應用型人才培養目標現在課程設置方面存在的問題。同時，文章給出了在當今大學生招生人數劇增情況下，如何合理安排集成電路設計專業課程的方案從而實現應用型培養目標。
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【關鍵詞】競賽；集成電路；教學改革
Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit
GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong
VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124
Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.
Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation
集成電路在社會發展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業。隨著全球經濟一體化的發展，集成電路的制造與開發中心正逐步向我國轉移。我們肩負重大的歷史使命，是要把我國建設成為集成電路的生產大國進而成為集成電路強國[1]。因此培養二十一世紀集成電路設計人才是我們教師面臨的歷史任務。北京華大九天軟件有限公司致力于開發自主產權的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設計生產服務，為培養集成電路設計人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學生集成電路大賽以充分調動各方面的參與積極性。對學生來說，競賽為他們提供了一個開闊眼界、互相學習和交流的好機會，這是任何課堂教學都無法替代的；對指導老師來說，競賽可以促進他們轉變陳舊的教學理念，改進落后的課程體系，積極尋求新的教學模式，真正做到教學目標、教學內容和教學方法與時俱進，切實達到面向應用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優秀專業人才的最高教學目標[2]。實踐表明，開展大學生集成電路設計競賽，對于推進我國集成電路人才培養、推進素質教育、理論實踐結合能力、解決問題的能力、培養學生創新精神、團隊協作能力和培養學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計課程和實踐教學改革起了一定的引導作用，極大的強化了學生繪制版圖和電路設計能力。本人有幸帶領學生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。
1.立足現實，拓寬應用
本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學專業學生的專業知識，培養學生理論聯系實際、獨立思考和操作能力，鞏固和加深所學專業知識基礎，推動京津地區高校微電子學專業的交流和發展，并對國產正版EDA軟件的普及和應用起到積極推動作用。
2011年北京大學生集成電路設計大賽分成大學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。比賽相關規則：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.正確的指導思想
電子學會組織的此次大學生集成電路大賽立足高，緊密結合教學實際，著重基礎、注重培養實踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導思想。
“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領導、專家、學者和我校學科部領導、老師及每個參賽隊員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學改革，充分調動學生學習積極性，吸引更多的學生參加各類競賽和科技活動，培養更多的優秀專業人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業，他們對參賽學生的青睞，對于與學校合作的重視，也正是我們學校所渴求的。在參賽中與同行各企業充分交流，學校與企業的緊密結合，才能更清楚市場對優秀畢業生的要求，進而能明確培養目標，并在平時的課程教學中加以滲透，在教學中不斷改進；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經驗，不斷學習別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學中不斷改進；在參賽中提高教師的指導水平和改進教育教學方法；在參賽中提高學生的綜合素質，培養大批適應現代化建設需要的基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、具有創新精神和實踐能力的高級應用型人才，才是我們參加北京大學生集成電路設計競賽的最終目的。
3.準備認真，重在過程
承辦方北方工業大學周密的準備工作和熱情的服務為大賽成功舉行創造了良好的外部環境。北方工業大學和華大九天公司組織的集訓為成功參賽奠定了扎實的基礎。
在學科部領導和各位老師的努力下，在實驗室老師的大力協助下，在華大九天公司培訓人員的大力支持下，我們組織了兩個階段的集中培訓，并在培訓的基礎上進行了有針對性的輔導練習，并在參賽前舉行了預賽。這些環節對學生和老師起到了很好的引導和督促作用，保證了良好的訓練環境，營造了積極向上的參賽氛圍。
在電子競賽的準備過程中，適逢暑假，假期長，學生們可以充分利用暑假時間認真復習電子器件、數字電子電路、集成電路分析與設計等課程的理論知識。同時，學生們還學習華大EDA軟件，進行實際電路和版圖繪制上機練習，培養了理論聯系實踐的學風。通過競賽準備，學生需要綜合運用所學知識，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，提高了團隊作戰能力。通過競賽準備，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，樹立了新的奮斗目標，產生了學習新的動力。
4.參賽對嵌入式系統和集成電路設計教學改革的啟示
北京大學生集成電路設計競賽對于培養學生參加實踐的積極性、理論聯系實際的學風和團隊意識有著重要作用，競賽給學生提供了一個施展才華、發揮創新能力的機會和平臺。并對高校集成電路設計課程的教學內容和電子科學與技術的課程體系改革和學生今后工作起到一定的引導作用。
4.1 知識整合的系統教學思想
自從1958年基爾比發明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預測飛速發展。面對集成電路如此迅猛的發展形勢，教學工作也要與時俱進，不斷改革創新。我承擔《嵌入式系統》和《集成電路分析與設計》課程，深深體會到微電子專業的學生學習嵌入式系統與其他專業有所區別，因為芯片的設計方向日益朝著片上系統SOC、片上可編程系統SOPC的方向發展[3]。學生不僅需要有系統的概念[4]，同時需要對典型處理器體系結構有清晰的理解，在設計SOC芯片時才會有系統的設計思想[5]，又會對處理器內部體系架構有清晰的概念。因此，在對微電子專業的學生講授嵌入式系統時，要緊密結合集成電路設計的要求，結合集成電路分析與設計、數字電子、模擬電子、電子器件等課程的內容，使學生不僅對處理器結構體系清楚，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，培養學生系統的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發，來進行芯片的設計，既是使用者，又是設計者。學生在學習集成電路設計的課程時，緊密結合嵌入式系統中的系統體系結構、結合處理器內部的體系結構，具有整體的大的系統性設計概念，整合學生對各個課程的分離的知識內容，培養綜合運用所學知識解決系統問題。通過增加實驗和上機課時，提高學生將理論與實踐緊密結合，培養學生運用所學理論知識解決實際問題的能力。
