時(shí)間：2022-08-23 11:37:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇集成電路版圖設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】集成電路版圖；教學(xué)方法；改革
集成電路版圖設(shè)計(jì)是集成電路設(shè)計(jì)的最終結(jié)果，版圖質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)芯片的性能和經(jīng)濟(jì)性，因此，如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)好集成電路版圖設(shè)計(jì)技術(shù)，具備成為合格的版圖設(shè)計(jì)工程師的基本潛質(zhì)，是擺在微電子專業(yè)老師面前的一個(gè)普遍難題。如何破解這個(gè)難題，我們做了以下探索。
一、突出實(shí)踐，理論配合
傳統(tǒng)的《集成電路版圖設(shè)計(jì)》課程采取理論教育優(yōu)先，學(xué)生對(duì)于版圖的基本理論和設(shè)計(jì)規(guī)則非常熟悉，但動(dòng)手實(shí)踐能力缺乏培養(yǎng)，往往在學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)還需二次培訓(xùn)版圖設(shè)計(jì)能力，造成了嚴(yán)重的人力資源浪費(fèi)。這是由于沒有清晰的認(rèn)識(shí)《集成電路版圖設(shè)計(jì)》課程的性質(zhì)，造成對(duì)它的講授還是采取傳統(tǒng)教學(xué)方式：老師講，學(xué)生聽，偏重理論，缺乏實(shí)踐，影響到學(xué)生在工作中面臨實(shí)際設(shè)計(jì)電路能力的發(fā)揮。《集成電路版圖設(shè)計(jì)》是一門承接系統(tǒng)、電路、工藝、EDA技術(shù)的綜合性課程，如果按照傳統(tǒng)方式授課，課程的綜合性和實(shí)踐性無(wú)法得到體現(xiàn)，違背了課程應(yīng)有的自身規(guī)律，教學(xué)效果和實(shí)用意義不能滿足工業(yè)界的要求。我們?cè)谥匦滤伎颊n程的本質(zhì)特點(diǎn)后，采取了實(shí)踐先行，理論配合的教學(xué)方法，具體如下：集成電路版圖是根據(jù)邏輯與電路功能和性能要求，以及工藝水平要求來(lái)設(shè)計(jì)光刻用的掩膜圖形，實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)的最終輸出。版圖是一組相互套合的圖形，各層版圖相應(yīng)于不同的工藝步驟，每一層版圖使用不同的圖案來(lái)表示。我們首先講授版圖設(shè)計(jì)工具EDA軟件的使用，讓學(xué)生掌握EDA軟件的每一個(gè)主要功能，從圖形的選擇、材料的配置，讓學(xué)生從感性角度認(rèn)識(shí)實(shí)際的版圖設(shè)計(jì)是如何開展的，每一個(gè)步驟是如何使用軟件完成的，整體芯片版圖設(shè)計(jì)的流程有哪些規(guī)定，學(xué)生此時(shí)設(shè)計(jì)的版圖可能不是很精確和完美，但學(xué)生對(duì)于什么是版圖和如何設(shè)計(jì)版圖有了初步的感性認(rèn)識(shí)，建立起版圖設(shè)計(jì)的基本概念，對(duì)于后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定了牢實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)，此時(shí)再去講授版圖設(shè)計(jì)理論知識(shí)，學(xué)生更能理解深層的工藝知識(shí)和半導(dǎo)體理論，真正做到了知行合一，實(shí)踐先行的教育理念，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)大有裨益。
二、注重細(xì)節(jié)，加強(qiáng)引導(dǎo)
傳統(tǒng)方式講授《集成電路版圖設(shè)計(jì)》理論占大部分時(shí)間，學(xué)生知道二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、電容等基本元器件的工作原理和構(gòu)成要素，但是在版圖設(shè)計(jì)中，這些元器件為什么要這樣設(shè)計(jì)，其實(shí)內(nèi)心中充滿著疑惑和不解。針對(duì)學(xué)生的疑惑，我們從工藝細(xì)節(jié)入手來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。作為集成電路版圖設(shè)計(jì)者，首先要熟悉工藝條件和期間物理，才能確定晶體管的具體尺寸、連線的寬度、間距、各次掩膜套刻精度等。版圖設(shè)計(jì)的規(guī)則也是由工藝來(lái)確定的，掌握了工藝也就掌握了版圖設(shè)計(jì)的鑰匙。我們將通用工藝文件的每一條規(guī)則向?qū)W生講解，通用元器件的規(guī)則整理出它們的共性，最小寬度、長(zhǎng)度、間距的尺寸提醒學(xué)生要記憶，不同芯片生產(chǎn)廠的工藝對(duì)比學(xué)習(xí)和研究，學(xué)生在這一系列規(guī)則的學(xué)習(xí)過(guò)程中，慢慢理解熟悉了工藝規(guī)則文件的組織構(gòu)成及學(xué)習(xí)要點(diǎn)，能夠舉一反三的在不同工藝規(guī)則下，設(shè)計(jì)同一種元器件的版圖，即使電路元器件的數(shù)量巨大，電路拓?fù)潢P(guān)系復(fù)雜，在老師耐心的講解下，學(xué)生也能夠依據(jù)工藝規(guī)則設(shè)計(jì)出符合要求的版圖，這都是在理解了工藝規(guī)則細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上完成的。所以，關(guān)注細(xì)節(jié)，加強(qiáng)引導(dǎo)，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個(gè)重要方法。
三、完善考核機(jī)制，爭(zhēng)取比賽練兵
學(xué)生成績(jī)的提高，合理完善的考核機(jī)制不可或缺。以往《集成電路版圖設(shè)計(jì)》課程的考核主要是理論知識(shí)作業(yè)和課程報(bào)告，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實(shí)際動(dòng)手能力沒有得到考核，造成不能全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。我們采取項(xiàng)目形式，全方位考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。根據(jù)知識(shí)點(diǎn)，將通用模擬電路分成五大類，每個(gè)大類提取出經(jīng)典的電路10種，使用主流芯片加工廠的生產(chǎn)工藝，由經(jīng)驗(yàn)豐富的老師把它們的版圖全部設(shè)計(jì)出來(lái)，作為庫(kù)單元放在服務(wù)器中供學(xué)生參考。在學(xué)生充分理解庫(kù)單元實(shí)例的基礎(chǔ)上，將以往設(shè)計(jì)的一些實(shí)用電路布置給學(xué)生，要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)出合格的版圖，以此作為最終的考核結(jié)果。學(xué)生在學(xué)習(xí)課程期間，可以接觸到不同工藝、不同結(jié)構(gòu)的多種類電路，而且必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出版圖，這極大的促進(jìn)了他們學(xué)習(xí)的積極性和時(shí)間觀念。學(xué)生在設(shè)計(jì)版圖的過(guò)程中，會(huì)遇到多種問(wèn)題，他們會(huì)采取問(wèn)老師答疑，和同學(xué)討論的多種方式解決，不僅能督促他們平時(shí)上課認(rèn)真聽講，而且對(duì)遇到的問(wèn)題也能多角度思考，最重要的是他們親自動(dòng)手設(shè)計(jì)版圖，將工藝、電路、器件綜合考慮，在約定的時(shí)間內(nèi)能力得到極大提高。老師根據(jù)學(xué)生上傳至服務(wù)器中設(shè)計(jì)的不同項(xiàng)目版圖打分，而且將每個(gè)項(xiàng)目的得分出具詳細(xì)的報(bào)告，對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。學(xué)生通過(guò)查閱報(bào)告，能夠知道課程學(xué)習(xí)的缺點(diǎn)和得分項(xiàng)，為下一次提高設(shè)計(jì)成績(jī)是一個(gè)很好的參考。除了日常學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)版圖項(xiàng)目，學(xué)生可以爭(zhēng)取參加微電子專業(yè)的一些比賽，通過(guò)比賽體會(huì)一些具有挑戰(zhàn)性的版圖設(shè)計(jì)項(xiàng)目，來(lái)提高學(xué)生在實(shí)際場(chǎng)景下如何發(fā)揮設(shè)計(jì)能力和項(xiàng)目組織能力，為他們未來(lái)進(jìn)入職場(chǎng)從事版圖設(shè)計(jì)工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)能力和實(shí)際解決問(wèn)題能力。
四、總結(jié)
《集成電路版圖設(shè)計(jì)》課程是一門兼具理論基礎(chǔ)和實(shí)踐鍛煉想結(jié)合的課程，對(duì)它的講授不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還需合理的實(shí)踐環(huán)節(jié)配合，才能取得良好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
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基金項(xiàng)目：北方工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革和課程建設(shè)基金。
【關(guān)鍵詞】集成電路版圖；SN7400；逆向解析
1.引言
隨著我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，集成電路自主設(shè)計(jì)需求迅速增加[1][2]。集成電路設(shè)計(jì)分為正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)[3]。正向設(shè)計(jì)是根據(jù)芯片的功能要求設(shè)計(jì)電路，仿真驗(yàn)證后進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，再進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)、電路和版圖比較檢驗(yàn)，最后進(jìn)行后仿真檢驗(yàn)。逆向設(shè)計(jì)是首先對(duì)已有的芯片采用化學(xué)方法進(jìn)行分層拍照和提取縱向參數(shù)。從版圖照片上提取電路，仿真驗(yàn)證后，根據(jù)現(xiàn)有的工藝條件，借鑒解析版圖進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)，最終達(dá)到指標(biāo)要求[4]。集成電路版圖設(shè)計(jì)是科學(xué)性和藝術(shù)性的結(jié)合，需要長(zhǎng)期的實(shí)踐才能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀產(chǎn)品，為了節(jié)約成本和學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常需要研究性能優(yōu)良芯片的版圖結(jié)構(gòu)，相互借鑒，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本文對(duì)SN7400芯片進(jìn)行了逆向解析，通過(guò)研究掌握了該芯片的設(shè)計(jì)思想和單元器件結(jié)構(gòu)，對(duì)于雙極型集成電路設(shè)計(jì)是十分有益的。
2.芯片分層拍照
本文解析的SN7400芯片是雙列直插式塑料封裝，共14個(gè)管腳，包含四個(gè)二輸入與非門。根據(jù)芯片編號(hào)規(guī)則判斷為雙極工藝制造。
首先將芯片放到濃硝酸中加熱去掉封裝，用去離子水沖洗、吹干后在顯微鏡下拍照鋁層照片。再將芯片放到鹽酸溶液中漂洗去掉鋁層，用去離子水沖洗、吹干后放到氫氟酸溶液中去掉二氧化硅層，經(jīng)去離子水沖洗、吹干后用染色劑染色，雜質(zhì)濃度高部分顏色變深，沖洗、吹干后在顯微鏡下對(duì)去鋁層（有源層）芯片拍照[5]。
采用圖形編輯軟件分別對(duì)兩層照片進(jìn)行拼接，獲得版圖照片。
3.單元結(jié)構(gòu)
有鋁層和去鋁層照片表明芯片四個(gè)二輸入與非門結(jié)構(gòu)相同，只要分析一個(gè)與非門即可。該芯片一個(gè)二輸入與非門無(wú)鋁版圖照片如圖1所示。其中1A和1B為輸入端，1Y為輸出端。
該芯片是P襯底和N外延層，與非門主要由NPN晶體管、電阻和二極管構(gòu)成。NPN晶體管結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2（a）和（b）分別為縱向NPN晶體管版圖和剖面圖。縱向NPN晶體管由于性能比PNP晶體管好，因此是雙極工藝的主要使用晶體管。隔離區(qū)為P+注入，采用結(jié)隔離技術(shù)，隔離區(qū)接低電平，保證隔離區(qū)反偏[6]。圖2（c）為二發(fā)射極NPN晶體管版圖，作為與非門的輸入端，這種設(shè)計(jì)既減少了面積又提高了輸入晶體管匹配度。圖2（d）為隔離島合并器件版圖，是由一個(gè)NPN晶體管、一個(gè)二極管和一個(gè)基區(qū)電阻構(gòu)成，該設(shè)計(jì)減少了版圖面積和寄生參數(shù)。
圖3為電阻和二極管版圖。圖3（a）為基區(qū)電阻的版圖，集成電路電阻的阻值是通過(guò)方塊電阻計(jì)算的，基區(qū)方塊電阻典型值為100～200Ω/，電阻越長(zhǎng)阻值越大，電阻越寬阻值越小。圖3（b）為二極管版圖，外延層隔離島為N區(qū)，隔離區(qū)為P區(qū)。
4.電路圖和仿真
根據(jù)SN7400芯片的鋁層和去鋁層版圖照片提取了一個(gè)二輸入與非門電路如圖4（a）所示。采用Pspice軟件對(duì)電路圖進(jìn)行瞬態(tài)仿真，其中電源電壓為5V，輸入信號(hào)高電平為3.5V，低電平為0.2V，仿真結(jié)果如圖4（b）所示。結(jié)果表明該電路實(shí)現(xiàn)了與非門的邏輯功能，電路提取正確。
5.結(jié)論
本文采用化學(xué)方法對(duì)SN7400芯片進(jìn)行了分層拍照，提取了電路圖，仿真驗(yàn)證正確。從芯片的版圖分析，該芯片采用NPN晶體管、PN結(jié)二極管和基區(qū)電阻等器件單元，四個(gè)與非門版圖一致且對(duì)稱布局。該芯片采用典型的雙極工藝，為了節(jié)省面積采用共用隔離區(qū)方法，為提高匹配度采用多發(fā)射極晶體管。電路為典型的TTL與非門電路。該芯片的版圖布局體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：
王健（1965—），男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，沈陽(yáng)化工大學(xué)信息工程學(xué)院副教授，研究方向：微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2001年我國(guó)新增“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)，2003年至2009年，我國(guó)在清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等高校分三批設(shè)立了20個(gè)大學(xué)集成電路人才培養(yǎng)基地，加上原有的“微電子科學(xué)與工程”專業(yè)，目前，國(guó)內(nèi)已有近百所高校開設(shè)了微電子相關(guān)專業(yè)和實(shí)訓(xùn)基地，由此可見，國(guó)家對(duì)集成電路行業(yè)人才培養(yǎng)的高度重視。在新形勢(shì)下，集成電路相關(guān)專業(yè)的“重理論輕實(shí)踐”、“重教授輕自學(xué)輕互動(dòng)”的傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式已不再適用。因此，探索新的人才培養(yǎng)方式，改革集成電路設(shè)計(jì)類課程體系顯得尤為重要。傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的“重理論、輕實(shí)踐”方面，可從課程教學(xué)學(xué)時(shí)安排上略見一斑。例如：某高校“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，總學(xué)時(shí)為80，其中理論為64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)為16學(xué)時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比高達(dá)4∶1。由于受學(xué)時(shí)限制，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難全面覆蓋模擬集成電路的典型結(jié)構(gòu)，且實(shí)驗(yàn)所涉及的電路結(jié)構(gòu)、器件尺寸和參數(shù)只能由授課教師直接給出，學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)僅完成電路的仿真驗(yàn)證工作。由于缺失了根據(jù)所學(xué)理論動(dòng)手設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，計(jì)算器件尺寸，以及通過(guò)仿真迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，使得眾多應(yīng)屆畢業(yè)生走出校園后普遍不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。“重教授、輕自學(xué)、輕互動(dòng)”的傳統(tǒng)教學(xué)方式也備受詬病。課堂上，授課教師過(guò)多地關(guān)注知識(shí)的傳授，忽略了發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，導(dǎo)致教師教得很累，學(xué)生學(xué)得無(wú)趣。
2集成電路設(shè)計(jì)類課程體系改革探索和教學(xué)模式的改進(jìn)
