序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫(xiě)作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇集成電路設(shè)計(jì)基本流程，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

在非微電子專(zhuān)業(yè)如計(jì)算機(jī)、通信、信號(hào)處理、自動(dòng)化、機(jī)械等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)課程，一方面，這些專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有電子電路基礎(chǔ)知識(shí)，又有自己本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，可以從本專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)業(yè)學(xué)生的應(yīng)用特點(diǎn)，不宜也不可能開(kāi)設(shè)微電子專(zhuān)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(kāi)設(shè)為單獨(dú)課程，而是要將相應(yīng)課程整合，開(kāi)設(shè)一到二門(mén)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(mén)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(mén)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(zhuān)業(yè)開(kāi)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(zhuān)業(yè)的學(xué)生能夠很容易入門(mén)，提高其學(xué)習(xí)興趣和熱情。

2非微電子專(zhuān)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(zhuān)業(yè)開(kāi)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(xiě)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(shù)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(xiě)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(shù)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(xiě)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(xiě)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(xiě)相應(yīng)的專(zhuān)題報(bào)告。

3結(jié)語(yǔ)

篇2

【關(guān)鍵詞】集成電路；EDA；項(xiàng)目化

0 前言

21世紀(jì)是信息時(shí)代，信息社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求激增。我國(guó)高校開(kāi)設(shè)集成電路設(shè)計(jì)課程的相關(guān)專(zhuān)業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求，因此加大相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當(dāng)務(wù)之急。針對(duì)這種市場(chǎng)需求，我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，工程實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的集成電路設(shè)計(jì)人才[1]。

針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)課程體系，進(jìn)行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革的核心是教學(xué)課程體系的改革，包括理論教學(xué)內(nèi)容改革和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，旨在改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已做了大量的實(shí)際工作，取得了一定的教學(xué)成效。改革以集成電路設(shè)計(jì)流程為主線，通過(guò)對(duì)主流集成電路開(kāi)發(fā)工具Tanner Pro EDA設(shè)計(jì)工具的學(xué)習(xí)和使用，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想和方法，理論與實(shí)踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設(shè)計(jì)的全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生具備從簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)到復(fù)雜電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，具備進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)的基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。

1 理論教學(xué)內(nèi)容的改革

集成電路設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體制造工藝、半導(dǎo)體器件原理、模擬電路設(shè)計(jì)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)及Tanner EDA工具等內(nèi)容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學(xué)方式，以教師講解為主，板書(shū)教學(xué)，但由于課程所具有的獨(dú)特性，在介紹半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體工藝時(shí)，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充和完善，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書(shū)教學(xué)，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導(dǎo)體材料，以動(dòng)畫(huà)的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結(jié)構(gòu)都給出其典型的版圖照片，使學(xué)生對(duì)集成電路建立直觀的感性認(rèn)識(shí)，充分激發(fā)教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主動(dòng)性和互動(dòng)性，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革

實(shí)踐教學(xué)的目的是依托主流的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生初步掌握集成電路設(shè)計(jì)流程和基本的集成電路設(shè)計(jì)能力，為今后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師提前編好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求，一步步來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式不能很好調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，再加上考核方式比較單一，學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實(shí)踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關(guān)的工程項(xiàng)目來(lái)完成。項(xiàng)目化實(shí)踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生能夠積極參與到教學(xué)當(dāng)中，從而更好的完成教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)也能夠增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)和合作意識(shí)。

實(shí)踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源作為本次實(shí)踐教學(xué)的項(xiàng)目。該項(xiàng)目來(lái)源于企業(yè)，是數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要的組成模塊。本項(xiàng)目從電路設(shè)計(jì)、電路仿真、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證等流程對(duì)學(xué)生做全面的訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)流程有深刻的認(rèn)識(shí)。學(xué)生要理解CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理，參與到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行仿真測(cè)試，驗(yàn)證其功能的正確性，然后進(jìn)行各個(gè)元件的設(shè)計(jì)及布局布線，最后對(duì)版圖進(jìn)行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個(gè)電路的版圖設(shè)計(jì)和版圖原理圖比對(duì)，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。

CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)項(xiàng)目可分為四個(gè)部分啟動(dòng)電路、提供偏置電路、運(yùn)算放大器和帶隙基準(zhǔn)的核心電路部分。電路設(shè)計(jì)可由以下步驟來(lái)完成：

