时间：2024-01-30 15:31:22
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇集成电路设计基础，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：课程体系改革；教学内容优化；集成电路设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）34-0076-02
以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，2000年，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（18号文件），2011年1月28日，国务院了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，2011年12月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。2014年3月5日，国务院总理在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路（芯片）产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，2001年，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。
我校2002年开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。2012年，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。
一、专业课程体系存在的主要问题
1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习；有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。
2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。
3.课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生（尤其是数学基础较差的学生）学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。
二、专业课程体系改革的主要措施
1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”；“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”；“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。
我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1～12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6～17周；再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8～19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研；同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。
2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。
在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。
对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。
三、结论
集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。
参考文献：
[1]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报，2010，（5）.
[2]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.
[3]谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].电力教育，2013，（28）.
[4]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究，2008，（22）.
关键词 集成电路设计 教学方法 教学探索
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0006-02
1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了第一块集成电路，随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管。集成电路具有速度快、体积小、重量轻等优点，广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其2012年集成电路设计市场应用结构如图1所示。
自2006年以来，我国集成电路的产值为126亿美元，占全球产业总产值的5.1%，2013年我国集成电路的产值为405亿美元，占全球产业总产值的13.3%。2006年到2013年的年复合增长率达到18%，远超过全球集成电路产业整体增速。我国集成电路行业的产值如表1所示。
近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对集成电路设计人才的需求剧增。为了满足社会日益发展的需要，国家在高校内大力推广集成电路设计相关的课程，并且取得了较好的效果，使人才缺口减小，但是还是不能满足国内对集成电路设计人才实际数量的需求。为了更好地加快集成电路设计人才的的培养，本文针对《数字集成电路原理》教学中存在的问题，并且根据教学的现状，探索出集成电路设计的教学改革。
一、数字集成电路设计原理教学中的现状
集成电路设计相对于以分立器件设计的传统的电子类专业而言，偏向于系统级的大规模集成电路设计，因此，微电子专业和集成电路设计专业的学生注重设计方法的形成，避免只懂理论、不懂设计的现象。即使学生掌握了设计的方法，能够进行一些小规模的集成电路设计，但是设计出来的产品不能用，不能满足用户的需求。这就成了数字集成电路设计原理面临的问题。
二、数字集成电路设计原理教学改善的方法
（1）针对上述的问题，在多年教学的基础上，在教学方法上进行改进，改变传统的以教师为中心，以课堂讲授为主的教学方式，采用项目化教学来解决数字集成电路设计中只懂理论、不懂设计的现状。注重数字集成电路设计原理与相关课程之间的内部联系，提高学生的学习兴趣，通过将一个项目拆分成几个小项目，使学生在项目中逐渐加深了对知识点理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的集成电路设计概念。学生分成5-8人一组，通过小组的方式加强了学生的相互合作能力，让学生更有责任感和成就感。学生应用相关的EDA软件来完成项目的设计，能够掌握硬件描述语言、综合应用等数字集成电路设计工具。
（2）通过PDCA戴明环的方式改善了集成电路设计的产品可用度不高的问题。在集成电路设计过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生计划、分析、协作等多方面的能力。结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整。通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学内容和方法，使其满足社会对数字集成电路设计人才的需求。PDCA戴明环如图2所示。
（3）开展校企合作的方式，进一步提高教学质量和学生的综合素质，促进企业和学校的共同发展。这种方式实现了学校与企业的优势互补，资源共享，培养出更加适合社会所需要的集成电路设计人才，也能够让学校和企业形成无缝对接。
三、小结
随着大规模集成电路设计的发展，更多的设计工具和设计方法出现，因此，使用最新的设计工具，合理设置《数字集成电路设计原理》的教学内容，可以提高学生的设计能力和培养学生的创新能力。通过对《数字集成电路设计原理》课程教学的探索，改变了以教师为中心的传统采理论课教学方式，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践都能够满足集成电路设计人才的要求。
参考文献：
[1]殷树娟，齐巨杰. 集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-65.
[2]王铭斐，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， 2012，8（9）：4671-4672.
关键词:专用集成电路设计;创新;教学;探讨
中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0920-02
Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course
WU Yu-hua
(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)
Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.
Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss
《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。
由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。
1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标
电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。
根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。
2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标
集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。
选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。
3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标
我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。
在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。
4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标
一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。
作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。
5 结束语
《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。
参考文献:
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[3] 廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学出版社,2004.
（南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210023）
【摘 要】本文从分析集成电路设计实践教学的特点入手，对集成电路设计实验中引入研究型实践教学模式的必要性、作用分析及具体实施方法进行了具体探讨，并提出了研究型实践教学对老师、对学生的要求。
关键词 实践教学；集成电路
基金项目：南京邮电大学教改项目（JG03314JX17）。
作者简介：夏晓娟（1982—），女，南京邮电大学，副教授，从事集成电路设计领域的教学与科研工作。