4.2 改革傳統的教學模式
我國的大學課堂教學模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯教育家凱洛夫的“五環節”所主宰，在新的教育環境和教育目標下，他們所倡導的課堂教學結構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”的陳腐教學思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學，決定了學生在整個教學過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學生的創造性思維，對學生自學能力、實踐能力和創新能力的培養構成了嚴重的障礙[2]。
現代教育理論指出：指導學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容是根據提供的狀態圖設計一個計數器電路，然后進行原理圖的繪制，再次進行版圖繪制，進而進行DRC、LVS等環節驗證，并撰寫設計報告。學生需要利用數字電路中所學的狀態表，構造出邏輯關系式，運用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設計出具體的CMOS電路和版圖，并進行驗證。同時還需要構造出計數器所需的時鐘電路。在上機的開始一個半小時中，指導老師可以參與指導，這樣增加了比賽中老師對學生的限時指導內容，更有利于學生的競賽，符合培養人才的現論要求。
學生基本上完成了從需求分析、電路設計、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗證到撰寫報告等環節。通過競賽，使學生能親自感受一個簡單的集成電路設計流程，培養了學生的系統設計概念。學生從早晨9點一直進行到下午六點，在短短的一天內要完成筆試和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，充分發揮各自的優勢，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學生的合作精神和團隊精神，鍛煉了學生的毅力和體力。
施教之功，貴在引導?？梢钥闯觯傎愒诤艽蟪潭壬戏犀F代教育理論的要求，符合學生的認知規律。以學生為主體、教師為主導的教學模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點，以培養智能為重心，以全面發展人才為歸宿。在《嵌入式系統》和《集成電路分析與設計》課程教學中，增大課程的實驗內容，學生帶著問題，進行學習，進行思考、小組討論，經老師點撥，實現了運用所學理論解決實際問題的過程，既培養了學生的綜合能力，又完成了教學任務，符合現代教育論的要求。
施教之旨，在于培養學習方法和思維方式，培養獲取新知及再創造之本領。將學生分成小組，布置某一命題，發揮學生的主動性，引導他們查閱資料，分析歸納總結，并在課堂中進行報告或實驗演示。學生反映效果很好，獲取了知識，又培養了學生自學能力和主動獲取知識的方法。
5.引導學生參與科研，撰寫學術論文
通過大賽引導大學生形成一股扎扎實實的學習和研究的風氣。激發學生在專業領域的學習興趣，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學生的研究興趣，形成良性循環。對于取得的研究成果，可以引導學生撰寫論文，并能在廣大同學中起到表率作用。
6.結束語
培養二十一世紀集成電路設計人才是我們教師面臨的歷史任務。北京市2011首屆“華大九天杯”大學生集成電路大賽以充分調動各方面的參與積極性。正確的指導思想、科學的組織程序、踏實認真的準備工作以及大賽對校企合作、對教學改革將產生重要的影響。實踐表明，開展大學生集成電路設計競賽，對于推進我國集成電路人才培養、推進素質教育、理論實踐結合能力、解決問題的能力、培養學生創新精神、團隊協作能力和培養學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計課程和實踐教學改革起一定的引導作用，極大的強化了學生繪制版圖、電路設計能力和集成電路設計思想。
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致謝：競賽工作是由國家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業大學博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020
【關鍵詞】集成電路 加速試驗 壽命試驗 可靠性試驗
1 集成電路加速試驗概述
隨著集成電路等電子市場的競爭環境日趨激烈，在滿足用戶預期需求的前提下，在盡可能短時間內將產品投入市場是電子開發商搶占市場的重要舉措。這無疑促使與激發了加速試驗的產生與發展。
美國波音公司最早提出了可靠性加速試驗的概念，最初提出的原因是為了降低產品的研發費用，提高產品的可靠性。由于加速試驗的測試環境要苛刻于現實環境，因此通過加速試驗，可以獲得比正常條件下更多的信息。加速試驗需要更高的應力，通常在加速試驗中引入在正常使用中不可能發生故障模式的因素：高頻率、高振動、高溫、高濕度等。通過加速試驗得到產品加速試驗模型，分析產品的性能，找出導致產品失效的原因，為產品設計提供設計依據，提高產品可靠性和延長使用壽命。目前，加速試驗已經廣泛應用于各個行業，如電子、通訊、能源、工業、汽車等，更優很多知名公司例如惠普、福特等，注重加速試驗的開發與研究，縮短產品研發周期，提高產品性能，提高了企業的經濟效益。
2 集成電路加速壽命試驗
隨著科學技術的發展，高集成電路的可靠性的要求也是越來越高，使用壽命甚至大30年以上?？煽啃詨勖呛饬考呻娐房煽啃院托阅苜|量的指標之一，所以需要準確、快速的壽命試驗方法。傳統壽命試驗方法試驗周期長，費用昂貴，在很大程度上影響了高可靠集成電路的研發周期。傳統的壽命試驗，是基于現實環境模擬的試驗方法，通過大量的數據統計來估測集成電路的壽命，方法繁瑣，操作麻煩，而且試驗周期長，人為因素多。目前，加速試驗技術領域已經開發新的基于模擬現場環境的試驗方法，大大縮短的試驗周期，對于推動加速試驗領域的研究與應用具有巨大作用，對可靠性工程的發展有重要意義。本文介紹一下三種加速試驗方法：HALT法（失效物理的高加速壽命試驗）、RET法（可靠性強化試驗）以及EDA法（基于參數退化的加速壽命試驗）。
2.1 HALT法―高加速壽命試驗
對集成電路的材料、元器件和工藝方法進行加速試驗，確定材料、元器件和生產工藝的壽命。此種方法可以在產品使用壽命末期識別以及量化產品失效的機理。此種試驗方法會根據產品的壽命來確定試驗的時間，以給出產品的壽命期。此種方法并沒有暴露產品的缺陷。
