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集成电路设计与集成系统范文1
一、中小规模集成电路自动测试系统的组成
一般来讲，中小规模集成电路自动测试系统由自动测试设备（ATE）软件平台、测试程序集（TPS）、自动测试设备（ATE）这三部分组成。
1.1 自动测试设备（ATE）软件平台
测试程序集在自动测试设备上的运行及开发平台，称为自动测试设备软件平台，即ATE软件平台。在ATE软件平台上可以实现数据管理、测试任务、测试程序开发、故障诊断、DUT测试以及硬件资源管理等功能。根据功能的不同进行划分，可将ATE软件平台分为数据传递环境、测试程序集运行平台以及测试程序集开发平台这三部分。
1.2 测试程序集（TPS）
被测试对象、相关测试要求与测试程序集（TPS）之间的关系是非常密切的。一般而言，需用标准语言来编写测试软件，如C++、国际通用测试语言ATLAS等。测试程序集中的计算机执行测试软件，可以对ATE中的开关组件、电源、测量单元以及电压电流源等进行控制，并且能够在芯片引脚上加入与之相匹配的激励信号，同时在合适的时间对其响应信号进行测量，最后能够对测量结果进行分析处理，并对那些可能引起故障的事件进行确定。
1.3自动测试设备（ATE）
ATE操作系统软件控制硬件设备的运行，使之能够提供被测试对象部件或电路要求的激励，在此基础上对不同连接点、端口或者引脚处的响应进行测量，最后根据测量结果判定被测对象的性能或功能是否满足规范中的要求。
二、中小规模集成电路自动测试系统的设计
2.1自动测试系统软件的设计
作为中小规模集成电路自动测试系统的关键和核心，自动测试系统软件平台能够当作软桥梁将被测试对象与测试资源紧密的联系起来，而且自动测试系统的整体性能也会受到该软件体系结构的直接影响。一般而言，标准化、组件化、层次化是软件体系结构良好的表现特征，此外，该软件的设计还需满足仪器的互换性及测试程序的可移植性要求，而且必须具有一定的开放性，具体而言，即系统是可以重构的、功能模块是可以重复使用的、软件结构是可以裁减和扩充的。
一般来讲，自动测试系统最底层驱动的设计形式表现为类：TTDrv，而且每个功能板的源文件都是相互独立的，只需负责管理自己板块的控制方法和数据，在接收到底层驱动函数通过接口板输送过来的控制字之后，各个功能板利用 FPGA译码进行相应的控制和数据通讯。
2.2自动测试系统测试程序的设计
一般来讲，系统中每个芯片的测试过程和测试电路都存在不同程度的差异，因此，在编写测试程序时，一定要以每个芯片的特性为参照。由于用户不可以随意对底层驱动程序进行修改，因此在底层驱动程序之上再配置一个程序，即测试程序，就能够满足用户所需，方便用户的直接调用。测试程序的设计，避免了用户因直接使用底层驱动而给系统带来的致命危害。任一测试程序都有相应的工程与之对应，工程组可以允许工程的载入，因此，针对不同芯片的测试要求，用户只需在工程组中找到测试所需的工程即可。一般而言，芯片参数的表现形式往往都设计为函数，因此，在测试过程中，用户只需对测试参数进行选择，然后点击测试按钮，就能立即显示出测试结果。在集成电路中，每个芯片都对应着许多测试参数，而每个参数的测试条件和测试电路都存在一定的差别，因此，要改变测试电路，就必须根据需求对继电器的切合状态进行相应的改变，与此同时，按照测试条件，对芯片上激励源输出的方向和大小进行适当的改变。总之，自动测试系统测试程序的设计，为用户避免了很多不必要的操作，该系统能够自动完成良品率计算、数据记录、分箱结果传送、MAP图绘制等一系列操作，有效的节省了测试时间、人力等资源。
2.3测试程序界面与人机交换过程