随着教育改革的不断深入，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，且电子产品发展迅速，集成电路设计是与最前沿科技紧密相连的一个方向，相关的课程也应与前沿科技紧密相连，课程的学习更要注重理论联系实际，培养学生的科学思维能力和分析问题解决问题的能力。因此，集成电路设计实验应在传统的实践教学方法基础上，在“研究型实践教学模式”方面进行探讨和实践。“研究型实践教学模式”是指在实践教学中指导学生将所学理论知识用于行业实际问题分析的一种实践方法，旨在培养学生创造性的运用知识、自主的发现问题、研究问题，并解决问题的能力[1-2]。
1 确立研究型实践教学模式的必要性
集成电路（Integrated Circuit，IC）产业是信息产业的基础和核心，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，大多设计均采用无生产线设计，加工采用代工方式。成电路设计具有一定的特殊性，集成电路设计过程需要集成电路专业人才经过严格的实践训练并且积累一定的工程实践经验。全国集成电路设计相关企业对于人才的需要也越来越严格，越来越需要能力型的、具有创造力的人才，应聘的条件之一就是需要有集成电路设计的相关经验。作为一般理工科院校集成电路专业的发展在一定程度上缺乏对集成电路设计应用型人才培养的认识。因此，我们应该改变传统观念，树立IC设计研究型人才培养观。
集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台，采用先进的集成电路仿真软件，将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用，又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式，缺乏对学生创造力的培养，也缺乏与前沿科技的联系，因此需要进行教学改革的探讨和实践。
随着教育改革的不断深入，传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式，又称为研讨式教学模式，是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题，以学生为中心，以知识掌握为基础，以能力培养为主线，以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式，提高学生的创新能力，培养研究型IC设计人才。
2 研究型实践教学模式的作用分析
集成电路设计实践引入研究型实践教学模式，可以使相关领域的学生真正实现学有所用，不仅学习了集成电路设计的软件知识，同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现，从而更深入的理解理论知识，而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象，激发学习的兴趣。
集成电路设计是实践性很强的一个方向，要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通，而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识，忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展，可以在保证教学大纲不变的前提下，通过选择适用性较强的实践内容，使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通，另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容，有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践，对学校而言，可以培养更优秀学生；对学生而言，可以掌握前沿知识、促进就业。
研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖，能解决实际工作中的问题，这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣，是其他任何实践模式都不可比拟的。同时，研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告，这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。
3 研究型实践教学模式的具体实施
3．1 课程结构优化
指导学生接触各类资料，能够提出问题，进而解决问题以掌握知识、应用知识，完成对知识的一个探求过程；对实验内容进行适当调整和完善，使课程体系更全面更科学，更能贴近行业发展，更能体现学生的主动性。
3.2 采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法
在研究型实践教学模式中，师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要，结合国内外的研究现状和发展趋势，采用与行业内吻合的实验软件，挑选合适的电路原型做仿真设计，并共同探讨电路的优化方案。
3．3 专业资料查询能力培养
为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理，鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料，以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究，去伪存真，指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。
3．4 指导学生撰写专题论文（报告）
在研究型实践教学过程中，指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时，要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式；要先拟订论文的写作提纲，组织好论文的结构，做到纲举目张；会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想，不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论，由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料，进行研究，完成电路设计和仿真，最后完成专题论文的撰写。
3．5 鼓励学生参与课题研究
为调动学生参与科研创新活动的积极性，激发学生的创新思维，提高学生实践创新能力，鼓励学生参加老师的课题，锻炼学生的动手能力，培养“研究型”的思维模式。
4 研究型实践教学模式对教师和学生的要求
4．1 研究型实践教学模式对教师的要求
研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求：一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构，还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能；二是要掌握学科最新信息，不断更新知识，了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果；三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。
4.2 研究型实践教学模式对学生的要求
研究型实践教学模式对学生的要求：一是学生要有一定的知识积累，储备了比较完备的基础知识；二是要求学生具有一定的专业知识水平，熟练掌握集成电路的一些理论知识；三是要求学生具备一定的自我控制能力和自学能力；四是要求学生具备一定的科学研究能力。在研究型教学中，学生积极参与显得尤为重要，需要充分调动学生的积极性和主动性。
参考文献
［1］黄雪梅.研究型实践教学有效实现的三个关键环节[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.
关键词： 《射频集成电路设计》课程 教学改革 理论教学 实验教学
当前无线通信、全球定位及雷达等行业的爆炸性增长推动射频（RF）电路设计领域再次兴起，对射频集成电路设计工程师的需求巨大。不少高校已将《射频集成电路设计》课程作为电子信息类学生的专业必修课。射频集成电路设计与低频模拟集成电路设计及分立射频电路设计是完全不同的工作。本课程涉及多方面的基础知识、信息量大、实践性强，因此搞好射频集成电路的教学工作对提高教学质量、培养学生的实践能力和创新意识、提高就业竞争力等方面均具有重要意义［1］。
一、理论教学方面
1.兼顾基础性与工程性确定授课内容。
目前，“射频集成电路设计”课程有大量的国内外优秀教材可选，如Thomas H. Lee著的“The design of CMOS radio frequency integrated circuits”，Reinhold Ludwig及Pavel Bretchko著的“RF circuit design：Theory and applications”，W. Alan Davis及Krishna K. Agarwal著的“Radio frequency circuit design”，等等。不同的教材针对的读者各不相同，有的针对具有坚实理论基础的研究生，有的针对工程技术人员。针对本科生的教学，前期应讲授基本理论知识，使学生快速进入射频领域，接着转向更实用的射频集成电路设计，避开冗长的数学推导。讲授内容包括传输线分析、Smith圆图、多端口网络、滤波器设计、放大器设计及振荡器、混频器设计等。
建立并完善弹性教学制度。在教学目标不变的情况下，教学计划根据实际情况进行适当调整，从提高就业竞争力的角度使学生得到专业化训练，综合培养职业技能与职业意识。
2.利用生动形象的课件辅助教学。
多媒体课件是提高课堂教学质量的重要手段。制作课程的电子课件，反映教师的授课思想，体现授课内容精华，使学生提纲挈领地掌握知识要点。课件中穿插图片、动画、视频等媒体素材［2］，力求生动形象，使学生印象深刻。课件与板书相互补充，取长补短，避免枯燥的课堂讲解，很好地完成教学目标。在多媒体课件的教学过程中，不断积累经验，注重与同类课件之间的交流，取其所长，不断完善。教师应不断提高自身的专业素养及创新能力，使多媒体课件真正发挥集中性和交互性的作用，活跃课堂气氛，培养学生的学习兴趣，激发学生的感官效能，加快知识点的接收、理解和记忆，促进学生自主学习，提高教学效率。
3.以教师为主导和以学生为主体相结合。
教学过程中，教师起主导作用。教师不仅要有丰富扎实的理论知识和实践操作能力，而且要有丰富的教学、科研经验。要利用教学、科研、产业化相结合的新型模式，将科研优势转化为教学优势，用科研、产业的成果丰富和完善射频集成电路的理论与实践教学。要通过课程项目研究开发、项目教学与成果转化，做到与行业接轨。在课程项目化过程中要与企业建立密切的联系，在课程内容和实践教学体系的设置上不断调整，力求带给学生最新的知识与技能，保证让学生学有所用［3］。应追踪国内外专业动向，对近几年射频集成电路领域所取得的成果和有待深入研究的问题进行介绍，保证课程内容的时效性与先进性，让学生了解射频集成电路行业的现状及发展趋势，激发学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。
高质量的课堂教学不仅与教师的专业知识、教学能力有关，学生的专业背景、学习能力和学习态度对课堂教学的有效性也有一定的影响。教师在授课过程中要活跃课堂教学气氛，循序渐进地引导学生进行思考，培养其自主学习能力、表达交流能力，营造快乐学习的氛围。
二、实验教学方面
1.从基础性、全面性、工程性三个方面完善实验内容。
射频集成电路的问题较多地表现在电路匹配、灵敏度、器件参数一致性等问题，解决这些问题需要有强大的工具支持。ADS（Advanced Design System，先进设计系统）是一种功能强大的射频电路设计工具［4］。实验内容的设置包括基础部分和工程部分，并兼顾全面性的要求。基础部分包括DC仿真、AC仿真、S参数仿真、瞬态仿真等，工程部分包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器设计等。
2.建立网络教学平台。
网络教学平台在时间和空间上对课堂教学进行了扩展。下载中心有大量的与课程相关的资料，包括国内外优秀教材推荐，国内外射频领域的优秀团队及最近研究进展，实用软件学习指南，典型的工程实例，等等，为感兴趣的学生进行更深入的研究提供了捷径。学生可在网上与教师进行交流、挖掘潜在人才。
三、结语
本文从理论教学和实验教学两个方面对“射频集成电路设计”课程教学改革进行了有益的探讨。经过近几年的研究及建设，本课程的教学取得了较好的效果，深受学生好评。
参考文献：
［1］Reinhold Ludwig.射频电路设计――理论与应用［M］.北京：电子工业出版社，2002.
