集成電路設(shè)計范文
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【關(guān)鍵詞】集成電路;設(shè)計方法;IP技術(shù)
基于CMOS工藝發(fā)展背景下,CMOS集成電路得到了廣泛應用,即到目前為止,仍有95%集成電路融入了CMOS工藝技術(shù),但基于64kb動態(tài)存儲器的發(fā)展,集成電路微小化設(shè)計逐漸引起了人們關(guān)注。因而在此基礎(chǔ)上,為了迎合集成電路時代的發(fā)展,應注重在當前集成電路設(shè)計過程中從微電路、芯片等角度入手,對集成電路進行改善與優(yōu)化,且突出小型化設(shè)計優(yōu)勢。以下就是對集成電路設(shè)計與IP設(shè)計技術(shù)的詳細闡述,望其能為當前集成電路設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展提供參考。
1當前集成電路設(shè)計方法
1.1全定制設(shè)計方法
集成電路,即通過光刻、擴散、氧化等作業(yè)方法,將半導體、電阻、電容、電感等元器件集中于一塊小硅片,置入管殼內(nèi),應用于網(wǎng)絡通信、計算機、電子技術(shù)等領(lǐng)域中。而在集成電路設(shè)計過程中,為了營造良好的電路設(shè)計空間,應注重強調(diào)對全定制設(shè)計方法的應用,即在集成電路實踐設(shè)計環(huán)節(jié)開展過程中通過版圖編輯工具,對半導體元器件圖形、尺寸、連線、位置等各個設(shè)計環(huán)節(jié)進行把控,最終通過版圖布局、布線等,達到元器件組合、優(yōu)化目的。同時,在元器件電路參數(shù)優(yōu)化過程中,為了滿足小型化集成電路應用需求,應遵從“自由格式”版圖設(shè)計原則,且以緊湊的設(shè)計方法,對每個元器件所連導線進行布局,就此將芯片尺寸控制到最小狀態(tài)下。例如,隨機邏輯網(wǎng)絡在設(shè)計過程中,為了提高網(wǎng)絡運行速度,即采取全定制集成電路設(shè)計方法,滿足了網(wǎng)絡平臺運行需求。但由于全定制設(shè)計方法在實施過程中,設(shè)計周期較長,為此,應注重對其的合理化應用。
1.2半定制設(shè)計方法
半定制設(shè)計方法在應用過程中需借助原有的單元電路,同時注重在集成電路優(yōu)化過程中,從單元庫內(nèi)選取適宜的電壓或壓焊塊,以自動化方式對集成電路進行布局、布線,且獲取掩膜版圖。例如,專用集成電路ASIC在設(shè)計過程中為了減少成本投入量,即采用了半定制設(shè)計方法,同時注重在半定制設(shè)計方式應用過程中融入門陣列設(shè)計理念,即將若干個器件進行排序,且排列為門陣列形式,繼而通過導線連接形式形成統(tǒng)一的電路單元,并保障各單元間的一致性。而在半定制集成電路設(shè)計過程中,亦可采取標準單元設(shè)計方式,即要求相關(guān)技術(shù)人員在集成電路設(shè)計過程中應運用版圖編輯工具對集成電路進行操控,同時結(jié)合電路單元版圖,連接、布局集成電路運作環(huán)境,達到布通率100%的集成電路設(shè)計狀態(tài)。從以上的分析中即可看出,在小型化集成電路設(shè)計過程中,強調(diào)對半定制設(shè)計方法的應用,有助于縮短設(shè)計周期,為此,應提高對其的重視程度。
1.3基于IP的設(shè)計方法
基于0.35μmCMOS工藝的推動下,傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計方式已經(jīng)無法滿足計算機、網(wǎng)絡通訊等領(lǐng)域集成電路應用需求,因而在此基礎(chǔ)上,為了推動各領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展,應注重融入IP設(shè)計方法,即在集成電路設(shè)計過程中將“設(shè)計復用與軟硬件協(xié)同”作為導向,開發(fā)單一模塊,并集成、復用IP,就此將集成電路工作量控制到原有1/10,而工作效益提升10倍。但基于IP視角下,在集成電路設(shè)計過程中,要求相關(guān)工作人員應注重通過專業(yè)IP公司、Foundry積累、EDA廠商等路徑獲取IP核,且基于IP核支撐資源獲取的基礎(chǔ)上,完善檢索系統(tǒng)、開發(fā)庫管理系統(tǒng)、IP核庫等,最終對1700多個IP核資源進行系統(tǒng)化整理,并通過VSIA標準評估方式,對IP核集成電路運行環(huán)境的安全性、動態(tài)性進行質(zhì)量檢測、評估,規(guī)避集成電路故障問題的凸顯,且達到最佳的集成電路設(shè)計狀態(tài)。另外,在IP集成電路設(shè)計過程中,亦應注重增設(shè)HDL代碼等檢測功能,從而滿足集成電路設(shè)計要求,達到最佳的設(shè)計狀態(tài),且更好的應用于計算機、網(wǎng)絡通訊等領(lǐng)域中。
2集成電路設(shè)計中IP設(shè)計技術(shù)分析
基于IP的設(shè)計技術(shù),主要分為軟核、硬核、固核三種設(shè)計方式,同時在IP系統(tǒng)規(guī)劃過程中,需完善32位處理器,同時融入微處理器、DSP等,繼而應用于Internet、USB接口、微處理器核、UART等運作環(huán)境下。而IP設(shè)計技術(shù)在應用過程中對測試平臺支撐條件提出了更高的要求,因而在IP設(shè)計環(huán)節(jié)開展過程中,應注重選用適宜的接口,寄存I/O,且以獨立性IP模塊設(shè)計方式,對芯片布局布線進行操控,簡化集成電路整體設(shè)計過程。此外,在IP設(shè)計技術(shù)應用過程中,必須突出全面性特點,即從特性概述、框圖、工作描述、版圖信息、軟模型/HDL模型等角度入手,推進IP文件化,最終實現(xiàn)對集成電路設(shè)計信息的全方位反饋。另外,就當前的現(xiàn)狀來看,IP設(shè)計技術(shù)涵蓋了ASIC測試、系統(tǒng)仿真、ASIC模擬、IP繼承等設(shè)計環(huán)節(jié),且制定了IP戰(zhàn)略,因而有助于減少IP集成電路開發(fā)風險,為此,在當前集成電路設(shè)計工作開展過程中應融入IP設(shè)計技術(shù),并建構(gòu)AMBA總線等,打造良好的集成電路運行環(huán)境,強化整體電路集成度,達到最佳的電路布局、規(guī)劃狀態(tài)。
3結(jié)論
綜上可知,集成電路被廣泛應用于計算機等產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域,推進了社會的進步。為此,為了降低集成電路設(shè)計風險,減少開發(fā)經(jīng)費,縮短開發(fā)時間,要求相關(guān)技術(shù)人員在集成電路設(shè)計工作開展過程中應注重強調(diào)對基于IP的設(shè)計方法、半定制設(shè)計方法、全定制設(shè)計方法等的應用,同時注重引入IP設(shè)計技術(shù)理念,完善ASIC模擬、系統(tǒng)測試等集成電路設(shè)計功能,最終就此規(guī)避電路開發(fā)中故障問題的凸顯,達到最佳的集成電路開發(fā)、設(shè)計狀態(tài)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:CMOS 集成電路 設(shè)計技術(shù)
中圖分類號 :G642 文獻標識碼:A
一般來說,集成電路其本身可以分為CMOS與TTL兩類電路類型,CMOS具有較強的工作性能,并且其功耗較低,而TTL電路類型則具有更快的運行速度。CMOS電路由于其本身較強的性能特點,現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛地應用于集成電路的設(shè)計當中。CMOS集成電路在設(shè)計過程中,需要對于其電源、驅(qū)動、輸入輸出端與接口等設(shè)計時要予以重視。
1 CMOS集成電路的特點
(1) 運行功耗低。由于CMOS電路本身采用了場效應管,并且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計大多應用互補結(jié)構(gòu),進而使得運行過程中兩管處于不同的工作狀態(tài),其靜態(tài)功耗值無限接近于零。而實際電路工作中,電路自身具有微量的功耗,經(jīng)過測量可知,耽擱門電路的靜態(tài)功耗小于20mW。
(2) 具有較強的抗干擾能力。在電路運行中,其本身的電壓噪聲容量為整個電壓的45%,保證值則為整個電壓數(shù)值的1/3。在電壓升高的情況,其噪聲容量也會不斷增加。
(3) 電壓范圍與邏輯擺幅較大。由于其COMS電路的整體結(jié)構(gòu)相對簡單,供電電源電壓較為穩(wěn)定,工作電壓限制較低。在其他不同類型的集成電路中,其邏輯電平值的擺幅較大,相關(guān)指標較高。
(4) 穩(wěn)定性強。CMOS在工作時,其功耗較低,內(nèi)部的實際發(fā)熱量較少,并且內(nèi)部電氣參數(shù)由于其設(shè)計需求具有更高的對稱性,工作中在外界溫度發(fā)生變化時,內(nèi)部參數(shù)可以相互補償,進而其自身具有較強的溫度穩(wěn)定性。
(5) 驅(qū)動能力強。由于其電路本身具有較強的輸入阻抗,因此其輸出能力較強,一般能驅(qū)動超過50個輸入端。
2 CMOS集成電路設(shè)計技術(shù)探索
2.1電源
一般來說,CMOS集成電路的電壓在工作狀態(tài)下需要維持在3-18V左右,但是如果電路中存在一些模擬應用時,最低電壓需要保證在4V以上。CMOS電路本身具有較寬的工作電壓,則電流電路選擇上,可以不采用相關(guān)的穩(wěn)壓設(shè)備。電路的電壓接線需要保證電壓不超壓和反接。
2.2驅(qū)動
CMOS集成電路自身具有較強的驅(qū)動能力,在電路設(shè)計上,可以采用一些并聯(lián)的方式,將一些驅(qū)動能力較強的緩沖器進行連接,進而提高整個電路的驅(qū)動能力(驅(qū)動能力的增長隨著并聯(lián)門數(shù)量而變化)。
2.3輸入輸出端設(shè)計
(1)輸入端的設(shè)計。首先,要對于多余的一些輸入端進行處理。在進行電路的整體設(shè)計上,要避免出現(xiàn)輸入端的懸空狀態(tài),使得電路的邏輯關(guān)系被破環(huán)。與此同時,輸入端懸空會造成輸入阻抗過高,提高了外界噪聲干擾效果,使得整個集成電路產(chǎn)生誤動,造成了靜電擊穿問題。對于與憤懣多余輸入端的設(shè)計上,要采用低電平介入的方式,如果電路工作的速度較低,則可采用使用端和輸入端并聯(lián)的設(shè)計方式。其次,要對于輸入端的長導線介入保護。在電路設(shè)計上,要對于內(nèi)部的分布電容與電感進行控制,避免產(chǎn)生震蕩,破環(huán)內(nèi)部的二極管。再次,還要做好輸入端的靜電防護。在電路板進行運輸或者組裝調(diào)試的過程中,要做好接地,雖然CMOS電路自身具有一定抗靜電能力,但是也要做好人工接地預防,避免出現(xiàn)靜電擊穿。最后,要減少輸入信號的上升與下降時間,減少損耗,避免虛假觸發(fā)。