科学有序的界面能够方便用户对系统功能与信息的操作和了解，因此，根据不同的功能进行模块划分，可将自动测试系统分为可数据显示界面、测试主窗口、数据图表分析、数据统计界面、程序装载及参数设置界面等。通常情况下，进入软件系统首先看到的是开、关机界面，这个界面的设计目的主要是用来控制测试系统的上电与断电，根据Pwc顺序开启电源后，系统图标及指示灯被点亮，表明系统开启功能正常，可以继续进行测试相关操作。测试系统待机时，橘色指示灯变亮；关机时，绿色指示灯关闭；程序运行时遇到非正常中断的情况时，系统电源会自动关闭。
三、总结
总而言之，中小规模集成电路自动测试系统具有很多优势，如测试覆盖面广、测试速度快、测试精度高、成本低等。加强对中小规模集成电路自动测试系统的研究与设计，能够进一步推进我国IC的研制，促进生产企业的快速发展，带来巨大的经济效益和社会效益。
集成电路设计与集成系统范文2
（武钢工程技术集团计控公司 湖北 武汉 430080）
摘 要：针对加热炉点火器设备分散，距离操作室较远的特点，设计一套基于GPRS的加热炉点火器远程监控系统。重点介绍了监控中心的软硬件设计。监控中心通过RS485通讯与各点火器交换数据，使用SIM900模块通过GPRS网络与Internet建立连接。最终实现底层点火器与Web客户端的数据交换，达到对加热炉点火器无线远程监控的目的。
关键词 ：点火器；RS485；SIM900；GPRS；远程监控
中图分类号：TP277 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．10．041
收稿日期：2015－03－16
在国内外冶金行业领域，由于加热炉温有较高的温控精度要求，并且需按一定的规律进行升温、保温等，所以各冶金企业都会使用点火器来精确控制其加热炉温度。点火器按生产工艺要求，人为控制其工作方式。由于点火器分布于加热炉区各段，设备分散，并且有时距离操作室较远，需要铺设的电缆较长，同时还需要考虑现场的实际情况来施工，所以给点火器的安装和后期改造以及维护工作带来不便，并且成本较高。随着网络技术的发展，加热炉点火器的远程监控已经成为一种趋势。通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制加热炉点火器的运行状态和采集各种参数，使操作人员“虚拟”地出现在许多监控地点，实现对点火器的远程监控。利用现有的GPRS网络资源，可节约远程监控网络构架成本，充分展现GPRS在远程监控应用中的优越性。
1 系统总体结构设计
在基于GPRS的加热炉点火器远程监控系统设计中，整个系统的结构方式如图1所示。
加热炉点火器工作方式、火焰信号和报警数据通过RS485通讯和数据处理单元交换数据，数据处理单元由SIM900模块通过GPRS无线网络连接到Internet数据服务器，授权用户通过Web浏览器登陆数据中心最终完成与底层点火器的数据交换。GPRS通讯单元采用SIMCOM公司推出的SIM900模块，该模块内嵌TCP／IP协议。数据处理单元采用高性能单片机C8051F340，C8051F340拥有两个串口UART0和UART1，其中UART0通过485通讯与各加热炉点火器交换数据，UART1与各SIM900模块相连。C8051F340通过UART1使用AT指令控制SIM900模块，以实现模块的网络登录以及数据的发送与接收。
2 加热炉点火器介绍
加热炉点火器是本系统的监控对象。加热炉点火控制器一般都由点火变压器；火焰探测器、温度传感器；空气阀、煤气阀等组成。详见图2加热炉点火器功能图。由于不同加热炉对炉内温度有不同的要求，具体表现在点火及开阀时间有的不同，这些都由客户端操作人员通过选择点火器的工作方式来满足不同的生产工艺要求。
3 监控中心硬件设计
数据处理单元负责把客户端命令发送给点火控制器，以及由SIM900模块经GPRS网络把火焰信号和报警信号发送给客户端。
3．1 监控中心总体方案设计
