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關鍵詞：集成電路設計與集成系統；CDIO；一體化

1 CDIO一體化課程

CDIO一體化課程是一個由相互支持的專業課程和明確集成個人、人際交往能力以及產品、過程和系統的構建能力為一體的方案所設計出的課程計劃[1]。即按照CDIO（構思-設計-實施-運行）理念，在不增加教學內容和時間的基礎上，調整和優化原有教學的計劃，以實現知識、能力和態度培養的一體化及專業技能與人文素養培養的一體化。同時，CDIO一體化課程也是“做中學”和“基于項目的教育和學習”（project based education and learning 簡稱PBL）的具體體現[2]。PBL區別于傳統教學法實現了三個轉變：以教師為中心轉變為以學生為中心、以課本為中心轉變為以項目為中心及以課堂為中心轉變為以經驗和能力為中心。強調學習的目的性和主動性。

2 集成電路設計與集成系統專業課程體系及問題分析

課程體系理論對課程計劃的研究與設計起著指導意義，從一定程度上反映了對學科知識體系和學生能力培養的認知[3]。下面從課程組織上來分析集成電路設計與集成系統專業傳統課程設計存在的問題。

集成電路設計與集成系統專業課程組織及問題分析。基于Grinter報告[4]，現將我校集成電路設計與集成系統專業的公共課，專業基礎課和專業課等進行了重新劃分，如表1所示。再對比麻省理工學院（MIT）的航空航天工程專業課程[5，6]，（MIT多年來被QS世界大學排名和世界大學學術排名評為世界第一，其已成為CDIO工程教育的標桿），討論了基于CDIO一體化課程理念下我國集成電路設計與系統專業在課程設置上存在的問題：（1）工程實驗課程比例低。工程分析與設計及工程實驗類需要發揮學生能動性的課程僅為21%，遠低于基礎科學等理論課程.而麻省理工學院2014級航空航天工程專業課程體系中實踐課程學分比例為45%；（2）人文社科類課程比例較低，不足10%。MIT航空航天工程專業課程體系中人文社科類課程學分比例為37%，人文社科類課程目標是培養學生作為一個公民應具有的基本素質和作為專業人士應具有的職業道德，在強調專業教育的同時不可忽視人文社科類的教育；（3）選修課比例不足。非限定性選修課程不足5%。而MIT課程體系中選修課程比例為55.8%，其中非限定性選修課程比例為24%。大量選修課的設置充分給予了學生學習的主動性，尊重學生個性發展及創新力的培養。

3 基于CDIO的集成電路設計與集成系統專業一體化課程體系模型研究

集成電路設計與集成系統作為一個典型的工科類專業，注重學生的動手能力、分析和解決問題的能力、創新能力及人文素養的培養。而課程體系的建立能從學科知識體系方向來引導學生各方面能力的培養。

集成電路設計與集成系統專業一體化課程設計。采取“自上而下”的總線型結構模式，如圖1。即以項目設計為導向，先給出宏觀、整體的概念，再由宏觀到微觀，由整體到局部，由項目所涉及的專業知識到專業知識所涉及的專業基礎知識等展開整個課程。

對比傳統課程體系具有明顯的優勢：第一，通過以職業方向為導向的規劃，學生可根據自己興趣選擇適合自己的團隊，達到因材施教的目的；第二，以組建團隊來制定課程并完成項目，打破了傳統的分班教學制，學生通過相互討論，溝通以解決問題能培養團隊合作意識。第三，實現了學科間的相互支撐及聯系，學生每上一門課程都能明確該課程與先修課程和后續課程之間的聯系，以及整個課程體系的學習目的。第四，經歷了一到六學期的學習為最后項目的實現做好了充分準備，若以該項目為學生的畢業設計可提高論文質量，又避免了論文作假，抄襲等現象等。第五，從課程組織上看，以項目為主線展開的必修課程大大減少，除此以外的專業課程、專業基礎課程和學科基礎課程均作為選修課程，使學生擁有更多跨專業學習的選擇機會。另外，人文社科類等公共課程貫穿于整個大學課程中，以實現專業技能與人文素養的一體化培養。

與此同時，該課程體系對當前的教學模式也提出了相應要求，比如學生學習方法和教師授課方式的改革，教師團隊培養的改革，學生考核方式的改革，配套教材的改革等等。

結束語

圍繞CDIO理念，重新構建了集成電路設計與集成系統專業一體化課程結構，即以專業方向指導項目，再以項目指導課程，將能力培養融入理論學習，將知識應用融入項目實踐。希望借助課程體系改革，以實現集成電路設計與集成系統專業學生知識、能力和態度培養的一體化，專業技能與人文素養培養的一體化。同時，對我國高校工科類課程體系改革具有一定的指導意義。

參考文獻

[1]顧佩華，包能勝，康全禮等.CDIO在中國（上）[J].高等工程教育研究，2012，3：24-40.

[2]查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，3：1-6.

[3]王偉廉.高等學校課程體系現代化研究[D].廈門：廈門大學，2004.

[4]孔寒冰.國際工程教育前沿與進展2007[M].浙江：浙江大學出版社，2009：179-192.

[5]張英.基于CDI0理念我國機械設計制造及其自動化專業本科課程體系研究[D].浙江：浙江大學，2014.

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[關鍵詞]輸電線路;融冰;監測系統

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0042-01

前言：目前在世界范圍內自然災害頻繁發生，而輸電線路容易受到各種極端天氣的影響，其中較為嚴重的是低溫雨雪對輸電線路造成的危害。在我國，第一季度及第四季度，全國大部均面臨低溫雨雪天氣。雨雪過程頻繁，輸電線路覆冰現象多發，對電網的影響巨大，也對人們正常的生產生活造成一定損失。本文通過對輸電線路融冰過程進行分析，由此提出監測系統的設計與實現。

1.目前的融冰方式

1.1 交流短路融冰

人類使用交流電的歷史已經很久，對交流電的各種利用也研究得比較廣泛，利用交流電流融冰已經在國內外被普遍使用。目前國家電路系統中，交流線路所占比例大，例如湖南電網、應用交流電流進行融冰相對方便快捷，可從電網中直接取得電源。交流短路融冰的原理是在線路中造成局部短路，使導線發熱至可以融冰。

包括三種類型：三相短路融冰、兩相短路融冰、線―地單相短路融冰。對于進行技術改造困難，無法抵抗強覆冰的線路，交流短路融冰比較適合。但所需功率很大，因此只適合電壓不超過220kV的線路，而不適合電壓超過550kV的覆冰線路。

1.2 直流融冰

直流融冰相對于交流融冰來說具有更多的優勢：所需功率小、耗時短、融冰速度快，操作簡便易行、對電網正常工作的影響較小等。在1972年前蘇聯開始使用二極管整流裝置后，世界各國紛紛投入到對直流融冰技術的研究中。我國在2008年南方遭受極端天氣之后，電力科研工作者對直流融冰裝置和技術進行了自主研發，并在全國范圍內進行推廣，2009年至今每到覆冰期進行應用時，在應用規模和效果上表現優異，已走在世界先進水平。隨著科技的不斷發展進步，直流技術不斷改革創新，整流元器件也多種多樣，功能齊全，適合場景多。直流融冰技術應用越來越普遍。