加速壽命試驗的假設：試驗產品在高應力作、短時間的應力作用下表現出與低應力、長時間的作用下的產品特征的一致性。為了縮短試驗周期，試驗中采用加速應力，即HALT（高加速壽命試驗）。由于越來越多的使用者對于產品的使用壽命提出更高的要求，而加速壽命試驗分析了產品產品失效機理的主要原因，提供了產品預期磨損機理的有效數據，因此在當今的市場上是很重要的。此試驗可以給產品設計者和生產者提供有效的技術指導，全面了解產品，對于集成電路的材料、元器件和加工工藝進行改進和控制，提高產品質量和可靠性。
2.2 RET法―集成電路可靠性強化試驗
RET法不同于HALF法的區別在于：RET法的目的是在HALF的基礎上，逐漸增大環境應力和工作應力，來激發電路失效故障和暴露電路設計的缺點，評估產品設計的可靠性。RET方法的實施就應該在產品設計和發展的最初階段，以便于改進和控制。
2.3 EDA法―基于參數退化的加速壽命試驗方法
該方法在長壽命試驗理論和算法上采用統計和動力學模型，通過敏感參數的選取和測試方法優化，實現對長壽命的快速評價。與傳統加速壽命試驗方法相比，該技術最大優點是試驗時間短、可外推壽命、具有普適性，不需要預先建立分布模型，是一種通過數據本身的圖形揭示其最佳擬合模型的分析方法，而非事先假設模型強加模型后再進行分析。
基于參數退化的加速壽命試驗方法結合集成電路結構、材料、工藝及性能特點，針對影響集成電路壽命的應力及適用于加速試驗的應力水平分析，研究集成電路長壽命加速試驗敏感參數的選取方法，進行試驗數據分析和數據外推建模，實現對長壽命失效的預估。該方法關鍵技術包括：長壽命加速試驗敏感參數選取和采集技術；長壽命加速試驗的數據模型處理與外推壽命。通過研究影響器件長壽命應力因子、加速因子、響應敏感參數，有利于快速確定有效的長壽命評價方案。
3 加速試驗中應當注意的問題
由于加速試驗的環境一般都要高于現場使用所預期的水平應力，可能會導致實際使用中不可能出現的失效機理，產生試驗結果錯誤。加速試驗模型是產品在正常壓力水平下，施加一個或者多個加速應力水平的關鍵因素，導出的結果，產品要承受更強大的應力。因此，在測試產品性能時，要根據產品的承受范圍（溫度、濕度、壓強的），在合理的條件下改變關鍵因素參數進行測試，查出失效機理的原因。根據失效機理消除產生失效的因素才是最主要的。
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1微電子產業人才職業崗位需求分析微電子產業是由設計、芯片制造、封裝、測試、材料和設備等構成的產業鏈。
1微電子產業的復雜性也帶來了其人才需求的多樣性，而適合高職層次人才的崗位主要集中在制造業以及設計業中的版圖設計方面，適應的崗位群主要有IC助理版圖工程師、硬件助理工程師、集成電路制造工藝員和集成電路封裝與測試工藝員等。
2典型工作任務分析
微電子產業是集設計、制造和封裝與測試于一體的產業群，從而形成了以設計為主的設計公司，以生產制造為主的芯片制造公司和以芯片封裝測試為主的封裝測試公司。經過對各微電子企業相關崗位的工作過程和工作任務情況的調研，總結出微電子企業對微電子技術專業人才需求主要在集成電路制造、集成電路版圖提取和集成電路芯片測試與封裝等崗位群。依據高職學生的特點，我院的微電子技術專業人才主要滿足集成電路制造企業和集成電路測試和封裝企業的需求。
微電子技術專業崗位群及典型工作任務間、淀積車間和口刻蝕車間和金屬化車間。對應的崗位分為光刻工、氧化擴散工、離子注入工、淀積工、刻蝕工和金屬化工。崗位對應的主要工作任務為把掩膜板上的圖形轉移到硅片上、在硅片上生長薄膜層、對硅片進行摻雜以及對硅片進行金屬化工藝。通過組織召開企業專家研討會，按照工作任務的典型性，對工作任務進行進一步的分析、篩選，總結出典型工作任務。
集成電路測試封裝企業主要工作崗位有集成電路劃片組裝、封裝成型和芯片測試等。崗位對應的主要的工作任務為減薄工藝、劃片工藝、分片工藝、裝片工藝、引線鍵合工藝、封裝成型工藝和測試工藝。微電子技術專業崗位群及典型工作任務如圖1所示。
3行動領域歸納
按照職業崗位需求和工作內容相關性等原則對典型工作任務進行合并，形成相應崗位的行動領域。表1以集成電路制造工藝員崗位為例，歸納其行動領域歸納。
4專業學習領域課程體系設置
本專業的學習領域分為四個模塊：公共通識平臺+綜合素質平臺、專業基礎模塊、核心崗位模塊和崗位拓展模塊。公共通識平臺+綜合素質平臺主要培養學生的綜合職業能力，例如學生的職業規劃教育，學生的職業道德的培養，以及學生心理素質的提高等;專業基礎模塊主要培養具有學生專業基礎知識的能力，掌握基本的電學原理，微電子學基本原理。核心崗位模塊主要培養學生主要工作崗位的能力，主要有集成電路制造工藝相關課程和集成電路芯片測試與封裝工藝相關課程。拓展學習領域課程是結合拓展職業活動、拓展工作崗位的需要而配置的課程，包括橫向拓展學習領域課程和縱向拓展學習領域課程，以適應部分畢業生工作一段時間后轉換到質量檢驗、設計與營銷崗位的需要。
5專業學習領域課程考核
課程考核采取與職業資格考試相結合的模式，學生在理論課程學習完成以后，立即進行職業資格認證。學生可以考取集成電路芯片制造工、集成電路封裝工藝員等職業資格證書。學習領域課程考核評價包括結果性評價和過程性評價兩個方面。結果性評價主要考核完成任務的質量和掌握的專業知識與技能，可采用理論考試和工作成果評價相結合的形式。過程性評價主要考核團隊合作能力、方法能力、社會能力和安全環保等方面，可采用觀察、專業答辯等方式。
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Abstract： IC technology is the main courses of Electronic Science and Technology major in Shenyang University of Chemical Technology, course contents, which content is extensive, range of knowledge is wide, application is wide, and content updates fast. This paper, combining with the current requirements of undergraduate teaching, explored the teaching method and course content and so on and achieved good results.
關鍵詞： 電子科學與技術專業；集成電路工藝學課程；教學改革
Key words： electronic science and technology major; IC technology courses; teaching reform
中圖分類號：G42文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）13-0223-01
1 信息時代需要優秀的電子科學與技術專業的人才
電子科學與技術專業具有多學科滲透、應用性強、主要服務于IC行業等鮮明特點。能夠從事電子科學與技術領域的研究、設計、開發、應用和管理的高級人才。目前國內開設電子科學與技術專業的學校有：天津大學、電子科技大學、西安電子科技大學、北京理工大學、北京航空航天大學等幾十所學校。通過本課程的學習應使學生對集成電路工藝學中的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識，培養學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業課打下基礎。主要研究氧化、擴散和離子注入等相關技術。使學生掌握光刻、刻蝕和蒸發濺射等的基本概念及基本技術，對集成電路工藝學有比較全面、系統的認識和了解。