监控中心总体设计技术方案如图3所示。C8051F340是整个系统的核心部分，外围包括RS232接口电路、RS485接口电路、SIM900 GPRS模块、电源电路、地址码设定电路、键盘电路和显示屏电路。C8051F340负责系统的运行、信息数据的处理，以及与外部扩展单元的通信，并完成与各个模块的接口和通信工作。
3．2 部分关键电路设计
3．2．1 RS485接口电路
RS485接口电路如图4所示。把C8051F340串口0设置为异步通讯口，外接SN65ALS176D芯片转换成485总线信号，为了实现总线与单片机系统的隔离，在单片机和SN65ALS176D之间采用光耦隔离。考虑到现场各种形式的干扰源，在485总线的输出端采用稳压管组成吸收回路。在SN65ALS176D的485信号输出端串联两个电阻，这样总线上的分机硬件故障就不会使整个总线的通讯受到影响。由于485通讯载体是双绞线，它的特性阻抗是120Ω左右，所以在485网络传输线的始端和末端接1只120Ω的电阻，以减少线路传输信号的反射。
3．2．2 SIM900模块的电源电路
SIM900模块采用3．4－4．5V的单电源供电，在一些情况下，信号传输的猝发会导致电压跌落，这时电流损耗的峰值会达到2A，因此，电源必须提供到足够2A的电流。同时，为了增强电源工作的稳定性，在输入端和输出端分别增加电容，布线的时候电容要离VBAT足够近，电源线尽量宽，足够短。图5为SIM900模块的参考电源电路。输出电压（VBAT）为4V。
3．2．3 SIM900模块的串口通信电路
SIM900模块的串口引脚定义如表1所示。
C8051F340和SIM900模块串口都采用全双工工作模式。根据传统的DCE－DTE连接方式，C8051F340和SIM900模块的串口连接如图6所示。
3．2．4 SIM900模块SIM卡电路
SIM300模块支持外扩SIM 卡，SIM卡的接口电平由模块内电压稳压器提供，正常电压值为2．8V或1．8V，模块自动检测和匹配电压适应SIM卡类型。复位后，所有引脚输出低电平。SIM卡接口引脚定义如表2所示。
按是否需使用SIM＿PRESENCE引脚来检测SIM卡存在，可分为6脚的SIM卡电路和8脚的SIM卡电路，该系统使用6脚的SIM卡，不使用SIMPRESENCE引脚，故将其悬空或接地。图7为SIM卡接口电路，为了保护SIM卡，使用SMF05C做静电保护。在I／O口串入22Ω的电阻用于匹配模块和SIM卡之间的阻抗，在PCB布线时，SIM卡的外围电路器件应该靠近SIM卡座。对于6引脚卡座，使用Amphenol C707 100M006 512 2型号卡座。
4 监控单元软件设计
4．1 SIM900模块的网络连接
C8051F340通过串口1向SIM900模块发送AT指令控制SIM900模块进行Internet连接。从而与服务器建立TCP／IP连接，实现数据的传输。本系统用到的AT指令如表3所示。
SIM900模块接入Internet进行TCP／IP连接的程序流程图如图8所示。
4．2 SIM900模块数据接收和发送程序设计
利用SIM900模块发送和接收数据是C8051F340单片机通过串口发送AT指令来操控。在发送数据的过程中，每次发送数据要先检查网络是否连接正常，如果网络没有连接，要先连接网络。然后执行发送数据操作，发送数据流程图如图9所示。如果SIM900有数据发送过来，首先单片机会发送一个接收数据长度指令，收到应答后就可以读取串口缓存器内的数据。数据接收程序流程图如图10所示。
4．3 数据处理单元主程序设计
数据处理单元的主要任务是采集点火器数据，接收Web客户端的命令数据，最终实现双方的数据交换。SIM模块的Internet连接，数据的发送和接收都是通过数据处理单元利用AT指令来完成。由于GPRS网络本身的特点，如果网络长时间无数据通信，模块会被强行踢下网络，因此需要数据处理单元对模块的网络状态定时检查，维持通信链路。数据的接收采用中断的形式来实现，有SIM900模块数据传输过来，单片机就执行中断服务程序，实现GPRS数据的接收。图11为数据处理单元的主程序流程图。