1.3 過負荷融冰

過負荷融冰對于電壓等級為110kV的地區特別適用，地區電網不需要斷電，只需要提供足夠的負荷就可以進行融冰。過負荷融冰也稱為運行方式融冰，原理是通過調整電路的運行方式，而不用使電網停止工作，對覆冰的線路部分的負荷電流增大，來增加電能轉化為熱能的功率。這種融冰的方法簡便，對電網的影響不大，只需對電網運行方式進行調整。過負荷融冰的方法較多，目前主要采用的是這幾種方法：基于調度的調整潮流法、基于增加無功電流的融冰法、基于移相器的帶負荷法等。目前我國電網仍然是使用220kV輸電線路，和110kV線路存在很大聯系，所以使用過負荷融冰方法也比較適合。

2.融冰方案分析

2.1 融冰電流計算不準確

選擇何種融冰方法直接決定了融冰電流的計算方法，而融冰方法的選擇又與融冰線路的特點以及該線路在電網中的功能等相關聯。導線電阻、導線狀態、線路長度、天氣情況都對融冰的電流計算有很大影響。加拿大水電局根據線路覆冰的薄厚、環境的溫度、風向以及風速、輸電導線與水平地面間的距離、導線自身的電阻、吸熱系數等數據，研發了一種計算融冰電流的程序。在我國，各級、各地電力研究院根據《電力系統分析程序》，也進行了一系列的研究方案。但是這些理論成果在實際應用中并不方便，同時準確度比較低，在具體情況中，對融冰電流的計算的把控并不是十分精確。

2.2 融冰時間計算不準確

從對國內外融冰系統的現狀分析來看，對融冰時間的計算主要采用的方法是建立數學模型，所得假設比較保守固定，例如在實際情況下，輸電導線上的覆冰并不是十分整齊的對稱圖形，而經常為橢圓、菱形、錐形、針狀等不規則的形狀。同時，在融冰過程中，覆冰比較薄的部分常常會出現水膜，水膜的出現將會使冰繞其重心旋轉，融冰時間因此減少;同時，輸電導線的震動和彎曲、融冰時的天氣狀況、環境中的風速、導線覆冰厚度與地面覆冰厚度不一致等都會對融冰時間計算的數學模型假設結果造成影響。實際上，融冰所需時間通常比假設的結果要久。

2.3 線路融冰的可行性

對于融冰線路的可行性進行分析，融冰電流需要的融冰電源的電壓是關鍵。由于設備能力和實際情況的制約，系統存儲無功的能力受限制。對于長度不超過169km的輸電線路，如按交流短路融冰方式來說，最小融冰電流所需融冰電源為220kV，但無功功率同時限制了電源電壓，若按照此種方式融冰，則無功功率應大于或等于2000Mvar;而對于550kV供電線路來說，不能使用220kV作為融冰電源，也不能使用550kV作為融冰電源。當環境溫度在18攝氏度、無風，融冰電流不低于4000A時，可使用直流融冰的方法，所需功率由系統提供，不多于200MW。綜上，要針對各種線路，與實際情況相結合，選擇適宜的方案對線路進行融冰，才能高效快捷地完成融冰任務，保障廣大人民群眾的利益不受損失。

3.監測系統的設計

3.1 系統組成

輸電線路融冰過程監測系統有很多種，通常包括對輸電線路氣象情況微小變化的監測，例如環境溫度、濕度、風向、風速以及氣壓等;同時也可監測導線的覆冰狀況，例如導線的彎曲程度和震動幅度等;此外還可監測導線的實際工作溫度。監測系統的組成的基礎是位于省級監控中心的主機，還包括下轄地市的電力部門監控中心的主機、線路通信分機、氣象監測分機、專家系統等五個部分。通過這種輸電線路融冰過程的監測系統，可對導線溫度、覆冰重力動態變化、風向、風速、溫度、濕度、壓力、降水量進行從上到下的實時監測。

3.2 系統運行

該監測系統的運行方式如下：首先根據省級監控中心的主機根據時間變化得到的環境溫度、濕度、風向、風速、大氣壓力、導線的覆冰狀況、導線的彎曲程度和震動幅度、導線溫度等信息，對此進行收集整理的同時，要通過線路通信分機對各地市的氣象監測分機進行聯系，將信息發送下去。根據建立的數學模型計算并分析各個監測地點融冰線路的覆冰、融冰狀況變化情況以及當前導線的溫度變化情況等。省級監測中心可對線路通信分機進行參數設置，可直接對地市級監測中心的結果進行處理分析，這樣，能夠有效地提高融冰線路監測系統工作的效率和靈活程度。

3.3 系統試驗效果

采用上述的輸電線路融冰過程監測系統進行試驗。從線路覆冰開始監測，線路覆冰經過起始階段，發展階段以及穩定階段，期間可能會出現短時間覆冰大面積脫落，當覆冰過程結束時對該線路進行融冰，通過省級監測中心所得信息，操作人員對線路進行直流融冰操作。監測分機將融冰情況實時經由通訊分機上傳至監控中心，通過專家系統，可對導線溫度進行調節，并記錄測量數據，最終自動地繪制出一條溫度隨時間變化的曲線。通過該曲線可以清楚地了解整個現場覆冰融冰的情況。當線路覆冰程度為零時，系統通過地市級監測分機和通訊分機的反饋，可提醒操作人員停止融冰操作，結束融冰過程，避免導線溫度過高引起不必要的損失。該試驗表明，此系統對線路融冰具有很高的監測效果以及操作簡便易行等優點。

結語

輸電線路覆冰會造成很多問題和嚴重的后果，最直接的就是會給社會帶來經濟損失。所以線路的覆冰機理的研究、相關數學模型的建立、融冰過程的實現以及融冰過程的監測都十分重要。通過對融冰進行監測，可提高融冰效率，節約社會資源。

參考文獻

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在非微電子專業如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業開設集成電路設計技術相關課程，一方面，這些專業的學生有電子電路基礎知識，又有自己本專業的知識，可以從本專業的系統角度來理解和設計集成電路芯片，非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作，這些專業也是目前芯片設計需求最旺盛的領域；另一方面，對于這些專業學生的應用特點，不宜也不可能開設微電子專業的所有課程，也不宜將集成電路設計階段的許多技術（如低功耗設計、可測性設計等）開設為單獨課程，而是要將相應課程整合，開設一到二門集成電路設計的綜合課程，使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程，也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發展趨勢。因此，在課程的具體設置上，應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發展，采用EDA工具進行電路輔助設計，已經成為集成電路芯片主流的設計方法。因此，在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上，了解和掌握相關設計工具，是掌握集成電路設計技術的重要環節。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中，既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐，又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習，一方面，學員掌握了一項實實在在有用的技術；另一方面，學員了解了該項技術的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設計技術的繼續研究和學習。基礎理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業開設的課程，因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識，如半導體物理及器件、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計與實現技術上，這樣非微電子專業的學生能夠很容易入門，提高其學習興趣和熱情。

2非微電子專業集成電路設計課程實踐

根據以上原則，信息工程大學根據具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業開設集成電路芯片設計技術課程，根據近兩年的教學情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優化的理論授課內容