2014年“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程被列入我校卓越課程的建設(shè)項(xiàng)目，以此為契機(jī)，卓越課程建設(shè)小組對(duì)集成電路設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行了探索性的“多維一體”的教學(xué)改革，運(yùn)用多元化的教學(xué)組織形式，通過(guò)合作學(xué)習(xí)、小組討論、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、課外實(shí)訓(xùn)等方式，營(yíng)造開放、協(xié)作、自主的學(xué)習(xí)氛圍和批判性的學(xué)習(xí)環(huán)境。
2．1新型集成電路設(shè)計(jì)課程體系探索
由于統(tǒng)一的人才培養(yǎng)方案，造成了學(xué)生“學(xué)而不精”局面，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生很難快速適應(yīng)企業(yè)的需求，往往企業(yè)還需追加6～12個(gè)月的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生才能逐漸掌握專業(yè)技能，適應(yīng)工作崗位。因此，本卓越課程建設(shè)小組試圖根據(jù)差異化的人才培養(yǎng)目標(biāo)，探索新型集成電路設(shè)計(jì)類課程體系，重新規(guī)劃課程體系，突出課程的差異化設(shè)置。集成電路設(shè)計(jì)類課程的差異化，即根據(jù)不同的人才培養(yǎng)目標(biāo)，開設(shè)不同的專業(yè)課程。比如，一些班級(jí)側(cè)重培養(yǎng)集成電路前端設(shè)計(jì)的高端人才，其開設(shè)的集成電路設(shè)計(jì)類課程包括數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、集成電路系統(tǒng)與芯片設(shè)計(jì)、模擬集成電路設(shè)計(jì)、射頻電路基礎(chǔ)、硬件描述語(yǔ)言與FPGA設(shè)計(jì)、集成電路EDA技術(shù)、集成電路工藝原理等；另外的幾個(gè)班級(jí)，則側(cè)重于集成電路后端設(shè)計(jì)的高端人才培養(yǎng)，其開設(shè)的集成電路設(shè)計(jì)類課程包括數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)技術(shù)、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(cè)試等。在多元化的培養(yǎng)模式中，加入實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，為期一年，設(shè)置在第七、八學(xué)期。學(xué)生可自由選擇，或留在學(xué)校參與教師團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，或進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)，以此來(lái)提高學(xué)生的專業(yè)技能與綜合素質(zhì)。
2．2理論課課堂教學(xué)方式的改進(jìn)
傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)方式主要“以教為主”，缺少了“以學(xué)為主”的互動(dòng)環(huán)節(jié)和自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。通過(guò)增加以學(xué)生為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)效果。改進(jìn)措施如下：
（1）適當(dāng)降低精講學(xué)時(shí)。精講學(xué)時(shí)從以往的占課程總學(xué)時(shí)的75％～80％，降低為30％～40％，課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)由主講教師精講，精講環(huán)節(jié)重在使學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
（2）增加課堂互動(dòng)和自學(xué)學(xué)時(shí)。其學(xué)時(shí)由原來(lái)的占理論學(xué)時(shí)不到5％增至40％～50％。
（3）采用多樣化課堂教學(xué)手段，包括團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)、課堂小組討論和自主學(xué)習(xí)等，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。比如，教師結(jié)合當(dāng)前本專業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和實(shí)踐應(yīng)用等，將課程內(nèi)容凝練成幾個(gè)專題供學(xué)生進(jìn)行小組討論，每小組人數(shù)控制在3～4人，課堂討論時(shí)間安排不低于課程總學(xué)時(shí)的30％［3］。專題內(nèi)容由學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)的方式完成，小組成員在查閱大量的文獻(xiàn)資料后，撰寫報(bào)告，在課堂上與師生進(jìn)行交流。課堂理論教學(xué)方式的改進(jìn)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，使學(xué)生從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，既活躍了課堂氣氛，也營(yíng)造了自主、平等、開放的學(xué)習(xí)氛圍。
2．3課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改進(jìn)
為使學(xué)生盡快掌握集成電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，探索一種內(nèi)容合適、難度適中的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法勢(shì)在必行。本課程建設(shè)小組將從以下幾個(gè)方面對(duì)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)：
（1）適當(dāng)提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)占課程總學(xué)時(shí)的比例，使理論和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的比例不高于2∶1。
（2）增加課外實(shí)驗(yàn)任務(wù)。除實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)必須完成的實(shí)驗(yàn)外，教師可增設(shè)多個(gè)備選實(shí)驗(yàn)供學(xué)生選擇。學(xué)生可在開放實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供更多的自主思考和探索空間。
（3）提升集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件環(huán)境。本專業(yè)通過(guò)申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室改造經(jīng)費(fèi)，已完成多個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件升級(jí)換代。目前，實(shí)驗(yàn)室配套完善的EDA輔助電路設(shè)計(jì)軟件，該系列軟件均為業(yè)界認(rèn)可且使用率較高的軟件。
（4）統(tǒng)籌安排集成電路設(shè)計(jì)類課程群的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，力爭(zhēng)使課程群的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋設(shè)計(jì)全流程。由于集成電路設(shè)計(jì)類課程多、覆蓋面大，且由不同教師進(jìn)行授課，因此課程實(shí)驗(yàn)分散，難以統(tǒng)一。本課程建設(shè)小組為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，全面規(guī)劃、統(tǒng)籌安排課程群內(nèi)的所有實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的全流程都有所了解。
3工程案例教學(xué)法的應(yīng)用
為提升學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們將工程案例教學(xué)法貫穿于整個(gè)課程群的理論、實(shí)驗(yàn)和作業(yè)環(huán)節(jié)。下面以模擬集成電路中的典型模塊多級(jí)放大器的設(shè)計(jì)為例，對(duì)該教學(xué)方法在課程中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹。
3．1精講環(huán)節(jié)
運(yùn)算放大器是模擬系統(tǒng)和混合信號(hào)系統(tǒng)中一個(gè)完整而又重要的部分，從直流偏置的產(chǎn)生到高速放大或?yàn)V波，都離不開不同復(fù)雜程度的運(yùn)算放大器。因此，掌握運(yùn)算放大器知識(shí)是學(xué)生畢業(yè)后從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。雖然多級(jí)運(yùn)算放大器的電路規(guī)模不是很大，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需根據(jù)性能指標(biāo)，謹(jǐn)慎挑選運(yùn)放結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)器件尺寸。運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)指導(dǎo)著設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)和幾個(gè)比較重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，如開環(huán)增益、小信號(hào)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(zhuǎn)換速率等。由于運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)多，設(shè)計(jì)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，因此其工作原理、電路結(jié)構(gòu)和器件尺寸的計(jì)算方法等，這部分內(nèi)容需要由主講教師精講，其教學(xué)內(nèi)容可以放在“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程的理論學(xué)時(shí)里。
3．2作業(yè)環(huán)節(jié)
課后作業(yè)不僅僅是課堂教學(xué)的鞏固，還應(yīng)是課程實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。為了彌補(bǔ)缺失的學(xué)生自主設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，我們將電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和器件尺寸、相關(guān)參數(shù)的手工計(jì)算過(guò)程放在作業(yè)環(huán)節(jié)中完成。這樣做既不占用寶貴的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，又提高了學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。比如兩級(jí)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)，運(yùn)放的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：直流增益＞80dB；單位增益帶寬＞50MHz；負(fù)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(jī)實(shí)驗(yàn)之前，主講教師先將該運(yùn)放的設(shè)計(jì)指標(biāo)布置在作業(yè)中，學(xué)生根據(jù)教師指定的設(shè)計(jì)參數(shù)完成兩級(jí)運(yùn)放結(jié)構(gòu)選型及器件尺寸、參數(shù)的手工計(jì)算工作，仿真驗(yàn)證和電路優(yōu)化工作在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)或課外實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中完成。
3．3實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
在課程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生使用EDA軟件平臺(tái)將作業(yè)中設(shè)計(jì)好的電路輸入并搭建相關(guān)仿真環(huán)境，進(jìn)行仿真驗(yàn)證工作。學(xué)生根據(jù)仿真結(jié)果不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)和器件尺寸，直至所設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器滿足所有預(yù)設(shè)指標(biāo)。其教學(xué)內(nèi)容可放在“模擬集成電路設(shè)計(jì)”或“集成電路EDA技術(shù)”課程里［4］。
3．4版圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
版圖是電路系統(tǒng)和集成電路工藝之間的橋梁，是集成電路設(shè)計(jì)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)集成電路的版圖設(shè)計(jì)，可將立體的電路系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)二維的平面圖形，再經(jīng)過(guò)工藝加工還原為基于硅材料的立體結(jié)構(gòu)。兩級(jí)運(yùn)算放大器屬于模擬集成電路，其版圖設(shè)計(jì)不僅要滿足工藝廠商提供的設(shè)計(jì)規(guī)則，還應(yīng)考慮到模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，如匹配性、抗干擾性以及冗余設(shè)計(jì)等。其教學(xué)內(nèi)容可放在課程群中“版圖設(shè)計(jì)技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)完成。通過(guò)理論環(huán)節(jié)、作業(yè)環(huán)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)的迭代仿真和版圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握模擬集成電路的前端設(shè)計(jì)到后端設(shè)計(jì)流程，以及相關(guān)EDA軟件的使用，具備了直接參與模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。
4結(jié)語(yǔ)
1微電子產(chǎn)業(yè)人才職業(yè)崗位需求分析微電子產(chǎn)業(yè)是由設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝、測(cè)試、材料和設(shè)備等構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈。
1微電子產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜性也帶來(lái)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(yè)以及設(shè)計(jì)業(yè)中的版圖設(shè)計(jì)方面，適應(yīng)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(cè)試工藝員等。
2典型工作任務(wù)分析
微電子產(chǎn)業(yè)是集設(shè)計(jì)、制造和封裝與測(cè)試于一體的產(chǎn)業(yè)群，從而形成了以設(shè)計(jì)為主的設(shè)計(jì)公司，以生產(chǎn)制造為主的芯片制造公司和以芯片封裝測(cè)試為主的封裝測(cè)試公司。經(jīng)過(guò)對(duì)各微電子企業(yè)相關(guān)崗位的工作過(guò)程和工作任務(wù)情況的調(diào)研，總結(jié)出微電子企業(yè)對(duì)微電子技術(shù)專業(yè)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(cè)試與封裝等崗位群。依據(jù)高職學(xué)生的特點(diǎn)，我院的微電子技術(shù)專業(yè)人才主要滿足集成電路制造企業(yè)和集成電路測(cè)試和封裝企業(yè)的需求。
微電子技術(shù)專業(yè)崗位群及典型工作任務(wù)間、淀積車間和口刻蝕車間和金屬化車間。對(duì)應(yīng)的崗位分為光刻工、氧化擴(kuò)散工、離子注入工、淀積工、刻蝕工和金屬化工。崗位對(duì)應(yīng)的主要工作任務(wù)為把掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上、在硅片上生長(zhǎng)薄膜層、對(duì)硅片進(jìn)行摻雜以及對(duì)硅片進(jìn)行金屬化工藝。通過(guò)組織召開企業(yè)專家研討會(huì)，按照工作任務(wù)的典型性，對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析、篩選，總結(jié)出典型工作任務(wù)。
集成電路測(cè)試封裝企業(yè)主要工作崗位有集成電路劃片組裝、封裝成型和芯片測(cè)試等。崗位對(duì)應(yīng)的主要的工作任務(wù)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(cè)試工藝。微電子技術(shù)專業(yè)崗位群及典型工作任務(wù)如圖1所示。
3行動(dòng)領(lǐng)域歸納
按照職業(yè)崗位需求和工作內(nèi)容相關(guān)性等原則對(duì)典型工作任務(wù)進(jìn)行合并，形成相應(yīng)崗位的行動(dòng)領(lǐng)域。表1以集成電路制造工藝員崗位為例，歸納其行動(dòng)領(lǐng)域歸納。
4專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程體系設(shè)置