5 测试
测试表明，该数据处理单元可通过GPRS网络快速与远程数据监控中心服务器进行连接，并稳定地与服务器进行数据通信。图12为数据处理单元与数据服务器成功连接后的登录显示界面。
6 结论
本设计对于加热炉点火器的远程监控有重要意义，很好的解决了集中监控，分散工作的问题。本系统利用SIM900模块连接远程服务器实现了数据的无线远程传输。数据的传输不用再专门铺设电缆和搭建专用网络，利用现有的GPRS通讯资源，大大降低了成本。同时对于后期的维护也带来了便利。
参考文献
1李华．现代移动通信新技术：GPRS系统［M］．广州：华南理工大学出版社，2001
集成电路设计与集成系统范文3
一、充分认识加快发展集成电路产业的重要性
集成电路产业对于现代经济和社会发展具有高倍增性和关联度。集成电路技术及其产业的发展，可以推动消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及相关产业的发展，集成电路芯片作为传统产业智能化改造的核心，对于提升整体工业水平和推动国民经济与社会信息化发展意义重大。此外，微电子技术及其相关的微细加工技术与机械学、光学、生物学相结合，还能衍生出新的技术和产业。集成电路技术及其产业的发展已成为一个国家和地区调整产业结构、促进产业升级、转变增长方式、改善资源环境、增强竞争优势，带动相关产业和领域跨越式发展的战略性产业。
*省资源环境良好，集成电路设计和原材料生产具有比较优势，具有一批专业从事集成电路设计和原材料生产的企业及水平较高的专业人才队伍。*省消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及利用信息技术改造传统产业和国民经济与社会信息化的发展为集成电路产业的发展提供了现实需求的空间。各级、各部门要高度重视集成电路产业的发展，有基础有条件的地区要充分发挥地域优势、资源优势，加强规划，因势利导，积极组织和推动集成电路产业发展，加快招商引资步伐。省政府有关部门要切实落实国家和省扶持集成电路产业发展的各项政策，积极推动和支持*省集成电路产业的发展。
二、发展思路和原则
（一）发展思路。根据*省集成电路产业发展的基础，当前以发展集成电路设计和原材料生产为重点，建成国内重要的集成电路设计和原材料生产基地。以内引外，促进外部资金、技术、人才和芯片加工、封装、测试项目的进入，建立集成电路生产基地。
1.大力发展集成电路设计。充分发挥*省高校、科研单位、企业集成电路设计的基础优势，加快集成电路设计企业法人资格建立和集成电路设计企业资格认证的步伐，与信息产业和其他工业领域及国民经济与社会信息化发展相结合，促进科研、生产、应用联动，建立科研、生产、应用、服务联合体，形成有利于集成电路设计企业成长和为企业生产发展服务的体制和机制，促进一批已具备一定基础的集成电路设计企业尽快成长起来。进一步建立和完善有利于集成电路产业发展的政策环境，构筑有利于集成电路产业发展的支撑体系和服务体系，加强与海内外的合作与交流，加快人才培养和引进，加大对集成电路设计中心、公共技术平台、服务平台、人才交流培训平台建设的投入，重点培植3—5家集成电路设计中心，使之成为国内乃至国际有影响力的企业。加强人才、技术、资金、企业的引进，形成一大批集成电路设计企业和人才队伍。密切跟踪国际集成电路发展的新趋势，大力发展和应用SOC技术、IP核技术，不断提高自主创新能力，在消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子和其他应用电子产品领域形成发展优势。