(2)輸出端的設(shè)計。在進行輸出端設(shè)計上,要做好線路保護。CMOS器件的輸出設(shè)計上,要避免出現(xiàn)電源短接和接地短接,減少電流對CMOS管的破環(huán)。CMOS集成電路中,輸出端要避免并接,進而預防不同器件參數(shù)不同所造成的導通電流過大問題。要想提高電路驅(qū)動力,就需要保證輸出端的器件參數(shù)與規(guī)格相同,并且保證經(jīng)過嚴格驗證后在進行并聯(lián)。如果線路的容性負載過高,則要做好有效的串聯(lián)預防,并且保證瞬態(tài)沖擊電流大小小于10mA。
3 接口設(shè)計
在電路接口設(shè)計上,要對于整個電路進行嚴格架構(gòu),并且采用運放連接時,要保證電路中電源的獨立。在整個電路中,要保證CMOS的接入電壓小于10V。如果采用單電源,則可以采用直接連接的方式。如果CMOS電路與TTL電路進行混接,則電路中要對于電路之間電壓、負載能力、輸入輸出電平的不同,設(shè)計一個轉(zhuǎn)接電路,從而避免電路內(nèi)器件受到損壞。在邏輯電平設(shè)計上,要保證其接口電路的電平匹配能力符合電路的需求。
4 結(jié)語
集成電路技術(shù)為當今高科技的快速發(fā)展增添了強大的動力。芯片集成度不斷提高使得電路性能在每一項實踐中越來越完善,為人類的科學進步奠定了強大的基礎(chǔ)。總而言之,CMOS集成電路的應用范圍十分廣泛,其自身具有獨特的特點和優(yōu)勢,在進行電路設(shè)計中,要對其中幾個重點技術(shù)進行深入的探索和分析,進而提高整個電路設(shè)計水平。
參考文獻
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而近年來全國工程教育認證標準發(fā)生較大的變化,電子科學與技術(shù)專業(yè)的電類課程設(shè)置,逐漸被光學類課程所取代,影響了各高校專業(yè)培養(yǎng)方案的制定。本文通過總結(jié)國內(nèi)各高校電子科學與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)與核心課程設(shè)置的經(jīng)驗,分析本科專業(yè)對應于電子科學與技術(shù)一級學科所屬的各二級學科的基礎(chǔ)知識,對于將集成電路設(shè)計設(shè)置為電子科學與技術(shù)專業(yè)核心課程,來完善電子科學與技術(shù)專業(yè)課程體系設(shè)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(jīng)成為各高校制定專業(yè)培養(yǎng)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(shù)專業(yè)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(tǒng)和光電子系統(tǒng),包括信息光電子技術(shù)和光子器件、微納電子器件、微光機電系統(tǒng)、大規(guī)模集成電路和電子信息系統(tǒng)芯片的理論、應用及設(shè)計和制造等方面的科研、技術(shù)開發(fā)、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(shù)專業(yè)的知識要求非常強調(diào)電學方面的基礎(chǔ)知識,特別是集成電路和集成電子系統(tǒng)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(shù)專業(yè)包括電動力學、固體物理、微波與光導波技術(shù)、激光原理與技術(shù)等知識領(lǐng)域的核心內(nèi)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(shù)專業(yè)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(shù)專業(yè)的標準更多地強調(diào)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(jù)自己的特長設(shè)置特色課程。這個標準似乎更適合光電子科學與技術(shù)這樣的本科專業(yè),當然目前國內(nèi)并沒有光電子科學與技術(shù)這樣的本科專業(yè),卻有光信息科學與技術(shù)和光電信息科學與工程這樣的本科專業(yè),也就是說此要求跟光學專業(yè)的要求是比較接近且有所交叉重疊的。
2 國內(nèi)高校本科專業(yè)課程設(shè)置
《電子科學與技術(shù)分教指委本科指導性專業(yè)規(guī)范》指出,電子科學與技術(shù)專業(yè)涵蓋的學科范圍廣闊,以數(shù)學和近代物理為基礎(chǔ),研究電磁波、荷電粒子及中性粒子的產(chǎn)生、運動、變換及其不同媒質(zhì)相互作用的現(xiàn)象、效應、機理和規(guī)律,并在此基礎(chǔ)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(tǒng)和光電子系統(tǒng),并研究開發(fā)相應的設(shè)計、制造技術(shù)。
清華大學的電子科學與技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)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(chǔ)知識進行要求的同時更加強調(diào)了光學方面的基礎(chǔ)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(shù)本科專業(yè)更多地強調(diào)了集成電路、集成電子系統(tǒng)方面的知識,多數(shù)都把集成電路方面的知識作為必修的考試科目專業(yè)知識。
3 學科知識體系的對應關(guān)系
《授予博士、碩士學位和培養(yǎng)研究生的學科、專業(yè)目錄》中指出,工科類一級學科電子科學與技術(shù),涵蓋了物理電子學、電路與系統(tǒng)、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術(shù)等4個二級學科。電子科學與技術(shù)本科專業(yè)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(tǒng)、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識,也就是說本科專業(yè)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(chǔ)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(lǐng)域的繼續(xù)深造學習,也有利于適應社會需要而就業(yè)。
4 結(jié)束語
綜上所述,集成電路設(shè)計這樣的課程應該作為電子科學與技術(shù)專業(yè)核心課程進行設(shè)置,有條件的高校還可以分別設(shè)置模擬集成電路設(shè)計和數(shù)字集成電路設(shè)計這樣的課程作為專業(yè)核心課程。這樣既能滿足本科指導性專業(yè)規(guī)范的要求,也能滿足為后續(xù)碩士博士研究生階段的繼續(xù)深造打下基礎(chǔ),還能適應國家大力發(fā)展集成電路設(shè)計與制造產(chǎn)業(yè)的要求。這樣就需要中國工程教育認證協(xié)會對全國工程教育認證的電子科學與技術(shù)專業(yè)標準做出修改,不再過多強調(diào)光學方面的基礎(chǔ)知識,而是更多地要求集成電路與集成電子系統(tǒng)方面的知識,這樣能引導國內(nèi)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(shè)計產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大環(huán)境下,本文對于將集成電路設(shè)計設(shè)置為電子科學與技術(shù)專業(yè)核心課程,來完善電子科學與技術(shù)專業(yè)課程體系設(shè)置進行了探討。本文探討的內(nèi)容希望能夠為全國工程教育認證電子科學與技術(shù)專業(yè)標準的設(shè)定提供參考,也可以為兄弟院校相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置提供借鑒。
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>> “射頻集成電路設(shè)計”課程教學改革初探 應用于相控陣收發(fā)組件的射頻微波集成電路設(shè)計探討 納米尺度互連線寄生參數(shù)的仿真及應用于CMOS射頻集成電路設(shè)計 模擬集成電路設(shè)計教學探討 《集成電路設(shè)計》課程教學改革與探索 集成電路設(shè)計本科教學改革探索 集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探究 集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)CDIO培養(yǎng)模式的研究與實踐 集成電路設(shè)計專業(yè)課程體系改革與實踐 《數(shù)字集成電路設(shè)計原理》課程教學探索 集成電路設(shè)計作為專業(yè)核心課程設(shè)置的探討 集成電路設(shè)計方法及IP設(shè)計技術(shù)的探討 集成電路設(shè)計的本科教學現(xiàn)狀及探索 模擬集成電路設(shè)計教學方法探討 《專用集成電路設(shè)計》教學方法初探 結(jié)合集成電路設(shè)計大賽談創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 同步數(shù)字集成電路設(shè)計中的時鐘偏移分析 《2012中國集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展報告》的統(tǒng)計及結(jié)論 模擬集成電路設(shè)計的自動化綜合流程研究 以工程需求為導向的集成電路設(shè)計閉環(huán)教育研究 常見問題解答 當前所在位置:l.