［2］王云，褚庆昕，涂治红.射频电路与天线立体化实验教材建设［J］.中国现代教育设备，2011，11：124-126.
第一条为了加快*软件产业和集成电路产业发展，根据《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，结合本市实际情况，制定本规定。
第二条按照其有关部门规定，经认定的软件企业和集成电路企业，除享受《若干政策》、国家及本市支持高新技术产业发展政策外，同时执行本政策规定。
第三条本市软件企业和集成电路企业的认定机构和认定程序，由市信息办会同市计委、市经委、市科委、市外经贸委、市教委、市财政局、市质量技监局等部门按照国家有关规定确定。
第二章软件产业
第四条由市政府安排5亿元软件产业发展专项资金，支持软件产业基础设施建设、重点软件项目、软件技术成果转化和产业化,并为相关国家项目提供匹配资金。
在上述资金中，专门设立风险种子资金，与国内外各类创业基金、投资公司、上市公司等建立风险投资机构共同投资软件产业。
第五条市经委、市科委、市信息办等有关部门和区县政府每年从其掌握的各类科技发展资金中安排不低于25%的资金，用于支持操作系统、大型数据库管理系统、网络平台、开发平台、信息安全、嵌入式系统、大型应用软件系统等基础软件和共性软件项目的研究、开发。
第六条市政府及其有关部门建立的各类科技风险投资机构要加大对软件产业的投资力度；鼓励其他科技风险投资机构对软件产业进行投资。
由市重组办积极会同有关部门做好符合条件的软件企业在境内外上市的工作。
第七条凡在沪注册并缴纳所得税的企业用*年*月*日以后企业税后利润投资于经认定的本市软件企业，形成或增加企业资本金，且投资合同期超过5年的，与该投资额对应的已征企业所得税本市地方收入部分，由同级财政给予支持。
第八条浦东软件园、*软件园、国家信息安全基地和*集成电路设计产业化基地内的软件企业，当年企业所得税实际税负超过10%的地方收入部分，由同级政府在专项资金中支持相关园区、基地，用于园区的建设和发展。
第九条工商行政管理部门要简化审批手续，对软件企业的设立实行登记制。
第十条由政府投资的项目，软件系统价格在50万元以上的，采取招投标方式进行。
政府机构和预算拨款的事业单位购买涉及国家安全的软件产品，采用政府采购的方式进行。
软件安全产品经国家信息安全认定机构认定后，方可在本市销售。
第十一条有关部门要加大知识产权保护力度，严厉打击盗版行为，并配合司法机关维护知识产权所有权人的合法权益。
各级政府机构和企事业单位必须使用正版软件。
各级财政在每年预算中安排专项资金，专款专用，用于政府机构和预算拨款的事业单位购买正版软件。当年不购买正版软件的，予以调减相应预算。
第十二条本市建立软件产品出口的互联网专用通道。通过专用通道出口的软件产品，经海关确认后，可按有形贸易方式进行收付汇核销和享受有关优惠政策。
第十三条企业进口软件再开发后出口的，经海关核准，对该进口软件采取适当保税措施或按加工贸易办法办理。
第十四条经认定的软件企业，按有关规定享有软件进出口经营权。
市外经贸委、市经委等部门和*实业公司所属各海外公司要支持软件企业到境外开设分支机构，并在设立和办理手续等方面对这些企业给予指导和协助。
第十五条对开发出具有自主知识产权的软件设计人员的奖励，经市信息办报市政府批准，免征个人所得税。
企业以实物形式给予软件人员的奖励部分，准予计入企业工资总额。
第十六条软件企业拥有自主知识产权的成果，经评估验资后，可作为无形资产追加本企业的注册资本金。
第十七条软件企业人员出国，可实行一次审批、一年内多次有效的办法；需要经常派员往返香港的软件企业，可申请办理多次往返香港的手续；无行政主管部门的软件企业人员出国（境），经市信息办确认，可以通过因公渠道办理出国（境）手续。
第十八条高等院校要加强计算机、软件等专业建设，允许在校学生转向软件专业，允许在校学生到企业从事软件开发，对成绩突出者，可给予学分。
高等院校在与软件专业相关的课程教学中，实行“双语”教学。
第十九条鼓励境内外高等院校、教育机构、著名软件企业合作办学或建立软件职业培训机构，培养软件人员。
软件人员的培训，纳入本市智力引进计划。在智力引进项目中，每年安排一定比例的软件人员参加培训。
第三章集成电路制造业
第二十条新建的芯片、掩膜、封装、测试等集成电路制造及相关项目，经认定，属于技术先进、市场前景好的，由地方财税比照鼓励外商对能源、交通投资的税收优惠政策给予扶持。
第二十一条将新建的集成电路芯片生产线项目，列为市政府重大工程项目，对其建设期内固定资产投资贷款的人民币部分，提供1个百分点的贷款贴息。
第二十二条对新建的集成电路芯片生产项目，自认定之日起3年内，免收购置生产经营用房的交易手续费和产权登记费；免收该项目所需的自来水增容费、煤气增容费和供配电贴费。
第二十三条海关、出入境检验检疫、机场等单位建立全天候预约制度，为集成电路企业进出口货物设立特快专门报关窗口，提供10小时内取、发货便利。
第二十四条由市重组办积极会同有关部门做好符合条件的集成电路企业在境内外上市的工作。鼓励集成电路企业参与上市公司资产重组。
支持上市的集成电路企业通过兼并、收购、增发等方式，扩大规模。
第二十五条本政策规定中第七条、第十四条、第十五条、第十七条、第十八条对软件产业的有关政策，亦适用于集成电路企业。
第四章集成电路设计业
第二十六条由市科委制定专项资助计划，安排经费建立IP库(集成电路设计构件库)，并构建集成电路设计技术平台，为集成电路设计企业提供EDA设计服务和性能、质量的评测认证。
鼓励电子整机产品生产企业与集成电路设计企业联合开发新产品。
第二十七条境外企业向国内企业转让集成电路设计技术等使用权或所有权，其中技术先进的，经同级财税部门核准，免征预提所得税。
关键词：工程需求；集成电路设计；实践；验证
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）44-0089-02