2.加快发展集成电路材料等支撑产业。以当前*省集成电路材料生产企业为基础，通过基础设施建设、技术改造、引进技术消化吸收再创新、合资合作和引导传统产业向集成电路材料生产转移，进一步壮大产业规模，扩大产品系列，增添新的产品品种，提高产品档次。通过加快企业技术中心建设，不断提高自主创新能力；通过拉长和完善产业链，积极发展高纯水气制备、封装材料等上下游产品，提高配套能力；鼓励半导体和集成电路专用设备仪器产业的发展。培养多个在国内市场占有率第一的自主品牌，扩大出口能力，把*省建设成为围绕以集成电路用金丝、硅铝丝、电路板用铜箔和覆铜板、柔性镀铜板、金属膜基板、电子陶瓷基板、集成电路框架和插座、硅晶体材料的研发和生产为主的集成电路支撑产业基地。
3.鼓励发展集成电路加工产业。大力招商引资，通过集成电路设计和原材料生产的发展，促进省外、海外集成电路芯片制造、封装和测试业向*省的转移，推动*省集成电路芯片制造、封装和测试产业的发展。
（二）发展原则。
1.政府推动原则。充分发挥各级政府在统筹规划、宏观调控、资源组织、政策扶持、市场环境建设等方面的作用，充分发挥社会各方面的力量，推动集成电路产业发展。
2.科研、生产、应用、服务联动原则。建立科研、生产、应用、服务一体化体系，促进集成电路设计和最终产品相结合，集成电路设计和设计服务相结合，公共平台建设和企业发展相结合，设计公司之间相结合，人才培训和设计企业需求相结合。重点支持共性技术平台、服务平台、人才培训平台建设和科研、生产、应用一体化项目研发。
3.企业主体化原则。深化体制改革，加快集成电路设计中心认证，推动集成电路设计公司（中心）建设，建立符合国家扶持集成电路发展政策和要求的以企业为主体、自主经营、自负盈亏、自主创新、自*发展完善的集成电路产业发展体制和机制。
4.引进消化吸收与自主创新相结合原则。加强与海内外集成电路行业企业、人才的交流合作，创造适合集成电路产业发展的政策环境，大力引进资金、技术、人才，加快消化吸收，形成产业的自主创新能力，尽快缩短与发达国家和先进省市的差距。
5.有所为，有所不为原则。发挥*省优势，重点发展集成电路设计、电路板设计制造和原材料生产，与生产应用相结合，聚集有限力量，聚焦可行领域，发挥基础特长，形成专业优势。
三、发展重点和目标
（一）发展重点。整合资源，集中政府和社会力量，建立公共和开放的集成电路设计技术服务平台、行业协作服务平台和人才交流培训平台。重点扶持建设以海尔、海信、浪潮、*大学、哈工大威海国际微电子中心、滨州芯科等在集成电路设计领域具有基础和优势的集成电路设计中心，建设青岛、济南集成电路设计基地，加快有关促进集成电路产业发展的配套政策、措施的制定，重点在以下领域实现突破。
1.集成电路设计业。以消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子、信息安全和其他应用电子产品领域为重点，以整机和系统应用带动*省集成电路、电路板设计业的发展，培育一批具有自主创新能力的集成电路设计企业，开发一批具有自主知识产权的高水平的集成电路产品。
（1）重点开展SOC设计方法学理论和设计技术的研究，发挥其先进的整机设计和产业化能力，大力发展税控收款机等嵌入式终端产品的SOC芯片，努力达到SOC芯片规模化生产能力。开发采用先进技术的SOC芯片，应用于各类行业终端产品。
（2）强化IP核开发标准、评测等技术的研究，积极发挥IP核复用技术的优势，以市场为导向，重点研发MCU类、总线类、接口类和低功耗嵌入式存储器（SRAM）类等市场急需的IP核技术，加速技术向产品的转化。
（3）顺应数字音视频系统的变革，以数字音视频解码芯片和视频处理芯片为基础，突破一批音视频处理技术，提高*国电视整机等消费类电子企业的技术水平和核心竞争力。
（4）集中力量开展大规模通信、网络、信息安全等专用集成电路的研究与设计，力争取得突破性成果。
（5）重点发展广泛应用于白色家电、小家电、黑色家电、水电气三表、汽车电子等领域的芯片设计，在应用电子产品芯片设计领域形成优势。