1）集成電路芯片設計概論：介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解，了解IC設計技術的發展歷程及基本情況，理解IC設計技術的基本概念；了解IC設計發展趨勢和新技術，包括軟硬件協同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。

2）IC產業鏈及設計流程：介紹集成電路產業的歷史變革、目前形成的“四業分工”，以及數字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業的變革和分工，了解設計、制造、封裝、測試等環節的一些基本情況，了解數字IC的整個設計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內容。

3）RTL硬件描述語言基礎：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數字邏輯電路設計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設計規則和設計方法，并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。

4）系統集成設計基礎：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統（SoC）、片上網絡（NoC）的基本概念和集成設計方法。使學員初步了解大規模系統級芯片架構設計的基礎方法及主要片內嵌入式處理器核。豐富的實踐操作內容

1）Verilog代碼設計實踐：學習通過課下編碼、上機調試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數字邏輯電路設計的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設計能力。

2）IC前端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路前端設計平臺DesignCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優化、可測性設計等內容。

3）IC后端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路后端設計平臺ICCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設計的流程和方法，主要包括后端設計準備、版圖規劃與電源規劃、物理綜合與全局優化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優化等內容。靈活的考核評價機制

1）IC設計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學員隊IC設計的一些基本知識，如基本概念、基本設計流程、簡單的代碼編寫等。

2）IC設計上機實踐操作：通過上機操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設計代碼，要求學員使用Synopsys公司數字集成電路設計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設計和驗證流程。

3）IC設計相關領域報告：通過撰寫報告的形式，要求學員查閱IC設計領域的相關技術文獻，包括該領域的前沿研究技術、設計流程中相關技術點的深入研究、集成電路設計領域的發展歷程和趨勢等，撰寫相應的專題報告。

3結語

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為推動集成電路設計業更快發展，進一步加大產品創新力度、加強芯片與系統整機、應用之間的合作，突出物聯網在集成電路設計未來發展中的核心作用，本屆年會特選址在物聯網發展核心城市――無錫市舉辦。無錫是我國微電子產業的發源地，2008年成為繼上海之后的全國第二個微電子高技術產業基地。2009年，無錫的IC產能、制造技術全國排名第一，IC晶圓制造業銷售收入145億元，占江蘇省91 %，占全國42%；無錫的IC封裝測試處于全國第三，技術水平和單體規模全國第一，IC封測業銷售收入89億元，占江蘇省的38%，占全國的18%。無錫目前擁有集成電路設計企業100余家， 2009年集成電路設計產業實現銷售收入35.33億元，全國排名第四，僅次于北京、深圳、上海之后。2009年8月7日，總理在視察無錫時提出“在激烈的競爭中，迅速建立中國的感知中國中心”這一重要指示。隨后的2009年11月13日，國務院正式批準同意支持無錫建設國家傳感網創新示范區（國家傳感信息中心）。本屆年會選擇在國內物聯網基礎條件最完善、技術能力最先進、相關專業人才最集聚的城市――無錫召開，充分發揮了無錫雄厚的IC設計基礎和物聯網發展主導地位的巨大優勢，必定進一步推動物聯網與集成電路設計產業間的合作發展，將成為我國集成電路設計產業發展的重要轉折點，具有重大的現實和歷史意義，

本屆年會以“加大產業整合，培育國產品牌，推動產業更好更快發展”為主題，突出集成電路設計與物聯網的共贏發展，強調產品自主創新和精品意識，倡導行業上下游合作和國內外合作，促進新時期我國集成電路設計業的快速發展，推動集成電路產業鏈的互動。

會議分高峰論壇、專題研討、產品展示三個部分，來自全球十多個國家和地區的近50家頂尖IC（集成電路）企業展示了各自最新的產品與技術，在大會第一天的高峰論壇上，新思、Cadence、明導、臺積電、ARM、芯原、華潤上華、華潤矽科、展訊、銳迪科等知名企業的高層代表圍繞產業現狀、機遇與挑戰、調整與創新、合作與共贏等相關議題，和與會代表分享了各自的觀點。國家發改委、工業和信息化部、科技部、中國半導體行業協會、江蘇省與其他省市有關領導；無錫市有關產業管理部門領導及市（縣）、區經信局領導、重點園區負責人；“核高基”科技重大專項總體專家組及高端通用芯片實施專家組成員；國內外有關專家；國家集成電路設計產業化基地代表；國內外物聯網和集成電路設計企業及IP服務廠商、EDA（電子設計自動化工具）廠商、Foundry（代工）廠商、封裝測試廠商、系統廠商、風險投資公司和有關媒體代表等共700多人參加了會議。

大會第二天以分會場的形式舉辦了八場專題論壇，包括物聯網與IC設計、華潤上華與您共同成長、IC設計與EDA軟件、TSMC開放創新平臺、IP與IC設計、FOUNDRY與工藝技術、IC設計與設計服務、IC設計與封裝測試，精彩內容使得會場座無虛席，讓參會代表受益匪淺。特別是其中的物聯網與IC設計分論壇，已深度涉足物聯網領域的無錫IC設計企業代表，用生動的親身體會向參會代表描繪出IC設計產業借助物聯網實現突破發展的美好前景和宏偉藍圖。

中國半導體行業協會集成電路設計分會常務副理事長魏少軍教授為大會做了題為“抓住戰略性新興產業發展機遇，推動設計產業更上一層樓”的主旨報告。他指出，戰略性新興產業的發展離不開集成電路，也為集成電路創造了全新的發展空間。集成電路責無旁貸地要擔負起支撐產業升級，經濟結構調整、發展模式轉變的重任。顯然，在這個全新的領域，集成電路設計企業要用創新的思維去積極探索和實踐新的商業模式，走出一條新路。

針對產業現狀以及發展趨勢，魏少軍副理事長為集成電路設計企業提出了幾點建議：一要苦練內功，提升核心能力；二要加強與工藝的結合；三要加大新產品的開發力度；四要走出國門，努力開拓新市場；五要加大整合和重組力度。

“創造是制造的源泉，制造是創造的延伸，而集成電路設計是產品創新的源頭”，在提到集成電路設計企業的未來發展時，中國半導體行業協會集成電路設計分會理事長王芹生女士表示，“我們必須實施大品牌戰略，建設從創造到制造的完整產業鏈，用創新迎接集成電路產業的未來。“以人為本”是未來集成電路市場的發展趨勢，也是將我國建成集成電路產業強國的強大驅動力。我們相信在“以人為本”的不斷創新中，在不久的將來，中華民族的偉大復興一定能盡快實現”。

“物聯網－IC設計發展的新機遇”，無錫市信息化和無線電管理局局長張克平以國內最專業、最權威的角度解讀了物聯網與IC設計產業共贏發展的必要性和必然性，并表示：“無錫將要舉全市之力，匯全國之智，聚全球之才，全方位推進國家傳感網創新示范區，作為推動物聯網產業發展的重要切入點，IC設計產業的爆發式增長已大勢所趨，要切實把握住這一重大機遇，為我國物聯網和IC設計產業的發展作出貢獻。”