本專業(yè)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域分為四個(gè)模塊：公共通識(shí)平臺(tái)+綜合素質(zhì)平臺(tái)、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、核心崗位模塊和崗位拓展模塊。公共通識(shí)平臺(tái)+綜合素質(zhì)平臺(tái)主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，例如學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃教育，學(xué)生的職業(yè)道德的培養(yǎng)，以及學(xué)生心理素質(zhì)的提高等;專業(yè)基礎(chǔ)模塊主要培養(yǎng)具有學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的能力，掌握基本的電學(xué)原理，微電子學(xué)基本原理。核心崗位模塊主要培養(yǎng)學(xué)生主要工作崗位的能力，主要有集成電路制造工藝相關(guān)課程和集成電路芯片測(cè)試與封裝工藝相關(guān)課程。拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程是結(jié)合拓展職業(yè)活動(dòng)、拓展工作崗位的需要而配置的課程，包括橫向拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程和縱向拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程，以適應(yīng)部分畢業(yè)生工作一段時(shí)間后轉(zhuǎn)換到質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)與營(yíng)銷崗位的需要。
5專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程考核
課程考核采取與職業(yè)資格考試相結(jié)合的模式，學(xué)生在理論課程學(xué)習(xí)完成以后，立即進(jìn)行職業(yè)資格認(rèn)證。學(xué)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(yè)資格證書。學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程考核評(píng)價(jià)包括結(jié)果性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。結(jié)果性評(píng)價(jià)主要考核完成任務(wù)的質(zhì)量和掌握的專業(yè)知識(shí)與技能，可采用理論考試和工作成果評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式。過(guò)程性評(píng)價(jià)主要考核團(tuán)隊(duì)合作能力、方法能力、社會(huì)能力和安全環(huán)保等方面，可采用觀察、專業(yè)答辯等方式。
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集成電路作為關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代電子信息科技的核心技術(shù)，是國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。鑒于我國(guó)集成電路市場(chǎng)持續(xù)快速的增長(zhǎng)，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的人員需求也日益增加。集成電路是知識(shí)密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，但人才缺失的問(wèn)題是影響集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求是30萬(wàn)人。為加大集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，更好地滿足集成電路產(chǎn)業(yè)的人才需求，2003年教育部實(shí)施了“國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地”計(jì)劃，同時(shí)增設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)和集成系統(tǒng)”的本科專業(yè)，很多高校都相繼開設(shè)了相關(guān)專業(yè)，大力培養(yǎng)集成電路領(lǐng)域高水平的骨干專業(yè)技術(shù)人才。黑龍江大學(xué)的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)自2005年成立以來(lái)，從本科教學(xué)體系的建立、本科教學(xué)內(nèi)容的制定與實(shí)施、師資力量的培養(yǎng)與發(fā)展等方面進(jìn)行不斷的探索與完善。本文將結(jié)合多年集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的本科教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)本科教學(xué)的多方面調(diào)研，針對(duì)黑龍江大學(xué)該專業(yè)的本科教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析和研究探索，以期提高本科教學(xué)水平，切實(shí)做好本科專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。
一、完善課程設(shè)置
合理設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容，是提高人才培養(yǎng)水平的關(guān)鍵。2009年，黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)制定了該專業(yè)的課程體系，經(jīng)過(guò)這幾年教學(xué)工作的開展與施行，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學(xué)開展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。首先，在課程設(shè)置與課時(shí)安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于部分課程調(diào)整其所開設(shè)的學(xué)期及課時(shí)安排，不同課程中內(nèi)容重疊的章節(jié)或相關(guān)性較大的部分可進(jìn)行適當(dāng)刪減或融合。如：在原來(lái)的課程設(shè)置中，“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門級(jí)電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對(duì)于各種元器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、工作原理、基本參數(shù)、工藝和版圖等這些基礎(chǔ)知識(shí)都是一知半解，因此對(duì)門級(jí)電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識(shí)，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會(huì)出現(xiàn)重疊。在調(diào)整后的課程設(shè)置中，先開設(shè)了“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識(shí)首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對(duì)于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時(shí)會(huì)更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時(shí)也避免了內(nèi)容重復(fù)講授的問(wèn)題。此外，這樣的課程設(shè)置安排，將有利于本科生在“大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競(jìng)爭(zhēng)，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識(shí)儲(chǔ)備不足、實(shí)踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過(guò)程的發(fā)揮。調(diào)整課程安排后，本科生通過(guò)秋季學(xué)期中基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時(shí)能夠確保擁有足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個(gè)人爭(zhēng)得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。第三，在選擇優(yōu)秀國(guó)內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，從科研前沿、新興產(chǎn)品及技術(shù)、行業(yè)需求等方面提取教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時(shí)了解前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。
二、變革教學(xué)理念與模式
CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國(guó)內(nèi)外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創(chuàng)新教育結(jié)合課程教學(xué)模式，旨在緩解高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求的沖突。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SARADC）”的課題項(xiàng)目開展教學(xué)內(nèi)容，將各個(gè)獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時(shí)，通過(guò)以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過(guò)對(duì)新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎(jiǎng)勵(lì)加分的形式以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過(guò)以往的試卷筆試形式來(lái)確定學(xué)生得分，而是以畢業(yè)論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來(lái)學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對(duì)于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)。可通過(guò)參加研討會(huì)、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)定期邀請(qǐng)校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。
三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)
首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，為今后競(jìng)爭(zhēng)打下良好的基礎(chǔ)。2009—2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對(duì)目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要。其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)。如通過(guò)運(yùn)算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態(tài)機(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)模混合集成電路的設(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對(duì)于數(shù)字、模擬、數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會(huì)貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊(cè)，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊(cè)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。
四、搭建校企合作平臺(tái)
近年來(lái)，北京電子協(xié)會(huì)著手主辦了“全國(guó)大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”，為各高校的在校大學(xué)生提供了一個(gè)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)競(jìng)賽的良好平臺(tái)。通過(guò)大賽的舉辦，不僅提高了本科教學(xué)工作的積極性和教學(xué)質(zhì)量，更加有利了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，大賽以集成電路產(chǎn)業(yè)為背景，聯(lián)合各高校與企業(yè)參與其中，促進(jìn)了高校間和校企間的交流與合作，并且通過(guò)大賽可以幫助企業(yè)發(fā)掘有潛力的優(yōu)秀專業(yè)人才，而對(duì)于參賽學(xué)生而言亦是為其就業(yè)拓寬了渠道。2012—2015年期間，黑龍江大學(xué)連續(xù)參加多屆“全國(guó)大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”，本科生及研究生組都分別取得過(guò)特等獎(jiǎng)和一、二、三等獎(jiǎng)的好成績(jī)，并獲得了華潤(rùn)上華0.35umCMOS工藝的多次流片機(jī)會(huì)，這對(duì)于本科階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)是彌足珍貴的學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。通過(guò)參加大賽，學(xué)生不僅積累了實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，完善了知識(shí)結(jié)構(gòu)，更對(duì)競(jìng)技精神有了一種新的認(rèn)識(shí)與體會(huì)，增強(qiáng)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)和能力。同時(shí)，在競(jìng)賽過(guò)程中，令學(xué)生對(duì)自身的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)有了明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)于其專業(yè)能力和發(fā)展?jié)撡|(zhì)也是一次很好的發(fā)掘。在今后的賽事中，我們會(huì)借鑒以往的大賽經(jīng)驗(yàn)，對(duì)參賽的本科生和研究生進(jìn)行合理的培訓(xùn)和實(shí)踐訓(xùn)練，成員以高年級(jí)帶低年級(jí)、老隊(duì)員帶新隊(duì)員、理論型學(xué)生與實(shí)踐性學(xué)生相結(jié)合的模式組隊(duì)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)傳承、知識(shí)共享與交流、創(chuàng)新實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作等優(yōu)勢(shì)，有利于專業(yè)的發(fā)展以及各屆學(xué)生專業(yè)能力和創(chuàng)新能力的提高。
作者：卜丹 邱成軍 竇雁巍 單位：黑龍江大學(xué)
摘要集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使人才需求量增加。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)市場(chǎng)調(diào)查，得出應(yīng)用型集成電路設(shè)計(jì)人才是該行業(yè)目前大量需求的人才，并從幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計(jì)需求分析
隨著我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會(huì)公布的數(shù)據(jù)，08年中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)工程師的需求將達(dá)到25萬(wàn)人，但目前國(guó)內(nèi)人才數(shù)量短缺這個(gè)數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號(hào)稱IC設(shè)計(jì)人才大戶，但相對(duì)于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘，其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計(jì)人才，而目前培養(yǎng)規(guī)模無(wú)法滿足。而在人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才更加受到歡迎。
一、IC設(shè)計(jì)人才短缺