1）子功能塊電路設(shè)計(jì)及仿真；

2）整體電路參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設(shè)計(jì)和整體版圖設(shè)計(jì)；

6）電路設(shè)計(jì)與版圖設(shè)計(jì)比對(duì)。

在整個(gè)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程，參照企業(yè)項(xiàng)目合作模式將學(xué)生分為4個(gè)項(xiàng)目小組，每個(gè)小組完成一部分電路設(shè)計(jì)及版圖設(shè)計(jì)，每個(gè)小組推選一名專(zhuān)業(yè)能力較強(qiáng)且具有一定組織能力的同學(xué)擔(dān)任組長(zhǎng)對(duì)小組進(jìn)行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，以學(xué)生探索和討論為主，教師起引導(dǎo)作用，給學(xué)生合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問(wèn)題的方法。項(xiàng)目完成后，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

3 教學(xué)改革效果與創(chuàng)新

理論教學(xué)改革采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，以多媒體教學(xué)為主，結(jié)合板書(shū)教學(xué)，對(duì)集成電路材料和工藝有直觀感性的認(rèn)識(shí)，學(xué)生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動(dòng)融洽。實(shí)踐環(huán)節(jié)改革通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)方式，學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，設(shè)計(jì)目標(biāo)明確，在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)了查找文獻(xiàn)資料，學(xué)會(huì)與人交流，溝通的能力也得到提高。同時(shí)項(xiàng)目化教學(xué)方式使學(xué)生對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程有了整體的認(rèn)識(shí)和把握，對(duì)元件的版圖設(shè)計(jì)流程有了一定的認(rèn)識(shí)。學(xué)生已經(jīng)初步掌握了集成電路的設(shè)計(jì)方法，但要達(dá)到較高的設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)[3]。

4 存在問(wèn)題及今后改進(jìn)方向

集成電路設(shè)計(jì)課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問(wèn)題：由于微電子技術(shù)發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術(shù)在課堂教學(xué)中體現(xiàn)較少；學(xué)生實(shí)踐能力不高，動(dòng)手能力不強(qiáng)。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學(xué)中及時(shí)引進(jìn)行業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)和（下轉(zhuǎn)第220頁(yè)）（上接第235頁(yè)）技術(shù)，使學(xué)生能夠及時(shí)接觸到行業(yè)前沿知識(shí)，增加與企業(yè)的合作；

2）加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，建立一個(gè)開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生在課余時(shí)間自由使用，為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)，并且鼓勵(lì)能力較強(qiáng)的學(xué)生參與到教師研項(xiàng)目當(dāng)中。

【參考文獻(xiàn)】

[1]段吉海.“半導(dǎo)體集成電路”課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，05（29）.

篇3

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；本科教學(xué)；改革探索

作者簡(jiǎn)介：殷樹(shù)娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，教授。（北京 100192）

基金項(xiàng)目：本文系北京市教委科技發(fā)展計(jì)劃面上項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KM201110772018）、北京信息科技大學(xué)教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2010JG40）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美國(guó)德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標(biāo)志著世界從此進(jìn)入到了集成電路的時(shí)代。在近50年的時(shí)間里，集成電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、通訊和遙控等各個(gè)領(lǐng)域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本也相對(duì)低廉，便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)集成電路發(fā)展迅猛，21世紀(jì)第1個(gè)10年，我國(guó)集成電路產(chǎn)量的年均增長(zhǎng)率超過(guò)25%，集成電路銷(xiāo)售額的年均增長(zhǎng)率則達(dá)到23%。我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。我國(guó)成為過(guò)去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。伴隨著國(guó)內(nèi)集成電路的發(fā)展，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅(qū)動(dòng)下，政府從“十五”計(jì)劃開(kāi)始大力發(fā)展我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。

在20世紀(jì)末21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程都是在研究生階段開(kāi)設(shè)，本科階段很少涉及。不僅是因?yàn)槠潆y度相對(duì)本科生較難接受，而且集成電路設(shè)計(jì)人員的需求在我國(guó)還未進(jìn)入爆發(fā)期。我國(guó)的集成電路發(fā)展總體滯后國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展水平。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。[1]為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，同時(shí)也為更好地推進(jìn)我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)展，國(guó)家開(kāi)始加大力度推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作。經(jīng)過(guò)十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)取得了較大的成果，較好地推進(jìn)了集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，但凸顯出的問(wèn)題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合對(duì)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)的調(diào)研，詳細(xì)分析集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)現(xiàn)狀，并以此為基礎(chǔ)探索集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)的改革。