2 我校電子科學與技術專業本科人才的培養目標
該專業畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：①掌握信息科學、電子學和計算機科學學科的基本理論、基本知識；②微電子技術系統及其決策支持與安全防護系統的分析與設計方法和研制技術；③具有使用計算機和儀器設備解決工程問題的能力；④具有創新意識和獨立獲取新知識的能力。
3 電子科學與技術專業集成電路工藝學課程教學改革探討
3.1 集成電路工藝學的內涵 集成電路工藝學是利用研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發等一整套平面工藝技術，在一小塊硅單晶片上同時制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，并且采用一定的隔離技術使各元件在電性能上互相隔離。然后在硅片表面蒸發鋁層并用光刻技術刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，制成半導體單片集成電路。隨著單片集成電路從小、中規模發展到大規模、超大規模集成電路，平面工藝技術也隨之得到發展。例如，擴散摻雜改用離子注入摻雜工藝；紫外光常規光刻發展到一整套微細加工技術，如采用電子束曝光制版、等離子刻蝕、反應離子銑等；外延生長又采用超高真空分子束外延技術；采用化學汽相淀積工藝制造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜；互連細線除采用鋁或金以外，還采用了化學汽相淀積重摻雜多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜，以及多層互連結構等工藝。
3.2 電子科學與技術專業集成電路工藝學課程教學改革措施
3.2.1 教學內容 ①授課體系和重點；課程根據電子科學與技術專業方向的學生培養要求，著重從硅工藝的角度出發，理論方面力求清楚易懂，闡述微電子學基礎、半導體物理基礎、光電現象和光電效應，重點介紹常用工藝原理、特性和參數。為了更好的運用硅基器件，對各類器件的電路也作了詳細的分析，同時給出實際應用系統舉例。②所講授的知識要緊跟科學發展前沿；集成電路工藝學教科書對于迅猛發展的集成電路工藝學來說，既是基本的，又是滯后的，教師授課時如果按教材講解，往往會帶來知識陳舊、講課形式單一、內容枯燥乏味的后果，造成學生學習積極性下降。因此在教學過程中刪掉一些陳舊過時的內容，及時補充和更新教學內容，增添一些現代集成電路工藝學的前沿知識，特別是體現本學科專業特色的一些前沿知識，從而緊跟集成電路工藝學的前沿，給學生提供充分的科學探索和求真的空間。③注重課程與專業應用領域間的聯系；專業課可理解為某一學科的基礎課程，是通向學科廣闊領域的橋梁。它的基本功能是引導學生明確學科專業發展方向，使其在日后的學習工作中能自如的在該學科專業的深度和廣度上鉆研、拓展。因此在講授課程各部分內容時，電子科學專業的應用領域緊密相連。例如針對硅片生產應用領域，在課程講授過程中可適當加入集成電路制造技術的應用熱點以及在IC行業中的應用等方面的內容，使該專業的學生了解所學課程內容在該領域的應用、研究熱點及發展前景。
3.2.2 教學方法 ①利用現代教育技術的各種多媒體技術和網絡技術進行教學，例如投影、幻燈、錄像等多媒體資料，充分發揮其信息容量大、方便快捷、形象直觀、教學效率高的優勢。這樣使用這些教學工具，既使教師能方便清楚地講授專業課中的各種圖片資料內容，又省去了教師課堂現場作圖的時間，在有限的時間內能講授更多的內容，提高了講課的信息量。因此教師要積極制作教學課件、開發利用網絡上豐富的信息資源，下載適合學生閱讀的科研論文，并推薦給學生參考。這是開拓學生視野，培養學生自學意識和科研意識的有效方法。②采用講座與講授相結合的教學方法。在進行基礎理論教學的適當時機，安排集成電路方面科技知識的專題講座，穿插現代集成電路科技知識，使學生既強化基礎理論訓練，又熟悉了解較多的現代集成電路科技知識，激發學習興趣，培養學生的科研意識。
3.2.3 教學目標 在集成電路課程改革中，把教學目標從以科學知識教育為主轉變為實現科學教育和人文教育的融合，培養敢于創新、善于思索、具有團隊協作精神的21世紀新型人才。長期以來，我國大學文、理、工分校，存在著科學教育與人文教育的脫離，造成理工科生的人文文化知識和文科生的科學常識知之甚少。針對電子科學與技術的工科學生，應在進行科學知識教育的同時注重培養其人文精神，例如在講解集成電路課程中的科學概念、原理、方法時可提到發現科學規律的動機，提到科學家如何通過艱苦的努力甚至犧牲生命取得創新，以及這些成果的應用對社會可能造成的影響等，從而使之潛移默化地對學生進行自然的而不是勉強的人文教育。
參考文獻：
關鍵詞：摩爾定律；晶體管；電子信息產業
中圖分類號：TN-9 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）23-0170-02
一、引言
摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登?摩爾（Gordon Moore）在搜集1959年至1965年集成電路上晶體管數量的數據的基礎上，于1965年4月提出的[1]。即當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。戈登?摩爾提出摩爾定律后的幾年內，世界多數半導體公司按照這個定律制定了產品更新策略。1969年，摩爾和朋友建立英特爾公司并制定電子信息產業標準。此后，英特爾公司生產的大量產品都驗證了摩爾定律的準確性。直到目前，全球仍有多數知名半導體制造公司一直遵循摩爾定律進行產品生產，如英特爾、高通、AMD、ST等[2]。
摩爾定律核心是不斷增加的晶體管的數目，以及更強大的性能和更高的集成度，這也會帶來一系列問題，如設計者需要使用各種方法來解決高溫問題[3]。但這卻能促進制作工藝的提升和集成電路中晶體管數目的增加。一方面，更強大的性能來源于更多晶體管數目；另一方面，制作工藝的更新也促進性能的提升。很多制造集成電路的工藝被英特爾公司使用，比如180nm，90nm，65nm，45nm，32nm等，來也將有14nm和10nm[4]。其他半導體制造公司也有各自的制作工藝，如臺積電公司等。
基于以上問題和相關介紹，從1965年起，幾乎所有的半導體廠商都遵循了摩爾定律。每一次進步都使得集成電路上能容納更多的晶體管，并且帶來更低廉的價格。然而，在摩爾定律提出的40年以來，也出現了一些問題，一度讓人們懷疑摩爾定律是否會被終結[5-6]。但是摩爾定律一直發展到了今天，在未來幾年內也會一直有效。
二、摩爾定律與晶體管數目
1.晶體管數目增加的影響。摩爾定律的經典結論是，當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月增加一倍，性能也提升一倍。不斷增加的晶體管數量意味著更強大的性能，包括更多的功能和更快的運行速度。集成電路功能可以不斷提升。例如，原來的8051單片機沒有集成片上模數轉換，而現在的單片機如集成Cortex-M3內核的STM32內部集成了模數轉換模塊。這些模塊的增加給工程設計帶來很多便利，在印刷電路板上不再需要額外的集成電路，并且可以提高傳感器的精確度，在AMD的Tahiti XT中集成了4，312，711，873個三極管[7]。最近幾年，提出了一個新的概念――片上系統（Soc）。片上系統的集成電路可以擁有更強大的系統功能、更低廉的價格以及更低的耗電量和更小的供電電壓。同時，更多的晶體管意味著更快的運行速度。目前最大的個人CPU I7-3970X擁有22.7億個晶體管[8]，而上一代最大的個人CPU I7-990X擁有10.17億個晶體管[9]。目前最大個人電腦的核心部件如表1所示。