（6）发挥*省在工业控制领域的综合技术、人才力量及芯片研发软硬件资源等方面的优势，重点发展部分工业控制领域的RISC、CISC两种架构的芯片设计，并根据市场需求及时研发多种控制类芯片产品，形成一定优势。
2.集成电路材料等支撑产业。充分利用*省现有集成电路材料生产企业的基础条件，加快发展集成电路材料产业。重点发展集成电路用金丝、硅铝丝、引线框架、插座等产品，同时注重铜箔、覆铜板、电子陶瓷基片、硅晶体材料及其深加工等产品的发展，形成国内重要的集成电路材料研发和生产加工出口基地。支持发展集成电路相关支撑产业，形成上下游配套完善的集成电路产业链。
（1）集成电路用金丝、硅铝丝。扩大大规模集成电路用金丝、硅铝丝的生产规模，力争到2010年占国内市场份额80%以上。
（2）硅单晶、硅多晶材料。到2010年，3-6英寸硅单晶片由现在的年产600万片发展到1000万片；单晶棒由目前的年产100吨发展到200吨。支持发展高品质集成电路用多晶硅材料，填补省内空白，至2010年发展到年产3000吨。
（3）集成电路引线框架。到2010年，集成电路引线框架生产能力由目前的年产20亿只提高到年产100亿只。
（4）电子陶瓷基板。通过技改和吸引外资等措施，力争到2010年达到陶瓷覆铜板年产160万块、陶瓷基片年产30万平米的能力。
（5）铜箔、覆铜板。到2010年，覆铜板由目前的年产570万张发展到800万张，铜箔由目前的年产8500吨发展到10000吨。
（6）相关支撑产业。通过引进技术和产学研结合等多种形式，积极发展集成电路专用设备、环氧树脂等塑封材料、柔性镀铜板和金属膜等基材、高纯水气制备等相关产业。
3.加快大规模、大尺寸集成电路芯片加工和有关集成电路封装、测试企业的引进。
（二）发展目标。经过“*”期间的发展，基本建立和完善有利于*省集成电路产业发展的政策环境、支撑体系和服务体系，建成20-30家集成电路设计中心、2个集成电路设计基地，形成一大批集成电路设计企业、配套企业、咨询服务企业，争取引进3—5家集成电路芯片制造企业。政府支持集成电路产业发展的能力进一步增强，社会融资能力进一步提高，对外吸引和接纳人才、技术、资金的能力进一步提高，集成电路设计、制造对促进*省信息产业发展、传统产业改造和提升国民经济与社会信息化水平发挥更大作用，并成为*省信息产业发展和综合竞争力提升的重要支撑。促进*省集成电路材料产业做大做强，使其成为国内重要的产业基地。
四、主要措施和政策
（一）加强政府的组织和引导。制定*省集成电路产业发展中长期发展规划，实施集成电路产业发展年度计划，《*省支持和鼓励集成电路产业发展产品指导目录》，引导产品研发和资金投向。各地要加强本地集成电路产业发展环境建设，结合本地实际制定有利于集成电路产业发展和人才、资金、技术进入的政策措施。各有关部门要加强配合，制定相关配套措施，形成促进集成电路产业发展的合力。参照财政部、信息产业部、国家发改委《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》，结合*省信息产业发展专项资金的使用，对集成电路产业发展予以支持。具体办法由省信息产业厅会同省财政厅等有关部门制定。
（二）加强集成电路设计公司（中心）认证工作。推动体制改革和产权改革，鼓励科技人员在企业兼职和创办企业，通过政策导向促进集成电路设计公司（中心）独立法人资格的建立。按照国家《集成电路设计企业及产品认定暂行管理办法》的有关规定，加强对*省集成电路产品及集成电路企业认定工作。
（三）加强人才引进与培养。加强对集成电路人才的培养和引进工作，鼓励留学回国人员和外地优秀人才到*投资发展和从事技术创新工作，重点引进在国内外集成电路大企业有工作经历、既掌握整机系统设计又懂集成电路设计技术的高层次专业人才。对具有普通高校大学本科以上学历的外省籍集成电路专业毕业生来*省就业的，可实行先落户后就业政策，对具有中级以上职称的集成电路专业人才来*省工作的，有关部门要优先为其办理相关人事和落户手续。要加强集成电路产业人才培养，建立多层次的人才培养渠道，加强对企业现有工程技术人员的再培训。在政策和待遇上加大对专业人才的倾斜，鼓励国内外集成电路专业人才到*发展，建立起培养并留住人才的新机制。