2008年，全國(guó)集成電路（IC）人才需求將達(dá)到25萬(wàn)人，按照目前IC人才的培養(yǎng)速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬(wàn)人的缺口。這是08年4月21日在沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國(guó)家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項(xiàng)培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明，近日，從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到，目前全國(guó)高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個(gè)，每年從IC卡設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國(guó)內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計(jì)師，而2008年，IC產(chǎn)業(yè)對(duì)IC設(shè)計(jì)工程師的需求量達(dá)到25萬(wàn)－30萬(wàn)人。有專家預(yù)測(cè)，到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過(guò)2000億元人民幣，而到了2010年我國(guó)可能需要30萬(wàn)名IC卡設(shè)計(jì)師[1]。未來(lái)我國(guó)IC卡設(shè)計(jì)人才需求巨大。目前中國(guó)每年從IC設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國(guó)現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計(jì)算機(jī)系，新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計(jì)算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國(guó)目前只有十來(lái)所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計(jì)專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)。可以這樣說(shuō)，這是因?yàn)槲覈?guó)很大程度上是沒有足夠的IC設(shè)計(jì)人才。
專家指出，我國(guó)IC設(shè)計(jì)人員不足的一個(gè)重要的原因是IC設(shè)計(jì)是新興學(xué)科，國(guó)內(nèi)在此之前很少有大專院校開設(shè)IC設(shè)計(jì)專業(yè)，現(xiàn)在從事IC設(shè)計(jì)專業(yè)的人才，大部分是微電子、半導(dǎo)體或計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等相鄰領(lǐng)域的理工專業(yè)畢業(yè)生，但是和實(shí)際的IC工作比起來(lái)，還是有差距，學(xué)校并不了解企業(yè)需要的是什么樣的人才。所以，許多IC設(shè)計(jì)企業(yè)只能經(jīng)常從應(yīng)屆畢業(yè)生中直接招聘人才再進(jìn)行培訓(xùn)。此外，IC設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求，恐怕所有的高校都沒有能力搭建。據(jù)了解，建一個(gè)供30人使用的IC實(shí)驗(yàn)室，光是購(gòu)買硬件設(shè)備就需要15萬(wàn)美元。
最新研究指出：到2010年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)將占世界總需求量的6％，位居全球第四。未來(lái)幾年內(nèi)中國(guó)芯片生產(chǎn)有望每年以42％的速度遞增，這大大高于全球10％的平均增長(zhǎng)速度。僅就IC卡一項(xiàng)來(lái)看，我國(guó)IC卡設(shè)計(jì)前景廣闊。身份證IC卡的正式應(yīng)用，將是十億計(jì)的數(shù)量，百億計(jì)的銷售額，此外讀卡機(jī)及其系統(tǒng)將有成倍的產(chǎn)值。半導(dǎo)體理事長(zhǎng)俞忠鈺說(shuō)，2002年全國(guó)的IC設(shè)計(jì)單位已達(dá)到了240家，根據(jù)北京市發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)的建設(shè)規(guī)劃，到2010年，北京市要逐步建成20條左右大規(guī)模高水平的芯片生產(chǎn)線，200家高水平的IC卡專業(yè)設(shè)計(jì)公司。據(jù)預(yù)測(cè)，北京市IC產(chǎn)業(yè)將超過(guò)2000億元。巨大的商機(jī)也同時(shí)帶來(lái)了市場(chǎng)對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才的巨大需求。
二、應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)技術(shù)人才需求日切
IC產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計(jì)上。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人董秀琴表示，IC卡設(shè)計(jì)工程師在軟件行業(yè)是現(xiàn)在公認(rèn)的高收入階層。目前我國(guó)IC卡人才缺口巨大，在我國(guó)的高等教育里，這一塊發(fā)展十分緩慢。按照中國(guó)現(xiàn)在的市場(chǎng)行情，一個(gè)剛畢業(yè)、沒有任何工作經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計(jì)工程師的年薪最少也要在8萬(wàn)元左右。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢？董秀琴講，這是因?yàn)橐环矫媸乾F(xiàn)有IC設(shè)計(jì)人才的嚴(yán)重缺乏；另一方面是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才尤其是合格的IC設(shè)計(jì)師的大量需求。
由此我們可以看出，對(duì)于應(yīng)用型的設(shè)計(jì)人員來(lái)講，是備受集成電路行業(yè)歡迎的。例如常見的EDA公司、IC設(shè)計(jì)服務(wù)公司、IC設(shè)計(jì)公司和IDM或Fundry4種類型的公司需要那些IC設(shè)計(jì)人才呢？他們需要的是熟悉IC設(shè)計(jì)的技術(shù)支持工程師,涵蓋IC設(shè)計(jì)的所有方面,通常包括:系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、數(shù)字IC前端邏輯設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、FPGA設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、數(shù)字IC后端物理設(shè)計(jì)、數(shù)字后端驗(yàn)證、庫(kù)開發(fā)，甚至還有EDA軟件的開發(fā)與測(cè)試,嵌入式軟件開發(fā)等，其中對(duì)IC物理設(shè)計(jì)工程師的需求量會(huì)多一些[2]。
目前，需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設(shè)計(jì)工程師、數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和版圖設(shè)計(jì)工程師三類。另外，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還需要工藝接口工程師、應(yīng)用工程師、驗(yàn)證工程師等。IC版圖設(shè)計(jì)師的主要職責(zé)是通過(guò)EDA設(shè)計(jì)工具，進(jìn)行集成電路后端的版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，最終產(chǎn)生送交供集成電路制造用的GDSII數(shù)據(jù)。版圖設(shè)計(jì)師通常需要與數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和模擬設(shè)計(jì)工程師隨時(shí)溝通和合作才能完成工作。一個(gè)優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)師，即要有電路的設(shè)計(jì)和理解能力，也要具備過(guò)硬的工藝知識(shí)。模擬設(shè)計(jì)工程師作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵人物，模擬設(shè)計(jì)工程師的工作是完成芯片的電路設(shè)計(jì)。由于各個(gè)設(shè)計(jì)企業(yè)所采用的設(shè)計(jì)平臺(tái)有所不同，不同材料、產(chǎn)品對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求也千差萬(wàn)別，模擬設(shè)計(jì)工程師最核心的技能是必須具備企業(yè)所需的電路設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并有豐富的模擬電路理論知識(shí)。同時(shí)還需指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)工程師實(shí)現(xiàn)模擬電路的版圖設(shè)計(jì)。
由此我們可以看出，在IC人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的需求更大，而且他們也是推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的生力軍。
三、以社會(huì)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才
國(guó)家對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)也很重視。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)卓洪俊部長(zhǎng)說(shuō)，到2010年，全國(guó)IC產(chǎn)量要達(dá)到500億塊，銷售額達(dá)到2000億元左右，將近占世界市場(chǎng)份額的5％，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)50％的需求。同時(shí)，國(guó)務(wù)院頒布《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件，支持和鼓勵(lì)軟件和IC產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，加快IC設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)。
IC人才需求問(wèn)題的解決首先還是從高校開始，2001年，清華大學(xué)微電子研究所開設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)專業(yè)”第二學(xué)士學(xué)位班，2001年的IC專業(yè)二學(xué)位班已經(jīng)有64名學(xué)員在讀。清華大學(xué)還分別與宏力半導(dǎo)體、有研硅、首鋼合作培養(yǎng)IC人才。2002年，成都電子科大也開始招收“微電子技術(shù)專業(yè)”的二學(xué)位學(xué)員，同時(shí)擴(kuò)招微電子專業(yè)的本科生。為了更好地實(shí)施學(xué)校加速IC人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略，電子科大還成立了微電子與固體電子學(xué)院，并建立了面積為1500平米的IC設(shè)計(jì)中心。同濟(jì)大學(xué)開始實(shí)施IC人才培養(yǎng)規(guī)劃，提出了“研究生、本科生、高職生”的多層次培養(yǎng)體系。
作為人才培養(yǎng)的搖籃，高校在這一方面應(yīng)進(jìn)一步加快改革，制定可行的、新的人才培養(yǎng)計(jì)劃，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)投入，多渠道、多方式地進(jìn)行應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計(jì)需求分析
隨著我國(guó)IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會(huì)公布的數(shù)據(jù)，08年中國(guó)IC產(chǎn)業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)工程師的需求將達(dá)到25萬(wàn)人，但目前國(guó)內(nèi)人才數(shù)量短缺這個(gè)數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號(hào)稱IC設(shè)計(jì)人才大戶，但相對(duì)于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘，其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計(jì)人才，而目前培養(yǎng)規(guī)模無(wú)法滿足。而在人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才更加受到歡迎。
一、IC設(shè)計(jì)人才短缺
2008年，全國(guó)集成電路（IC）人才需求將達(dá)到25萬(wàn)人，按照目前IC人才的培養(yǎng)速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬(wàn)人的缺口。這是08年4月21日在沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國(guó)家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項(xiàng)培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明，近日，從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到，目前全國(guó)高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個(gè)，每年從IC卡設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國(guó)內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計(jì)師，而2008年，IC產(chǎn)業(yè)對(duì)IC設(shè)計(jì)工程師的需求量達(dá)到25萬(wàn)－30萬(wàn)人。有專家預(yù)測(cè)，到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過(guò)2000億元人民幣，而到了2010年我國(guó)可能需要30萬(wàn)名IC卡設(shè)計(jì)師[1]。未來(lái)我國(guó)IC卡設(shè)計(jì)人才需求巨大。目前中國(guó)每年從IC設(shè)計(jì)和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國(guó)現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計(jì)算機(jī)系，新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計(jì)算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國(guó)目前只有十來(lái)所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計(jì)專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)。可以這樣說(shuō)，這是因?yàn)槲覈?guó)很大程度上是沒有足夠的IC設(shè)計(jì)人才。
專家指出，我國(guó)IC設(shè)計(jì)人員不足的一個(gè)重要的原因是IC設(shè)計(jì)是新興學(xué)科，國(guó)內(nèi)在此之前很少有大專院校開設(shè)IC設(shè)計(jì)專業(yè)，現(xiàn)在從事IC設(shè)計(jì)專業(yè)的人才，大部分是微電子、半導(dǎo)體或計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等相鄰領(lǐng)域的理工專業(yè)畢業(yè)生，但是和實(shí)際的IC工作比起來(lái)，還是有差距，學(xué)校并不了解企業(yè)需要的是什么樣的人才。所以，許多IC設(shè)計(jì)企業(yè)只能經(jīng)常從應(yīng)屆畢業(yè)生中直接招聘人才再進(jìn)行培訓(xùn)。此外，IC設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求，恐怕所有的高校都沒有能力搭建。據(jù)了解，建一個(gè)供30人使用的IC實(shí)驗(yàn)室，光是購(gòu)買硬件設(shè)備就需要15萬(wàn)美元。
最新研究指出：到2010年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)將占世界總需求量的6％，位居全球第四。未來(lái)幾年內(nèi)中國(guó)芯片生產(chǎn)有望每年以42％的速度遞增，這大大高于全球10％的平均增長(zhǎng)速度。僅就IC卡一項(xiàng)來(lái)看，我國(guó)IC卡設(shè)計(jì)前景廣闊。身份證IC卡的正式應(yīng)用，將是十億計(jì)的數(shù)量，百億計(jì)的銷售額，此外讀卡機(jī)及其系統(tǒng)將有成倍的產(chǎn)值。半導(dǎo)體理事長(zhǎng)俞忠鈺說(shuō)，2002年全國(guó)的IC設(shè)計(jì)單位已達(dá)到了240家，根據(jù)北京市發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)的建設(shè)規(guī)劃，到2010年，北京市要逐步建成20條左右大規(guī)模高水平的芯片生產(chǎn)線，200家高水平的IC卡專業(yè)設(shè)計(jì)公司。據(jù)預(yù)測(cè)，北京市IC產(chǎn)業(yè)將超過(guò)2000億元。巨大的商機(jī)也同時(shí)帶來(lái)了市場(chǎng)對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才的巨大需求。
二、應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)技術(shù)人才需求日切