集成电路设计是学科交叉特性显著的一个学科，且其发展日新月异，技术更新非常快，而其主要的更新点体现在工艺水平、设计思想和设计手段上。例如，在设计SOC等大规模集成电路时，设计者首先要全方位地把握系统的主体框架，另外还要注重各个环节中的细节，有效利用EDA软件来精确地实现设计并验证其正确性。目前大多数高校开设的集成电路设计课程融入了多媒体教学，但多媒体教学多局限于PPT课件教学，虽然在教学内容上与过去的板书教学相比得到了很大的扩充，但从教学体系上说对于工程化设计流程的介绍缺乏连贯性、完整性，各个知识点的介绍相对来说较为孤立，学生对所学知识的理解无法融会贯通，对工程化设计的理解停留在概念的层面上。目前课程安排中普遍采用理论教学为主，存在实践环节过少、实践环节不成完备体系等问题。学生工程实践能力不能得到有效提升，用人单位需要花大量的时间和人力对应届学生进行培训；学生容易产生挫折情绪，不能快速适应岗位需求。本教改通过对目前国内急需集成电路设计人才的现状的思考，对集成电路设计课程的教学进行改革，实施以工程需求为导向，以工程界典型数字集成电路设计和验证流程为主线的闭环式教学。在国家急需系统级集成电路设计实用型工程人才的指导思想下，在工科院校要培养能为社会所用工程人才的办学宗旨下，以开发学生潜力、提高学生自主学习积极性为目的，结合用人单位的用人需求，我院集成电路设计课程尝试闭环教育，即课程的章节设置参照工程界数字集成电路系统的典型设计流程，知识内容涵盖从设计到流片生产甚至测试的每一个环节，而每一个重要环节都有工程实验与之相对应，形成完备的闭环知识体系。本教改项目闭环教育可分为理论教育环节和实验教育环节。
一、理论教育环节
闭环教育中的理论教育以工程界大型数字集成电路设计的典型流程为教学切入点，然后以该流程为主线介绍各个阶段涉及的理论知识和可供使用的EDA软件，每次进入下一设计阶段的讲解前，都会重新链接至流程图，见图1所示。反复出现的设计流程图，一方面可以加深学生对设计流程的印象；另一方面针对当前内容在流程中出现的位置，突出当前设计阶段与系统设计的整体关联，加强学生对各个设计阶段的设计目的、设计方法、EDA软件中参数设定偏重点的理解。这种教育方法区别于传统的单纯的由点及面的教育方法，避免出现只见树木不见森林的情况，能够在注重细节的同时加强整体观念。
二、实践教育环节
实践教育环节主要是指与理论教育相配套结合的系列实验。针对每个设计阶段都安排相应的较为全面的实验，与该阶段的理论知识形成闭环。而且，所有的实验基本可按照从系统设计开始到流片、测试的完整设计流程串接起来。
图1 大型数字集成电路设计的典型流程
实验指导书撰写了前端设计内容，在数字集成电路系统初期的系统分析、功能模块划分、具体硬件语言描述编译阶段，加入以硬件语言描述、编译、仿真为偏重的上机实验，目的是学习良好的系统全局观，掌握过硬的代码编写能力，并将设计下载至FPGA中作为初步的硬件设计验证手段；撰写了后端设计内容，采用Cadence公司的自动布局布线器SE进行布局布线，介绍面向数字化集成电路的标准化单元概念及其相关工艺库文件的作用，着重讲授从网表到版图的转化过程以及需要注意的问题，如电源网络的合理布局、时钟网络的时序匹配及平衡扇出等方面的考虑。利用版图编辑器Virtuoso Layout进行版图验证，介绍标准单元版图与定制版图的区别、版图设计与工艺制程的关系，重点在于使学生在对版图建立感性认识的同时对IP保护有更深层次的理解。Verilog仿真器进行版图后仿真实验，强调版图寄生参数对系统功能、时序的影响，后仿真时序文件反标的含义；明确后仿真对于保证设计正确性的意义；培养认真负责的验证思想。
实践教育环节大致分为前端设计阶段、后端设计阶段、测试阶段。
1.前端设计阶段。在数字集成电路系统初期的系统分析、功能模块划分、具体硬件语言描述编译阶段，加入以硬件语言描述、编译、仿真为偏重的上机实验，目的是学习良好的系统全局观，掌握过硬的代码编写能力，并将设计下载至FPGA中作为初步的硬件设计验证手段。
2.后端设计阶段。针对数字集成电路的特点，安排面向MPW流片的实验，介绍将电路转化为高可靠性版图的主要步骤。该实验分三个阶段：①采用Cadence公司的自动布局布线器SE进行布局布线，介绍面向数字化集成电路的标准化单元概念及其相关工艺库文件的作用，着重讲授从网表到版图的转化过程以及需要注意的问题，如电源网络的合理布局、时钟网络的时序匹配及平衡扇出等方面的考虑；②版图编辑器Virtuoso Layout进行版图验证，介绍标准单元版图与定制版图的区别、版图设计与工艺制程的关系，重点在于使学生在对版图建立感性认识的同时对IP保护有更深层次的理解；③Verilog仿真器进行版图后仿真实验，强调版图寄生参数对系统功能和时序的影响、后仿真时序文件反标的含义，明确后仿真对于保证设计正确性的意义，培养认真负责的验证思想。
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）0.18um 1p6m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、Flash动画、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45nm CMOS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：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。
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（Double Poly Double Metal）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Virtuoso Layout Editor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CSMC 0.6um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Virtuoso Layout Editor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。