一、集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)存在的主要問(wèn)題

在政府的大力扶持下，自“十五”計(jì)劃開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)開(kāi)始走向正軌。從最初的少數(shù)幾個(gè)重點(diǎn)高校到后來(lái)眾多相關(guān)院校紛紛設(shè)置了集成電路設(shè)計(jì)本科專(zhuān)業(yè)并開(kāi)設(shè)了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。近幾年本科學(xué)歷的集成電路設(shè)計(jì)人員數(shù)量逐漸增加，經(jīng)歷本科教學(xué)后的本科生無(wú)論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，都對(duì)國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)人員緊缺的現(xiàn)狀起到了一定的緩解作用。但從企業(yè)和相關(guān)院校的反饋來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)方向的本科教學(xué)仍然存在很多問(wèn)題，教學(xué)質(zhì)量有待進(jìn)一步提高，教學(xué)手段需做相應(yīng)調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更多地適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)界發(fā)展需求。其主要存在以下幾方面問(wèn)題。

首先，課程設(shè)置及課程內(nèi)容不合理，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情降低。現(xiàn)階段，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)的多數(shù)院校在本科階段主要開(kāi)設(shè)有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎(chǔ)課程，理論性較強(qiáng)，公式推導(dǎo)較多，同時(shí)對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高。一方面，復(fù)雜的理論分析和繁瑣的公式推導(dǎo)嚴(yán)重降低了本科生的學(xué)習(xí)興趣，尤其是對(duì)于很多總體水平相對(duì)較差的學(xué)生。而另外一方面，較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求又進(jìn)一步打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，還有一些高等院校在設(shè)置課程教學(xué)時(shí)間上也存在很多問(wèn)題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導(dǎo)體器件物理”課程放在同一個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，沒(méi)有固體物理的基礎(chǔ)就直接進(jìn)入“晶體管原理”課程的學(xué)習(xí)會(huì)讓學(xué)生很長(zhǎng)一段時(shí)間都難以進(jìn)入狀態(tài)，將極大打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而直接導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)甚至放棄相關(guān)方向的學(xué)習(xí)。而這兩門(mén)課是集成電路設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，集成電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)課程“模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)需要這兩門(mén)課的相關(guān)知識(shí)作為基礎(chǔ)，如果前面的基礎(chǔ)沒(méi)有打好，很難想象學(xué)生如何進(jìn)行后續(xù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的的學(xué)習(xí)，從而直接導(dǎo)致學(xué)業(yè)的荒廢。

其次，學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)量較少，學(xué)生動(dòng)手能力差。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)中電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic design automatic，EDA）無(wú)論是在工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界都已經(jīng)成為必備的基礎(chǔ)手段，一系列的設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究成果在其中得以體現(xiàn)并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮作用。因此，作為集成電路設(shè)計(jì)方向的本科生，無(wú)論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設(shè)計(jì)EDA工具是必備的本領(lǐng)，也是促進(jìn)工作和學(xué)習(xí)的重要方式。為了推進(jìn)EDA工具的使用，很多EDA公司有專(zhuān)門(mén)的大學(xué)計(jì)劃，高校購(gòu)買(mǎi)相關(guān)軟件的價(jià)格相對(duì)便宜得多。國(guó)家在推進(jìn)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也投入了大量的資金，現(xiàn)在也有很多高等院校已經(jīng)具備購(gòu)買(mǎi)相關(guān)集成電路設(shè)計(jì)軟件的條件，但學(xué)生的實(shí)際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力方面確實(shí)下足功夫，學(xué)生有公用機(jī)房可以自由上機(jī)，只要有興趣學(xué)生可以利用課余時(shí)間摸索各種EDA軟件的使用，這對(duì)他們以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)。但仍然還有很多高校難以實(shí)現(xiàn)軟件使用的最大化，購(gòu)買(mǎi)的軟件主要供學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上使用，平時(shí)學(xué)生很少使用，實(shí)驗(yàn)課上學(xué)到的一點(diǎn)知識(shí)大都是教師填鴨式灌輸進(jìn)去的，學(xué)生沒(méi)有經(jīng)過(guò)自己的摸索，畢業(yè)后實(shí)驗(yàn)課上學(xué)到的知識(shí)已經(jīng)忘得差不多了，在后續(xù)的工作或?qū)W習(xí)中再用到相關(guān)工具時(shí)還得從頭再來(lái)學(xué)習(xí)。動(dòng)手能力差在學(xué)生擇業(yè)時(shí)成為一個(gè)很大的不足。[2]