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1 MPW服務概述

1.1 什么是MPW服務

在集成電路開發階段，為了檢驗開發是否成功，必須進行工程流片。通常流片時至少需要6~12片晶圓片，制造出的芯片達上千片，遠遠超出設計檢驗要求；一旦設計存在問題，就會造成芯片大量報廢，而且一次流片費用也不是中小企業和研究單位所能承受的。多項目晶圓MPW（Multi-Project Wafer）就是將多個相同工藝的集成電路設計在同一個晶圓片上流片，流片后每個設計項目可獲得數十個芯片樣品，既能滿足實驗需要，所需實驗費用也由參與MPW流片的所有項目分攤，大大降低了中小企業介入集成電路設計的門檻。

1.2 MPW的需求與背景

上世紀80年代后，集成電路加工技術飛速發展，集成電路設計成了IC產業的瓶頸，迫切要求集成電路設計跟上加工技術；隨著集成電路應用的普及，集成知識越來越復雜，并向系統靠近，迫切要求系統設計人員參與集成電路設計；為了全面提升電子產品的品質與縮短開發周期，許多整機公司和研究機構紛紛從事集成電路設計。因此，大面積、多角度培養集成電路設計人才迫在眉睫，而集成電路設計的巨額費用成為重要制約因素。

實施MPW技術服務必須有強有力的服務機構、設計部門和IC生產線。

1.3 MPW服務機構的任務

① 建立IC設計與電路系統設計之間的簡便接口，以便于系統設計人員能夠直接使用各種先進的集成電路加工技術實現其設計構想，并以最快的速度轉化成實際樣品。

② 組織多項目流片，大幅度減少IC設計、加工費用。

③ 不斷擴大服務范圍：從提供設計環境、承擔部分設計，到承擔全部設計、樣片生產，以幫助集成電路用戶或開發方完成設計項目。

④ 幫助中小企業實現小批量集成電路的委托設計、生產任務。

⑤ 支持與促進學校集成電路的設計與人才培養。

1.4 MPW技術簡介

（1）項目啟動階段

MPW組織者首先根據市場需要，確定每次流片的技術參數、IC工藝參數、電路類型、芯片尺寸等。設計時的工藝文件：工藝文件由MPW組織者向Foundry（代工廠）索取，然后再由設計單位向MPW組織者索取。提交工藝文件時，雙方都要簽署保密協議。

（2）IP核的使用

參加MPW的項目可使用組織者或Foundry提供的IP核，其中軟核在設計時提供，硬核在數據匯總到MPW組織者或Foundry處理后再進行嵌入。

（3）設計驗證

所有參加MPW的項目匯總到組織者后，由組織者負責對設計的再次驗證。驗證成功后，由MPW組織者將所有項目版圖綜合成最終版圖交掩膜版制版廠，開始流片過程。

（4）流片收費

每個項目芯片價格按所占Block的大小而非芯片實際大小計算。流片完成后，MPW組織者向每個項目提供10~20片裸片。需封裝、測試則另收費。

2 國外MPW公共技術平臺與公共技術服務狀況

（1）MPW服務機構創意

1980年，美國防部軍用先進研究項目管理局(DARPA)建立了非贏利的MPW加工服務機構，即MOS電路設計的實現服務機構MOSIS（MOS Implementation System）服務機構，為其下屬研究部門所設計的各種集成電路尋找一種費用低廉的樣品制作途徑。MPW服務機構與方式的思路應運而生。加工服務內容：從初期的晶圓加工到后續增加的封裝、測試、芯片設計。

（2）MOSIS機構的發展

考慮到MPW服務的技術性，1981年MOSIS委托南加州大學管理。在IC產業劇烈的國際競爭環境下，培養集成電路設計人才迫在眉睫。1985年，美國國家科學基金會NSF支持MOSIS，并和DARPA達成協議，將MPW服務對象擴大到各大學的VLSI設計的教學活動;1986年以后在產業界的支持下，將MPW服務擴大到產業部門尤其是中小型IC設計企業；1995年以后，MOSIS開始為國外的大學、研究機構以及商業部門服務。服務收費：國內大學教學服務免費，公司服務收費，國外大學優惠條件收費，國外公司收費較國內公司要高。

（3）其它國家的MPW服務機構

法國：1981年建立了CMP(Circuit Multi Projects)服務機構，發展迅速，規模與MOSIS接近，對國外服務也十分熱心。1981年至今，已為60個國家的400個研究機構和130家大學提供了服務，超過2500個課題參加了流片。1990年以前，CMP的服務對象主要是大學與研究所，1990年開始為中小企業提供小批量生產的MPW服務。由于小批量客戶的不斷增加，2001年的利潤比2000年增加了30%。

歐盟：歐盟于1995年建立了有許多設計公司加盟的EUROPRACTICE的MPW服務機構，旨在向歐洲各公司提供先進的ASIC、多芯片模塊（MCM）和SoC解決方案，以提高它們在全球市場的競爭地位。EUROPRACTICE采取了"一步到位解決方案"的服務方式，用戶只要與任何一家加盟EUROPRACTICE的設計公司聯系，就可以由該公司負責與CAD廠商、單元庫公司、代工廠、封裝公司和測試公司聯系處理全部服務事項。

加拿大：1984年成立了政府與工業界支持的非贏利性MPW服務機構CMC(Canadian Microelectronics Corporation)聯盟，是加拿大微電子戰略聯盟(Strategic Microelectronics Consortium)的一部分。目前，CMC的成員包括44所大學和25家企業。CMC的服務包括：提供設計方法和其它產品服務，提高成員的設計水平；提供先進的制造工藝，確保客戶的設計質量；提供技術及工藝的培訓。

日本：1996年依托東京大學建立了VLSI設計與教育中心VDEC(VLSI Design and Education Center)，開展MPC（Multi-Project Chip）服務。VDEC的目標是不斷提高日本高校VLSI設計課程教育水平和集成電路制造的支持力度。2001年，共有43所大學的99位教授或研究小組通過VDEC的服務，完成了335個芯片的設計與制造。VDEC與主要EDA供應商都簽有協議，每個EDA工具都擁有500~1000個license；需要時，這些license都可向最終用戶開放。VDEC還對外提供第三方IP的使用，同時，VDEC本身也在從事IP研究。

韓國：1995年，在韓國先進科學技術研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)內建立了集成電路設計教育中心IDEC(IC Design Education Center)。

可以看出，世界各先進國家都認識到IC產業在未來世界經濟發展中的重要地位，在IC加工技術發展到一定階段后，抓住了IC產業飛速發展的關鍵；在IC應用層面上普及IC設計技術和大力降低IC設計、制造費用，并及時建立有效的MPW服務機構，使IC產業進入了飛速發展期。縱觀各國MPW服務機構不盡相同，但都具有以下特點：

① 政府與產業界支持的非贏利機構；

② 開放性機構，主要為高等學校、研究機構、中小企業服務；

③ 提供先進的IC設計與制造技術，保證設計出的芯片具有先進性與商業價值；

④ 提供IC設計與制造技術的全程服務。

3 我國MPW現狀

我國大陸地區從上世紀80年代后半期開始進入MPW加工服務，從早期利用國外的MPW加工服務機構到民間微電子設計、加工的相關企業、學校聯合的MPW服務，到近期政府、企業介入后的MPW公共服務體系的建設，開始顯露了較好的發展勢頭。