2.晶體管數目對溫度的影響。工程設計人員希望通過增加單位面積里晶體管的數量來提高性能，并希望通過更先進的制造工藝來控制溫度。所以新型集成電路的溫度并不會比之前集成電路的低。如今，設計者也可以使用其他途徑來解決溫度問題。多數電腦使用風扇或者水冷，甚至液氮來冷卻。為了更有效率地對集成電路進行冷卻，冷卻技術需要不斷地進行改進和提高。現今集成電路冷卻業是一個大產業并且不斷發展，世界上有很多專注于此的公司。
三、摩爾定律與價格
當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月增加一倍，性能也將提升一倍。因為集成電路的價格主要來源于制作工藝提升的費用，更先進的制作設備需要更先進的生產技術和工廠來支持，而集成電路原料的價格可以忽略。英特爾公司在設計集成電路之外，也建立了先進的工廠來保證制造工藝。建造工廠需要花費大量的物理與財力，所以需要通過增加產品的數量并增加工廠的工作年限來減少生產集成電路的平均費用。臺積電是一個非常著名的集成電路制造代工公司，它使用了另一種方法來減少生產集成電路的平均費用。NVDIA，AMD，Qualcomm以及一些其他的集成電路設計公司都是臺積電的客戶。通過幫助大量的集成電路設計公司生產集成電路，臺積電可以生產出大量的產品來提供建設廠房所需要的花費。第一臺計算機是為了計算炮彈彈道而生產的，所以擁有足夠的軍費支持。而工業中費用的問題不能忽視，所以集成電路變得越來越廉價，嵌入式系統也被運用在工業控制中。因為嵌入式系統低廉的價格，除了工業控制之外，其他很多領域也在使用單集成電路微處理器。例如智能家居、智能手機、無人飛機等等。在各個領域中廣泛運用的電子設備是使我們的生活能變得更智能更現代的原因之一。在摩爾提出摩爾定律的1965年，這些智能化生活都是不可想象的。
四、摩爾定律未來發展趨勢
1965年提出的摩爾定律對世界來說是一個重大事件。而現在，我們將怎樣評價它48年來對世界的影響？不管怎樣，摩爾定律巨大的影響是不可否認的。在摩爾的眼里，摩爾定律所揭示的速度是不可能永遠持續下去的[3]。一些文章認為摩爾定律將會因為漏電流和高溫被終結[5]。一些其他的觀點則認為導致摩爾定律終結的原因是制造商不能收回研發和建造工廠的巨大成本[6]。一個半導體工業協會出版的名為“未來技術發展藍圖”的文件指出，10nm級的工藝是關鍵，因為以往的機械制作工藝將不能達到其制造的所需要求[6]。關于摩爾定律的繼續發展和未來影響，我們有以下看法。
第一，首先是制造工藝上的一些問題。依照目前的發展趨勢，有兩個方面的問題越來越明顯，就是關于漏電流和高溫。這些問題需要通過制造工藝的進步來解決。摩爾曾經指出漏電流將會限制摩爾定律發展，當晶體管的尺寸不斷減小，漏電流的影響將使得功耗增大。如果設計者不斷減小晶體管的尺寸，電流將變得越來越大并燒毀晶體管。
得益于3D晶體管技術，這個由于漏電流產生的問題暫時得到了解決，集成電路還可以工作在更低的驅動電壓下。關于溫度，由于更先進的制造工藝，在保持同樣晶體管數量和性能下，新型號的集成電路的溫度總會低于舊型號的集成電路。在奔騰4時代，英特爾不能很好地解決高溫的問題。但得益于多核技術，英特爾推出了名為酷睿的產品來解決這個問題。現在，很多移動平臺集成電路供應商都使用多核技術來解決高溫的問題。同時，為了控制功耗在100W以下，一個叫ARM的著名集成電路公司推出了一個名為big.little的新異構計算解決方案，這個架構將功耗高、性能強的處理器，與功耗低、性能弱的處理器封裝在一起。并希望借此能提高處理器的效率，產生能達到高性能但功耗低的處理器。
各種新出現的技術問題將導致發展放緩。首先在于集成電路的制造方面，比如當集成電路達到10nm數量級時，光學加工手段將會取代機械加工手段。英特爾使用疝燈產生的遠紫外線來雕刻集成電路，IBM使用X光，這將可能解決工藝尺寸的問題，比如制造14nm尺寸的芯片。如果新的制造手段將被發現，將繼續提高集成電路性能。再看看其他方面的限制，比如耗電問題。目前芯片性能的進步很快，但同時也會增加耗電量。這些都可能是集成電路發展的一個不可逾越的瓶頸，導致摩爾定律不再適用，電子信息產業不再迅速發展。
而對于工藝的更新速度，可以參考英特爾的策略，根據英特爾提出的“Tick-Tock”戰略，在接下來的一年，將會有7nm和5nm制作工藝的集成電路推出。當“Tick”年來到，集成電路的制程將會更新；而“Tock”年到來時，集成電路的微處理器架構將會更新[9]。
第二，財務因素是每個公司發展的決定性因素。一些專家認為公司無法負擔起建設新廠房所需要的大量資金。新的集成電路所帶來的利潤不足以讓公司支付這些費用并盈利，集成電路的更新速度將會放緩。目前，英特爾正在以色列建設10nm生產工藝的工廠。在電子信息產業發展早期，硬件能力的增長跟不上軟件需求發展的速度（軟件設計總是需要更高性能的硬件），所以對硬件的性能提升有很大的需求，每次硬件的增長都被快速地應用在軟件上。而現在軟件的復雜性增長已經趨于平緩，而不是繼續高速復雜化。比如新一代的Windows 8操作系統對硬件的要求甚至低于老一代操作系統Windows 7[8]。一直致力于提高芯片性能的英特爾也推出了功耗更低和超低電壓CPU，由英特爾極力推廣的超極本逐漸成為了未來筆記本的發展方向。另一方面因為大多數用戶并不需要如此強勁的性能，而更加看重用戶體驗，加上購買高性能處理器的花費太高，導致技術進步的速度受到限制。比如只有少部分中國人使用昂貴的I7處理器。如果不能有效地控制成本，并且沒有大量的市場需求，集成電路性能提高的速度將大大放緩。
第三，全新的制造材料將改變集成電路的發展方向。在晶體管發明以前，沒有人能預料到今天電子信息產業的繁榮。也許我們能使用新的材料或者技術來改變現狀。我們可以考慮使用其他的半導體元素代替硅元素制作晶體管，比如元素周期表上第三和第五族的元素。利用它們不同的屬性，提高芯片的性能。但這可能僅僅是權宜之計，因為它們可能也會遇到與硅元素相同的問題。石墨烯也是一個很有希望的晶體管材料。但是它也有很多問題，比如沒有足夠的帶隙，人們對它的了解也不足夠充分。這些材料和技術目前都處于探索之中，未來也許也會有新技術出現，并帶來革命性的改變。如果將來的某個發明，改變了集成電路性能提升的方式，或者產生了新的計算機技術，取代了現有的集成電路工作原理，那么摩爾定律可能將不再適用。
五、結論
由本文的研究分析可以得出，目前集成電路的發展還會遵循摩爾定律，并伴隨電子信息產業的飛速發展。而若干年以后，集成電路和電子信息產業的發展速度將會放緩。此外，集成電路性能提升的方式也可能會發生改變。
目前，電子信息產業發展飛速，如同大多數工業產業一樣，由剛剛興起時的發展困難到隨后的一個高速發展時期，然后又逐漸趨向平穩。在電子信息產業中，這種現象可能出現在五年后，也可能在十年或者二十年以后。但這一天一定會到來，沒有人可以打破這個基本的自然規律。在未來幾年內，摩爾定律還將適用，電子信息產業仍將快速蓬勃發展。在未來的某天，摩爾定律將失去它的價值，電子信息產業也將會以其他的形式和方向繼續發展。
參考文獻：
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關鍵詞：產學研；集成電路；人才培養機制
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）08-0076-02