IC產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計(jì)上。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人董秀琴表示，IC卡設(shè)計(jì)工程師在軟件行業(yè)是現(xiàn)在公認(rèn)的高收入階層。目前我國(guó)IC卡人才缺口巨大，在我國(guó)的高等教育里，這一塊發(fā)展十分緩慢。按照中國(guó)現(xiàn)在的市場(chǎng)行情，一個(gè)剛畢業(yè)、沒有任何工作經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計(jì)工程師的年薪最少也要在8萬(wàn)元左右。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢？董秀琴講，這是因?yàn)橐环矫媸乾F(xiàn)有IC設(shè)計(jì)人才的嚴(yán)重缺乏；另一方面是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才尤其是合格的IC設(shè)計(jì)師的大量需求。
由此我們可以看出，對(duì)于應(yīng)用型的設(shè)計(jì)人員來(lái)講，是備受集成電路行業(yè)歡迎的。例如常見的EDA公司、IC設(shè)計(jì)服務(wù)公司、IC設(shè)計(jì)公司和IDM或Fundry4種類型的公司需要那些IC設(shè)計(jì)人才呢？他們需要的是熟悉IC設(shè)計(jì)的技術(shù)支持工程師,涵蓋IC設(shè)計(jì)的所有方面,通常包括:系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、數(shù)字IC前端邏輯設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、FPGA設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、數(shù)字IC后端物理設(shè)計(jì)、數(shù)字后端驗(yàn)證、庫(kù)開發(fā)，甚至還有EDA軟件的開發(fā)與測(cè)試,嵌入式軟件開發(fā)等，其中對(duì)IC物理設(shè)計(jì)工程師的需求量會(huì)多一些[2]。
目前，需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設(shè)計(jì)工程師、數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和版圖設(shè)計(jì)工程師三類。另外，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)還需要工藝接口工程師、應(yīng)用工程師、驗(yàn)證工程師等。IC版圖設(shè)計(jì)師的主要職責(zé)是通過(guò)EDA設(shè)計(jì)工具，進(jìn)行集成電路后端的版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，最終產(chǎn)生送交供集成電路制造用的GDSII數(shù)據(jù)。版圖設(shè)計(jì)師通常需要與數(shù)字設(shè)計(jì)工程師和模擬設(shè)計(jì)工程師隨時(shí)溝通和合作才能完成工作。一個(gè)優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)師，即要有電路的設(shè)計(jì)和理解能力，也要具備過(guò)硬的工藝知識(shí)。模擬設(shè)計(jì)工程師作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵人物，模擬設(shè)計(jì)工程師的工作是完成芯片的電路設(shè)計(jì)。由于各個(gè)設(shè)計(jì)企業(yè)所采用的設(shè)計(jì)平臺(tái)有所不同，不同材料、產(chǎn)品對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求也千差萬(wàn)別，模擬設(shè)計(jì)工程師最核心的技能是必須具備企業(yè)所需的電路設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并有豐富的模擬電路理論知識(shí)。同時(shí)還需指導(dǎo)版圖設(shè)計(jì)工程師實(shí)現(xiàn)模擬電路的版圖設(shè)計(jì)。
由此我們可以看出，在IC人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的需求更大，而且他們也是推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的生力軍。
三、以社會(huì)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才
國(guó)家對(duì)IC卡設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)也很重視。據(jù)北京半導(dǎo)體協(xié)會(huì)卓洪俊部長(zhǎng)說(shuō)，到2010年，全國(guó)IC產(chǎn)量要達(dá)到500億塊，銷售額達(dá)到2000億元左右，將近占世界市場(chǎng)份額的5％，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)50％的需求。同時(shí)，國(guó)務(wù)院頒布《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件，支持和鼓勵(lì)軟件和IC產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，加快IC設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)。
IC人才需求問(wèn)題的解決首先還是從高校開始，2001年，清華大學(xué)微電子研究所開設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)與制造技術(shù)專業(yè)”第二學(xué)士學(xué)位班，2001年的IC專業(yè)二學(xué)位班已經(jīng)有64名學(xué)員在讀。清華大學(xué)還分別與宏力半導(dǎo)體、有研硅、首鋼合作培養(yǎng)IC人才。2002年，成都電子科大也開始招收“微電子技術(shù)專業(yè)”的二學(xué)位學(xué)員，同時(shí)擴(kuò)招微電子專業(yè)的本科生。為了更好地實(shí)施學(xué)校加速IC人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略，電子科大還成立了微電子與固體電子學(xué)院，并建立了面積為1500平米的IC設(shè)計(jì)中心。同濟(jì)大學(xué)開始實(shí)施IC人才培養(yǎng)規(guī)劃，提出了“研究生、本科生、高職生”的多層次培養(yǎng)體系。
作為人才培養(yǎng)的搖籃，高校在這一方面應(yīng)進(jìn)一步加快改革，制定可行的、新的人才培養(yǎng)計(jì)劃，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)投入，多渠道、多方式地進(jìn)行應(yīng)用型IC設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
一、集成電路布圖設(shè)計(jì)的概念
集成電路的布圖設(shè)計(jì)是指一種體現(xiàn)了集成電路中各種電子元件的配置方式的圖形。集成 電路的設(shè)計(jì)過(guò)程通常分為兩個(gè)部分：版圖設(shè)計(jì)和工藝。所謂版圖設(shè)計(jì)是將電子線路中的各個(gè) 元器件及其相互連線轉(zhuǎn)化為一層或多層的平面圖形，將這些多層圖形按一定的順序逐次排列 構(gòu)成三維圖形結(jié)構(gòu)；這種圖形結(jié)構(gòu)即為布圖設(shè)計(jì)。制造集成電路就是把這種圖形結(jié)構(gòu)通過(guò)特 定的工藝方法，“固化”在硅片之中，使之實(shí)現(xiàn)一定的電子功能。所以，集成電路是根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能而設(shè)計(jì)的。不同的功能對(duì)應(yīng)不同的布圖設(shè)計(jì)。從這個(gè)意義上說(shuō)，對(duì)布圖設(shè)計(jì)的保護(hù)也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)集成電路的保護(hù)。
集成電路作為一種工業(yè)產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)受到專利法的保護(hù)。但是，人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于集成電路本身的特性，大部分集成電路產(chǎn)品不能達(dá)到專利法所要求的創(chuàng)造性高度，所以得不到專利法的保護(hù)。于是，在一九七九年，美國(guó)眾議院議員愛德華（Edward）首次提出了以著作權(quán)法來(lái)保護(hù)集成電路的議案。但由于依照著們法將禁止以任何方式復(fù)制他人作品，這樣實(shí)施 反向工程也將成為非法，因此，這一議案在當(dāng)時(shí)被議會(huì)否決。盡管如此，它對(duì)后來(lái)集成電路保護(hù)的立法仍然有著重要意義，因?yàn)樗岢隽艘员Ｗo(hù)布圖設(shè)計(jì)的方式來(lái)保護(hù)集成電路的思想；在這基礎(chǔ)上，美國(guó)于1984年頒布了《半導(dǎo)體芯。片保護(hù)法》；世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織曾多次召集專家會(huì)議和政府間外交會(huì)議研究集成電路保護(hù)問(wèn)題，逐漸形成了以保護(hù)布圖設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路保護(hù)的一致觀點(diǎn)，終于在一九八九年締結(jié)了《關(guān)于保護(hù)集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)條約》。在此期間，其他一些國(guó)家頒布的集成電路保護(hù)法都采用了這一方式。
雖然世界各國(guó)的立法均通過(guò)保護(hù)布圖設(shè)計(jì)來(lái)保護(hù)集成電路，但關(guān)于布圖設(shè)計(jì)的名稱卻各不相同。美國(guó)在它的《半導(dǎo)體芯片保護(hù)法，）中稱之為“掩模作品”（maskwork）；在日本的《半導(dǎo)體集成電路布局法》中稱之為“線路布局”（cir— cuitlayout）；而歐共體及其成員國(guó)在其立法中稱布圖設(shè)計(jì)為“形貌結(jié)構(gòu)”（topography）；世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織在《關(guān)于集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)條約》中將其定名為布圖設(shè)計(jì)。筆者以為，在這所有的名稱中以“布圖設(shè)計(jì)”一詞為最佳。“掩模作品”一詞取意于集成電路生產(chǎn)中的掩模。“掩模作品”一詞已有過(guò)時(shí)落后之嫌，而“線路布局”一詞又難免與電子線路中印刷線路版的布線、設(shè)計(jì)混淆。“形貌結(jié)構(gòu)”一詞原意為地貌、地形，并非電子學(xué)術(shù)語(yǔ)。相比之下，還是世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織采用的“布圖設(shè)計(jì)”一詞較為妥當(dāng)。它不僅避免了其他名詞的缺陷，同時(shí)這一名詞本身已在產(chǎn)業(yè)界及有關(guān)學(xué)術(shù)界廣泛使用。《中國(guó)大百科全書》中亦有“布圖設(shè)計(jì)”的專門詞條‘
二、布圖設(shè)計(jì)的特征
布圖設(shè)計(jì)有著與其他客體相同的共性，同時(shí)也存在著自己所特有的個(gè)性。下面將分別加以論述。
1.集成電路布圖設(shè)計(jì)具有無(wú)形性
無(wú)形性是各種知識(shí)產(chǎn)權(quán)客體的基本特性，，因此也是布圖設(shè)計(jì)作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)客體的必要條件。布圖設(shè)計(jì)是集成電路中所有元器件的配置方式，這種“配置方式”本身是抽象的、無(wú)形的，它沒有具體的形體，是以一種信息狀態(tài)存在于世的，不象其他有形物體占據(jù)一定空間。
布圖設(shè)計(jì)本身是無(wú)形的，但是當(dāng)它附著在一定的載體上時(shí)，就可以為人所感知。前面提到布圖設(shè)計(jì)在集成電路芯片中表現(xiàn)為一定的圖形，這種圖形是可見的。同樣，在掩模版上布圖設(shè)計(jì)也是以圖形方式存在的。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得布圖設(shè)計(jì)可以數(shù)據(jù)代碼的方式存儲(chǔ)在磁盤或磁帶中。在計(jì)算機(jī)控制的離子注入機(jī)或者電子束曝光裝置中，布圖設(shè)計(jì)也是以一系列的代碼方式存在。人們可通過(guò)一定方式感知這些代碼信息。布圖設(shè)計(jì)是無(wú)形的，但是其載體，如掩模版、磁帶或磁盤等等卻可以是有形的。
2.布圖設(shè)計(jì)具有可復(fù)制性
通常，我們說(shuō)著作權(quán)客體具有可復(fù)制性，布圖設(shè)計(jì)同樣也具有著作權(quán)客體的這一特征。當(dāng)載體為掩模版時(shí)，布圖設(shè)計(jì)以圖形方式存在。這時(shí)，只需對(duì)全套掩模版加以翻拍，即可復(fù)制出全部的布圖設(shè)計(jì)。當(dāng)布圖設(shè)計(jì)以磁盤或磁帶為載體時(shí)，同樣可以用通常的磁帶或磁盤拷貝方法復(fù)制布圖設(shè)計(jì)。當(dāng)布圖設(shè)計(jì)被“固化”到已制成的集成電路產(chǎn)品之中時(shí)，復(fù)制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜一些。復(fù)制者首先需要去除集成電路的外封裝；再去掉芯片表面的鈍化層；然后采用不同的腐蝕液逐層剝蝕芯片，并隨時(shí)拍下各層圖形的照片，經(jīng)過(guò)一定處理后便可獲得這種集成電路的全部布圖設(shè)計(jì)。這種從集成電路成品著手，利用特殊技術(shù)手段了解集成電路功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)，獲得其布圖設(shè)計(jì)的方法被稱為“反向工程”。
在集成電路產(chǎn)業(yè)中，這種反向工程被世界各國(guó)的廠商廣泛采用。集成電路作為現(xiàn)代信息工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，已滲透到電子工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，其通用性或兼容性對(duì)技術(shù)的發(fā)展有著非常重要的意義。因此，而反向工程為生產(chǎn)廠商了解其他廠商的產(chǎn)品狀況提供了可能。如果實(shí)施反向工程不是單純地為復(fù)制他人布圖設(shè)計(jì)以便仿制他人產(chǎn)品，而是通過(guò)反向工程方法了解他人品功能、參數(shù)等特性，以便設(shè)計(jì)出與之兼容的其他電路產(chǎn)品，或者在別人設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，制造出更先進(jìn)的集成電路，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是合理的。著作權(quán)法中有合理使用的規(guī)定，但這種反向工程的特許還不完全等同于合理使用。比如，合理使用一般只限于復(fù)制原作的一部分，而這里的反向工程則可能復(fù)制全套布圖設(shè)計(jì)。改編權(quán)是著作權(quán)的權(quán)能之一，他人未經(jīng)著作權(quán)人同意而擅自修改其作品的行為是侵權(quán)行為，但這里對(duì)原布圖設(shè)計(jì)的改進(jìn)則不應(yīng)視為侵權(quán)。
綜之，無(wú)論何種載體，布圖設(shè)計(jì)是具有可復(fù)制性的。
3.布圖設(shè)計(jì)的表觀形式具有非任意性著作權(quán)客體的表現(xiàn)形式一般是沒有限制的。同一思想，作者可隨意采取各種形式來(lái)表達(dá)，因此著作權(quán)法對(duì)其表現(xiàn)形式的保護(hù)并不會(huì)導(dǎo)致對(duì)思想的壟斷。布圖設(shè)計(jì)雖然在集成電路芯片中或掩模版上以圖形的方式存在，具備著作權(quán)客體的外在特性，但是其表現(xiàn)形式因受諸多客觀因素的限制，卻是有限的或者非任意的。
首先，布圖設(shè)計(jì)圖形的形狀及其大小受著集成電路參數(shù)要求的限制。如果要求集成電路 具有較高的擊穿電壓，設(shè)計(jì)人在完成布圖設(shè)計(jì)時(shí)就必須將晶體管的基區(qū)圖形設(shè)計(jì)為圓形，以 克服結(jié)面曲率半徑較小處電場(chǎng)過(guò)于集中的影響。對(duì)于用于功率放大的集成電路，其功放管圖 形的面積必須較大，使之得以承受大電流的沖擊。
其次，布圖設(shè)計(jì)還受著生產(chǎn)工藝水平的限制。為了提高集成電路的集成度或者追求高頻 特性，常常需將集成電路中各元件的面積減小。這樣，布圖設(shè)計(jì)的線條寬度也相對(duì)較細(xì)。目前國(guó)。外已達(dá)到亞微米的數(shù)量級(jí)。但如果將線條設(shè)計(jì)得太細(xì)，以致工藝難度太大將會(huì)大大地降低集成電路成品率和可靠性，這是極不經(jīng)濟(jì)的；同樣地，如果一味，地追求功率參數(shù)，將芯片面積增大，也會(huì)降低集成電路的成品率。
此外，布圖設(shè)計(jì)還受著一些物理定律以及材料類及其特性等多種因素的限制。比如，晶體管可能因?yàn)榛鶇^(qū)自偏壓效應(yīng)而導(dǎo)致發(fā)射極間的電位不等。為克服基區(qū)自偏壓效應(yīng)，則需在加上均壓圖形。
雖然從理論上講，突破這些限制條件的圖形也可以受到著作權(quán)的保護(hù)，但由于布圖設(shè)計(jì)的價(jià)值僅僅體現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，所以對(duì)那些完全沒有實(shí)用價(jià)值的、由設(shè)計(jì)人自由揮灑出來(lái)的所謂“布圖設(shè)計(jì)”實(shí)施保護(hù)是沒有任何意義的。這些圖形不是真正意義上的布圖設(shè)計(jì)，稱其為一種“抽象作品”或許更為恰當(dāng)。布圖設(shè)計(jì)在表現(xiàn)形式的有限性方面，與工業(yè)產(chǎn)權(quán)客體相似。
三、布圖設(shè)計(jì)權(quán)的特性
從上面的分析可知，集成電路布圖設(shè)計(jì)有其自身的特征，并同時(shí)兼?zhèn)渲鳈?quán)客體和工業(yè)產(chǎn)權(quán)客體的特性。在立法保護(hù)布圖設(shè)計(jì)、規(guī)定創(chuàng)作人的布圖設(shè)計(jì)權(quán)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮這一特點(diǎn)。