再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設(shè)計(jì)方向從專(zhuān)業(yè)內(nèi)容及專(zhuān)業(yè)性質(zhì)上分應(yīng)該屬于工科性質(zhì)，但很多高校在專(zhuān)業(yè)劃分時(shí)卻將該專(zhuān)業(yè)劃歸理科專(zhuān)業(yè)。這就使得很多學(xué)生在就業(yè)時(shí)遇到問(wèn)題。很多招聘單位一看是理科就片面認(rèn)為是偏理論的內(nèi)容，從而讓很多學(xué)生錯(cuò)失了進(jìn)一步就業(yè)的好機(jī)會(huì)。而這樣的結(jié)果直接導(dǎo)致后面報(bào)考該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生越來(lái)越少，最后只能靠調(diào)劑維持正常教學(xué)。其實(shí)，很多高校即使是理科性質(zhì)的集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)W習(xí)的課程和內(nèi)容，與工科性質(zhì)的集成電路設(shè)計(jì)方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結(jié)果卻大相徑庭。

二、改革措施

鑒于目前國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)方向的本科教學(xué)現(xiàn)狀，可以從以下幾個(gè)方面改進(jìn)，從而更好地推進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)。

1.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)量

現(xiàn)階段的集成電路本科教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)量太少，以“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程為例，多媒體教學(xué)量40個(gè)學(xué)時(shí)但實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅8個(gè)學(xué)時(shí)。相對(duì)于40個(gè)學(xué)時(shí)的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)以致用或?qū)⒗碚撊谌雽?shí)踐的需求。40個(gè)學(xué)時(shí)的理論課囊括了單級(jí)預(yù)算放大器、全差分運(yùn)算放大器、多級(jí)級(jí)聯(lián)運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源電流源電路、開(kāi)關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)，而8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課除去1至2學(xué)時(shí)的工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生電路設(shè)計(jì)的課時(shí)量太少。

在本科階段就教會(huì)學(xué)生使用各種常用EDA軟件，對(duì)于增加學(xué)生的就業(yè)及繼續(xù)深造機(jī)會(huì)是非常必要的。一方面，現(xiàn)在社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長(zhǎng)的時(shí)間專(zhuān)門(mén)充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過(guò)的。另一方面，實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比純理論的學(xué)習(xí)更容易接受，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程除了可以增加學(xué)生的動(dòng)手操作能力，同樣會(huì)深化學(xué)生對(duì)已有理論知識(shí)的理解。因此，在實(shí)踐教學(xué)工作中，增加本科教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)量可以有效促進(jìn)教學(xué)和增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.降低理論課難度尤其是復(fù)雜的公式推導(dǎo)

“教師的任務(wù)是授之以漁，而不是授之以魚(yú)”，這句話對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)老師來(lái)說(shuō)恰如其分。對(duì)于相同的電路結(jié)構(gòu)，任何一個(gè)電路參數(shù)的變化都可能會(huì)導(dǎo)致電路性能發(fā)生翻天覆地的變化。在國(guó)際國(guó)內(nèi)，每年都會(huì)有數(shù)百個(gè)新電路結(jié)構(gòu)專(zhuān)利產(chǎn)生，而這些電路的設(shè)計(jì)人員多是研究生或以上學(xué)歷人員，幾乎沒(méi)有一個(gè)新的電路結(jié)構(gòu)是由本科生提出的。

對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)，他們只是剛剛涉足集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是最基礎(chǔ)的集成電路相關(guān)理論知識(shí)、電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。在創(chuàng)新方面對(duì)他們沒(méi)有過(guò)多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復(fù)雜的公式及公式推導(dǎo)，其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路分析基本方法等，而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。例如，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長(zhǎng)的公式及繁瑣的推導(dǎo)極大地削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)對(duì)于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解也沒(méi)有太多的益處。[3]另外，從專(zhuān)業(yè)需要方面出發(fā)，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)更多的是需要學(xué)生掌握各種半導(dǎo)體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學(xué)中繁瑣的公式推導(dǎo)，轉(zhuǎn)而側(cè)重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數(shù)字集成電路”的教學(xué)。