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收稿日期:2013-09-10
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以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導性支柱產(chǎn)業(yè)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國務院頒發(fā)了《國務院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務院了《國務院關(guān)于印發(fā)進一步鼓勵軟件產(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》,我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展。然而,我國的集成電路設(shè)計水平還遠遠落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國進口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務院總理在兩會上的政府工作報告中,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,在新一代移動通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國務院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》,加快推進我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國芯片設(shè)計人員達不到需求的10%,集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)已成為當前國內(nèi)高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設(shè)計人才的需求,2001年,教育部開始批準設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。
我校2002年開設(shè)電子科學與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學與技術(shù)專業(yè)恢復本科招生,主要專業(yè)方向為集成電路設(shè)計。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計專業(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)化兩個方面對集成電路設(shè)計方向的專業(yè)課程體系進行改革和優(yōu)化。
一、專業(yè)課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學習專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實,將導致學生在學習專業(yè)課程時存在較大困難,更甚者將導致其學業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學得懂。
但國內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時量,學生不能全面、深入地學習;有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計”這門課程中去。
2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(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的具體應用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識沒學好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導致學生學不懂,嚴重影響其學習積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計劃中,沒有開設(shè)“半導體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎(chǔ),很難進入狀態(tài),學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態(tài)時,如果沒有半導體物理中的能帶理論,就根本沒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,嚴重打擊學生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強,公式推導較多,并且要求學生具有較好的數(shù)學基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時,過分強調(diào)公式推導以及電路各性能參數(shù)的推導,而不是側(cè)重于對結(jié)構(gòu)原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學生(尤其是數(shù)學基礎(chǔ)較差的學生)學習起來很吃力,學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業(yè)課程體系改革的主要措施
1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責制。依照整體優(yōu)化和循序漸進的原則,根據(jù)學習每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識,環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養(yǎng)模式,也就是三個本科專業(yè)
大學一年級、二年級統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學、線性代數(shù)、力學、熱學、電磁學和光學等課程,重在增強學生的數(shù)學、物理等基礎(chǔ)知識,為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學習打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學三年級開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學與技術(shù)專業(yè)學生各學期的學習負擔,大學三年級第一學期開設(shè)“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結(jié)合在一起,課時量為64學時,由2位教師承擔教學任務,其目的是既能讓學生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學習所需要的基礎(chǔ)知識,又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路設(shè)計CAD”和“微電子工藝學”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學習的基礎(chǔ),為了保證學習的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時間定為學期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學生在學習專業(yè)方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計”課程設(shè)置96學時,由2位教師承擔教學任務。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學時,開設(shè)時間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學時,開設(shè)時間為8~19周。大學四年級第一學期開設(shè)“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對于有意向考研的同學,可以減少學習壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學,可以更多了解專業(yè)方面知識,為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學內(nèi)容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學三年級才能開始開設(shè),時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)目標,培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強實用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計人才,需要對集成電路設(shè)計方向?qū)I(yè)課程的教學內(nèi)容進行優(yōu)化。其學習重點應該是掌握基礎(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。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導,側(cè)重于對基本原理及特性的物理意義的學習,以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應當詳細講授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。
對于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計方面的知識,也要側(cè)重于集成電路設(shè)計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學。實驗實踐教學是培養(yǎng)學生的知識應用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”課程中,總課時量為48學時不變,理論課由原來的38學時減少至36學時,實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習,留給學生10個學時獨自進行電路設(shè)計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識,融會貫通,有效地促進教學效果,激發(fā)學生的學習興趣。
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【關(guān)鍵詞】 集成電路 設(shè)計 乘法器 低功耗算法 實現(xiàn)技術(shù)
一、引言
低功耗設(shè)計一般可以分成兩種:動態(tài)和靜態(tài)技術(shù)。靜態(tài)化技術(shù)一般是從系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理出發(fā),使系統(tǒng)的功耗得到降低,比如選擇低功耗的器件;動態(tài)化技術(shù)主要是使系統(tǒng)運行得到改變來降低功耗,比如按照實際運行情況對器件的工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。
