集成电路行业理解范文

关键词：集成电路EDA教学方法拓展培养

所谓“集成电路EDA”是通过设计、建模、仿真等手段搭建集成电路框架，优化集成电路性能的一门技术，也是一名优秀的集成电路工程师除了掌握扎实的集成电路理论基础外，所必须掌握的集成电路设计方法。只有熟练掌握集成电路EDA技术，具备丰富的集成电路EDA设计实践经历，才能设计出性能优越、良品率高的集成电路芯片。可以说，集成电路EDA是纤维物理学、微电子学等专业的一门非常重要的专业课程。然而，目前集成电路EDA课程的教学效果并不理想，究其根本原因在于该课程存在内容陈旧、知识点离散、概念抽象、目标不明确等不足。因此，通过课程建设和教学改革，在理论教学的模式下，理论联系实践、提高教学质量，改善集成电路EDA课程的教学效果是必要的。

为了提高集成电路EDA课程的教学质量，改善教学环境，为国家培养具备高质量的超大规模集成电路EDA技术的人才，笔者从本校的实际情况出发，结合众多兄弟院校的改革经验，针对教学过程中存在的问题，进行了课程建设目标与内容的研究。

课程建设目标的改革

拓展学科领域，激发学生自主学习兴趣本校集成电路EDA课程开设于纤维物理学专业，但是其内容包括物理、化学、电子等多个学科，教师可根据教学内容，讲述多个学科领域的专业知识，尤其是不同学科领域的创新和应用，引导学生走出本专业领域，拓展学生视野，提高科技创新意识。与学生经常进行互动，启发式和引导式地提出一些问题，让学生课后通过资料的查找和收集，在下一次课堂中参与讨论。激发学生思考问题和解决问题的兴趣。这样课内联系课外、师生全面互动、尊重自我评价的新型教学方法可以培养学生创新精神，激励自主学习，由被动式学习转为主动式学习，拓宽学生的知识面。

完善平台建设，培养学生创新实践能力在已有的实验设备基础上，打造软件、硬件、网络等多位一体的集成电路EDA平台，完善集成电路EDA实验。通过集成电路EDA平台的实践环节，既培养了学生的仿真设计能力，加深了对集成电路EDA知识的掌握，又使学生掌握了科学的分析问题和解决问题的方法。引导学生参加项目研发，鼓励学生参与大学生创新创业和挑战杯活动，以本课程的考核方式激励学生写出创新性论文，通过软件仿真、实验建模等方式设计出自己的创新性产品，利用集成电路EDA平台验证自己的设计，然后以项目的形式联系企业，将产品转化为生产力，将“产学研”一体化的理念进行实践，培养学生创新实践能力。

课程教学内容的改革

精选原版教材教材是教学的主要依据，教材选取的好坏直接影响着教学质量。传统集成电路EDA课程的教材都以中文教材为主，内容陈旧，即使是外文翻译版教材，也由于翻译质量及时间的原因，仍然无法跟得上集成电路的革新。因此，在教材选取时应当以一本英文原版教材为主，多本中文教材辅助。英文原版教材大多是国外资深集成电路EDA方面的专家以自己的实践经验和教学体会为基础，结合集成电路EDA的相关理论来进行编写，既有丰富的理论知识，又包含了大量的设计实例，使学生更容易地掌握集成电路EDA技术。但是只选择外文教材，由于语言的差异，学生对外文的理解和接受仍然存在一定的问题，为了帮助学生更好地学习，需要辅助中文教材，引导学生更好地理解外文教材的真谛。

更新教学内容著名的摩尔定律早在几十年前就指出了当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18个月至24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这条定律指引着集成电路产业飞速的发展，集成电路EDA课程是学生掌握集成电路设计的重点课程，因此必须紧跟时展，不断更新教学内容。现有的集成电路EDA教材涉及集成电路新技术的内容很少，大部分都以阐述基本原理为主，致使学生无法接触到最新的内容，影响学生在研究生面试、找工作等众多环节的发挥。在走入工作岗位后，学生感觉工作内容与学校所学的知识严重脱节，需要较长的时间补充新知识，来适应新工作。为了改善这种状况，需要以纸质教材为主，辅助电子PPT内容来进行教学。纸质教材主要提供理论知识，电子PPT紧跟集成电路的发展，随时更新和补充教学内容，及时将目前主流的EDA技术融入课程教学中。还可以进行校企结合，把企业的专家引进来，把学校的学生推荐到企业，将课程教学和企业实际相结合，才能激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果。

参考文献

[1]马颖，李华.仿真软件在集成电路教学中的应用探讨[J].中国科教创新导刊，2009.