3.增加就業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)含量

從集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)進(jìn)入本科教學(xué)后的近十年間本科生就業(yè)情況看，集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的本科生畢業(yè)后直接從事集成電路設(shè)計(jì)方向相關(guān)工作的非常少，多數(shù)選擇繼續(xù)深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因?yàn)楸究粕诨局R(shí)儲(chǔ)備方面還不能達(dá)到集成電路設(shè)計(jì)人員的要求外，更主要的原因是隨著國(guó)家對(duì)集成電路的大力扶持，現(xiàn)在開(kāi)設(shè)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高等院校越來(lái)越多，很多都是具有研究生辦學(xué)能力的高校，也就是說(shuō)有更多的更高層次的集成電路設(shè)計(jì)人才在競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)原本就不是很多的集成電路設(shè)計(jì)崗位。

另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測(cè)試等方面也都是與集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的工作，而且這些崗位相對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)崗位來(lái)說(shuō)對(duì)電路設(shè)計(jì)知識(shí)的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測(cè)試相關(guān)工作若干年的知識(shí)積累將極大地有利于其由相關(guān)崗位跳槽至集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)崗位。因此，從長(zhǎng)期的發(fā)展目標(biāo)考慮，集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)生從事版圖、工藝、測(cè)試相關(guān)方向的工作可能更有競(jìng)爭(zhēng)力，也更為符合本科生知識(shí)儲(chǔ)備及長(zhǎng)期發(fā)展的需求。這就對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學(xué)生就業(yè)，在集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)內(nèi)容方面，教師應(yīng)該更多地側(cè)重于基本的電路版圖知識(shí)、硅片工藝流程、芯片測(cè)試等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。

三、結(jié)論

集成電路產(chǎn)業(yè)是我國(guó)的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的重要基礎(chǔ)。大力推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須強(qiáng)化集成電路設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)的本科教學(xué)質(zhì)量和水平，而國(guó)內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)還處在孕育發(fā)展的嶄新階段，它是適應(yīng)現(xiàn)代IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展及本科就業(yè)形勢(shì)的，但目前還存在很多問(wèn)題亟待解決。本文從已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及調(diào)研情況做了一些分析，但這遠(yuǎn)沒(méi)有涉及集成電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的方方面面。不過(guò)，可以預(yù)測(cè)，在國(guó)家大力扶持下，在相關(guān)教師及學(xué)生的共同努力下，我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)定會(huì)逐步走向成熟，更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]王為慶.高職高專(zhuān)《Protel電路設(shè)計(jì)》教學(xué)改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).

篇4

1數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)課程為黑龍江大學(xué)集成電路專(zhuān)業(yè)學(xué)生本科階段的必修課。傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程可使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，熟練軟件使用過(guò)程，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力，但還存在如下三方面問(wèn)題:A.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法有待改進(jìn)。在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，上課前，學(xué)生基本不了解實(shí)驗(yàn)儀器和軟件，也不清楚實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容。課程開(kāi)始后，教師需要把相應(yīng)理論知識(shí)、儀器操作和軟件使用等內(nèi)容一一講授清楚，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，更多的講授時(shí)間就壓縮了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和探索更深入問(wèn)題的時(shí)間，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。B.實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單。目前，黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，基本單元電路的設(shè)計(jì)仿真占比較大，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不多。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎(chǔ)門(mén)電路的仿真，學(xué)生使用ModelSim軟件通過(guò)Verilog語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)電路的網(wǎng)表，然后編寫(xiě)對(duì)應(yīng)testbench文件并進(jìn)行仿真驗(yàn)證所寫(xiě)電路網(wǎng)表功能的正確性。這類(lèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生熟練掌握編程語(yǔ)言和軟件使用，并加深對(duì)基本單元電路的理解，但內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于學(xué)生設(shè)計(jì)綜合能力的進(jìn)一步培養(yǎng)還有所欠缺。C.實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制單一。傳統(tǒng)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的考核成績(jī)只做為其理論課程總成績(jī)的一小部分。黑龍江大學(xué)的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的考核形式一般為學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)課程中是否完成了幾項(xiàng)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成后所得成績(jī)的疊加即為該門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的總成績(jī)。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有固定性和同一性，成績(jī)較好的學(xué)生快速完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后難于進(jìn)一步進(jìn)行探索研究，這種簡(jiǎn)單的考核方式無(wú)法很好反映出學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能的梯度，也不利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新型思維進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，阻礙了學(xué)生的實(shí)踐能力發(fā)展。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革探索