二、定點乘法運算優(yōu)化
目前,集成電路的設(shè)計中,定點乘法運算一般都使用移位相加算法邏輯,具有方便理解、簡單和直接的優(yōu)點,但是缺陷也很明顯,運算的效率比較低,需要數(shù)量很多的硬件設(shè)備,占用的資源也比較多。在普通的移位相加算法內(nèi),每位乘數(shù)都會出現(xiàn)積,運算量比較大,事實上,如果某位乘數(shù)是0,就不需要開展累加性的運算,所以累加器完成次數(shù)要和乘數(shù)中值是1的位數(shù)有明確關(guān)系,如果可以降低中值是1的位數(shù),就能夠降低需要運算的累加次數(shù)。
1、BOOTH算法思想。就是使乘數(shù)和某一較大整數(shù)相近,然后借助這一整數(shù)和被乘數(shù)之積,減去對應數(shù)值補碼和被乘數(shù)乘積來計算,能夠提升運算的效率。BOOTH算法被稱作補碼移位算法,符號位是參與到運算的,運算數(shù)都借助補碼進行表示。乘數(shù)的末位會增加附加位,初值是0。對乘數(shù)的最末兩位進行觀察,00對部分積進行向右移動移位的操作,01則對部分積的被乘數(shù)相加然后取其補碼,結(jié)果向右移動一位,10則對部分積的被乘數(shù)相減,取其補碼,結(jié)果向右移動一位,11則直接額對部分積執(zhí)行向右移動一位的操作。根據(jù)上述算法,對n+1步進行操作,那么第n+1不就不用在位移,最終的結(jié)果就是運算的結(jié)果。
2、定點乘法運算中乘法系數(shù)優(yōu)化的算法。以BOOTH算法那為基礎(chǔ),還有一種更先進的算法,屬于三元數(shù)值系統(tǒng),能夠降低硬件結(jié)構(gòu)的復雜性,如果乘數(shù)系數(shù)是2的整數(shù)次冪時,乘法能夠借助移位實現(xiàn),這就使占用的硬件資源得到降低。為了降低系數(shù)二進制表示內(nèi)非零位個數(shù),通常使用帶符號的二進制對整數(shù)進行表示。這一方法的優(yōu)點如下:只利用了加法和位移,整個算法過程是以非零位不同的位置為基礎(chǔ),和其他的算法比較起來,更加準確,有限的字長也沒有對程度有太大的影響。
3、數(shù)字濾波器編碼的優(yōu)化。設(shè)計芯片時,為了使類型不同的數(shù)字濾波器能夠盡量降低面積,并加快速度,發(fā)展出一些優(yōu)秀數(shù)乘與編碼算法。先對信號進行處理時,首先會從模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)輸出,然后把信號由高頻率載波信號降低到基帶信號并解調(diào),要想得到理想的信號需要不同階段濾波。包括把較高采樣率降低到降低采樣率,然后借助解調(diào)轉(zhuǎn)換至基帶的頻率,基帶信號的頻率比采樣的頻率范圍低,因此借助抽取濾波器進一步抽取信號,進而得出有用信號。
三、集成電路設(shè)計中乘法器低功耗實現(xiàn)技術(shù)
1、編碼優(yōu)化算法實現(xiàn)技術(shù)。首先,可以把編碼優(yōu)化算法實現(xiàn)成一個VHDL函數(shù),然后存進庫中和乘法器進行分離。接著,對乘法器的木塊進行設(shè)計和優(yōu)化,最后算出乘法運算的結(jié)果并輸出。在模塊的內(nèi)部,對編碼優(yōu)化函數(shù)進行調(diào)用,將優(yōu)化乘法器類屬參數(shù)當做這一函數(shù)的輸入,輸出的結(jié)果中,三個變量分別表示三個常數(shù)。優(yōu)化的結(jié)果使用常數(shù)來表示,原因為在乘法器的綜合初期,上述三個常數(shù)能夠按照優(yōu)化函數(shù)的計算而得出,進行綜合之后,乘法器按照這三個常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對應移位加的結(jié)構(gòu),而且對加法的結(jié)果進行計算,這是優(yōu)化算法的邏輯單元是在庫中保存的,不會算進優(yōu)化之后的乘法器。為了對這一技術(shù)優(yōu)化的效果進行驗證,可以將相同射頻的模塊當做測試的平臺,在模塊內(nèi)全部乘法器都被優(yōu)化乘法器的模塊替代后,導入RTL的代碼,對功耗結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)總功耗和邏輯單元都有所下降,面積也有所降低。在對硬件進行測試時,使用編碼優(yōu)化算法對射頻模塊進行匹配開展測試,結(jié)果顯示邏輯占用率是4.5%,產(chǎn)生寄存器的總數(shù)是13559,存儲單元的占用率是4.6%。
2、缺省優(yōu)化算法實現(xiàn)技術(shù)研究。根據(jù)缺省優(yōu)化算法模式,用VHDL函數(shù)的形式和小數(shù)乘法器相分x并存進庫中。對優(yōu)化乘法器的模塊進行設(shè)計,在進行綜合的初期,常數(shù)是由優(yōu)化算法經(jīng)過計算而得出的,在進行綜合之后,乘法器按照常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對應移位加結(jié)構(gòu),并開展右移缺省操作,計算的結(jié)果在小數(shù)化處理之后從模塊的輸出端內(nèi)輸出。經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)總功耗有所降低,面積也有降低。
結(jié)語:綜上所述,集成電路設(shè)計中乘法器的低功耗算法與實現(xiàn)技術(shù)具有重要意義,需要引起相關(guān)人員的重視,不斷對這一技術(shù)進行改進與完善,切實發(fā)揮出低功耗算法的作用,進而促進集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。
參 考 文 獻
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關(guān)鍵詞:集成電路設(shè)計;應用型人才;課程改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)14-0059-02
一、引言
在過去的20多年來,中國教育實現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實現(xiàn)了基本普及義務教育,基本掃除青壯年文盲的目標;第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段,高教毛入學率達到17%。據(jù)《2012年中國大學生就業(yè)報告》顯示[1],在2011年畢業(yè)的大學生中,有近57萬人處于失業(yè)狀態(tài),10多萬人選擇“啃老”;即使工作一年的人,對工作的滿意率也只有47%。2012年,全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模達到680萬人,畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高,大學生將面臨越來越沉重的就業(yè)壓力。面對這樣的困境,國家相關(guān)部分提出了一系列的舉措,其中對本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標逐漸向應用型人才轉(zhuǎn)變[2-4]。集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心,是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標志。本文將在對集成電路設(shè)計專業(yè)特點分析的基礎(chǔ)上,以北京信息科技大學集成電路設(shè)計專業(yè)課程設(shè)置為例,介紹面向應用型人才培養(yǎng)目標地集成電路設(shè)計本科課程現(xiàn)階段存在的問題并給出相關(guān)可行的改革方案。
二、集成電路設(shè)計專業(yè)特點
進入本世紀后,我國的集成電路發(fā)展迅速,集成電路設(shè)計需求劇增。為了適應社會發(fā)展的需要,國家開始加大推廣集成電路設(shè)計相關(guān)課程的本科教學工作[5]。經(jīng)過十年多的發(fā)展,集成電路設(shè)計專業(yè)特色也越來越明顯。
首先,集成電路設(shè)計專業(yè)對學生的專業(yè)基礎(chǔ)知識要求高。隨著工藝的不斷進步,集成電路芯片的尺寸不斷下降,芯片功能不斷增強,功耗越來越低,速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降,組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎(chǔ),電路設(shè)計人員同時還需要了解后端電路設(shè)計相關(guān)的版圖、工藝、封裝、測試等相關(guān)基礎(chǔ)知識,而這些流程環(huán)環(huán)相扣,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,很難想象芯片能正常工作[6]。因此,對于一個合格的電路設(shè)計人員,深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識是必不可少的。
其次,集成電路設(shè)計專業(yè)需要學生對各種電子設(shè)計自動化工具熟悉,實踐能力強。隨著電子設(shè)計自動化工具的不斷發(fā)展,在電路設(shè)計的每一個階段,電路設(shè)計人員可以通過計算機完成電路設(shè)計的部分或全部的相關(guān)內(nèi)容。另一方面,電子設(shè)計自動化工具的相關(guān)比較多,即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當快,集成電路設(shè)計工具種類繁多,而且沒有統(tǒng)一的標準這對集成電路設(shè)計教學增加了很大的難度。
再次,集成電路設(shè)計專業(yè)的相關(guān)教學工作量大。正如前面所介紹,要完成一個電路芯片的設(shè)計,需要電路設(shè)計人員需要了解從器件基礎(chǔ)到電路搭建、電路仿真調(diào)試、版圖、工藝、封裝、測試等相關(guān)知識,同時還要通過實驗熟悉各種電子設(shè)計自動化工具的使用。所有相關(guān)內(nèi)容對集成電路設(shè)計專業(yè)的教學內(nèi)容提出了更多的要求,但從現(xiàn)有的情況看,相關(guān)專業(yè)的課時數(shù)目難以改變,所以在有限的課時內(nèi)如何合理分配教學內(nèi)容是集成電路設(shè)計專業(yè)教師重要的工作。
最后,集成電路設(shè)計專業(yè)對配套的軟、硬件平臺要求高,投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看,國際上有4大集成電路設(shè)計EDA公司,還有很多中、小型EDA公司。每個公司的產(chǎn)品各不相同,即使針對相同的電路芯片,設(shè)計自動化工具也各不相同。在硬件方面,軟件的安裝通常在高性能的服務器上,因此,硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴重地阻礙了國內(nèi)很多高等院校的集成電路設(shè)計專業(yè)發(fā)展。
三、集成電路設(shè)計專業(yè)課程設(shè)置及存在的問題