首先，布圖設(shè)計(jì)權(quán)應(yīng)具備知識(shí)產(chǎn)權(quán)的共同特性，即專有性；時(shí)間性和地域性。布圖設(shè)計(jì)具有無(wú)形性，同一布圖設(shè)計(jì)可能同時(shí)為多數(shù)人占有或使用。為保障布圖設(shè)計(jì)創(chuàng)作人的利益，布圖設(shè)計(jì)權(quán)應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)專有權(quán)利。另一方面，布圖設(shè)計(jì)的價(jià)值畢竟是通過(guò)其工業(yè)應(yīng)用才得以實(shí)現(xiàn)。僅就一特定的布圖設(shè)計(jì)而言，使用它的人越多，為社會(huì)創(chuàng)造的價(jià)值就越大。如果布圖設(shè)計(jì)權(quán)在時(shí)間上是無(wú)限的，則不利于充分發(fā)揮其對(duì)社會(huì)的作用，也不利于集成電路技術(shù)的發(fā)展。所以布圖設(shè)計(jì)權(quán)應(yīng)有一定時(shí)間期限。當(dāng)然，對(duì)時(shí)間期限的具體規(guī)定應(yīng)當(dāng)既考慮公共利益，又照顧到創(chuàng)作人的個(gè)人權(quán)益。只有找到二者的平衡點(diǎn)，才是利益分配的最佳狀態(tài)。地域性作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的共性之一，同樣為布圖設(shè)計(jì)權(quán)所具備，在世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織的《關(guān)于集成電路的知識(shí)產(chǎn)權(quán)條約》第三條；第四條和第五條的內(nèi)容都涉地域問(wèn)題，這實(shí)際上肯定了布圖設(shè)計(jì)權(quán)的地域性。
其次，布圖設(shè)計(jì)權(quán)還具有其獨(dú)特的個(gè)性。下面將其分別與著作權(quán)和工業(yè)產(chǎn)權(quán)相對(duì)照，從而分析其特點(diǎn)。
1.布圖設(shè)計(jì)權(quán)的產(chǎn)生方式與著作權(quán)不同，只有在履行一定的法律程序后才能產(chǎn)生。集成電路作為一種工業(yè)產(chǎn)品，一旦投放市場(chǎng)將被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，性能優(yōu)良的集成電路可能會(huì)因其商業(yè)價(jià)值引來(lái)一些不法廠商的仿冒。另一方面，由于集成電路布圖設(shè)計(jì)受到諸多因素的限 制，其表現(xiàn)形式是有限的，這就可能存在不同人完全獨(dú)立地設(shè)計(jì)出具有相同實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)的布圖設(shè)計(jì)的情況。這就是說(shuō)，布圖設(shè)計(jì)具有一定的客觀自然屬性，其人身性遠(yuǎn)不及普通著作權(quán)客體那樣強(qiáng)。所以法律在規(guī)定布圖設(shè)計(jì)權(quán)的產(chǎn)生時(shí)，必須對(duì)權(quán)利產(chǎn)生方式作出專門規(guī)定，否則便無(wú)法確認(rèn)布圖設(shè)計(jì)在原創(chuàng)人和仿冒人之間，以及不同的獨(dú)立原創(chuàng)人之間的權(quán)利歸屬。
2.布圖設(shè)計(jì)權(quán)中的復(fù)制權(quán)，與著作權(quán)中的復(fù)制權(quán)相比，受到更多的限制。翻開各國(guó)集成電路技術(shù)的發(fā)展史，反向工程在技術(shù)的發(fā)展中有著不可取代的作用。如果照搬著作權(quán)法中關(guān)于復(fù)制權(quán)地規(guī)定，實(shí)施反向工程將被認(rèn)為是侵權(quán)行為。為了電子工業(yè)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)對(duì)復(fù)制權(quán)加以一定的限制，允許在一定條件下或合理范圍內(nèi)實(shí)施反向工程，美國(guó)《半導(dǎo)體芯片保護(hù)法》第906條第一款中規(guī)定，“僅為了教學(xué)、分析或評(píng)價(jià)掩模作品中的概念或技術(shù)，或掩模作品中所采用的電路、邏輯流和圖及元件的布局而復(fù)制該掩模作品者”；或進(jìn)行上述的“分析或評(píng)價(jià)，以便將這些工作的結(jié)果用于為銷售而制造的具有原創(chuàng)性的掩模作品之中者”均不構(gòu)成侵犯掩模作品專有權(quán)。與此相反，單純地為復(fù)制布圖設(shè)計(jì)而實(shí)施反向工程仍為侵權(quán)。反向工程是對(duì)復(fù)制權(quán)的一種限制。
3.與工業(yè)產(chǎn)權(quán)相比，布圖設(shè)計(jì)權(quán)產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)性條件也有所不同。專利法中“創(chuàng)造性”條件要求申請(qǐng)專利的技術(shù)方案具備“實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)”，而大多數(shù)集成電路達(dá)不到這一要求。比如，在設(shè)計(jì)專用集成電路時(shí)，常將一些已為人所熟知的單元電路加以組合，這種拼揍而成的集成電路大多難以滿足專利法的創(chuàng)造性要求，這使得大量集成電路得不到專利法的保護(hù)，這正是傳統(tǒng)專利制度與集成電路這一新型客體之間不協(xié)調(diào)的一面。所以集成電路保護(hù)法在創(chuàng)造性方面的要求不應(yīng)象專利法要要求那么嚴(yán)，但也不能象著作權(quán)法完全不要求任何創(chuàng)造高度要求，因?yàn)椴紙D設(shè)計(jì)的價(jià)值畢竟體現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用上。
關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；微電子人才
作者簡(jiǎn)介：周遠(yuǎn)明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，講師；梅菲（1980-），女，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授。（湖北 武漢 430068）
中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）29-0089-02
電子科學(xué)與技術(shù)是一個(gè)理論和應(yīng)用性都很強(qiáng)的專業(yè)，因此人才培養(yǎng)必須堅(jiān)持“理論聯(lián)系實(shí)際”的原則。專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有不可替代的作用，是高等學(xué)校培養(yǎng)人才這一系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。[1，2]
一、學(xué)科背景及問(wèn)題分析
1.學(xué)科背景
21世紀(jì)被稱為信息時(shí)代，信息科學(xué)的基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，它屬于教育部本科專業(yè)目錄中的一級(jí)學(xué)科“電子科學(xué)與技術(shù)”。微電子技術(shù)一般是指以集成電路技術(shù)為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的新型技術(shù)學(xué)科，主要涉及研究集成電路的設(shè)計(jì)、制造、封裝相關(guān)的技術(shù)與工藝。[3]由于實(shí)現(xiàn)信息化的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和各種電子設(shè)備的基礎(chǔ)是集成電路，因此微電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的核心技術(shù)和戰(zhàn)略性技術(shù)，是信息社會(huì)的基石。此外，從地方發(fā)展來(lái)看，武漢東湖高新區(qū)正在全力推進(jìn)國(guó)家光電子信息產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，形成了以光通信、移動(dòng)通信為主導(dǎo)，激光、光電顯示、光伏及半導(dǎo)體照明、集成電路等競(jìng)相發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局，電子信息產(chǎn)業(yè)在湖北省經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位日益突出，而區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的素質(zhì)也提出了更高的要求。
湖北工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立于2007年，完全適應(yīng)國(guó)家、地區(qū)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)人才的需求，建設(shè)專業(yè)方向?yàn)槲㈦娮蛹夹g(shù)，畢業(yè)生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統(tǒng)（激光器、太能電池、發(fā)光二極管等）的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試以及相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究與開發(fā)等相關(guān)工作。電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)自成立以來(lái)，始終堅(jiān)持以微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求為牽引，遵循微電子科學(xué)的內(nèi)在客觀規(guī)律和發(fā)展脈絡(luò)，堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的微電子專門人才，以滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)對(duì)微電子人才的迫切需求。
2.存在的問(wèn)題與影響分析
電子科學(xué)與技術(shù)是一個(gè)理論和應(yīng)用性都很強(qiáng)的專業(yè)，因此培養(yǎng)創(chuàng)新型和實(shí)用型人才必須堅(jiān)持“理論聯(lián)系實(shí)際”的原則。要想培養(yǎng)合格的應(yīng)用型人才，就必須建設(shè)配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。然而目前人才培養(yǎng)有“產(chǎn)學(xué)研”脫節(jié)的趨勢(shì)，學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)不論是在時(shí)間上還是在空間上都較少。建立完善的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀前提。
二、建設(shè)思路
電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包括基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)；專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)即微電子實(shí)驗(yàn)中心，是本文要重點(diǎn)介紹的部分。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索過(guò)程中重點(diǎn)考慮到以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
第一，突出“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用、強(qiáng)創(chuàng)新”的微電子人才培養(yǎng)理念。微電子人才既要求具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)（包括基礎(chǔ)物理、固體物理、器件物理、集成電路設(shè)計(jì)、微電子工藝原理等），又要求具有較寬廣的系統(tǒng)知識(shí)（包括計(jì)算機(jī)、通信、信息處理等基礎(chǔ)知識(shí)），同時(shí)還要具備較強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐能力的緊密結(jié)合，同時(shí)兼顧本學(xué)科實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的協(xié)同訓(xùn)練，將培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)人才作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)。
第二，構(gòu)建科學(xué)合理的微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將“物理實(shí)驗(yàn)”、“計(jì)算機(jī)類實(shí)驗(yàn)”、“專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導(dǎo)體器件課程設(shè)計(jì)”、“集成電路課程設(shè)計(jì)”、“微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)”、“集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)”、“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”和“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，相互貫通，有機(jī)銜接，搭建以提高實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為主體的“基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練實(shí)踐應(yīng)用能力訓(xùn)練創(chuàng)新能力訓(xùn)練”實(shí)踐教學(xué)體系。
第三，兼顧半導(dǎo)體工藝與集成電路設(shè)計(jì)對(duì)人才的不同要求。半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈涉及到設(shè)計(jì)、材料、工藝、封裝、測(cè)試等不同領(lǐng)域，各個(gè)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺囊蠹扔泄残裕灿袀€(gè)性。為了擴(kuò)展大學(xué)生知識(shí)和技能的適應(yīng)范圍，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須涵蓋微電子技術(shù)的主要方面，特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝兩個(gè)領(lǐng)域。
第四，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究緊密結(jié)合，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和形式與國(guó)內(nèi)外科技同步發(fā)展。倡導(dǎo)教學(xué)與科研協(xié)調(diào)發(fā)展，教研相長(zhǎng)，鼓勵(lì)教師將科研成果及時(shí)融化到教學(xué)內(nèi)容之中，以此提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
三、建設(shè)內(nèi)容
微電子是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基石，是我國(guó)高新技術(shù)發(fā)展的重中之重，但我國(guó)微電子技術(shù)人才緊缺，尤其是集成電路相關(guān)人才嚴(yán)重不足，培養(yǎng)高質(zhì)量的微電子技術(shù)人才是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的迫切需要。微電子學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)，培養(yǎng)的人才需要具備相關(guān)的測(cè)試分析技能和半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計(jì)、制造等綜合性的實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)。
電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)將利用經(jīng)費(fèi)支持建設(shè)一個(gè)微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，具體包括四個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室：半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)室、微電子器件和集成電路性能參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、科技創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室。使學(xué)生具備半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析、微電子器件、光電器件參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用、集成電路設(shè)計(jì)、LED封裝測(cè)試等方面的實(shí)踐動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力，鞏固和強(qiáng)化現(xiàn)代微電子技術(shù)和集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生在微電子技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，培養(yǎng)學(xué)生具備半導(dǎo)體材料、器件、集成電路等基本物理與電學(xué)屬性的測(cè)試分析能力。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要服務(wù)的本科專業(yè)為“電子科學(xué)與技術(shù)”，同時(shí)可以承擔(dān)“通信工程”、“電子信息工程”、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”、“電子信息科學(xué)與技術(shù)”、“材料科學(xué)與工程”、“光信息科學(xué)與技術(shù)”等10余個(gè)本科專業(yè)的部分實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。