[2]杨媛，余宁梅，高勇.半导体集成电路课程改革的探索与思考[J].中国科教创新导刊，2008（3）：78-79.

[3]李东生，尹学忠.改革传统课程教学强化EDA和集成电路设计[J].实验技术与管理，2005，4（22）.

[4]徐太龙，孟坚.集成电路设计EDA实验课程的教学优化[J].电子技术教育，2012（7）：87-89.

[5]卫铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术，2012，18（19）：4671-4672.

集成电路行业理解范文

关键词：集成电路设计；版图；EDA

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）36-0125-02

集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。

一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点

集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。

集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um1p6m工艺的雷达信号处理SOC芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。

集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flas、视频等形式进行展示。

版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nmCMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。

二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系

集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。

专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence工具主要包括：VerilogHDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具AnalogArtist、版图设计工具VirtuosoLayoutEditing、版图验证工具Dracula和Diva、自动布局布线工具Preview和SiliconEnsemble。

Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（DoublePolyDoubleMetal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具VirtuosoLayoutEditor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。

以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。

在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用VirtuosoLayoutEditor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。

三、结束语

集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节，使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识，掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用，提高了学生的工程实践能力，同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺，版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此，在今后的教学改革工作中，与时俱进，围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合，构建集成电路版图设计的教学和实践体系，具有重要的意义。

参考文献：

[1]毛剑波，汪涛，张天畅.微电子专业集成电路版图设计的教学研究[J].中国电力教育，2012，（23）：52-53.

[2]陆学斌.集成电路版图设计[M].北京：北京大学出版社，2012.

[3]DanClein.CMOS集成电路版图――概念、方法与工具[M].北京：电子工业出版社，2006.

集成电路行业理解范文篇3

关键词：模拟电子技术；实践项目；功能认知型；技术应用型；综合应用型

中图分类号：G647文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）05-0203-02

0引言

随着职业教育在我国的不断深化，各高等职业学校越来越关注人才培养的模式和专业课程的设置。模拟电子技术是电子信息类专业的一门专业基础课，旨在培养学生模拟电子技术的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高分析、解决实际问题的能力和工程实践能力。而模拟电子技术实训是加深对模拟电子技术课程的理解，培养学生具有工程技术人员应有的科学态度与优良的工作作风，是架设从课堂教学通向工程实际的桥梁。而要达到以上的目的，需开发出更多的应用型和综合型实训项目。

1模拟电子技术实训项目开发的依据和思路

模拟电子技术实践项目的开发依据教高[2006]16号文件的精神，把培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出位置。同时综合我校电类专业人才培养方案和模拟电子技术实训大纲，开发出了25个实践项目，可供应用电子技术、通信、计算机、电气工程等专业模拟电子实验教学选用。

各实践项目的实验板不再采用固定电路板，而是开发出由足够的分立元器件组成的实验板，实验电路由学生自己连接，以此加深学生对电路结构的认识，并能了解电路中每个元器件的作用，使学生运用所学的理论知识，动脑又动手，能独立的开展模拟电子电路的设计与实验，培养学生分析问题、解决问题的能力，强化工程实践训练。

2实践项目的研究与开发

本着由浅入深、由小到大、由易到难、循序渐进的认知规律，模拟电子技术实践项目从3个层次开发出25个实践项目。第一层次功能认知型共9个项目，第二层次技术应用型9个，第三层次综合应用型7个。如表1所示。