在集成電路設(shè)計專業(yè)課程設(shè)置方面,不同的學校的課程設(shè)置各不相同。但總的來說可以分為三類:基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設(shè)置方面,每個學校的定義各不相同,主要是根據(jù)本校集成電路設(shè)計專業(yè)的側(cè)重點不同而有所區(qū)別。從國內(nèi)幾大相關(guān)院校的課程設(shè)置看,基礎(chǔ)課主要包括:《固體物理》、《半導體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等;專業(yè)課主要包括:《模擬集成電路設(shè)計》、《數(shù)字集成電路設(shè)計》、《信號處理》、《高頻電路》等;選修課主要包括:《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設(shè)計》、《集成電路封裝》等。
從現(xiàn)有的課程設(shè)置可以看到,針對國家應用型人才培養(yǎng)目標,現(xiàn)有的課程設(shè)置還存在很多問題,具體地說:
首先,課程設(shè)置偏于理論課程,實踐內(nèi)容缺乏,不符合應用型人才的培養(yǎng)目標要求。從上面的課程設(shè)置情況可以看到,各大高校在課程安排方面都側(cè)重于理論教學,缺乏實踐內(nèi)容。比如:《模擬集成電路設(shè)計》課程總學時為48,實驗學時為8,遠遠低于實際需求,難以在短短8學時內(nèi)完成模擬集成電路設(shè)計相關(guān)實踐活動。雖然集成電路設(shè)計專業(yè)對于專業(yè)基礎(chǔ)知識要求寬廣,但并不深厚,因此,浪費太多時間在每個設(shè)計流程相關(guān)的理論知識的闡述是不合適的,也不符合我國大學生的現(xiàn)狀。
其次,實踐活動不能與集成電路設(shè)計業(yè)界實際需要相結(jié)合,實踐內(nèi)容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內(nèi)容方面調(diào)研結(jié)果表明,對于本科教學情況,90%以上的實踐內(nèi)容都是教師根據(jù)理論教學內(nèi)容設(shè)置一些簡單可行的小電路,學生按照實驗指導書的內(nèi)容按相關(guān)步驟操作即可完成整個實驗過程。實驗內(nèi)容簡單、重復,與集成電路設(shè)計業(yè)界實際需要完全不相關(guān),這對學生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。
最后,沒有突現(xiàn)學校的專業(yè)特色,不適于當今社會集成電路設(shè)計業(yè)界對本科畢業(yè)生的要求。但在競爭激烈的電子信息產(chǎn)業(yè)界,如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時有更強的競爭力,各大高校需要有自己的專業(yè)特色,但現(xiàn)在各個高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展,沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設(shè)計專業(yè)畢業(yè)生是一個劣勢。
四、面向應用型人才培養(yǎng)目標的課程改革
針對上面闡述的相關(guān)問題,本文給出了面向應用型人才培養(yǎng)目標的集成電路設(shè)計專業(yè)課程改革的幾點方案,具體地說:
首先,削減理論課的課時,加大實驗內(nèi)容比例。理論課時遠遠高于實踐課時是當今大學生教育的一個重要弊端,這也直接導致了大學生動手能力差、實踐活動參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學時的前提下要改變這一現(xiàn)象,唯一的方法就是改變授課內(nèi)容,適當削減理論課的課時,加大實驗內(nèi)容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業(yè)生應用型人才的培養(yǎng)目標,也符合創(chuàng)新型本科生的特點。
其次,積極推進“校企聯(lián)合辦學”,讓學生更早接觸業(yè)界發(fā)展,指導擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹,現(xiàn)在各大高等院校的教學內(nèi)容理論性太強,學生在大學四年學習到的相關(guān)知識與實際應用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進入工作狀態(tài),工作效率差,影響后面學生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學生在校期間,比如大學三年級或更早,推進“校企聯(lián)合辦學”,使學生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關(guān)注的重點,這對于學生后續(xù)進入工作非常有利,同時也能推進學校科研工作。
最后,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源的共享。這里的教學資源,除了包括授課筆記、教案、教學講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關(guān)機構(gòu)也開設(shè)了一些青年教師課程培訓相關(guān)內(nèi)容,但真正取得的成效還相對比較小。另外,針對集成電路設(shè)計專業(yè)來說,跟隨業(yè)界發(fā)展的相關(guān)知識更新較快,配套的軟硬件代價較高,如果能實現(xiàn)高校軟硬件教學資源的共享,尤其是高水平高校扶持低水平高校,這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。
五、結(jié)論
本文詳細分析面對應用型人才培養(yǎng)目標的集成電路設(shè)計專業(yè)的特點,并在對國內(nèi)相關(guān)院校集成電路設(shè)計專業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上給出集成電路設(shè)計專業(yè)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課課程的內(nèi)容以及教學方式情況,指出面向應用型人才培養(yǎng)目標現(xiàn)在課程設(shè)置方面存在的問題。同時,文章給出了在當今大學生招生人數(shù)劇增情況下,如何合理安排集成電路設(shè)計專業(yè)課程的方案從而實現(xiàn)應用型培養(yǎng)目標。
參考文獻:
[1]王興芬.面向應用型人才培養(yǎng)的實踐教學內(nèi)涵建設(shè)及其管理機制改革[J].實驗技術(shù)與管理,2012,(29):117-119.
[2]殷樹娟,齊臣杰.集成電路設(shè)計的本科教學現(xiàn)狀及探索[J].中國電力教育,2012,(4):64-66.
[3]侯燕芝,王軍,等.實驗教學過程規(guī)范化管理的研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,(10):124-126.
[4]張宏勛,和蔭林,等.高校實驗室教學文化變革的阻力及其化解[J].實驗室研究與探索,2012,(10):162-165.
篇8
IC設(shè)計工程師是當今最受人尊敬的金領(lǐng)職業(yè)之一,不但收入相當豐厚,而且工作極富挑戰(zhàn)性和成就感。在全國就業(yè)形式比較嚴峻的今天,IC設(shè)計工程師就業(yè)卻是另一片天地,在北京、上海、深圳等地,IC設(shè)計人才都做為緊缺人才被列進重點引進人才目錄,具有經(jīng)驗的設(shè)計人員更成為各IC公司高薪爭搶的對象,IC設(shè)計人才嚴重供不應求。廣大在校學生和初入IC設(shè)計行業(yè)的工程師也因為缺乏項目經(jīng)驗和實踐環(huán)境,很難在這一領(lǐng)域獲得進一步提升和發(fā)展,而IC設(shè)計公司也苦于找不到具有工作能力的設(shè)計人才。
北京集成電路設(shè)計園第五日IC設(shè)計培訓中心獨家推出數(shù)字集成電路前端設(shè)計就業(yè)班,在最短的時間里讓學員學習數(shù)字IC設(shè)計流程,設(shè)計方法,常用EDA工具,更以實際專題項目帶領(lǐng)學員完成一個從最初的設(shè)計規(guī)范到門級網(wǎng)表實現(xiàn)的整個前端設(shè)計流程,手把手帶領(lǐng)學員完成實際項目作品,使學員在領(lǐng)會IC設(shè)計知識的同時具備IC設(shè)計經(jīng)驗,并學會IC設(shè)計公司的團隊分工與合作。學成后可以勝任IC設(shè)計公司一般性設(shè)計工作,最終的專題設(shè)計和作品更可以做為求職和職位提升的有力證明。
北京集成電路設(shè)計園是全國七個集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)化基地之一,園區(qū)花費數(shù)百萬美金購置的EDA設(shè)計平臺,是北京乃至北方地區(qū)唯一可以提供完善的國際頂級EDA設(shè)計工具和試驗環(huán)境的產(chǎn)業(yè)基地,同時園區(qū)有多家國內(nèi)外知名IC設(shè)計公司入駐,吸引了眾多設(shè)計人才在這里工作,濃厚的IC產(chǎn)業(yè)氛圍為學習IC設(shè)計提供了絕佳的環(huán)境。
“數(shù)字集成電路前端設(shè)計就業(yè)班”已于2005年成功舉辦兩期,學員有來自高校研究生、在職工作人員、應屆畢業(yè)理工科學生等,實踐性的課程使學員完成從對IC設(shè)計的陌生到熟悉的過程,親歷IC設(shè)計整個前端流程。開班以來得到學員的廣泛認可,學員在本課程中學到的技術(shù)在求職中起到了關(guān)鍵性作用,先后有多名學員就職于國內(nèi)知名IC設(shè)計公司,包括威盛、華大、六合萬通、華為等,受到用人單位的好評。同時,在實踐過程中積累的經(jīng)驗和新的方法,將在第三期中得到提升和發(fā)展。
如果您正在為就業(yè)發(fā)愁,正在苦苦尋找一份高薪工作在北京上海這些大城市大展宏圖;
如果您想從事IC設(shè)計行業(yè)卻不知道從哪里入手;
如果您剛剛踏入IC設(shè)計行業(yè),感覺技術(shù)和工作壓力很大;
那本課程將會帶你踏上這條充滿前途的金光大道,您的職業(yè)人生將從此與眾不同……
課程特色
教授IC前端設(shè)計全部流程
特別實用、常用的IC前端技術(shù)和方法
真實實踐環(huán)境,先進設(shè)計平臺,實際項目設(shè)計、親自動手制作
以直接就業(yè)為目的
招生對象
電子、計算機、通信等相關(guān)專業(yè)大學應屆本科畢業(yè)生和低年級研究生
參加工作不久,需要提升技術(shù)水平和熟悉設(shè)計流程的在職工程師
或其它理工科背景有志于IC設(shè)計工作的轉(zhuǎn)行人員
開課時間
2006年3月27日
課時數(shù)
共70學時
上課時間
每周一、三、五晚18:30-21:30
每周二、四、六自修及作業(yè)
上課地點
北京集成電路設(shè)計園量子芯座5層培訓教室
費用
報名費100元
學費2800元,包括聽課、講義、資料、輔導、上機軟硬件費用、證書等,食宿自理。
優(yōu)惠
2006年3月20日前報名,免收報名費
在校學生2006年3月20日前報名,可享受優(yōu)惠價2300元!
5人以上團體報名可九折優(yōu)惠!