两个月前,我们刚刚庆祝了中华人民共和国60周年华诞,在国庆庆典上我们直接感受到了祖国的繁荣和富强,感受到了作为炎黄子孙的骄傲和自豪,感受到了龙的传人对中华民族复兴的殷切期盼。此前温总理视察无锡和南通的高新技术产业并作了重要的讲话,温总理说:“国家要把经济结构调优调轻,要发展高新技术产业,现代服务业和环保产业。高新技术产业是一个智慧产业,其发展有三个要素:第一,就是要拥有高端产品,产业的核心技术。第二,就是高新技术也得面向市场。第三,必须具有优势的研发力量。研发新的技术,能够带动一个产业,一个行业,甚至起革命性作用的技术”。总理的话清晰地指明了我们集成电路产业的战略方向,并给了我们极大的鼓励和信心。正是在这样的背景下,今天,集成电路设计业界的各路精英以及产业链各个环节的朋友又一次在厦门相聚,共同探讨中国集成电路设计业的发展,共同谋划中国集成电路设计业的未来。厦门是一个历史悠久的城市,更是一个有深厚文化底蕴的城市,如今,厦门又在随着时代的步伐向高新技术城市的方向发展,对于这次会议能够在厦门成功举办,我谨代表中国半导体行业协会集成电路设计分会向福建省和厦门市的领导表示衷心的感谢。厦门还是一个与海峡对岸最近的城市,这也为两岸企业界与专家学者直接进行交流与沟通提供了最有利的契机和场所,请允许我代表中国半导体行业协会集成电路设计分会,并以我个人的名义,向莅临会议的台湾工研院院长史钦泰先生、虞华年先生以及所有与会的贵宾表示最热烈的欢迎。
下面,我讲三个问题。
1金融危机影响下的
中国集成电路设计业概貌
2008年以来,金融风暴席卷全球,世界经济遭遇重创,金融危机波及各个产业,中国集成电路设计企业也不同程度地受到影响。一些以出口为主要市场的企业,其销售额与利润均大幅下滑;一些主要为国外整机配套的企业,由于整机市场的衰退、或换代而受到直接牵连;作为“轻资产”的部分设计企业,在金融危机的冲击下,由于缺少担保资源而不得不面临资金链中断的困境。但是,70%左右的企业平静而理性地接受了金融危机的挑战,主动、及时地调整了自己的市场和技术策略,从而继续保持了增长的态势。
在集成电路设计产业的新兴地区业已出现了可喜的成果:厦门现在已有20～30家设计企业,09年已出现亮点,诸如硅思微电子以模拟技术见长,企业营业规模预计过2亿元;海芯微电子的12位A/D芯片已在计量仪器的市场中占80%的份额;优讯公司的通信芯片已具相当高的技术含量,主要销往国际市场。天津市晶奇微电子公司的大动态范围安全监控照相芯片基于全自主开发的多项专利,如全并行像素结构,使得Bg0350监控芯片在暗光特性,动态范围,噪声,工作温度等视频监控关键性指标方面,与Sony CCD PCX223有一比,完全可以取代进口,现已量产供货。南京英特神思公司开发的适用于各类传感器及与IC结合的芯片设计用的EDA软件,与国际主流EDA软件兼容,产品已被日本尼康等国际企业采用,它将对未来物联网的传感器开发产生积极作用。
根据各地区政府所统计的数据,和企业自愿披露的信息统计,中国集成电路设计业2009年预计销售总额为379.83亿元,同比增长11%,全行业平均净利润率为13%左右(最高为50%)。
据不完全统计,各地区集成电路设计业的销售额为:京津环渤海地区104.7亿元,长江三角洲地区132.1亿元,珠海三角地区90.5亿元,其它地区18亿元,以上合计345.3亿元;一些未进行确切统计的公司的销售额按已统计数额的10%估算,则2009年中国集成电路设计业总销售额预计为345.3×1.1=379.83亿元,详见表1。
排名前35位的56个企业(占全行业企业总数的12%)的销售额总和为228.85亿元,占行业总额的60.25%。国内设计业除了总体销售总额有持续增长外,还充分利用了国内的加工资源,对整个集成电路产业的发展做出了应有的贡献,例如,士兰、上华和华越98%左右的加工能力在为国内设计业服务,中国设计企业利用中芯国际、和舰与华虹的产能分别达到了16%~35%,利用通富微电、江阴长电、天水华天的封装产能分别达到了16~90%。
排名前35位的中国设计企业,其2009年销售额的预计增长率见表2。
2 金融危机影响下
中国集成电路设计业的表现
面对金融风暴对经济的冲击,企业无非是三种出路,一是淡出市场,具体表现是破产或转产(即退出所从事的产业);二是顶住压力,渡过难关,卧薪尝胆,以求再战;三是积极调整,适应需求,以新思路、新技术、新产品来开拓新市场,扩大企业的生存和进一步发展的空间。
下面列举一些表现:
2009年,在中国集成电路设计行业的480余家企业中,约有70家企业表现为第一种情况,破产者、改行者陆续有之。少部分企业则呈现第二种情况,例如有些企业对2.5代移动通信芯片的研发投入了大量人力与物力,而3G标准推行后,运营商迅速进入3G时代,使2.5G的产品失去市场。但是这些企业没有后退,根据市场形势变化,迅速加强市场调研,抓紧利用已有的技术优势和成果继续再战。
大多数中国集成电路设计企业没有被金融危机击垮,而是以“重整河山”的勇气和积极的态度面对金融风暴的冲击。从上表可以看出,在排名前35位的企业中,约有70%的企业仍实现了正增长,约有10%的企业基本持平,只有约20%的企业同比有所下降。
造成销售额增长率下降主要有以下几个因素:
1、 世界市场需求萎缩对出口依赖型企业的打击。
2、 国内部分企业的产品同质化现象严重,中低档产品的价格竞争异常激烈,成“一片红海”之势。
3、 自身的不足和缺陷。随着电子消费产品下乡优惠政策的出台,中国市场巨大的刚性需求又一次得以显现,在世界经济危机的沙化漠原中如同一片绿洲充满了生命力。使得一些国际企业和台湾企业也受到了极大的诱惑和吸引,这些企业利用其传统的高端产品技术及其价格的优势迅速针对中国的中低端集成电路与整机市场的需求,快速的开发对路产品,在家电下乡这一大市场中获得较大的收益。同比之下,国内企业的收效是有限的,一是因为竞争进一步加剧,同时在同一个市场的需求下,暴露了我国集成电路设计企业生产的集成电路品种针对系统整机明显的不配套性。这也说明即使有好的政策和市场也往往由于自己的缺陷,竞争力不强而坐失商机。家电下乡就像一面镜子,照出了我们企业存在的不足。需要引起我们高度的重视,这也是激励我们改进的重要收获。