（1）半導(dǎo)體材料特性與微電子技術(shù)工藝參數(shù)測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于半導(dǎo)體材料基本屬性的測(cè)試與分析方法，目的是加深學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體基本理論的理解，掌握相關(guān)的測(cè)試方法與技能，包括半導(dǎo)體材料層錯(cuò)位錯(cuò)觀測(cè)、半導(dǎo)體材料電阻率的四探針法測(cè)量及其EXCEL數(shù)據(jù)處理、半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)測(cè)試、半導(dǎo)體少數(shù)載流子壽命測(cè)量、高頻MOS C-V特性測(cè)試、PN結(jié)顯示與結(jié)深測(cè)量、橢偏法測(cè)量薄膜厚度、PN結(jié)正向壓降溫度特性實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。完成形式包括半導(dǎo)體專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、理論課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)等。
（2）微電子器件和集成電路性能參數(shù)測(cè)試與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于半導(dǎo)體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數(shù)等的測(cè)試與分析方法，目的是加深學(xué)生對(duì)半導(dǎo)體基本理論、器件參數(shù)與性能、工藝等的理解，掌握相關(guān)的技能，包括器件解剖分析、用圖示儀測(cè)量晶體管的交（直）流參數(shù)、MOS場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)的測(cè)量、晶體管參數(shù)的測(cè)量、集成運(yùn)算放大器參數(shù)的測(cè)試、晶體管特征頻率的測(cè)量、半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)、光伏效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、光電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、光電探測(cè)原理綜合實(shí)驗(yàn)、光電倍增管綜合實(shí)驗(yàn)、LD/LED光源特性實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體激光器實(shí)驗(yàn)、電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)、聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。完成形式包括半導(dǎo)體專業(yè)實(shí)驗(yàn)課、理論課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。
（3）集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計(jì)的硬件描述語(yǔ)言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設(shè)計(jì)軟件的使用方法、設(shè)計(jì)流程等，并通過(guò)半導(dǎo)體器件、模擬集成電路、數(shù)字集成電路的仿真、驗(yàn)證和版圖設(shè)計(jì)等實(shí)踐過(guò)程具備集成電路設(shè)計(jì)的能力，目的是培養(yǎng)學(xué)生半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計(jì)能力。以美國(guó)Cadence公司專業(yè)集成電路設(shè)計(jì)軟件為載體，完成集成電路的電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等訓(xùn)練課程。完成形式包括理論課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)、集成電路設(shè)計(jì)類課程和理論課程的上機(jī)實(shí)踐等。
（4）科技創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室則向?qū)W生提供發(fā)揮他們才智的空間，為他們提供驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)自由命題或進(jìn)行科研的軟硬件條件，充分發(fā)揮他們的想象力，目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力，包括LED封裝、測(cè)試與設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)和光電技術(shù)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)。要求學(xué)生自己動(dòng)手完成所設(shè)計(jì)器件或電路的研制并通過(guò)測(cè)試分析，制造出滿足指標(biāo)要求的器件或電路。目的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的系統(tǒng)訓(xùn)練，加深對(duì)所需知識(shí)的接收與理解，初步掌握半導(dǎo)體器件與集成電路的設(shè)計(jì)方法和對(duì)工藝技術(shù)及流程的認(rèn)知與感知。完成形式包括理論課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)、創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)、生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)、參與教師科研課題和國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)的各類科技競(jìng)賽及課外科技學(xué)術(shù)活動(dòng)等。
四、總結(jié)
本實(shí)驗(yàn)室以我國(guó)微電子科學(xué)與技術(shù)的人才需求為指引，遵循微電子科學(xué)的發(fā)展規(guī)律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，系統(tǒng)了解與掌握半導(dǎo)體材料、器件、集成電路的測(cè)試分析和半導(dǎo)體器件、集成電路的設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)等技能，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、適應(yīng)范圍廣的具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的微電子專門人才的目標(biāo)，以滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)對(duì)微電子人才的迫切需求。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉瑞，伍登學(xué).創(chuàng)建培養(yǎng)微電子人才教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，（5）：6-9.
1非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)課程的原則
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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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)
隨著傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的改變，大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)可以采用無(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和代工廠生產(chǎn)的方式完成[2]，這種流程為高校集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)提供了低成本的硬件環(huán)境[3]。此外，隨著我國(guó)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才需求的逐年提高，在高校非微電子專業(yè)開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)課程已經(jīng)成為培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)合格畢業(yè)生的必須。信息工程大學(xué)根據(jù)自身軟硬件條件和學(xué)生具體專業(yè)情況，開設(shè)了集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)理論和實(shí)踐課程，經(jīng)過(guò)兩年的教學(xué)實(shí)踐，取得良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了一批有著豐富專業(yè)技術(shù)知識(shí)的集成電路設(shè)計(jì)人才。
作者：宋克張帆沈劍良單位：信息工程大學(xué)信息技術(shù)研究所講師
【關(guān)鍵詞】帶隙基準(zhǔn);同步降壓;軟啟動(dòng)
1.引言
近幾年來(lái)，便攜式電子產(chǎn)品的迅速增長(zhǎng)是電源管理技術(shù)發(fā)展的最主要推動(dòng)力，不僅帶動(dòng)了電源管理芯片市場(chǎng)成為電子領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)之一，而且要求電源具有更高的效率、更大的功率密度，還要求電源占有更小的體積，并具有更高的可靠性和更低的成本。在高性能、高功率的轉(zhuǎn)換器中使用同步整流的好處是可以獲得更高的效率、更低的功耗、更佳的熱性能、更好的品質(zhì)[1]。同步降壓式轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部包含誤差放大器、振蕩器、內(nèi)部穩(wěn)壓器、PWM比較器、MOS驅(qū)動(dòng)、過(guò)溫過(guò)流保護(hù)等電路。其中內(nèi)部穩(wěn)壓器的性能對(duì)整個(gè)芯片具有重要影響，而內(nèi)部穩(wěn)壓器的核心是帶隙基準(zhǔn)電壓源電路。
2.等效架構(gòu)和基本原理
在當(dāng)前的模擬電路應(yīng)用上常常需要一個(gè)能夠不因電源電壓以及溫度的變化而產(chǎn)生太大變動(dòng)的穩(wěn)定參考電壓，以提高整體電路的精確度、可靠度及良率，或是提供一參考電壓以利監(jiān)督電源或是其他電路的工作正確性等等，是應(yīng)用極為廣泛的重要電路。帶隙參考電壓源電路的工作原理為利用電路中產(chǎn)生的電壓或電流，設(shè)計(jì)出具有正溫度系數(shù)與負(fù)溫度系數(shù)的相關(guān)物理量，將其加以適當(dāng)處理，使其溫度效應(yīng)相互抵銷，已得到不隨溫度變化的電壓。
圖1 帶隙基準(zhǔn)源的基本原理圖
當(dāng)前CMOS工藝中最常用的帶隙基準(zhǔn)電壓電路是利用工藝中寄生的雙極型晶體管中的VEB是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的物理量（約為-2.2mV/℃），而再利用與溫度成正比的物理量VT=kT/q作為我們所需的正溫度系數(shù)（PTAT，與絕對(duì)溫度成正比）發(fā)生器，其對(duì)溫度的變化約為0.085mV/℃，再加以乘上適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)K以相互抵銷溫度效應(yīng)，如圖1所示。即：
（1）
其中。VT由兩個(gè)晶體管之間的VEB差值VEB產(chǎn)生。由雙極型晶體管的電流電壓關(guān)系可得到如下關(guān)系式[2-3]：
（2）
圖2 帶隙基準(zhǔn)電壓源等效架構(gòu)圖
圖2是常見的帶隙基準(zhǔn)的等效架構(gòu)電路。利用運(yùn)算放大器的高增益特性，在負(fù)反饋時(shí)其輸入端電壓差幾乎為零，即達(dá)到虛短的特性，即V1=V2。利用公式（2），可以導(dǎo)出在電阻R2上的壓降為：
（3）
式中，A1、A2是Q1、Q2管的發(fā)射區(qū)面積，取Q1的面積是Q2的N倍。由于V1=V2=VEB2，則VR1=VR3，I1R1=I2R3，代入（3）式得：
（4）
于是：
（5）
（6）
故VREF為：
（7）
從公式（7）可得到基準(zhǔn)電壓只與PN結(jié)的正向壓降、電阻比值以及Q1和Q2的發(fā)射區(qū)面積比有關(guān)，當(dāng)基準(zhǔn)建立之后，基準(zhǔn)電壓與輸入電壓無(wú)關(guān)。無(wú)論對(duì)于正的或負(fù)的溫度系數(shù)的量，我們推導(dǎo)出的與溫度無(wú)關(guān)的電壓都是依賴于雙極型器件的指數(shù)特性。在CMOS工藝中一般采用圖1所示的縱向PNP管結(jié)構(gòu)得到所需PN結(jié)[4]。N阱中的P+區(qū)（與PMOS的源漏區(qū)相同）作為發(fā)射區(qū)，N阱本身作為基區(qū)，p型襯底作為PNP管的集電區(qū)，因此該晶體管集電極必然接到最負(fù)的電源。
3.具體電路實(shí)現(xiàn)
帶隙基準(zhǔn)的實(shí)際電路如圖3所示。所有的電流偏置都采用共源共柵式結(jié)構(gòu)，增大了輸出阻抗，減小了電源電壓的影響，提高穩(wěn)定性。運(yùn)算放大器AMP采用二級(jí)運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)，M0、M1為差分輸入級(jí)，M2、M3為有源負(fù)載，M22、M23，M33、M32為第二級(jí)放大。R1、R2、R3、R4、R5和Q1、Q2及運(yùn)放構(gòu)成了帶隙基準(zhǔn)核心電路，R4的存在是為了得到輸出基準(zhǔn)VREF理論上95%的分量VREFp95，該電壓用于保護(hù)電路。為了提高電路靈活性，減小電路的損耗，增加了使能控制信號(hào)ENCR，ENCR高電平時(shí)，使能管M4、M5、M34、M36、M29導(dǎo)通，電路關(guān)斷。ENCR為低電平時(shí)，使能管截止，電路正常工作。系統(tǒng)剛上電時(shí)，基準(zhǔn)啟動(dòng)模塊通過(guò)信號(hào)線SU對(duì)電容C0充電，當(dāng)充電到使M32和M33導(dǎo)通時(shí)，電流偏置建立起來(lái)，運(yùn)放開始工作，基準(zhǔn)啟動(dòng)。當(dāng)基準(zhǔn)電壓達(dá)到一定值，啟動(dòng)模塊關(guān)閉，此時(shí)電容C0成為第一級(jí)與第二級(jí)放大器之間的頻率補(bǔ)償電容，適當(dāng)調(diào)整其電容值，可調(diào)整運(yùn)算放大器的相位裕度，保證整個(gè)電路的工作穩(wěn)定性。
圖3 帶隙基準(zhǔn)源實(shí)際電路圖
4.模擬仿真結(jié)果
使用華大九天的Aether集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了電路繪制和仿真，使用CSMC 0.35μm 1P4M混合CMOS工藝，在仿真中進(jìn)行了工藝角corner分析，分別仿了tt，ff，ss三種情況。
4.1 輸出電壓隨輸入電壓變化
圖4 輸出電壓隨輸入電壓變化仿真結(jié)果
從仿真結(jié)果看，當(dāng)輸入電壓大于1.5V時(shí)，模塊就能正常工作，輸出電壓穩(wěn)定，在2V～5V范圍內(nèi)輸出電壓變化小于0.5mv。三種情況下輸出電壓總偏差小于30mV，而這個(gè)偏差主要是因?yàn)閂EB的離散性造成的，當(dāng)對(duì)帶隙基準(zhǔn)的精確性有較高要求時(shí)，可以添加修調(diào)電路，在芯片加工完成后根據(jù)實(shí)測(cè)情況調(diào)整電阻值從而調(diào)整輸出基準(zhǔn)電壓達(dá)到所需要求。
4.2 溫度特性仿真
圖5 輸出電壓隨溫度變化仿真結(jié)果
在-40℃～120℃范圍內(nèi)，tt情況下輸出電壓溫度系數(shù)為23ppm，ff情況下溫度系數(shù)為22ppm，ss情況溫度系數(shù)為30ppm，工作溫度范圍較寬，溫度系數(shù)較小。
4.3 瞬態(tài)仿真及使能端作用
從圖6的仿真結(jié)果可以看出，啟動(dòng)時(shí)間小于30微秒。ss狀態(tài)下啟動(dòng)最慢。當(dāng)ENCR使能控制端為低電平時(shí)正常工作，為高電平時(shí)沒有輸出，進(jìn)入關(guān)斷模式，圖7是正常工作與低功耗模式時(shí)電源電流的對(duì)比。
圖6 瞬態(tài)仿真結(jié)果
圖7 使能端的作用仿真結(jié)果
圖8 基準(zhǔn)電壓源電路核心版圖
可以看到，正常工作電流幾十微安，而關(guān)斷模式電流只有幾nA，功耗很低。
5.版圖設(shè)計(jì)與流片結(jié)果
上述的仿真結(jié)果都是建立在理想起碼模型基礎(chǔ)上的，實(shí)際加工過(guò)程中由于加工得到的器件參數(shù)的偏差造成一定的誤差。MOS管不匹配會(huì)造成運(yùn)算放大器輸入失調(diào)，而電阻和PNP管的影響由公式（7）可以得知其絕對(duì)值的變化不太會(huì)影響到電路特性，其相對(duì)比例關(guān)系影響較大。
圖9 基準(zhǔn)電壓源電路芯片照片
器件的對(duì)稱性和匹配性要靠版圖布局加以改善，同時(shí)器件參數(shù)的選取也很關(guān)鍵，如選擇電壓系數(shù)和溫度系數(shù)較小的多晶硅電阻，使用較寬的電阻條寬度，在面積允許的條件下使用較大發(fā)射極面積的PNP管，適當(dāng)增大運(yùn)放輸入差分對(duì)管的溝道長(zhǎng)度等。圖8為所設(shè)計(jì)的核心版圖，不包含I/O pad的面積大約為475×200μm2。圖9為加工后的芯片照片圖。