食宿
外地學員可幫助聯(lián)系住宿,可以就近選擇北京大運村學生公寓,或方便實惠的公寓、單間、招待所、床位等。
附近有大運村食堂、北航食堂、小吃一條街及多家飯店可供選擇,經(jīng)濟實惠,非常方便。
交費方式
銀行匯款
開戶名稱:北京集成電路設(shè)計園有限責任公司
開戶銀行:招商銀行北京大運村支行(649)
帳號:6381001510001
報名現(xiàn)場交款
地 址:北京市海淀區(qū)知春路27號量子芯座5層IC設(shè)計培訓中心
報名流程
1. 索取或下載報名表
2. 按要求填表、將報名表傳真或Email給我們
3. 電話或Email確認報名信息
4. 交納報名費和學費
5. 領(lǐng)取交費收據(jù)、確認函、聽課證
6. 報名成功
聯(lián)系方式
電話:82357175/83/84-850/851/852/858/859
郵件:.cn
課程大綱和更多信息請查詢網(wǎng)站:.cn
注:本班招生30人,招滿截止,名額有限,預報從速!若報名人數(shù)少于10人則不開班
數(shù)字集成電路前端設(shè)計人才班
實戰(zhàn)提高班
課程簡介
北京集成電路設(shè)計園第五日IC設(shè)計培訓中心獨家推出具有極強實踐性“數(shù)字集成電路前端設(shè)計實戰(zhàn)提高班”課程,針對具有一定工作經(jīng)驗的在職工程師、高年級研究生以及需要項目經(jīng)驗的高校任課教師,按照IC設(shè)計公司產(chǎn)品開發(fā)流程,采取強化訓練、項目實踐、專題制作等方法,帶領(lǐng)學員在真實的實踐環(huán)境中提升技術(shù)水平。本課程為前端設(shè)計高端精華課程,在特別精簡的時間內(nèi)講解非常完整的流程以及更實用的設(shè)計方法,課程涵蓋了相關(guān)技術(shù)的核心內(nèi)容,老師將自己的實踐經(jīng)驗傾囊而授。
本課程在“數(shù)字集成電路前端設(shè)計就業(yè)班”成功舉辦的基礎(chǔ)上,為學員提供技術(shù)進階,目標直指培養(yǎng)較高水平IC設(shè)計工程師,在保證學員獲得IC前端設(shè)計全部技術(shù)要點的同時,重點鍛煉學員的實際動手能力,更為關(guān)鍵的是在長達45個學時,跨度近兩個月的時間內(nèi),學生將以一個簡單標量流水線處理器的設(shè)計為核心,進行RTL設(shè)計、邏輯綜合、時序分析、芯片測試、綜合驗證、以及高級技術(shù)和設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)學習和項目實踐。學員可以選擇參與處理器設(shè)計或系統(tǒng)芯片IP模塊設(shè)計,要求至少參與完成此處理器芯片或獨立完成一個系統(tǒng)芯片IP模塊從設(shè)計規(guī)范到網(wǎng)表實現(xiàn)的整個前端設(shè)計過程,最終的設(shè)計是可以拿去layout和流片的。
同時,本培訓中心位于北京集成電路設(shè)計園――全國七個集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)化基地之一,園區(qū)花費數(shù)百萬美金購置的EDA設(shè)計平臺,是北京乃至北方地區(qū)唯一可以提供完善的國際頂級EDA設(shè)計工具和試驗環(huán)境的產(chǎn)業(yè)基地,同時園區(qū)有多家國內(nèi)外知名IC設(shè)計公司入駐,吸引了眾多設(shè)計人才在這里工作,濃厚的IC產(chǎn)業(yè)氛圍為學習IC設(shè)計提供了絕佳的環(huán)境。
如果你具有相關(guān)專業(yè)學歷,但缺乏一定的項目實踐機會;
如果你面對學習或工作挑戰(zhàn),感覺壓力很大;
如果你對芯片設(shè)計充滿興趣,希望用最短的時間學到人家需要兩三年才能跨越的技術(shù);
那么本課程將會成為你提升技術(shù)水平、躋身IC設(shè)計高級人才的理想選擇!
課程特色
完全不同于學校的課程體系和授課方法
沒有冗長而無用的理論介紹,直接教授最實用的設(shè)計方法和設(shè)計流程
真實實踐環(huán)境,先進設(shè)計平臺,實際項目設(shè)計、親自動手制作
要求獨立完成項目設(shè)計,具備真正意義上的項目經(jīng)驗
學成后做為高級人才可以推薦工作
招生對象
電子、通信、計算機等相關(guān)專業(yè)本科畢業(yè),一年以上工作經(jīng)驗的在職工程師;
電子、通信、計算機等相關(guān)專業(yè)較高年級在讀研究生;
一般高校需要項目經(jīng)驗的任課教師。
報名要求
有簡單或小規(guī)模電路設(shè)計經(jīng)驗,或初步熟悉IC設(shè)計前端工作但缺乏項目經(jīng)驗;
有數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、了解VERILOG語言,會使用UNIX/Linux操作系統(tǒng)。
培訓目標
可獨立完成ASIC/SOC前端設(shè)計,成為中級IC前端設(shè)計工程師。
學 時
100學時,其中實習及專題制作45學時。
開課時間2006年3月16日
上課時間
每周四晚18:30-21:30,
每周六上午9:00-12:00、
每周日上午9:00-12:00
周一到周五自修及作業(yè)
上課地點
北京集成電路設(shè)計園量子芯座5層培訓教室
費 用
報名費100元
學費4800元,包括聽課、講義、資料、輔導、上機軟硬件費用、證書等,食宿自理。
優(yōu) 惠
2006年3月1日前報名,免收報名費
在校學生在2006年3月1日前報名,可享受優(yōu)惠價4200元
5人以上團體報名可九折優(yōu)惠!
食 宿
外地學員可幫助聯(lián)系住宿,可以就近選擇北京大運村學生公寓,或方便實惠的公寓、單間、招待所、床位等。附近有大運村食堂、北航食堂、小吃一條街及多家飯店可供選擇,經(jīng)濟實惠,非常方便。
交費方式
銀行匯款
開戶名稱:北京集成電路設(shè)計園有限責任公司
開戶銀行:招商銀行北京大運村支行(649)
帳號:6381001510001
報名現(xiàn)場交款
地 址:北京市海淀區(qū)知春路27號量子芯座5層IC設(shè)計培訓中心
報名流程
1. 索取或下載報名表
2.按要求填表、將報名表傳真或Email給我們
3.電話或Email確認報名信息
4. 交納報名費和學費
5.領(lǐng)取交費收據(jù)、確認函、聽課證
6. 報名成功
聯(lián)系方式
電話:82357175/83/84-850/851/852/858/859
郵件:.cn
課程大綱和更多信息請查詢網(wǎng)站:.cn
注:本班招生30人,招滿截止,名額有限,預報從速!若報名人數(shù)少于10人則不開班
集成電路封裝工藝員培訓
招生對象 大專理工類專業(yè)及以上學歷
招生人數(shù) 限50人
開課時間 2006年2月13日-3月3日
(周一至周五上課)共120課時
課程內(nèi)容
半導體基礎(chǔ)制造程序、集成電路各類產(chǎn)品與應用、集成電路生產(chǎn)常用材料使用簡介、集成電路英文應用、集成電路廠務與環(huán)境、封裝基礎(chǔ)知識、集成電路SOP學習、集成電路設(shè)備基本操作與應急處理、質(zhì)量環(huán)境及工作安全教育、集成電路封裝
開班宗旨
復芯微電子集成電路封裝工程師培訓為您的職業(yè)生涯鑄造輝煌的起點
培訓優(yōu)勢
訂單培養(yǎng)、校企結(jié)合、高就業(yè)率
課程特色 名校資深講師與企業(yè)主管共同授課;
獨家使用教材;
嚴謹治學、定期考核
附贈行業(yè)素質(zhì)、面試技巧等實用課程
職業(yè)前景
集成電路產(chǎn)業(yè)是未來全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的前沿和核心,是最具活力和滲透力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。作為集成電路產(chǎn)業(yè)人才缺口最大的封裝產(chǎn)業(yè),正需要大量有志于投身該事業(yè)的青年加入其中。
應屆畢業(yè)生從事集成電路(IC)封裝行業(yè),年薪3-6萬……
封裝企業(yè)大多提供相當好的福利,包括吃、住、補貼……
想進入集成電路行業(yè)的您,請不要猶豫了!
招生對象 本科理工類專業(yè)及以上學歷
招生人數(shù) 限30人
開課時間 2006年3月4日-4月2日
(雙休日上課)共120課時
課程內(nèi)容:
計算機網(wǎng)絡與UNIX應用、半導體基礎(chǔ)理論、集成電路制造工藝、集成電路設(shè)計概論、集成電路設(shè)計EDA軟件、基本版圖知識
開班宗旨:
復芯微電子IC版圖設(shè)計師培訓為您的職業(yè)生涯鑄造輝煌的起點
培訓優(yōu)勢:
訂單培養(yǎng)、保證推薦、高就業(yè)率
課程特色 校內(nèi)資深講師與企業(yè)在職工程師共同授課;
獨家使用教材;
嚴謹治學、定期考核
附贈行業(yè)素質(zhì)、面試技巧等實用課程
職業(yè)前情:
集成電路產(chǎn)業(yè)是未來全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的前沿和核心,是最具活力和滲透力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。作為集成電路產(chǎn)業(yè)的命脈,目前長三角地區(qū)IC設(shè)計業(yè)的人才缺口已達20萬……
IC設(shè)計業(yè)薪酬水平不斷攀升,應屆本科生從事IC版圖設(shè)計起薪達3000元……
IC設(shè)計師平均月薪高達10000元……
看到這些數(shù)字,您還需要猶豫嗎?