3.1 與國外MPW加工服務機構合作

1986年，北京華大與武漢郵科院合作利用德國的服務機構，免費進行了光纖二、三次群芯片組的樣品制作，使武漢郵科院的通信產品得以更新換代。此后，上海交大、復旦、南京東南大學、北京大學、清華大學、哈爾濱工業大學都從國外的MPW加工服務中獲益匪淺。東南大學利用美國MOSIS機構的MPW加工服務，采用0.25和0.35 ìm的模數混合電路工藝進行了射頻和高速電路的實驗流片。

在與國外MPW服務機構的合作方面，東南大學射頻與光電子集成電路研究所取得顯著成果。建所初期就與美國MOSIS、法國CMP建立合作關系。1998年以境外教育機構身份正式加入MOSIS，同年，利用MOSIS提供的臺灣半導體公司的CMOS工藝設計規則、模型及設計資料開發了基于Cadence軟件設計環境的高速、射頻集成電路，完成了5批0.35ìm、3批0.25ìm CMOS工藝共40多個電路的設計與制造，取得了許多國內領先、世界先進水平成果。2000年東南大學射光所還與法國的CMP組織正式簽訂了合作協議。

為了推動大陸的MPW服務，射光所從2000年開始利用美國MOSIS機構為國內客戶服務，建立了MPW服務網頁，向公眾及時流片時間及加入MPW的流程和手續。2001年，射光所通過MOSIS利用TSMC的0.35和0.25ìm CMOS工藝為清華大學、信息產業部第13所、南通工學院完成了3批10多個芯片的設計制造。目前，10多個高校、研究機構、企業成為射光所MPW成員。

3.2 高校、企業、研究機構合作實現MPW服務

90年代，上海復旦大學開始著手建立國內MPW加工服務機構；1995年，無錫上華微電子公司開始承擔MPW加工服務，并于1996年組織了第一次MPW流片；1997年至1999年在上海市政府的支持下，連續組織了6次MPW流片，參加項目有82個；2000年受國家火炬計劃、上海集成電路設計產業化基地、上海市科委及上海集成電路設計研究中心委托又組織了3次35個項目的MPW流片。清華大學與無錫上華合作，針對上華工藝，開發了0.6ìm單元庫，開始了MPW加工服務，并將校內的工藝線用于MPW加工服務。近年來，在863 VLSI重大項目規劃指引下，在上海、北京、深圳、杭州等地陸續成立了集成電路產業化基地，進一步推動了MPW加工服務的開展。清華大學從2000年開始，利用上華0.6ìm CMOS工藝為本校以及浙江大學、合肥工業大學組織了4次MPW流片，總共實現了106項設計；上海集成電路設計研究中心與復旦大學，于2001年利用上華1.0和0.6ìm CMOS工藝和TSMC的0.3ìm CMOS工藝，為產業界、教育界進行了8次MPW流片，實現了109個設計項目。

隨著中國半導體工業飛速發展，將會在更多的先進工藝生產線為MPW提供加工服務，許多境外的半導體公司也在積極支持我國的MPW加工服務。隨著上海、北京多條具有國際先進水平的深亞微米CMOS工藝線的建成，國家級的MPW計劃會得到飛速發展。

3.3 臺灣地區的MPW加工服務

1992年在臺灣科學委員會的支持下，成立了集成電路設計和系統設計研究中心CIC。其目的是對大專院校的集成電路/系統設計提供MPW服務，對集成電路/系統設計人員進行培訓，并推動產業界與學院的合作研究項目。到目前為止，CIC已為超過100家的臺灣院校提供了MPW服務，總計有3909個IC項目流片成功，其中，76家大專院校有3423項，40多家研究所和產業界有486項。在EDA工具方面，有多家的IC/SYSTEM設計工具已運用在MPW的設計流程中。到目前為止，已有91家大專院校安裝了14 100多個EDA工具的許可證，另外，0.6ìm 1P3M CMOS、0.35ìm1P4M CMOS、0.25 ìm1P5M CMOS和0.18ìm1P6M CMOS的標準單元庫已開始使用。除了常規MPW服務，CIC還向大專院校提供培訓：2001年有7000人次，每年還有2次為產業界提供的高級培訓。

臺灣積體電路制造股份公司（臺積公司：TSMC）從1998年提供MPW服務，成為全球IC設計的重要伙伴。2000年以來臺積公司提供了100多次MPW服務，并完成了1000個以上IC芯片項目的研制。目前，臺積公司已分別與上海集成電路設計研究中心、北京大學微處理器研究開發中心合作，提供MPW服務。

4 我國大陸地區MPW服務基地的建設

由于大陸地區原有微電子研究機構的歷史配置，在進入基于MPW服務方式后，這些研究機構先后都介入了IC設計的MPW服務領域，并開始建立相應的MPW服務基地。

4.1 上海復旦大學與集成電路設計研究中心（ICC）

上海復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室在上海市政府支持下，于1997年成立了"上海集成電路設計教育服務中心"。主要任務是IC設計人才培養和組織MPW服務。1997~1999年組織了6次MPW流片。2000~2001年上海市科委設立"上海多項目晶圓支援計劃"，把開展MPW列為國家集成電路設計上海產業化基地的重點工作。在市科委組織下，復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室與ICC實現強強聯合，面向全國，于2000年組織了3次、2001年組織了5次MPW流片。ICC于2001年底正式與TSMC達成合作協議，開展0.35ìm MPW流片服務。2002年與中芯國際集成電路制造（上海）有限公司（SMIC）合作推出本土0.35ìm及以下工藝的MPW流片服務。從ICC設立的網站(icc.sh.cn) 可了解MPW最新動態和幾乎所有的MPW服務信息。

4.2 南京東南大學射頻與光電子集成電路研究所

1998年，南京東南大學射光所以境外教育機構的身份正式加入美國MOSIS，并簽訂有關協議，由此可獲得多種工藝流片服務。2000年5月與法國的CMP簽訂了合作協議。1999年底受教育部委托，舉辦了"無生產線集成電路設計技術"高級研討班。從2000年開始建立了MPW服務網頁，通過網頁向公眾公布流片時間及加入MPW的流程和手續，目前，高速數字射頻和光電芯片測試系統已開始運行，準備為全國超高速數字、射頻和光電芯片研究提供技術支持，有許多高校、研究單位、公司已成為射光所MPW成員。

4.3 國家集成電路設計產業化（北京）基地MPW加工服務中心

在北京市政府的支持與直接參與下建立了"北京集成電路設計園有限責任公司"。正在建設中的國家集成電路設計產業化（北京）基地MPW加工服務中心由北京華興微電子有限公司為承擔單位，聯合清華大學、北京大學共同建設。

4.4 北方微電子產業基地TSMC MPW技術服務中心

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而近年來全國工程教育認證標準發生較大的變化，電子科學與技術專業的電類課程設置，逐漸被光學類課程所取代，影響了各高校專業培養方案的制定。本文通過總結國內各高校電子科學與技術專業基礎與核心課程設置的經驗，分析本科專業對應于電子科學與技術一級學科所屬的各二級學科的基礎知識，對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程，來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。