A.課堂翻轉(zhuǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師應(yīng)由專(zhuān)注“如何教”轉(zhuǎn)向研究學(xué)生“如何學(xué)”。在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可根據(jù)本次課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在課程開(kāi)始前一周將相應(yīng)的學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)、軟件操作、硬件搭建及要解決的問(wèn)題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺(tái)上。學(xué)生需要在共享平臺(tái)上進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)期間應(yīng)查閱相關(guān)參考資料，將簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)盡量通過(guò)自學(xué)解決，將重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題標(biāo)記出來(lái)，在課堂中與教師或?qū)W習(xí)小組交流、討論，并最終解決問(wèn)題［2］。這種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式，強(qiáng)化了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，提高了課堂時(shí)間利用率，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量［3］。B.實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和模式改革。實(shí)驗(yàn)課程對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況的檢驗(yàn)和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，因此，應(yīng)打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程輔助理論課程開(kāi)設(shè)的現(xiàn)狀，將數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)部分作為一門(mén)擁有獨(dú)立學(xué)分的必修課。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)具有基礎(chǔ)性、多樣性、創(chuàng)新性和完整性，確保學(xué)生在做好基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)后，切實(shí)提升創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?shí)驗(yàn)內(nèi)容中應(yīng)增加綜合電路設(shè)計(jì)題目所占比重。目前，實(shí)驗(yàn)室擁有SEED－XDTKFPGA教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，擁有視頻顯示、LED顯示、數(shù)碼管等驗(yàn)證設(shè)備，可開(kāi)設(shè)多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。學(xué)生可利用該平成編寫(xiě)源代碼、綜合、編寫(xiě)測(cè)試文件、功能仿真、約束設(shè)計(jì)、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證結(jié)果全流程。應(yīng)充分利用SEED－XDTKFPGA教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的強(qiáng)大功能，將該平臺(tái)貫穿數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程始終，如:可增加數(shù)碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計(jì)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，獨(dú)立電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目也應(yīng)利用該平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)展。這對(duì)于提高學(xué)生的數(shù)字電路設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和掌握FPGA開(kāi)發(fā)過(guò)程具有重要意義。C.完善實(shí)驗(yàn)課程考核機(jī)制，注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。應(yīng)建立課前學(xué)習(xí)考核制度，督促學(xué)生做好課前學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式若要在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中達(dá)到好的效果，就必須建立適當(dāng)?shù)恼n前考核機(jī)制。可將學(xué)生課前學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和通過(guò)課前學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)知識(shí)的程度作為一項(xiàng)課程考核指標(biāo)，考核分?jǐn)?shù)計(jì)入最終實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)內(nèi)(占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的20%)，進(jìn)而督促學(xué)生必須做好課前學(xué)習(xí)。數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)部分的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力，因此，要注重實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新性設(shè)計(jì)能力的考核。以往實(shí)驗(yàn)總成績(jī)由每次實(shí)驗(yàn)得分累加獲得，改革后，實(shí)驗(yàn)總成績(jī)應(yīng)為課前學(xué)習(xí)考核得分(20%)、每次完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考核得分(20%)和完成一個(gè)獨(dú)立電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考核得分(60%)三項(xiàng)累加獲得。獨(dú)立電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要完成電路建模、電路網(wǎng)表編寫(xiě)、testbench編寫(xiě)和在FPGA實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行功能驗(yàn)證等工作。教師可根據(jù)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中每一步驟的完成情況給出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，這樣可以較為細(xì)致地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和電路設(shè)計(jì)能力的掌握情況，而且獨(dú)立電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分值占比較高，如果不能完成電路設(shè)計(jì)，則該門(mén)課程無(wú)法通過(guò)考核，可通過(guò)這種方式調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，加強(qiáng)學(xué)生的緊迫感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究，結(jié)合黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程現(xiàn)狀，探索了基于翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。該方法根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程存在的問(wèn)題，提出了課堂翻轉(zhuǎn)、完善課程考核機(jī)制和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革的方法，可以增強(qiáng)師生之間的交互性，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學(xué)生真正的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果，從而有效提升學(xué)生的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn):

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的應(yīng)用［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35(01):176－178.

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篇5

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

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

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

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

一、專(zhuān)業(yè)課程體系存在的主要問(wèn)題

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

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

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

二、專(zhuān)業(yè)課程體系改革的主要措施

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

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

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

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

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

三、結(jié)論

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

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