誠信責任創(chuàng)新
咨詢?nèi)?宣佳博老師
咨詢電話 021-51087308*8301
TEL (021)- 51087308
FAX (021)- 50277166
篇9
關(guān)鍵詞:集成電路布圖設(shè)計;知識;保護
前言:
當今世界,隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展,電子科技迎來了蓬勃的發(fā)展機遇,在短短的幾十年時間內(nèi),電子行業(yè)發(fā)展到了一個前所未有的高度。尤其是計算機行業(yè),更是電子行業(yè)中的領(lǐng)導者。但是,在這些電子行業(yè)中,最離不開的,便是集成電路系統(tǒng),即集成電路系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展影響著電子行業(yè)的發(fā)展。由于集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,在其知識產(chǎn)權(quán)保護方面存在的問題也逐漸的暴露了出來。本文便著重于集成電路布局設(shè)計的知識及知識產(chǎn)權(quán)保護方面進行研究,從而為我國的集成電路事業(yè)的健康發(fā)展指出一條清晰明確的道路,順應時展的潮流。
1 集成電路布圖設(shè)計概述
1.1 集成電路布圖設(shè)計的概念
集成電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)是半導體,即由半導體材料作為集成電路的基本元件,經(jīng)由多個元件進行合并連接,共同置于由半導體組成的基片上,最終組裝好的集成電路在電子器械或電子系統(tǒng)中控制電流,進而發(fā)揮其電子功能的部件。在計算機技術(shù)并不發(fā)達的初級階段,由于材料學以及電子工程學的發(fā)展比較落后,使得計算機內(nèi)部的電子元件是經(jīng)由導線進行彼此之間的連接,這種搭設(shè)方式不但增加了電流流動的時間,減緩了信息傳輸?shù)乃俣龋€極大的增加了計算機內(nèi)部的集成電路所占用的空間,使得計算機的體積極大,且信息處理緩慢,功能缺乏。但隨著時代的發(fā)展,材料科學的不斷進步,人們找到了良好的電子材料進行集成電路的搭建,因此,在集成電路的布局設(shè)計上能否取得進步便成為了計算機事業(yè)能否發(fā)展的關(guān)鍵所在。所謂的計算機部件設(shè)計,是經(jīng)由軟件或者圖紙進行電路布局的3D模型規(guī)劃,其就與土木工程中的建筑設(shè)計圖紙相似,能夠為產(chǎn)品的制造進行技術(shù)支持與步驟提供。可以說,集成電路布局設(shè)計在集成電路發(fā)展事業(yè)中所占的位置是最重要的,且在資金的投入上也是最高的。通常需要巨大的資金投入與人才投入才能設(shè)計出合理的集成電路布局。
1.2 集成電路布圖設(shè)計的基本特征
集成電路布局設(shè)計的基本特征可以大體分為三個方面,依次為無形性,復制性以及表現(xiàn)形式的非任意性。在無形性上,由于計算機中的集成電路布局是由專業(yè)技術(shù)人員進行的智慧創(chuàng)造,僅僅能記錄在圖紙上以及電子儲存設(shè)備中。可以說,這種思維創(chuàng)作的智慧結(jié)晶僅能通過有限的載體進行反映,進而被人了解知曉。這些都是集成電路布局設(shè)計的無形性的體現(xiàn)。在復制性上的體現(xiàn)更為明顯,當集成電路的布局設(shè)計儲存在電子儲存設(shè)備當中時,通過計算機中的軟件便可進行信息的復制,從而使得集成電路的布局設(shè)計被復制為多份。當不具備集成電路的布局規(guī)劃信息與圖紙時,想要了解某一電子設(shè)備中的集成電路布局狀況,可以對該電子設(shè)備進行拆分處理,將內(nèi)部的集成電路暴露出來,通過照相儀器或掃描儀器進行內(nèi)部布局信息采集,便可以采集到集成電路的布局信息。這種信息的采集可以極大的降低集成電路設(shè)計者的工作難度與工作量。在表現(xiàn)形式的非任意性上,集成電路在原材料的使用,元件的基本參數(shù),工藝技術(shù)要求等等方面都有極其嚴格的要求。在技術(shù)規(guī)范與原則上也有一定的套路,因此說,在集成電路的表現(xiàn)形式上,其具有非任意性。
1.3 以電磁爐為例的集成電路
此處以電磁爐的集成電路為例進行簡單分析。SM16312集成電路主要控制電磁爐中的顯示屏部分。通過中央處理器的控制將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號,進行編碼轉(zhuǎn)化顯示在顯示屏當中。且當電磁爐的集成電路出現(xiàn)問題進行更換時,需要注意的問題更多,首先便要保證維修環(huán)境的整潔,防止環(huán)境中污染物的影響使得電磁爐的顯示屏部位出現(xiàn)問題。由集成電路控制的顯示屏燈管比較脆弱,電路維修時操作手段的不當會使得燈管破碎或傳輸導線的斷裂。進行導線焊接時,時間不可過長,否則容易導致電路控制的顯示屏部位完全損壞。
2 集成電路布圖設(shè)計的知識保護
2.1 對集成電路布圖設(shè)計進行保護的意義
之所以對于集成電路布局設(shè)計進行保護,是因為布圖設(shè)計是腦力勞動者腦力創(chuàng)作的成果與智慧的結(jié)晶。集成電路布圖屬于電子產(chǎn)業(yè)中專業(yè)要求較高的行業(yè),如果不具備高端的專業(yè)知識與專業(yè)素養(yǎng)就無法進行集成電路的布圖設(shè)計。在設(shè)計者進行布圖設(shè)計的過程中,設(shè)計人員要對電路中的各個元件有詳細而充分的了解,在進行布圖設(shè)計時,既要考慮到固有的一些設(shè)計規(guī)定與功能布局,還要充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,只有將這兩點進行有機的結(jié)合,才能夠創(chuàng)造出優(yōu)秀的集成電路布圖。由于電路布圖的這種設(shè)計是一種無形的資產(chǎn),只能通過有形的載體進行信息承載才能夠被人們了解。所以要對這種無形的設(shè)計進行產(chǎn)權(quán)保護,才能夠在最大程度上保證布圖設(shè)計者的權(quán)益不受到侵害。在創(chuàng)造性與實用性上,由于集成電路的布圖需要腦力的勞動,一旦創(chuàng)造出獨特的且信息處理迅速的電路布圖設(shè)計則會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益,且有可能會對電子行業(yè)的進步與革新產(chǎn)生較大的影響,因此需要進行知識產(chǎn)權(quán)保護。
2.2 集成電路布圖設(shè)計保護模式選擇
對集成電路布圖設(shè)計進行保護,就需要依靠法律的力量。國家制定了相應的《關(guān)于保護集成電路知識產(chǎn)權(quán)條約》。其中對于集成電路的保護就有明確的規(guī)定,既要求布局設(shè)計自身是由設(shè)計者自身進行獨立的思維創(chuàng)造或與其他人共同合作進行創(chuàng)造進而得到的成果。對于那些根據(jù)別人的集成電路布局設(shè)計進行模仿或復制的布局設(shè)計,不但不對其進行法律保護,還要追究其法律責任。由于集成電路布圖設(shè)計涉及到原創(chuàng)性,創(chuàng)造性與新穎性這三個方面,因此,知識產(chǎn)權(quán)在對其進行保護時,既要保護到成果作品自身,還要對其中蘊含的創(chuàng)新點與思維創(chuàng)造部分進行保護,這有這樣,才能對與集成電路布圖設(shè)計進行充分的保護,進而保護設(shè)計者的智力成果與財產(chǎn)安全。
2.3 集成電路布圖設(shè)計專有權(quán)設(shè)計
對于集成電路布圖設(shè)計的專有權(quán)進行保護,需要對主體,客體以及內(nèi)容這三方面進行保護。在主體保護方面,涉及到布圖設(shè)計的設(shè)計者,這既包括設(shè)計者自身與在思維創(chuàng)造過程中一同參與的合作者,還包括布圖設(shè)計的相關(guān)法人與組織,另外,相關(guān)的可以享受該成果的權(quán)利委托人也是保護主體之一。而保護的客體,指的則是設(shè)計者創(chuàng)造出的具備思維創(chuàng)造性的布圖設(shè)計。對于集成電路布圖設(shè)計的內(nèi)容保護既是對于設(shè)計專有權(quán)的具體權(quán)能進行保護。具體包括有復制權(quán),商業(yè)利用權(quán)。
3 結(jié)語