设计企业具有:以知识和人才为主要财富、资产轻型化、产品要不断创新换代等显着的特质。市场变化迅猛因而要求企业必须具有很高的综合应变能力。而我们有些企业在关键时刻虽然面临商机,但却找不到必要的筹资渠道和支持门路,贷款困难,资金链十分脆弱,因而研发资金捉襟见肘;更有甚者,某些企业的股东难以承受金融海啸的拍打,在急功近利思想的驱使下,提前撤资,造成企业运营轨道的断裂。
面对金融风暴的突然袭击,我们的大部分企业采取了积极的应对举措,从而缓解了市场变化对企业运营的影响。例如晶门科技受摩托罗拉从手机市场淡出的影响,其主打产品销售大幅下滑,但该企业迅速转向内地市场,与京东方、CEC等大型企业合作,在TFT大尺寸高端产品方面取得了重要突破,即将走出低谷。
设计企业与制造企业、封装企业共同开发新工艺,将产品创新的链条延伸到加工和封装环节。在“以设计主控加工”的模式探索中取得了一系列进展,如杭州士兰3年投入8亿元研发高频高压器件工艺,在LED显示屏的研制中取得重要进展,今年国庆在天安门广场上矗立的50×5m2的两幅巨型显示屏,就是士兰在国际竞标中取得的重大成果。虽然身受金融风暴的冲击,但是士兰仅在2009年一年缴税就超过1亿元。又如比亚迪与宁波中伟共同开发了高压、高频器件工艺,并通过技术的合作完成了企业并购和重组,成立了宁波中伟半导体公司;上海贝岭业已完成以设计主控工艺加工的转变。
此外士兰、比亚迪、贝岭、华为、中兴通讯、海尔、京东方、长虹等整机企业积极与设计企业相结合,有可能打造新型的IDM企业;
北京君正充分发挥自主知识产权的CPU core-Xbust的潜能,利用Android开放结构;北京创毅视讯抓住CMMB标准,这两家公司积极调动资源迅速开发新的信息平台和应用平台,并与开发商、增值商、系统应用商结成全新的联盟,推出新一代的产品, 2010年两个企业的销售额预计均可望有2-4倍的提升。
锐迪科微电子已经成为有相当实力的射频集成电路设计公司,是国内能够提供包括收发器芯片、功率放大器芯片、天线开关在内的完整射频前端解决方案的IC厂商,打破了阻碍中国通信产业发展的“短板”和瓶颈,可以提供3G(TD-SCDMA)、2G/2.5G(GSM/GPRS)、大灵通(SCDMA)、小灵通(PHS)全系列移动通信核心射频芯片。
格科微电子(上海)有限公司已经获得多项关于 CMOS 图像传感器结构和工艺方面的美国专利。格科微电子的 CMOS 图像传感器产品可以在较低的成本达到 CCD 传感器的图像品质水平,并在功耗、系统集成方面享有 CCD 无法比拟的优势。该公司已占据了全球低端图像传感器超过 50%的市场份额。
江苏隆智半导体、北京芯技佳艺与中芯国际、上海华虹合作,推出了NOR-Flash系列芯片。该系列产品采用90-110nm工艺,最大容量为64M。目前,世界Flash市场总额约为250亿美元,其中NAND-Flash约为160亿美元,NOR-Flash约为90亿美元。NAND主要用于数据存储,存取速度较慢,但容量要大(目前最高32G),对加工工艺要求很高,目前在45nm左右;NOR主要用于编码存储,对工作速度和功耗要求高,但容量不大(目前最高512M)加工工艺一般在90-180nm。因此NOR很适合我国的市场需求和加工条件。先行起步,是经济和客观的正确选择。
杭州国芯充分利用所掌握C-Core的技术优势,开发了多种芯片,2009年销售额预计增长135%,呈现出逆势上扬的可喜局面。
3对今后工作的思考和建议
3.1 产品注重功能多样化
创新与变革是集成电路产业发展的主旋律。
集成电路产业到今天,不断表现出新的趋势和特征:一方面继续专注于CMOS技术,沿着摩尔定律前进;另一方面,产品多功能化趋势日益明显。技术首先是为民所用“More than MOORE”恰恰是贯彻了这个宗旨,所以提供创新产品为己任的设计行业与设计企业应把功能多样化作为我们发展的重要战略。
3.2 实施产品品牌战略
注重产品品牌的培植,是改善市场秩序、完善产业发展环境做强产业的重要举措。我们讲品牌,是指那些在市场中已得到客户广泛认同的产品,其产品的性能、质量、价格和服务均是取得认同的要素,产品在大量使用后已积累了很好的商誉。今天市场上秩序动荡,同类化的产品不是靠性能、质量、价格、服务全面综合能力的竞争,仅仅靠降价去吸引客户,最终是丢失质量、丢失性能,产业和用户均难逃两败俱伤的下场。注重产品品牌和铸造品牌的过程就是企业和产业成熟的过程、市场稳定的过程,和实现社会经济发展的过程。
3.3 开辟新市场
① 2009年9月,第13届全国商密产品展览会在京举行,展示了一个事实:安全产品市场充满了商机。近年来国家用于数字认证系统,包括增值税发票认证系统、金融数据密码机、智能IC卡及密钥、加密传真机等数字安全产品已达6.71亿台(套),其中芯片由国内13家企业供给,深圳国民技术公司已成为这一领域的佼佼者。
② 以节能、减排和低碳能源应用为代表的绿色集成电路市场。目前,除在LED市场有所作为,其余如太阳能、风力发电等领域尚为集成电路设计企业未开垦的处女地。
③ 汽车综合信息平台。汽车电子预计是今后发展迅速的、大有可为的市场,应像对手机、PC、电视等智能平台一样予以密切关注。在汽车电子领域已取得一定成效的比亚迪公司就此提出了“One Car One Wafer”的口号。
④ 就智能卡而言,城市只剩下“红海”空间,而农村仍存在巨大的市场空间,并对智能卡的低功耗、安全和成本提出了新的需求。
⑤ 新技术和新应用的市场。比如移动互联网、物联网以及传感网带来的新技术和新应用市场。MEMS微机电系统将在上述的新应用市场中大有用武之地。
针对上述新市场我们认为在以后的发展中要特别注意如下几点:
1、 创新,不仅仅是技术的创新,更要注重技术+产品+品牌+商路的综合创新。所谓“商路”,就是能够使得产品变为商品的渠道和技巧,不仅要和加工制造企业建立战略伙伴关系,更要和增值开发商、应用开发商建立产业联盟。