1 全國工程教育認證標準

全國工程教育認證是我國高等教育為了融入世界得到全球高等教育界的認可而開展的認證，自2007年開始試點實行。近些年來，全國工程教育認證標準已經成為各高校制定專業培養方案的導向標準。

2011年之前的標準 2011年之前的全國工程教育認證標準指出，電子科學與技術專業的本科生運用所掌握的理論知識和技能，從事信號與信息處理的新型電子、光電子和光子材料及其元器件，以及集成電路、集成電子系統和光電子系統，包括信息光電子技術和光子器件、微納電子器件、微光機電系統、大規模集成電路和電子信息系統芯片的理論、應用及設計和制造等方面的科研、技術開發、教育和管理等工作。

可以看出，2011年之前的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求非常強調電學方面的基礎知識，特別是集成電路和集成電子系統方面的知識，光學方面的知識只是作為輔助。

2012年之后的標準 2012年之后的全國工程教育認證標準指出，電子科學與技術專業包括電動力學、固體物理、微波與光導波技術、激光原理與技術等知識領域的核心內容。2012年之后的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求較以前有了大幅度的簡化，同時也可以看出，電子科學與技術專業的標準更多地強調了光學方面的知識，而減少了電學方面的知識要求，對于集成電路方面的知識沒有做具體要求，只是提出各高校可以根據自己的特長設置特色課程。這個標準似乎更適合光電子科學與技術這樣的本科專業，當然目前國內并沒有光電子科學與技術這樣的本科專業，卻有光信息科學與技術和光電信息科學與工程這樣的本科專業，也就是說此要求跟光學專業的要求是比較接近且有所交叉重疊的。

2 國內高校本科專業課程設置

《電子科學與技術分教指委本科指導性專業規范》指出，電子科學與技術專業涵蓋的學科范圍廣闊，以數學和近代物理為基礎，研究電磁波、荷電粒子及中性粒子的產生、運動、變換及其不同媒質相互作用的現象、效應、機理和規律，并在此基礎上研究制造電子、光電子各種材料及元器件，以及集成電路、集成電子系統和光電子系統，并研究開發相應的設計、制造技術。

清華大學的電子科學與技術本科專業課程設置與2012年之后的全國工程教育認證標準更為接近，在對電學方面的基礎知識進行要求的同時更加強調了光學方面的基礎知識，而復旦、同濟、上海交大、浙江大學、東南大學等眾多高校的電子科學與技術本科專業更多地強調了集成電路、集成電子系統方面的知識，多數都把集成電路方面的知識作為必修的考試科目專業知識。

3 學科知識體系的對應關系

《授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄》中指出，工科類一級學科電子科學與技術，涵蓋了物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等4個二級學科。電子科學與技術本科專業應該涵蓋一級學科所屬各二級學科物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等方面的基礎知識，也就是說本科專業應該涵蓋固體物理或半導體物理、半導體器件、集成電路、電磁場等方面的基礎知識是比較合理的，這樣既有利于本科學生將來在本學科領域的繼續深造學習，也有利于適應社會需要而就業。

4 結束語

綜上所述，集成電路設計這樣的課程應該作為電子科學與技術專業核心課程進行設置，有條件的高校還可以分別設置模擬集成電路設計和數字集成電路設計這樣的課程作為專業核心課程。這樣既能滿足本科指導性專業規范的要求，也能滿足為后續碩士博士研究生階段的繼續深造打下基礎，還能適應國家大力發展集成電路設計與制造產業的要求。這樣就需要中國工程教育認證協會對全國工程教育認證的電子科學與技術專業標準做出修改，不再過多強調光學方面的基礎知識，而是更多地要求集成電路與集成電子系統方面的知識，這樣能引導國內各高校回歸到加強電學方面的知識教育的道路上來。

在我國大力支持集成電路設計產業發展的大環境下，本文對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程，來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。本文探討的內容希望能夠為全國工程教育認證電子科學與技術專業標準的設定提供參考，也可以為兄弟院校相關專業的課程設置提供借鑒。

參考文獻

[1]中國工程教育認證協會.工程教育專業認證標準（試行）[S].2011.

[2]中國工程教育認證協會.工程教育認證標準[S].2012.

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關鍵詞：電子科學與技術；實驗教學體系；微電子人才

作者簡介：周遠明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，講師；梅菲（1980-），女，湖北武漢人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，副教授。（湖北 武漢 430068）

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0089-02

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節，對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用，是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1，2]

一、學科背景及問題分析

1.學科背景

21世紀被稱為信息時代，信息科學的基礎是微電子技術，它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實現電子系統功能的新型技術學科，主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路，因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術，是信息社會的基石。此外，從地方發展來看，武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設，形成了以光通信、移動通信為主導，激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局，電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出，而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。

湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年，完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求，建設專業方向為微電子技術，畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統（激光器、太能電池、發光二極管等）的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來，始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引，遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡，堅持理論教學與實驗教學緊密結合，致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

2.存在的問題與影響分析

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才，就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢，學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。

二、建設思路

電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺。基礎課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗；專業課程實驗平臺即微電子實驗中心，是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題：

第一，突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎（包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等），又要求具有較寬廣的系統知識（包括計算機、通信、信息處理等基礎知識），同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合，同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練，將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。

第二，構建科學合理的微電子實驗教學體系，將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合，相互貫通，有機銜接，搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。

第三，兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域，各個領域對人才的要求既有共性，也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍，實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面，特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。

第四，實驗教學與科學研究緊密結合，推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展，教研相長，鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中，以此提升實驗教學質量。

三、建設內容

微電子是現代電子信息產業的基石，是我國高新技術發展的重中之重，但我國微電子技術人才緊缺，尤其是集成電路相關人才嚴重不足，培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強，培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。

電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心，具體包括四個教學實驗室：半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力，鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識，提升學生在微電子技術領域的競爭力，培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時，本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”，同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。

（1）半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論的理解，掌握相關的測試方法與技能，包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。

（2）微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解，掌握相關的技能，包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交（直）流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。

（3）集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等，并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力，目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體，完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。

（4）科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間，為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件，充分發揮他們的想象力，目的是培養學生的創新意識與能力，包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析，制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練，加深對所需知識的接收與理解，初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。

四、總結

本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引，遵循微電子科學的發展規律，通過實驗教學來促進理論聯系實際，培養學生的科學思維和創新意識，系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能，最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

參考文獻：

[1]劉瑞，伍登學.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2004，（5）：6-9.