當前社會對創新型人才具有高的需求，擔負著人才培養重任的高校在教育理念、教學方法、人才培養等方面面臨著嚴峻挑戰。如何克服傳統教育的桎梏，在高新技術為核心、知識經濟占主體地位的社會背景下，培養出適合社會需求的高技術、高素質、創新型的科技人才，是高校一直努力探索與奮斗的目標。
黑龍江大學是省部共建的綜合性大學，革新傳統高等教育人才培養機制與模式，致力于構建教學、科研與學科三位一體的內涵發展模式。優良的教育教學大環境，先進、科學的教育理念，為集成電路人才的培養提供了肥沃的土壤。深入、切實的人才培養機制的探索與改革是新時期發展對高等教育提出的迫切要求[1]。
一、產學研模式下集成電路人才培養機制的提出
人才培養機制是多要素間互為聯系，作用的復雜培養系統，是有效進行人才培養的前提和功能。適應社會技術與經濟發展進步的人才培養機制的研究是提升人才培養質量的重中之重。產學研結合的教育模式源于美國教育界[2]。教育實踐成果表明，該模式是高校與社會深度有機融合、推動經濟與技術發展、為社會培育創新型人才的有效培養機制。產學研模式下人才培養機制的探究是與現展要求密不可分的。也是高校全面提升素質教育，提高人才競爭力的必然要求。
產學研模式下人才培養機制是指擔負高等教育任務的院校在教育教學過程中，還要與科研活動、生產勞動與技術應用相結合，有效發揮高校的教育、科研和社會服務三大職能?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020）》指出：“促進高校、科研院所、企業科技教育資源共享，推動高校創新組織模式，培育跨學科、跨領域的科研與教學相結合的團隊。促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合?！盵3]產學研結合是培養滿足社會需求與創新型人才的有效途徑。
黑龍江大學集成電路專業人才培養計劃的總體框架與國內高?；鞠嗨疲呻娐穼I是一門對科學研究、設計與創新、EDA工具應用等能力要求較高的學科，是涉及多產業鏈的技術與應用相結合的高精專產業。技術更新與發展飛速，僅依靠課堂教學中所學的知識與實驗、實踐環節中的技能傳授，來培養高質量人才，會有一定的差距。有限的經費投入與昂貴的EDA工具相制約，出現專業實驗室軟硬件建設滯后于重點高校與產業應用的問題，易導致人才培養中與社會人才需求存在部分脫節。
產學研模式下的人才培養是該專業與國內集成電路各產業部門、科研機構進行緊密合作，協同培養集成電路設計人才的教育教學新模式，努力實踐一條適應集成電路科研與產業需求的人才培養模式之路，即教學為根本、產業與科研為支撐、產學研互促、協同共進。
二、產學研模式下集成電路人才培養機制的構建
產學研相結合、協同培養人才的教育模式在我國高等教育教學變革中形成，人才培養不再只是高校的任務，高校、產業、科研機構三位一體，三者間不同的社會功能與資源在各自優勢上進行協同、互補與優化，產業與科研機構既是培養人才的有效平臺，也是人才應用的終端。由此，三者協同為社會發展需求培養人才是符合科學技術創新與社會生產力發展的規律的，也是高校創新型人才培養理念實施的有效途徑，有利于優化產業科學技術與工程應用行為，提高科研機構的科研創新能力。黑龍江大學集成電路專業致力于推進產學研協同的創新人才培養機制研究與實踐，將專業所在領域的優勢資源有效融合，推動教育教學能力與專業人才培養質量的提升。
（一）完善人才培養方案
結合集成電路產業的實際人才需求，優化人才培養目標與課程體系設置。以原有教學計劃與教學大綱為基礎，通過細致調研與深入剖析，根據集成電路專業對應用型、實踐和創新能力的人才需求，基于產學研結合培養集成電路人才的優勢，優化并修訂完成新的人才培養方案。制定學生應在知識、能力、素質三方面達到培養要求的目標。培養目標與要求僅通過課堂的傳統教學方式是很難達到和實現的。新版人才培養方案中加強對實踐教學的要求，并通過產學研結合的方式有效開展實踐教學。
（二）推行教學與科研相融合的實踐教學模式
實踐教學是創新型人才培養的重要手段之一[4]，是在掌握專業理論知識基礎上的能力的提升。黑龍江大學集成電路專業意識到實踐教學對學生能力的全方位提高的重要性，注重實踐教學改革與教學平臺的建設，多角度地將專業的科研項目、產業與科研機構的作用進行充分發揮。在課程設計與畢業設計等實踐環節，主要開展基于專業科研項目模擬的實踐教學實施方式。以科研項目中所劃分出的子任務為驅動，從創設問題情景出發，應用知識與技能解決實際設計問題，有效地激發學生主動探索和獲取知識的創新能力。實踐教學設計與實施的全過程要貫徹科學先進的人才培養理念。
（三）與集成電路產業、科研機構共建實踐平臺
黑龍江大學集成電路專業注重開展多渠道、多形式的人才培養形式，積極與集成電路產業及科研機構合作，謀求共同發展。通過與北京集成電路設計園合作共同開展生產實習培訓工作，在集成電路行業發達的北京進行實習的過程中，加強學生對集成電路設計行業的感性認識，開拓其專業視野，使其意識到專業發展的優勢，提高他們的專業興趣與學習積極性。通過合作，也增強了與產業機構的聯系和技術交流。我們以產業與科研機構的人才需求為導向，培養并推薦優秀畢業生。
充分利用實習周期，設計全流程、多方位的實習環節。從專家培訓與就業指導開始，整個實習涉及集成電路設計公司、大規模集成電路測試研究所、EDA公司、集成電路制造、封裝公司。借助于優質的實踐平臺，課堂教學中的理論學習與現實技術有機結合起來，加強了學生對課堂知識、專業技術水平、就業的深入認識。
（四）開展科技交流活動，強化教師隊伍建設
高校人才培養的主體力量是教師，建設一支理論知識深厚、實踐能力強的教師隊伍是集成電路人才培養的保障。通過產學研合作平臺，避免教師忽略行業的發展動態，他們能夠更新并掌握科技發展新動態與就業風向標。在產學研模式下，提高專業教師的實踐技術能力，落實到教育教學工作中，增強教學直觀性，提高學生對集成電路專業學習的積極性，易于他們掌握專業知識。
院系積極組織開展與集成電路設計公司、科研院所等專家進行交流的活動，從教師隊伍建設的角度充分發揮產學研合作教育的作用。將前沿性的專業技術動態與信息滲透在日常教學中，完善學生知識結構，增強其就業競爭力。產學研模式下人才培養機制的實踐可以直接或間接、多角度、多層次發揮作用。
（五）健全資源共享機制
集成電路人才培養是一項系統工程，僅憑高校的財政撥款與項目經費很難購置或更新所有集成電路實現流程所需的軟硬件工具與設備。以產學研模式下人才培養機制的提出為思路，積極與產業和科研機構共享優質資源，協調教學設備與科研設備的使用，建立集成電路設計資源開放共享機制，充分利用現有資源，加強對學生動手能力和創新能力的培養，實現專業建設的良性發展。
三、關于產學研模式下集成電路人才培養的思考
通過集成電路產業人才需求的背景，緊扣產業與科研機構的技術發展與資源優勢，充分利用產學研的優質資源，提高學生的設計、創新與就業能力，最大可能地擴大集成電路專業學生的培養質量與受益度。為提高人才培養機制的效用，在今后的教育教學工作中如何走一條可持續發展的道路是值得深思的問題。
首先，人才培養過程中，高校作為主體環境，決定著人才培養機制的制定、實施過程，如要取得人才培養的最大化成效，高校在宏觀政策制定上要給予支持。良好的合作政策是對產業與科研機構的吸引和鼓勵，有利于產學研共建人才培養平臺，形成人才培養與人才需求的良性循環。
其次，高校教師作為人才培養的具體實施者，在人才培養周期的往復循環過程中，如何始終秉持先進的教育理念、保持創新意識與增強創新能力是關鍵問題。如果高校教師的激勵機制、評價體系與產學研模式下人才培養機制相違背，產學研模式下人才培養的實施就會缺乏力度。
綜上，產學研相結合的人才培養模式是一種以提高學生全面素質、專業能力、社會適應力和就業競爭力為重點，把以傳統課堂傳授專業知識為主的高校教育與直接獲取實際設計與生產經驗、科研實踐有機結合互補的教育模式。充分利用學校、產業與科研機構等多方面的優質教育環境和資源，以解決專業建設中的資源不足問題。產學研三位一體的集成電路人才培養機制正發揮優勢，探索一條行之有效的人才培養之道是高校不懈努力的目標。