2、 应用是创新的重要推动力。特别要重视“应用专利”。设计企业不应只为应用企业提供通用芯片,在芯片越来越复杂的情况下,设计公司应具备提供“芯片+软件+解决方案”的能力,从而形成自己独特的“应用专利”。发展集成电路产业,不仅要关注传统的产业结构,也要关注增值开发商、应用开发商的增长,他们是我们产业的重要联盟,只有芯片开发商、增值开发商、应用开发商都得到发展和壮大,才可能带来市场的繁荣和应用的繁荣。
3、 企业做强优于做大,一般而言指资产规模大、营业规模大,谓之“大”。强则有4个体征:营业规模、核心技术竞争力、良好的盈利能力和品牌。我认为中国的设计企业应尽快出现多个营业额大于3亿美元、净利润高于20%(毛利40~60%)的企业。才可在激烈的竞争中与国际型大企业一决高低。
4、 打造产业经济链
自深圳2009年泛珠三角创新应用高峰论坛又一次取得了共识,产品的创新可以兴旺一个企业,如i-phone对苹果的影响,技术的创新可以带动一个产业的持续发展,比如3G对移动通信产业,甚至连技术提供模式的创新都可以催生出新的产业机会,比如MTK TURN-Key解决方案对山寨手机产业。然而产业链的创新属于生态系统级的创新,可以带动整条产业链上下游的协同发展,并确保和光大产品的创新、技术创新、技术提供模式创新的成果,使产业各个环节的资源在一起协调配置发挥最大的效益,是提升产业经济的重大革新。产业链的创新是产业发展到一定阶段后的必然产物,需要产业的各个环节自发的有针对性的聚集和沟通,达到心理上的融合,是以提升经济效益为目标,才能打造垂直一体化(IDM)形成真正的产业经济链。这就意味着芯片设计、制造(含封测)、应用、分销、系统整合,已成了一个鲜活的整体。深圳作为公认的电子应用设计之都,已在整个产业链资源整合的征程上迈出了强有力的步伐,并呈现了明显的产业集聚格局。
除了地域上的趋向外,我们也需要有大企业出台,援手这种创新的整合,最终打造中国的集成电路产业经济链。华润集团、中国电子和中国电子科技集团均已在战略规划和资本层面上做出了安排。整合以创新为主体的设计企业的序幕已经展开。
5、 充分利用国家的政策和专项资金加速设计企业做强做大的步伐。如2009年4月国务院出台了“电子信息产业调整和振兴规划”;8月份启动创业板;2009年10月,筹谋已久的“核高基”国家重大专项也已启动。国家对于行业的发展给予的扶助也正向广度和深度发展,今年在国家发改委有关司局的倡导下,设计分会组织了行业内有关企业和产业化基地对我国的集成电路市场和应用进行了较为深刻的调研,并在现有的产业资源可以支撑的市场需求中,首先对五大类集成电路应用领域进行了规划,旨在打造中国品牌。拟申请一个有明确经济考核目标的产业化专项,以夯实产业基础,并希望成为承接“核高基”项目的产业平台和资源重组与结构调整的平台,工信部、财政部实施多年的电子生产发展基金,每年针对集成电路产品层面,与时俱进的强化着对集成电路企业的推动。
在经历了全球性金融危机的冲击后,弱小的设计业受到了磨练,也体会到自强不息的喜悦,但是在今天的竞争环境下,面对国际化企业的挑战,没有国家政策的必要扶持是不客观的,所以,全行业依然企盼着作为普惠性政策的新18号文件的出台。
中国的集成电路设计业是一个植根于本土的产业,是一个拥有庞大市场需求的产业,是一个有所作为、也应该有更大作为的产业。作为行业协会,我们理应继续为大家提供更好的服务,争取各级政府对设计业的大力支持,开拓各种交流信息的渠道,建立不同层面的沟通平台;作为企业,一定要克服浮躁作风,客观冷静的分析和明确自己的市场定位,随时根据市场的变化对自己的技术和产品策略进行必要的调整,以创新为本,摒弃最低端的价格竞争方式,逐步在国内以至在世界市场上建立自己的品牌,为企业做强做大、为中国做强做大不断做出新的贡献。
21世纪是信息产业大有可为的时代,是集成电路技术面临新的革命的时代。为此我们希望两岸的集成电路业界同仁能够携手合作,共同为集成电路产业的春天再创辉煌。在CCD、光纤之后,或许在不久的将来,新的诺贝尔奖金获得者就在我们中间出现,我们期待着。
现在,北方已经是寒风凛冽,但厦门依然是春色满园。金融风暴可以造成一时的萧条,但绝对不会阻挡住人类社会前进的步伐。
1发挥省实训基地作用,提升学生核心能力
“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“半导体设备维护”为微电子技术专业学生培养的核心工作岗位.在省实训基地的建设中，建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室.依托省实训基地，瞄准本专业的核心工作岗位需求，进行本专业的新技术、新工艺、新材料等实训，使学生在校期间掌握本行业的先进技术，提升就业竞争力.在微电子工艺的教学中，改变原来学生只能通过教师解说、观看录像等了解相关工艺过程，没有机会亲自动手的状况，采用理实一体化的教学模式；在IC版图设计、IC封装测试的教学中，进行大力教学改革，以项目或任务驱动，面向工作过程，实现融知识、技能与职业素质于一体的人才培养[4].
2校内外实训基地相融合，推进教学改革
微电子涉及的实训设备昂贵，学校由于本身经费的限制，只能建立非常有限的微电子实验环境，其它的要依靠校企合作方式来解决.为发挥企业的优势，与苏州中科集成电路设计中心进行紧密合作.苏州中科集成电路设计中心是中国科学院和苏州市政府联合创办的大型院地合作项目，是苏州市集成电路公共实训基地.双方合作的主要内容有：中科积极参与学校微电子专业人才培养方案的建设，在教材及教学内容上互相学习，相互渗透，该专业基于项目教学法的“IC版图设计”课程就是双方合作开发的结果，中科每年都免费接受该专业学生到中科进行为期2-3天的参观、实习、设计体验等活动，每年都派工程师到学校给学生进行行业发展及职业规划的辅导，该专业每年推荐优秀的学生，由学生自愿参加中科组织的有关“集成电路版图设计”和“集成电路测试”方面的高技能培训，并由学校与中科共同择优推荐学生就业.校企深度合作，校内外实训基地相融合的培养方式，使学生参与到企业的实际工作中，按企业员工的要求进行实战训练，提高学生的责任感、团队意识和实际技能，也降低了学生的就业成本.