6.結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)同步降壓式轉(zhuǎn)換器芯片中的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并用華大九天的Aether設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析，結(jié)果表明電路具有較好的電壓穩(wěn)定性和溫度特性，并且電路有使能控制和軟啟動(dòng)功能。該電路進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)，參加了第三屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽，并采用CSMC 0.35μm混合CMOS工藝流片。該電路適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單修改就可作為其他模擬集成電路的基本模塊。本文受北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目資助，特此致謝。
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關(guān)鍵詞： 微電子學(xué)專業(yè)微電子技術(shù)課程教學(xué)改革
在當(dāng)今的信息時(shí)代，微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)深入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。微電子技術(shù)的發(fā)展需要大量的多種多樣的人才，既需要設(shè)計(jì)和制造的人才，又需要科研和教學(xué)的人才，也需要管理和市場(chǎng)開發(fā)等方面的人才。因此，微電子學(xué)專業(yè)與其他專業(yè)一樣要培養(yǎng)高素質(zhì)的專門人才，在業(yè)務(wù)素質(zhì)方面，要培養(yǎng)出既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又具有很強(qiáng)的技術(shù)意識(shí)和技術(shù)能力的人才，培養(yǎng)出具有微電子背景的理工科復(fù)合型專業(yè)人才，以適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需求。
一、課程現(xiàn)狀
由于受傳統(tǒng)辦學(xué)模式的影響很深，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)環(huán)境的能力還不強(qiáng)。
1.課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容在一定程度上脫離實(shí)際需要。許多課程的內(nèi)容和實(shí)施計(jì)劃與其他本科專業(yè)有相當(dāng)?shù)睦淄@對(duì)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)校學(xué)生來(lái)說(shuō)可謂是難上加難，導(dǎo)致掌握的基礎(chǔ)知識(shí)不堅(jiān)實(shí)。
2.工程教育的非工程化現(xiàn)象嚴(yán)重，學(xué)生能力的培養(yǎng)與當(dāng)前電子技術(shù)實(shí)際需要的技能結(jié)合不緊密；教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，層次不分明，銜接不科學(xué)，注重每門課程理論體系的完整性，但輕視課程之間的橫向聯(lián)系。
3.重視教材的編寫，輕視專業(yè)建設(shè)和課程的開發(fā)。
4.授課方式單一，重視教師的主導(dǎo)作用，輕視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性，實(shí)施“以講為主”的教學(xué)方法仍然偏重，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。
5.實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，許多學(xué)校對(duì)許多課程的教學(xué)實(shí)施手段與要求相距甚遠(yuǎn)。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革
1.微電子學(xué)專業(yè)的學(xué)生必須掌握電子線路的基本概念理論和方法，必須系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等電子線路的基礎(chǔ)知識(shí)。但是這些基礎(chǔ)課程與微電子專業(yè)課程的內(nèi)容有許多重復(fù)之處，比如：《電子線路》教材中的內(nèi)容與微電子學(xué)專業(yè)的《集成電路設(shè)計(jì)原理》等課程中的內(nèi)容有許多重復(fù)。為了避免重復(fù)，需要有合理的開課時(shí)間安排，如《電子線路》課程應(yīng)安排在《集成電路設(shè)計(jì)原理》之前，這樣有利于合并課程中相互重疊的部分，既節(jié)約課時(shí)，又保證學(xué)生的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。隨著大規(guī)模集成電路和電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，電子電路分析與設(shè)計(jì)方法發(fā)生了重大的變革，以電子計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子電路、集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，它改變了以定量估算和電路實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是必不可少的工具與手段。因此，微電子技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容應(yīng)該增加計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)，可以與集成電路課程緊密結(jié)合起來(lái)，以適應(yīng)教學(xué)改革的需要。
2.加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的訓(xùn)練與應(yīng)用，EDA設(shè)計(jì)技術(shù)是微電子技術(shù)的重要技術(shù)之一，集成電路的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都普遍使用計(jì)算機(jī)輔助或電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)的工具，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)的學(xué)生必須具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和電路開發(fā)能力。學(xué)生在本科四年學(xué)習(xí)過(guò)程中要結(jié)合不同時(shí)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容，不斷地進(jìn)行計(jì)算機(jī)訓(xùn)練。不僅在硬件方面，而且在軟件方面，都要進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練。在學(xué)習(xí)《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《B語(yǔ)言》、《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程期間，要結(jié)合上機(jī)訓(xùn)練和編寫基本的程序，使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)的基本原理和基本軟件的使用。同時(shí)，要不斷地更新和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，把最新的技術(shù)內(nèi)容引入教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)訓(xùn)練。
三、教學(xué)方法的改革
工程性、系統(tǒng)性和適用性強(qiáng)是該課程的顯著特點(diǎn)。大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后，只是了解了一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)，掌握了一些基本原理及方法，但理論知識(shí)運(yùn)用不夠靈活，稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂了，也不會(huì)分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計(jì)和制作電路。長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力，甚至一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時(shí)產(chǎn)生了畏懼感，在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到跟模擬電路有關(guān)聯(lián)的課程都不自覺地帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，許多老師反映難教，教學(xué)效果比較差。所以必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)。
1.授課。學(xué)生注意力的高低，是評(píng)判教學(xué)成功與否的一個(gè)重要指標(biāo)。微電子技術(shù)課程知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)過(guò)程中困難大。傳統(tǒng)的教學(xué)手段以板書和理論分析講授為主。這樣的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)聽起來(lái)、看起來(lái)枯燥乏味，注意力常常不集中，對(duì)于該課程中很多抽象的概念難以理解，講課效率低下。而多媒體課件融圖、文、聲為一體，動(dòng)靜結(jié)合，把看、聽、說(shuō)、寫、想結(jié)合在一起，圖文并茂、視聽結(jié)合，富有吸引力，能引起學(xué)生的無(wú)意注意，使學(xué)生的注意力穩(wěn)定集中，可以更好地增強(qiáng)聽課效果。教師交替使用幾種授課方法可有效引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中到教學(xué)中來(lái)，從而保證教學(xué)質(zhì)量。
2.開展課堂討論。把時(shí)間留給學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性在教學(xué)過(guò)程中，專門抽出時(shí)間留作課堂討論，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)為前提，以課外文獻(xiàn)閱讀為討論內(nèi)容，通過(guò)科研專題討論的形式，為學(xué)生提供充分自由的表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問(wèn)題的機(jī)會(huì)，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。這樣可調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促使他們自己去獲取知識(shí)以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而開發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)自學(xué)能力及創(chuàng)新能力。
3.實(shí)驗(yàn)和仿真。在集成電路設(shè)計(jì)及CAD技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，在講授理論知識(shí)的基礎(chǔ)上增加VHDL模擬、電路模擬、器件模擬、工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，充分利用學(xué)校的EDA實(shí)驗(yàn)資源，在實(shí)驗(yàn)中利用可視化的技術(shù)使原本抽象、實(shí)驗(yàn)難度大、成本高或無(wú)法演示的內(nèi)容形象化、可視化，使復(fù)雜、枯燥的內(nèi)容變得直觀、有趣、容易理解，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，適時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)練清晰的解說(shuō)，給學(xué)生留下深刻的印象，使學(xué)習(xí)變得輕松而愉快，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化理論學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在集成電路制造工藝講授過(guò)程中，盡可能地組織學(xué)生參觀各類先進(jìn)的半導(dǎo)體制作工藝相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生對(duì)制作工藝的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生以后從事微電子行業(yè)的興趣。
隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速進(jìn)步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)成為當(dāng)前流行的新型教學(xué)手段。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，由于實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置的設(shè)備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格高昂、操作復(fù)雜、容易損傷，同學(xué)們很難得到上機(jī)鍛煉的機(jī)會(huì)。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式，過(guò)程簡(jiǎn)單靈活，交互方式多樣，結(jié)果直觀明了，既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、綜合能力，又能提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在電路設(shè)計(jì)方面，基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導(dǎo)體工藝和器件的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)TCAD實(shí)現(xiàn)對(duì)微電子制造工藝和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強(qiáng)大功能，包括軟件所具有的可升級(jí)性，在課堂和實(shí)驗(yàn)中通過(guò)軟件設(shè)計(jì)微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學(xué)概念清晰，內(nèi)容生動(dòng)，過(guò)程可視，還能夠大幅節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)高效。
4.課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題、探索創(chuàng)新能力及組織所學(xué)知識(shí)的能力，更為重要的是這些設(shè)計(jì)能增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性。教師要組織帶有研制產(chǎn)品意義的綜合性應(yīng)用課題，指導(dǎo)學(xué)生小組做設(shè)計(jì)。學(xué)生可以事先對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真研究，然后實(shí)施，從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)約體力和精力。課程設(shè)計(jì)應(yīng)激發(fā)學(xué)生的科研興趣，活躍學(xué)生的思維，開闊學(xué)生的知識(shí)面，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)研究的能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體質(zhì)量和水平。例如以研制有新技術(shù)指標(biāo)要求的集成溫度傳感器為課題，讓學(xué)生首先利用計(jì)算機(jī)做電路綜合、模擬調(diào)整、仿真、版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證并制備出掩模版，然后投片到芯片測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析問(wèn)題，必要時(shí)返回進(jìn)行第二次、第三次設(shè)計(jì)和投片。這個(gè)階段要增加工藝制備實(shí)踐的環(huán)節(jié)，注意工藝技術(shù)的培養(yǎng)。當(dāng)然，要在畢業(yè)設(shè)計(jì)的有限時(shí)間中成功地研制出一個(gè)新的微電子產(chǎn)品是不大可能的，但是，把這種有創(chuàng)新意義的課題讓學(xué)生去實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力會(huì)起很大的作用。
四、結(jié)語(yǔ)
目前，我國(guó)人才供求結(jié)構(gòu)中存在著嚴(yán)重的“所供非所求，所教非所需”的不對(duì)稱現(xiàn)象：一方面，我國(guó)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)師的需求達(dá)幾十萬(wàn)，人才缺口很大，另一方面，我國(guó)每年卻有大批的大學(xué)生畢業(yè)后找不到工作，造成巨大的就業(yè)壓力。要解決這一問(wèn)題，高校教育要針對(duì)我國(guó)集成電路制造和設(shè)計(jì)人才缺乏的現(xiàn)狀探索新型的高水平、復(fù)合型的集成電路人才培養(yǎng)模式，面向市場(chǎng)，及時(shí)了解微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求情況，根據(jù)市場(chǎng)需要，及時(shí)調(diào)整教學(xué)體系，確定人才培養(yǎng)方向，探索新的教學(xué)模式，有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適合時(shí)展需要的人才。
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