參考文獻：
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關鍵詞：集成電路布圖設計；獨創性；反向工程。
1集成電路布圖設計獨創性
集成電路布圖設計，簡稱布圖設計（Layout Design），是制造集成電路產品中非常重要的一個環節。世界知識產權組織《集成電路知識產權保護條約》規定：布圖設計是指集成電路中多個元件，其中至少有一個是有源器件和部分或全部集成電路互聯的三維配置，或者是指為集成電路的制造而準備的這樣的三維配置。三維配置可以體現獨創性，按照我國《集成電路布圖設計保護條列》第四條獨創性是指“其創作者的智力勞動成果，并且在創作時，該布圖設計在布圖設計的創作者和集成電路制造者中不是公認的常規設計?！睆倪@個定義可以看出滿足獨創性必須達到兩個條件：1是在行為上，要求是其創作者運用自己智力的精心之作，即非抄襲的；2要得到業內人士公認不屬于當時他們所認為的常規的設計。這兩 個條件同時并存，后者是前者的結果。1
2 集成電路布圖設計獨創性的判斷
美國發生過兩起著名的布圖設計侵權案例，Brooktree V Advanced Micro Devices案和Altera v. Clear Logic案。這兩起案件對如何判斷布圖設計的獨創性具有重要的指導意義?；敬_立了“書面痕跡”和“實質相似”標準。在Brooktree案中原告Brooktree公司（以下簡稱B）稱Advanced Micro Devices（以下簡稱AMD）公司剽竊了其布圖設計中的核心單元，即帶有 10 個晶體管的 SRAM，因此對 AMD公司提起侵權訴訟。AMD公司則認為只復制了上述掩膜作品的80%沒有全部復制,并且其掩膜作品是在反向工程的基礎上得出不構成侵權。在Alter案件中，Alter公司認為Clear Logic公司復制了其芯片中晶體管集群組件的位置布置。Clear Logic公司則認為芯片中晶體管集群組件的位置布置只是一種方法或概念，不受《芯片保護法》的保護，同時也以反向工程進行抗辯。
（一）實質相似標準。在Brooktree案中，地區法院在給陪審團的指示中寫道：《半導體芯片保護法》不僅禁止對整個布圖設計進行復制，而且禁止對布圖設計的實質部分進行復制。最后陪審團根據地方法院指示的內容以及雙方的爭論、舉證，認定了被告AMD的布圖設計與原告Brooktree的布圖設計實質相似，因此認定AMD構成侵權。法院還認為，盜用布圖設計的實質部分就會構成侵權便會構成侵權，并不需要證明兩個布圖設計的每一個部分都相似。因此AMD的主張說只復制了80%，沒有全部復制而不構成侵權并不成立。在Altera案件中，法院同樣認為：“正如一個人抄襲了一本書的一章就能夠構成侵權一樣，一個人如果復制了一個布圖設計相當重要的一部分也需要承擔侵權責任?！盋lear Logic的產品與Altera的三塊集成電路布圖設計構成實質相似，因此法院最后宣判Clear logic構成侵權。
(二) 書面痕跡標準。書面痕跡標準也稱“辛苦和投入標準”標準，指在集成電路布圖設計反向工程中對原設計進行分析和研究，并付出了大量的辛苦和投入并有自己的獨創性智力勞動，那么這樣的作品是受到法律保護。在Brooktree案中AMD指出，自己在開發過程中進行了很多投入，同時提供了書面痕跡來證明自己所進行的是反向工程而不是簡單的復制，通過書面痕跡可以看出，AMD的卻花費了很多的時間和精力來分析B的布圖設計，但是并沒有成功，AMD曾嘗試設計過6個晶體管和 8 個晶體管結構的布圖設計，但最終并沒能正確分析出B布圖設計核心單元使用的是10個晶體管的結構，AMD后來只是通過Brooktree另一家競爭公司的職員得知了這個結構。AMD在得知10個晶體管的結構后并沒有進一步的實驗便很快生產出與B實質相同的SRAM單元，法院最后認定AMD的確在某種程度上進行了獨立的創作，但不能完全因此獲得獨創性，AMD并沒有采取其他的可替代的晶體管配置，只是簡單復制了B的布圖設計，因此不能認定是反向工程不具有獨創性。毫無疑問，書面痕跡對于被告來說確實是證明反向工程的最好證據，但是書面痕跡只能證明被告在研究、分析原告布圖設計過程中所付出的辛苦和投入，如果過于注重書面痕跡，就會導致僅將反向工程的成立建立在被告所作的投入上。這樣很有可能侵權者花費大量的時間和精力對先前布圖設計進行了分析和研究產生了大量的書面痕跡，而目的只是為了生成在先布圖設計的復制件，這與布圖設計的立法保護目的是相違背的，立法目的在于促進競爭和科技創新，如果只是簡單的進行了重復性的工作，沒有自己的獨創性勞動，這樣的作品是不受到保護。因此書面痕跡只能作為分析和評價的證據，但是不能作為第二布圖設計就具有獨創性的這樣一個結論。并且反向工程的目的是為了讓競爭者提供第二來源的芯片，使與其在先的芯片兼容或者對現有的半導體技術做出改進。
(三)兼用標準。這種標準由Lee Hsu 提出，該標準在判斷被控布圖設計是否具有獨創性時包含兩個步驟。第一步，首先根據被告提出的文檔和資料來判斷被告在分析、評價先前布圖設計中付出了多大的努力，如果被告不能提供資料和證據，那么他就不是在進行反向工程，反向工程不成立。第二步，如果被告成功證明了第一步，那么接下來還需要證明第二步，即證明自己的布圖設計與原告的布圖設計并不實質相同。也就是說要有設計者的智力創作勞動，與原設計有一點點的差異性，微小的差異性就能達到。這種標準實質相同的判斷方法是：一個理性的專家站在被告的立場僅通過對原告的布圖設計進行仔細分析便能夠設計出在形狀、功能上與原告布圖設計兼容的布圖設計，而不需要采用任何與原告布圖設計實質相似的部分，那么這時如果被告采用了與原告布圖設計實質相似的部分，則兩個布圖設計構成實質相同，反向工程不成立。2
這種標準的獨特在于要借助專家證人的作證，法官不能獨立判斷，因為集成電路布圖設計的產業特點，引入專家證人這是可取的，在專利侵權案件中也是經常引入專家證人才能更好的公正的解決案件。一方面對于集成電路領域的專家證人來說，在對原告的布圖設計進行研究和分析之后，認為是否還有其他的途徑來設計在性能，功能，和形狀上相兼容的布圖設計這是比較容易判斷的，比完全從布圖設計的元件擺放，連線來判斷兩個設計方面的差異來說，這方面的判斷相對來說要容易得多；另一方面也減少了法官對集成電路布圖設計專業領域不是很熟悉的困境，一般法官和陪審團對專業領域都不是很熟悉，這就需要借助專家證人的證詞。
還有學者提出了性能優越標準和功能改進標準，這兩種標準要求第二布圖設計要比第一布圖設計在性能上或者功能上更加優越或者有所改進，才能具有獨創性。這種兩種標準明顯對反向工程提出了更高的要求，鑒于反向工程的一個重大目的是讓市場提供與在先集成電路兼容的第二資源集成電路，從而使公眾有所選擇從中獲益。而性能優越標準和功能改進標準對反向工程提出了更高的要求，部分違反了反向工程的立法目的。
王桂海 羅蘇平 集成電路知識產權保護及司法鑒定探討 [J]中國司法鑒定 2006（10）
2Lee Hsu: “Reverse Engineering Under The Semiconductor Chip Protection Act: Complications For Standard of Infringement”