2.1功能认知型实践项目的开发功能认知型实践项目，是为了熟悉和掌握模拟电子技术基本单元电路的功能和特点、并培养模拟电子技术的基本技能而开发的。实践的目的是熟悉实践的场所、实践的注意事项；理解常用电子元器件的外特性及模拟电子技术基本单元电路的功能、结构和特点；学会常用仪器、设备的使用方法，并能正确的测试基本单元电路的性能指标。模拟电子技术的基本单元电路即为各种类型的放大电路，它是构成各种复杂放大电路的基础，所以实践要求能理解放大电路静态与动态、直流通路与交流通路等区别；理解放大电路放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标的意义；特别是针对三极管、场效应管组成的不同组态的放大电路，能搭接不同电路、并测试和判别Q点是否合适，进行适当调整，能掌握各种不同组态放大电路性能的优缺点，能正确的测试电路的各项性能指标。功能认知型实践项目，通过各类型放大电路的连接和功能测试，使理论知识得到认知，实际的操作技能得到提高，并具有一定的分析问题和解决问题的能力，为技术应用型和综合型实践奠定了基础。

2.2技术应用型实践项目的开发技术应用型实践项目是在功能认知型的基础之上，把基本的放大电路转化为集成的放大电路，并开发出了各种类型的应用电路。实践的目的是了解典型的模拟集成电路的基本知识，理解常用集成电路的基本功能及应用，学会典型的应用电路的连接、调试及性能指标的测试方法。模拟电子技术最基本、最常用的集成电路即为集成运放、集成功放和集成稳压器，由他们组成的基本典型应用电路是构成复杂电路的基础，无论是产品设计、产品开发，还是产品维修，都离不开这些基本的典型应用电路。所以技术应用型实践要求掌握集成运放的典型应用，如对比例运算、加法和减法运算，熟悉其电路结构，并能设置不同的比例系数；对电压比较器电路，能设置不同的参考电压；能用集成运放组成不同频率的正弦波振荡电路等。技术应用型实践项目把具有典型意义的模拟电子技术实际应用引入实践教学，强调了理论与实际的紧密结合，提高了分析问题和解决问题的能力，为综合应用型实践奠定了基础。

2.3综合应用型实践项目的开发综合型实践项目是由最基本的典型应用电路根据实际需要重新组合，并进行电路扩展后得到，比较复杂，有一定的综合性，是为提升模拟电子技术的综合应用而开发的。实践的目的培养学生的创新能力，提高学生的动手能力和综合应用理论知识的能力。实践要求能根据综合电路的性能要求，选择合适的单元电路进行组合，并能正确的测试和调试。如稳压电源，它是一切电子设备必不可少的组成部分，一般由整流电路、滤波电路、稳压电路组成而成，针对不同的电压要求，要能适当调整整流滤波和稳压电路的元件参数。综合应用型实践项目致力于培养分析问题和解决问题的能力。

3实践项目研发中问题的产生和解决

模拟电子技术虽然是一门较成熟的专业基础课，但成熟的实践项目基本都是功能验证型的基础实验，要开发出更多有价值的实践项目，必须结合高职教育的特点、以及市场对职业教育的要求，及时转变观念，更深的理解和掌握模拟电子技术的内容，提炼出更有层次的实践项目。另外，新开发的实践项目需花大量的时间和精力对实验电路、内容和步骤进行反复试验、改进，制定出切实可行的实验内容和步骤。针对以上两个问题，我们选择多位具有多年模拟电子技术课程教学经验和实践经验的老师和实验员组成研发队伍，对每个实践项目的提出、每个实验电路组成、参数、内容、步骤等反复进行讨论、试验、修改，最终研发出三个层次共25个实践项目。

4结束语

模拟电子技术实践项目是通过各种典型电路的测试和应用，使学生手脑并用、掌握技能、积累经验、提高能力。在教学实施的过程中，能理论联系实践，采用教、学、做、一体化的教学模式，使每一个基本单元电路和典型应用电路的结构和特点能印入脑海，给综合应用打下基础。实际应用表明，三种层次的实践项目对掌握模拟电子技术的基本知识、识读电路图、搭接实验电路、提高基本操作技能起到了有效的辅助和强化作用，提高了分析问题和解决问题的能力，为学生的可持续发展奠定了基础。

参考文献：

[1]廖先芸．电子技术实践与训练[M]北京：高等教育出版社，2005.

[2]黄永定，朱伟华．电子线路实验与课程设计[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]周雪．模拟电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

[4]江晓安．模拟电子技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.