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隨著國際各大半導體制造企業進入中國，中國的半導體測試業伴隨半導體設計/制造業一樣進入國際化。中國的半導體測試業必須選擇恰當的切入點，在滿足現有低端測試服務的基礎上，大力開拓中端市場；在高端市場上積極開展合作，引進技術，爭取跨越式發展。

測試對設備的新要求

隨著IC設計、制造業的快速發展，高速、高密度、SOC、ASIC等新型芯片不斷出現，對測試設備提出了高速、高密度、通用性、高性/價比的要求。但高速、高密度、高性能的要求，必然導致測試系統的工藝、結構、器件性能、復雜性的提高，從而使得測試系統體積增加、成本提高。雖然新技術、新器件的使用，提高了測試系統的速度和性能，降低了功耗和成本，但測試性能永遠要高于被測芯片的性能，新型高性能IC的速度達到幾百兆甚至幾千兆，通道數達到幾百個到幾千個。所以高端、高性能的測試系統仍然是高價格、大體積的特點。

國際上先進的測試設備制造商都針對主流測試市場推出中、高檔測試設備、但任何一款測試設備都不能滿足不斷更新的測試需求，性能、價格的矛盾，適應性和復雜性的矛盾仍需解決。各大測試設備制造商（如泰瑞達、愛德萬）都先后提出測試系統的開放性和標準化，使系統具有靈活配置、不斷升級、快速編程，以適應各種測試需求。但目前國際化的測試系統開放性標準仍未形成。主要是各大測試設備制造商都希望采用各自的標準。所以目前測試系統的開放標準都有局限性。

國內測試市場正以前所未有的速度增長，隨著中國CAD設計水平的提高，將會有大量的各類SOC、ASIC等國產芯片出現，貼近測試市場，提供快速、靈活配置，優良的技術服務，符合國內市場需求價位的國產測試設備，將是最受歡迎的測試設備。為此,北京自動測試技術研究所早在1998年就開展了開放性測試系統的研發，我們采用國際儀器、測控行業推行的開放性、標準化總線VXI、PXI總線，使我們的設備從低端到中高端產品都建立在統一的開放性、標準化總線結構上，保證了產品的兼容性、延續性、開放性及標準化的特點，加快了產品的升級換代。利用其開放性、標準化特點，可方便插入各儀器制造商提供的通用VXI、PXI測量，測試模塊靈活配置系統。這對今后大量涌現的數模混合、SOC芯片測試提供了大量測試資源。能夠根據測試需求，以最優性/價比配置系統。

測試服務業的新機遇

到2010年，全國集成電路產量將要達到500億塊，將占當時世界市場份額的5％，滿足國內市場50％的需求，基本形成具有一定規模的產業群和較為完整的產業鏈。集成電路產業是由設計業、制造業、封裝業和測試業等四業組成。測試業的生存和發展與IC產業息息相關。

篇9

【關鍵詞】集成電路 理論教學 改革探索

【基金項目】湖南省自然科學基金項目（14JJ6040）;湖南工程學院博士啟動基金。

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0255-01

隨著科學技術的不斷進步，電子產品向著智能化、小型化和低功耗發展。集成電路技術的不斷進步，推動著計算機等電子產品的不斷更新換代，同時也推動著整個信息產業的發展[1]。因此，對集成電路相關人才的需求也日益增加。目前國內不僅僅985、211等重點院校開設了集成電路相關課程，一些普通本科院校也開設了相關課程。課程的教學內容由單純的器件物理轉變為包含模擬集成電路、數字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測試等[2]。隨著本科畢業生就業壓力的不斷增加，培養應用型、創新型以及可發展型的本科人才顯得日益重要。然而，從目前我國各普通院校對集成電路的課程設置來看，存在著重傳統輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題，進而導致學生對集成電路敬而遠之，退避三舍，學習積極性不高，繼而導致學生的可發展性不好，不能適應企業的要求。

本文結合湖南工程學院電氣信息學院電子科學與技術專業的實際，詳細闡述了本校當前“集成電路原理與應用”課程理論教學中存在的問題，介紹了該課程的教學改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學與技術專業學生的專業興趣，培養學生的創新意識。

1.“集成電路原理與應用”課程理論教學存在的主要問題

1.1理論性強，課時較少

對于集成電路來說，在講解之前，學生應該已經學習了以下課程，如：“固體物理”、“半導體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強，公式較多，要求學生的數學功底要好。這對于數學不是很好的學生來說，就直接導致了其學習興趣降低。由于目前嵌入式就業前景比較好，在我們學校，電子科學與技術專業的學生更喜歡嵌入式方面的相關課程。而集成電路相關企業更喜歡研究生或者實驗條件更好的985、211高校的畢業生，使得我校集成電路方向的本科畢業生找到相關的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學與技術專業的發展方向定位為嵌入式，這就導致一些跟集成電路相關的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術”和“數字電子技術”這兩門基礎課程。這對于集成電路課程的講授更增加了難度。“集成電路原理與應用”課程只有56課時，理論課46課時，實驗課10課時。只講授教材上的內容，沒有基礎知識的積累，就像空中架房，沒有根基。在教材的基礎上額外再講授基礎知識的話，課時又遠遠不夠。這就導致老師講不透，學生聽不懂，效果很不好。

1.2重傳統知識，輕科技前沿

利用經典案例來進行課程教學是夯實集成電路基礎的有效手段。但是對于集成電路來說，由于其更新換代的速度非常快，故在進行教學時，除了采用經典案例來夯實基礎外，還需緊扣產業的發展前沿。只有這樣才能保證人才培養不過時，學校培養的學生與社會需求不脫節。但目前在授課內容上還只是注重傳統知識的講授，對于集成電路的發展動態和科技前沿則很少涉及。

1.3不因校施教，因材施教

教材作為教師教和學生學的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據，是學生獲得知識的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應用”課程采用的教材還沒有選定。如：2012年采用葉以正、來逢昌編寫，清華大學出版社出版的《集成電路設計》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫，西安交通大學出版社出版的《模擬CMOS集成電路設計》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學出版社出版的《半導體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學與技術專業學生實際情況的教材，這就導致教師不能因校施教、因材施教。

2.“集成電路原理與應用”課程理論教學改革

2.1選優選新課程內容，夯實基礎

由于我校電子科學與技術專業的學生，沒有開設“半導體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關基礎課程，因此理想的、適用于我校學生實際的教材應該包括半導體器件原理、模擬集成電路設計、雙極型數字集成電路設計、CMOS數字集成電路設計、集成電路的設計方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設計等內容，如表1所示。因此，在教學實踐中，本著“基礎、夠用”的原則，采取選優選新的思路，盡量選擇適合我校專業實際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學生實際的理論教學講義，理順了理論教學，實現了因校施教，因材施教。

表1 “集成電路原理與應用”課程教學內容

2.2提取科技前沿作為教學內容，激發專業興趣

為了提高學生的專業興趣，讓他們了解“集成電路原理與應用”課程的價值所在，在授課的過程中穿插介紹集成電路設計的前沿動態。如：從IEEE國際固體電路會議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內容，并將這些內容按照門類進行分類和總結，穿插至傳統的理論知識講授中，讓學生及時了解當前集成電路設計的核心問題。這樣不但可以激發學生的好奇心和學習興趣，還可以提高學生的創新能力。

2.3開展雙語教學互動，提高綜合能力

目前，我國的集成電路產業相對于國外來說，還存在著相當的差距。要開展雙語教學的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業術語都是由英文翻譯過來的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應商都集中在歐美國家，軟件的操作語言與使用說明書都是英文的。因此，集成電路課程對學生的英語能力要求很高，在課堂上適當開展雙語教學互動，無論是對于學生繼續深造，還是就業都是非常必要的。