當今世界,隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展,電子科技迎來了蓬勃的發(fā)展機遇,在短短的幾十年時間內(nèi),電子行業(yè)發(fā)展到了一個前所未有的高度。集成電路是以半導體材料為基礎(chǔ)的,由多個元件進行線路連接,設(shè)置在基片之上,以達到一定功能的電子產(chǎn)品。本文通過對集成電路布圖設(shè)計進行概述,并對集成電路布圖設(shè)計的知識保護進行分析,從而促進我國的集成電路事業(yè)的發(fā)展,使我國的電子產(chǎn)業(yè)趕上時代潮流。
參考文獻
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篇10
目前電子信息類專業(yè)學生對高頻電子線路課程的學習動手操作能力匱乏,只注重理論知識的學習。本文在剖析學生對高頻電子線路課程學習過程中出現(xiàn)典型問題的基礎(chǔ)上,闡述了加強學生動手操作能力、團隊協(xié)作能力以及電子元器件排除故障能力的觀點,并淺談了對高頻電子線路課程設(shè)計及相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的改革實踐,為高校高頻電子線路課程的教學和課程設(shè)計提高一定的參考。
關(guān)鍵詞:
高頻電子線路;課程設(shè)計;改革;實踐
高頻電子線路是大學電子信息科學與技術(shù)、電子信息工程及通信工程等電子信息類學科的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,涉及的知識點非常多,在整個培養(yǎng)方案中起到過渡的作用。該課程主要對高頻電子線路的基本原理和基本分析方法的研究,以單元電路的分析和設(shè)計為主。筆者多年在高頻電子線路課程教學一線中,發(fā)現(xiàn)學生在高頻電子線路課程學習中只學一些基本知識,不注重動手操作實踐能力,喜歡搞系統(tǒng)仿真,對電子元器件電路的搭建、焊接及調(diào)試缺乏積極性。鑒于上述問題,本文提出了一些高頻電子線路課程設(shè)計的改革措施,為一線課程教師提高一定的參考。大學課程設(shè)計的最終目的是將學生從厚厚的書本理論知識學習的軌道上逐漸引向公司實際需求上來,理論聯(lián)系實際,把簡單的孤立單元電路加以系統(tǒng)化、集成化,且將電路原理分析、設(shè)計與電路搭建、調(diào)試等手段結(jié)合起來,讓學生掌握集成電路設(shè)計的方法,了解實際科學實驗的流程和實施辦法,為以后的工作生涯埋下伏筆。
1加強學生的團隊協(xié)作精神
高頻電子線路課程設(shè)計是高校電子信息類學生在學習高頻電子線路的過程中一門至關(guān)重要的課程,是高校學生在本科學習中一次熟悉實驗流程的基礎(chǔ)訓練,是加強學生動手能力和自主學習能力的有效措施之一,同時,在課程設(shè)計中也能鍛煉學生們的協(xié)作精神。在該課程實踐的過程中,極個別小組不能在規(guī)定的時間內(nèi)按時完成課程任務要求,經(jīng)過研究主要存在四個原因:一是有些課程設(shè)計所需原件較多,同學們對有些器件不夠熟悉導致實驗無法進行,必須尋找更可靠的設(shè)計方案;二是有些同學不能合理的分配時間,存在“前松后緊”的現(xiàn)象,令整個設(shè)計小組的進度受阻;三是小組內(nèi)交流程度不夠,許多設(shè)備的參數(shù)設(shè)置不能匹配,導致整個系統(tǒng)無法兼容;四是在最后調(diào)試的過程中遇到問題小組交流不夠及時,不能協(xié)商出好的解決方法。綜合上述四個原因,在今后的課程設(shè)計中,必須提高同學們之間交流的頻率,培養(yǎng)協(xié)作精神,并能從合作的過程中尋找解決問題的方案。為了響應國家培養(yǎng)創(chuàng)新人才的號召,使同學們在今后的競爭中能夠脫穎而出,必須使學生們集各種優(yōu)勢于一身。首先要具備實踐意識,眾所周知實踐是檢驗真理的唯一標準,在實踐過程中要做到一切以實際為本;其次要加強合作意識,任何大項目的完成都是多人合作的結(jié)果,只有在眾人的努力下,結(jié)果才會更準確;最后要培養(yǎng)管理的能力,一個工程是否能夠順利完成,要看管理的科學性,合理的管理制度往往能事半功倍。
2課程設(shè)計對高頻電子線路教學的探索
實踐開放的個性化實驗教學模式,主要采取以下一些措施:對于學生專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)更多的看中實踐能力,而不是過去的實驗項目,為了形成一個完整的實踐能力知識體系,將培養(yǎng)學生需要完成的專業(yè)實踐能力的若干個知識點進行拆分,同時提供遠多于實踐學時要求的實驗項目為學生設(shè)計,每個項目中包含著代表基礎(chǔ)型、提高型、挑戰(zhàn)型等不同程度層次的多個知識點。一般情況下,實驗項目包含的知識點越多,則體現(xiàn)其具有很強的綜合性和復雜性。在實驗考核中主要的關(guān)注點在于學生對知識點的完成情況,因此學生不必完成那些固定僵化、一成不變的實驗項目,但是整個實驗體系所要求的關(guān)于實踐能力知識點的訓練是學生必須要完成的,這樣可以避免“一無所知進實驗室”和“老師手把手做實驗”等現(xiàn)象。對于能力不同和興趣愛好不同的學生可以較好的滿足他們的個性化需求,使他們可以依據(jù)對自己的定位,自行選擇對設(shè)計專業(yè)實驗結(jié)構(gòu)的參與,實現(xiàn)實驗結(jié)構(gòu)的因人而異,因材施教。本文提出的開放性自主實驗模式,不僅為學生可以提供充分的探索空間,滿足不同層次的學生需求,更重要的是在參與設(shè)計實驗結(jié)構(gòu)的過程中還能更好地幫助學生,全面性綜合性的認識專業(yè)實踐能力。
3教學手段的多樣化
3.1基于ProtelDXP或AltiumDesigner等軟件的計算機輔助教學。ProtelDXP電路設(shè)計是一種應用廣泛的微機版電子電路輔助設(shè)計軟件。使用ProtelDXP輔助教學的過程主要在課下完成,學生通過對高頻電路的分析、估算、電路圖制作和PCB板圖制作等環(huán)節(jié)的學習。可培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析解決實際問題的能力,使學生熟悉小型產(chǎn)品設(shè)計的流程和基本方法。
3.2基于數(shù)字化教學平臺的輔助教學。東北電力大學搭建了數(shù)字化教學平臺,其中高頻電子線路作為校級精品課程位列其中。在該教學平臺上,主要由電子教案、教學大綱、授課計劃、課程PPT以及課程錄像等模塊組成。在開放的網(wǎng)絡平臺上,教師可在討論板塊上可與學生進行實時交流,及時將相關(guān)的教學資料和作業(yè)要求實時上傳,讓學生按時完成對應課程內(nèi)容的測試題,及時了解學生對階段性理論知識的掌握程度。
4高頻電子線路課程設(shè)計案例
4.1設(shè)計完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖。通過構(gòu)建框架圖可以培養(yǎng)學生相應的設(shè)計能力,為大學本科階段的學習或者將來實際參加工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖的設(shè)計,學生可以增強一定的自學能力、查閱文獻的能力以及動手能力。
4.2設(shè)計PCB電路板。此環(huán)節(jié)能夠培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力,通過電路原理圖的封裝設(shè)計,使得學生能夠掌握相應的技巧。
4.3硬件電路的搭建與調(diào)試。本環(huán)節(jié)可以通過硬件電路的搭建來培養(yǎng)學生的實際動手操作能力,綜合應用學生所學知識。最終通過對硬件的調(diào)試完成整個電路的設(shè)計,由實驗結(jié)果分析判斷設(shè)計的性能與效果。
5結(jié)束語
高頻電子線路作為電子信息科學與技術(shù)、電子信息工程及通信工程等電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,其課程設(shè)計不僅檢驗學生對已學的理論知識的掌握程度,而且在一定程度上還培養(yǎng)學生動手操作能力和創(chuàng)新意識。本文作者長期在一線教學實踐過程中,對高頻電子線路配套的課程設(shè)計做出了相應的調(diào)整和改革,并且取得了階段性成果。下一階段的主要工作是提高學生對高頻電子線路課程設(shè)計的積極性,培養(yǎng)學生動手操作能力和創(chuàng)新能力,讓學生真正意識到動手操作能力的重要性。
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