3工学结合，提高人才培养质量
国家在“十二五”高等职业教育发展规划中明确提出：继续推行任务驱动、项目导向、订单培养、工学交替等教学做一体的教学模式改革.顶岗实习是让学生对社会和专业加深了解的有效方法和途径.在学校的大力支持下，先后与苏州中科集成电路设计中心、信音电子(苏州)有限公司、秉亮科技(苏州)有限公司、旺宏微电子(苏州)有限公司等公司建立了紧密的合作关系，成为本专业的校外实训基地.2009级微电子专业三个班的同学2011暑期在信音电子(苏州)有限公司进行了为期三个月的顶岗实习，这也是学校第一次一个年级的全专业学生到企业去.这是一次难得的了解企业的机会，锻炼了学生各方面的能力，特别是毅力和个人意志品质及团队合作精神.学生到企业顶岗实训，虽然很辛苦，但加深了对社会和企业的了解，挣了自己所需的学费，学生感到特别自豪，也体会到父母挣钱给自己读书的艰辛，深刻体会到以后努力学习、提高自己谋生手段的重要性.本专业探索出既增强学生的就业竞争力，又降低企业的用人成本的人才培养模式，实现企业、学校、学生、家庭等多方共赢.
4构建双师结构教学团队
实施“请进来，走出去”的培养方式，向校外实训基地苏州中科集成电路设计中心、苏州玮琪生物科技有限公司、无锡华润矽科微电子有限公司等先后派出5名教师以项目合作的方式到企业短期工作，深入企业一线亲身了解最新技术、体验工程环境，促进双师型教师队伍的建设.另外，也把企业项目带进来，目前本专业教研室的教师们承担了来自校外实训基地的3项研发项目.与此同时，实训基地先进的仪器设备，也为教师开展科研创造了条件，提升了教师的科研水平，为指导学生实训打下基础[5].
5结语
近两年多来微电子技术专业就业率和签约率较高，连续3年签约率高达85%以上，也高于学校的平均水平，2012届的签约率更高达96%.近3年的毕业生约有1/4—1/3进入集成电路设计公司从事IC版图设计的工作，成为研发辅助人员，这在高职院校各专业中是不多见的.其中不少学生被本行业的著名公司，如旺宏微电子、秉亮科技、奇景光电(苏州)有限公司等公司竞相录用，不少学生已成为公司的技术骨干.在苏州地区的主要集成电路设计公司，其后端版图设计人员，基本上有一半以上的员工是本校微电子专业毕业的学生.在微电子工艺领域，本专业也有不少学生进入像苏州纳米所等单位从事微电子工艺工作.通过推行校内外实训基地相融合，教学和课程相渗透的人才培养模式，提高了学校微电子技术专业学生的人才培养质量，成为本地区特色鲜明并有一定影响的专业.
本文作者:吴尘陈伟元工作单位:苏州市职业大学
一、企业对IC版图设计的要求分析
集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。
二、针对企业要求的版图设计教学规划
1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。
三、教学实现
1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。
作者：李亮工作单位：苏州市职业大学电子信息工程学院
动手更需动脑
如果考生有幸翻看过电子类书籍，比如《数字电路设计》《单片机原理》《微型计算机原理》等书，你会发现它的序言一般都会有这样一段话：“随着微电子学技术的快速发展，××技术在此基础上逐渐成熟起来。”是的，如果说电子是21世纪文明的基础，那么微电子学就是基础中的基础。在笔者本科阶段就读的电子科学与技术学院，微电子学的课程基本上囊括了所有的电子类学科知识，无论是集成电路设计，还是网络通信，乃至系统编程，都需要微电子学的知识。
微电子学属于工学学科，最初是从凝聚态物理和光学物理划分出来的专业，微电子学在我国起步较晚，在20世纪五六十年代作为半导体物理专业研究。后来由于企业对大规模集成电路设计人才的需求，微电子学才逐渐变成一门独立的专业学科。工学学科要求学生有较强的动手实验能力。在工艺课实验上，老师一般会带领大家去公司参观或者让学生学习实验仪器的使用，比如如何测量半导体的晶圆片电流等。在注重动手能力培养的同时。微电子人也不能把理论知识落下。在实验课上，老师会让我们完成各种简单的数字电路设计。很多同学在设计完电路后，经常是电源一打开，一股白烟腾空而起，芯片就烧坏了。这就是因为他们连芯片的引脚定义都没有搞清楚就盲目地搭建电路所造成的。
另外，微电子学专业要求学生有较强的数学能力，我们不仅需要学习高等数学的相关知识，而且需要掌握很多数学物理的研究方法。在课程设置上，集成电路设计原理、半导体器件物理、半导体工艺是微电子学的“三板斧”。集成电路设计原理是教学生如何设计出合格的电路，半导体器件物理是告诉学生芯片所用的材料性质和背后的推导模型，半导体工艺则教会学生有关芯片制作的工艺。
针对目前社会需要软硬件都精通的复合型人才的现状，微电子学专业的学生在校期间可以报名参加计算机等级考试获取相关等级的证书。或者参加微软的资格认证，它包括系统工程师、技术支持工程师、软件工程师等，培训合格后颁发Mc相关证书。另外北大青鸟等专门培训机构的证书也被很多企业认可。而且在很多高校的培养模式中，学生获得相关职业的资格证书在各方面都会有额外的加分。
连接高中与社会的桥
大学连接着高中的基础知识和未来职业的专业知识，是一座跨在学校和社会之间的桥梁。在大学期间不仅要学会以后进入社会的生存技能，也要能够为自己以后的未来做一个规划。
对于微电子学专业的学生来说，选择自己感兴趣的方向尤为重要。在大学期间若想建立起自己的学习方法和专业兴趣，可以多参加教育部、企业、学校等单位举办的电子竞赛，如中国大学生电子设计竞赛、国家创新实验室项目等，通过参加这些项目活动，个人能力会得到飞速提高。也能使你在学习微电子学相关课程的过程中，能够体会到一种系统性的知识架构，以及科学的分析实验数据的方法。
很多人认为学IT专业就是一天到晚打游戏，诚然，有一部分人是这样浑浑噩噩度过大学四年的，但并不局限于IT类专业。追根到底，我觉得这是由于没有找到专业的兴趣。兴趣是最好的老师，在这里拿创新工场总裁、谷歌前全球副总裁兼中国区总裁李开复老师说过的一句话和大家共勉：“我现在感到当你做你喜欢做的事情的时候，你吃饭、睡觉、洗澡都不停地在想它，然后它就不得不变成你的一种天赋，然后它就不得不变成你的兴趣 。”
择校与择业
在院校的选择上。北京大学的微电子工艺全国最好，器件也很好；清华大学整体很强，设计较好；东南大学则是微机电系统（MEMS）最好；电子科技大学的微电子专业在通讯方面研究能力很强，工业器件和薄膜集成方面的实力也属上乘。