3.結語

集成電路自二十世紀五十年代被提出以來，經歷了小規模、中規模、大規模、超大規模、甚大規模，目前已經進入到了片上系統階段。雖然集成電路的發展日新月異，但目前集成電路相關人才的學校培養與社會需求存在很大的差距。因此，對集成電路相關課程的教學改革刻不容緩。基于此，本文從“集成電路原理與應用”課程理論教學出發，詳細闡述了“集成電路原理與應用”課程教學所存在的主要問題，并有針對性的提出了該課程教學內容和教學方法的改革措施，這對培養應用型、創新型的集成電路相關專業的本科畢業生具有積極的指導意義。

參考文獻：

篇10

但隨著技術的不斷發展，出現了混合集成電路設計的概念，從而克服了采用分離器件設計電路所存在的問題。混合集成電路DC/DC系統相對于傳統的用分離器件設計的電源變換電路系統來說，具有高性價比、高可靠性、高速度、設計周期短等一系列的優點。

本文結合Fairchild公司設計的系列產品，對混合集成電路DC/DC變換器的設計原理、性能及應用等進行了分析研究。

混合集成電路DC/DC變換器的集成化設計方案

根據用戶需求和設計的目的不同，Fairchild公司推出的混合集成電路DC/DC變換器主要采用兩種設計方案。而每一種設計方案，電路的設計上又有細微的差，可以滿足不同用戶的需要。

1　混合集成電路DC/De變換器設計方案1

在混合集成電路DC/DC變換器中，內部電路集成了控制器、驅動器和MOSFE了等三種離散器件。對于每一類產品，其內部電路設計采用的離散器件可以包括三種離散器件中的全部或部分，具體的設計可根據用戶的實際需要進行設計。混合集成電路DC/DC變換器設計方案l的電路原理如圖1所示。

從混合集成電路DC/DC變換器設計原理圖可以看出，該電路中主要包括控制器、驅動器和MOSFE了等有源器件模塊。在實際使用時，電源輸出端需要外接電感、電容等器件對輸出電壓信號進行濾波，同時，輸出的電壓信號需要接到電路的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。

采用本方案設計的混合集成電路DC/DC變換器含有控制器、驅動器和MOSFE了等有源器件，其整機效率可以高達95％，電源變換系統性能高，相對于標準模塊具有更高的性價比。

采用本方案設計的混合集成電路DC/DC變換器產品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效應低，輸出電壓紋波低，溫度范圍寬。

2　混合集成電路DC/DC變換器設計方案2

混合集成電路DC/DC變換器設計方案2是在一片混合集成電路DC/DC的設計中采用了兩片專用或優化了MOSFET的同步BU CK電源轉換拓撲結構，其電路原理如圖2所示。

采用方案2設計的混合集成電路DC/DC變換器中，兩個MOSFET器件具有互補的作用，以降低開關損耗，而這兩個器件的設計位置可根據設計者的實際需要進行布局。該芯片還內置直通保護電路，可以有效防止電路上下橋臂的直通，大大地提高了電路的可靠性。在驅動電路設計部分，不僅比常規的電源變換設計增加了驅動能力，減少MOSFET的開通關斷損耗，還把Boost-trap二極管也集成在芯片內部，以簡化外部用戶系統電路的設計。

DC/DC變換器的電壓輸出端需要外接電感和電容，對輸出電壓信號進行濾波，以滿足用戶系統電路的需要。變換器輸出的電壓信號需要接到芯片的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。

采用此方案設計的混合集成電路DC/DC變換器產品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驅動集成電路加兩個功率MOSFE了的設計方法，寄生效應極低，輸出電壓紋波低，工作溫度范圍寬，且節省了大量的板空間。

接口設計

采用Fairchild公司DC/DC變換器方案設計的電源變換器具有較大的電壓輸入范圍，可根據需要在3.3～24V之間調整，該公司DC/DC變換器的輸出電流可達到30A，輸出電壓范圍根據需要可設計為高到輸入電壓的90％或低到O.8V。

Fairchild公司的DC/DC變換器除了基本的電壓輸入、輸出端口外，一般還有HDRV(上橋臂MOSFET驅動引腳)、LDRV(下橋臂MOSFET驅動引腳)、GLDO(門驅動信號引腳)、DISB(禁止信號引腳)、PWM(脈寬調制信號引腳)、BOOT(反饋信號引腳)等信號端口，具體到各型器件則會有微小的差異。

功耗情況

消費類電子產品由于使用環境以及自身條件的限制，用戶對所選用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是電源變換器等便攜式設備。

以Fairchild公司的產品為例，其混合集成電路DC/DC變換器采用集成化方案設計，并力求減小MOSFET的開通關斷損耗，整機效率可高達95％。由于該變換器具有較高的轉換效率，因此內部電路熱損耗低，在實際使用中只需要使用較小的散熱器或不用散熱器，從而可以降低系統電路的總體設計成本。

封裝形式與尺寸

由于數碼相機、攝像設備、媒體播放器、桌面電腦等電子設備的外型力求小巧，因此這類產品對內部電路設計中器件的選用也同樣要求小巧而高效。

很多電源公司都采用了更小更薄的封裝形式，以節省系統電路的設計空間。如Fairchild公司的FAN5069采用了SSOP-16封裝形式，尺寸僅為1.1mm×5mm×6.4mm，FDMF8700采用SMD封裝形式，尺寸僅為O.8mm×8mm×8mm。

混合集成電路DC/DC變換器的在系統應用

混合集成電路DC/DC變換器在系統電路中應用時，需要提供必要的外接器件和控制信號。

在變換器的輸入端，需要輸入合適的控制信號及直流電壓，以保證電路內部的各分離器件按設計的意圖工作。同時，為了濾除輸入電壓信號上的噪聲，建議在輸入電壓和地之間接入旁路電容，其容值應大于1μF。

在變換器的電壓輸出端需要接入合適參數的電感、電容，以濾除輸出電壓上的噪聲。混合集成電路的輸出電壓需要通過自舉電容接到電路的反饋引腳，以保證電路能夠正常工作。

混合集成電路FDMF8700為Fairchild公司推出的采用混合集成電路設計方案2的一種產品，其特點有：輸入電壓典型值12V，開關頻率最大可達500kHz，輸出電流最大可達30A，器件內在的適應性門驅動，內部集成的自舉二極管，器件最高效率大干90％，低壓鎖定，輸出電壓可禁止，采用微型SMD封裝形式，產品制造使用無鉛材料。FDMF8700電源變換器的典型應用電路如圖3所示。

圖3的電路中，DISB端為輸出禁止信號，可以方便地開關整個電源。PWM端為脈寬調制信號，用來驅動上橋臂和下橋臂的MOSFET，VIN和VCIN端為輸入電壓信號，VOUT端為輸出電壓信號，輸出電壓通過自舉電容CBOOT反饋到變換器的BOOT端。詳細電路設計請參照該芯片的技術說明書。

上圖應用電路中輸入信號和各外接器件參數的選取可根據用戶實際需要來具體確定。

結語

本文以Fairchild推出的系列產品為例對混合集成電路DC/DC變換器的設計與應用進行了分析研究。