2001年我國新增“集成電路設計與集成系統”本科專業，2003年至2009年，我國在清華大學、北京大學、復旦大學等高校分三批設立了20個大學集成電路人才培養基地，加上原有的“微電子科學與工程”專業，目前，國內已有近百所高校開設了微電子相關專業和實訓基地，由此可見，國家對集成電路行業人才培養的高度重視。在新形勢下，集成電路相關專業的“重理論輕實踐”、“重教授輕自學輕互動”的傳統人才培養模式已不再適用。因此，探索新的人才培養方式，改革集成電路設計類課程體系顯得尤為重要。傳統人才培養模式的“重理論、輕實踐”方面，可從課程教學學時安排上略見一斑。例如：某高?！澳M集成電路設計”課程，總學時為80，其中理論為64學時，實驗為16學時，理論與實驗學時比高達4∶1。由于受學時限制，實驗內容很難全面覆蓋模擬集成電路的典型結構，且實驗所涉及的電路結構、器件尺寸和參數只能由授課教師直接給出，學生在有限的實驗學時內僅完成電路的仿真驗證工作。由于缺失了根據所學理論動手設計電路結構，計算器件尺寸，以及通過仿真迭代優化設計等環節，使得眾多應屆畢業生走出校園后普遍不具備直接參與集成電路設計的能力。“重教授、輕自學、輕互動”的傳統教學方式也備受詬病。課堂上，授課教師過多地關注知識的傳授，忽略了發揮學生主動學習的主觀能動性，導致教師教得很累，學生學得無趣。
2集成電路設計類課程體系改革探索和教學模式的改進
2014年“數字集成電路設計”課程被列入我校卓越課程的建設項目，以此為契機，卓越課程建設小組對集成電路設計類課程進行了探索性的“多維一體”的教學改革，運用多元化的教學組織形式，通過合作學習、小組討論、項目學習、課外實訓等方式，營造開放、協作、自主的學習氛圍和批判性的學習環境。
2．1新型集成電路設計課程體系探索
由于統一的人才培養方案，造成了學生“學而不精”局面，培養出來的學生很難快速適應企業的需求，往往企業還需追加6～12個月的實訓，學生才能逐漸掌握專業技能，適應工作崗位。因此，本卓越課程建設小組試圖根據差異化的人才培養目標，探索新型集成電路設計類課程體系，重新規劃課程體系，突出課程的差異化設置。集成電路設計類課程的差異化，即根據不同的人才培養目標，開設不同的專業課程。比如，一些班級側重培養集成電路前端設計的高端人才，其開設的集成電路設計類課程包括數字集成電路設計、集成電路系統與芯片設計、模擬集成電路設計、射頻電路基礎、硬件描述語言與FPGA設計、集成電路EDA技術、集成電路工藝原理等；另外的幾個班級，則側重于集成電路后端設計的高端人才培養，其開設的集成電路設計類課程包括數字集成電路設計、CMOS模擬集成電路設計、版圖設計技術、集成電路工藝原理、集成電路CAD、集成電路封裝與集成電路測試等。在多元化的培養模式中，加入實訓環節，為期一年，設置在第七、八學期。學生可自由選擇，或留在學校參與教師團隊的項目進行實訓，或進入企業實習，以此來提高學生的專業技能與綜合素質。
2．2理論課課堂教學方式的改進
傳統的課堂理論教學方式主要“以教為主”，缺少了“以學為主”的互動環節和自主學習環節。通過增加以學生為主導的學習環節，提高學生學習的興趣和學習效果。改進措施如下：
（1）適當降低精講學時。精講學時從以往的占課程總學時的75％～80％，降低為30％～40％，課程的重點和難點由主講教師精講，精講環節重在使學生掌握扎實的理論基礎。
（2）增加課堂互動和自學學時。其學時由原來的占理論學時不到5％增至40％～50％。
（3）采用多樣化課堂教學手段，包括團隊合作學習、課堂小組討論和自主學習等，激發學生自主學習的興趣。比如，教師結合當前本專業國內外發展趨勢、研究熱點和實踐應用等，將課程內容凝練成幾個專題供學生進行小組討論，每小組人數控制在3～4人，課堂討論時間安排不低于課程總學時的30％［3］。專題內容由學生通過自主學習的方式完成，小組成員在查閱大量的文獻資料后，撰寫報告，在課堂上與師生進行交流。課堂理論教學方式的改進，充分調動了學生的學習熱情和積極性，使學生從被動接受變為主動學習，既活躍了課堂氣氛，也營造了自主、平等、開放的學習氛圍。
2．3課程實驗環節的改進
為使學生盡快掌握集成電路設計經驗，提高動手實踐能力，探索一種內容合適、難度適中的集成電路設計實驗教學方法勢在必行。本課程建設小組將從以下幾個方面對課程實驗環節進行改進：
（1）適當提高教學實驗課時占課程總學時的比例，使理論和實驗學時的比例不高于2∶1。
（2）增加課外實驗任務。除實驗學時內必須完成的實驗外，教師可增設多個備選實驗供學生選擇。學生可在開放實驗室完成相關實驗內容，為學生提供更多的自主思考和探索空間。
（3）提升集成電路設計實驗室的軟、硬件環境。本專業通過申請實驗室改造經費，已完成多個相關實驗室的軟、硬件升級換代。目前，實驗室配套完善的EDA輔助電路設計軟件，該系列軟件均為業界認可且使用率較高的軟件。
（4）統籌安排集成電路設計類課程群的教學實驗環節，力爭使課程群的實驗內容覆蓋設計全流程。由于集成電路設計類課程多、覆蓋面大，且由不同教師進行授課，因此課程實驗分散，難以統一。本課程建設小組為了提高學生的動手能力和就業競爭力，全面規劃、統籌安排課程群內的所有實驗，使學生對集成電路設計的全流程都有所了解。
3工程案例教學法的應用
為提升學生的工程實踐經驗，我們將工程案例教學法貫穿于整個課程群的理論、實驗和作業環節。下面以模擬集成電路中的典型模塊多級放大器的設計為例，對該教學方法在課程中的應用進行詳細介紹。
3．1精講環節
運算放大器是模擬系統和混合信號系統中一個完整而又重要的部分，從直流偏置的產生到高速放大或濾波，都離不開不同復雜程度的運算放大器。因此，掌握運算放大器知識是學生畢業后從事模擬集成電路設計的基礎。雖然多級運算放大器的電路規模不是很大，但是在設計過程中，需根據性能指標，謹慎挑選運放結構，合理設計器件尺寸。運算放大器的性能指標指導著設計的各個環節和幾個比較重要的設計參數，如開環增益、小信號帶寬、最大功率、輸出電壓（流）擺幅、相位裕度、共模抑制比、電源抑制比、轉換速率等。由于運算放大器的設計指標多，設計過程相對復雜，因此其工作原理、電路結構和器件尺寸的計算方法等，這部分內容需要由主講教師精講，其教學內容可以放在“模擬集成電路設計”課程的理論學時里。
3．2作業環節
課后作業不僅僅是課堂教學的鞏固，還應是課程實驗的準備環節。為了彌補缺失的學生自主設計環節，我們將電路結構的設計和器件尺寸、相關參數的手工計算過程放在作業環節中完成。這樣做既不占用寶貴的實驗學時，又提高了學生的分析問題和解決問題的能力。比如兩級運算放大器的設計和仿真實驗，運放的設計指標為：直流增益＞80dB；單位增益帶寬＞50MHz；負載電容為2pF；相位裕度＞60°；共模電平為0．9V（VDD＝1．8V）；差分輸出擺幅＞±0．9V；差分壓擺率＞100V／μs。在上機實驗之前，主講教師先將該運放的設計指標布置在作業中，學生根據教師指定的設計參數完成兩級運放結構選型及器件尺寸、參數的手工計算工作，仿真驗證和電路優化工作在實驗學時或課外實訓環節中完成。
3．3實驗環節
在課程實驗中，學生使用EDA軟件平臺將作業中設計好的電路輸入并搭建相關仿真環境，進行仿真驗證工作。學生根據仿真結果不斷優化電路結構和器件尺寸，直至所設計的運算放大器滿足所有預設指標。其教學內容可放在“模擬集成電路設計”或“集成電路EDA技術”課程里［4］。
3．4版圖設計環節
版圖是電路系統和集成電路工藝之間的橋梁，是集成電路設計不可或缺的重要環節。通過集成電路的版圖設計，可將立體的電路系統變為一個二維的平面圖形，再經過工藝加工還原為基于硅材料的立體結構。兩級運算放大器屬于模擬集成電路，其版圖設計不僅要滿足工藝廠商提供的設計規則，還應考慮到模擬集成電路版圖設計的準則，如匹配性、抗干擾性以及冗余設計等。其教學內容可放在課程群中“版圖設計技術”的實驗環節完成。通過理論環節、作業環節以及實驗的迭代仿真和版圖設計環節，使學生掌握模擬集成電路的前端設計到后端設計流程，以及相關EDA軟件的使用，具備了直接參與模擬集成電路設計的能力。
4結語