（四）落实各项优惠政策。各级、各部门要切实落实《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》及各项优惠政策，将集成电路设计、生产制造和原材料生产纳入各自的科研、新产品开发、重点技术攻关计划及技术中心、重点实验室建设计划，并给予优先支持和安排。集成电路设计企业适用软件企业的有关政策，集成电路设计产品适用软件产品的有关优惠政策，其知识产权受法律保护。对于批准建设的集成电路项目在建设期间所发生的贷款，省政府给予贷款利息补贴。按照建设期间实际发生的贷款利率补贴1.5个百分点，贴息时间不超过3年；在政府引导区域内建设的，贷款利息补贴可提高至2个百分点。
集成电路设计与集成系统范文4
建设集成电路设计相关课程的视频教学资源，包括集成电路设计基础理论课程讲授视频、典型案例设计讲解视频、集成电路制造工艺视频等；构建集教师、博士研究生、硕士研究生和本科生于一体的设计数据共享平台。集成电路设计是一项知识密集的复杂工作，随着该行业技术的不断进步，传统教学模式在内容上没法完全展示集成电路的设计过程和设计方法，尤其不能展示基于EDA软件进行的设计仿真分析，这势必会严重影响教学效果。另外，由于课时量有限，学生在课堂上只能形成对集成电路的初步了解，若在其业余时间能够通过视频教程系统地学习集成电路设计的相关知识，在进行设计时能够借鉴共享平台中的相关方案，将能很好地激发学生学习的积极性，显著提高教学效果。
二、优化课程教学方式方法
以多媒体教学为主，辅以必要的板书，力求给学生创造生动的课堂氛围；以充分调动学生学习积极性和提升学生设计能力的目标为导向[3]，重点探索启发式、探究式、讨论式、参与式、翻转课堂等教学模式，激励学生自主学习；在教学讲义的各章节中添加最新知识，期末开展前沿专题讨论，帮助学生掌握学科前沿动态。传统教学模式以板书为主，不能满足集成电路设计课程信息量大的需求，借助多媒体手段可将大量前沿资讯和设计实例等信息展现给学生。由于集成电路设计理论基础课程较为枯燥乏味，传统的“老师讲、学生听”的教学模式容易激起学生的厌学情绪，课堂教学中应注意结合生产和生活实际进行讲解，多列举一些生动的实例，充分调动学生的积极性。另外，关于集成电路设计的书籍虽然很多，但是在深度和广度方面都较适合作为本科生教材的却很少，即便有也是出版时间较为久远，跟不上集成电路行业的快速发展节奏，选择一些较新的设计作为案例讲解、鼓励学生浏览一些行业资讯网站和论坛、开展前沿专题讲座等可弥补教材和行业情况的脱节。
三、改革课程考核方式
改革课程考核、评价模式，一方面通过习题考核学生对基础知识和基本理论的掌握情况；另一方面，通过项目实践考核学生的基本技能，加大对学生的学习过程考核，突出对学生分析问题和解决问题能力、动手能力的考察；再者，在项目实践中鼓励学生勇于打破常规，充分发挥自己的主观能动性，培养学生的创新意识。传统“一张试卷”的考核方式太过死板、内容局限，不能充分体现学生的学习水平。集成电路设计牵涉到物理、数学、计算机、工程技术等多个学科的知识，要求学生既要有扎实的基础知识和理论基础，又要有很好的灵活性。因此，集成电路设计课程的考核应该是理论考试和项目实践考核相结合，另外，考核是评价学生学习情况的一种手段，也应该是帮助学生总结和完善课程学习内容的一个途径，课程考核不仅要看学生的学习成果，也要看学生应用所学知识的发散思维和创新能力。
四、加强实践教学
在理论课程讲解到集成电路的最小单元电路时就要求学生首先进行模拟仿真实验，然后随着课程的推进进行设计性实验，倡导自选性、协作性实验。理论课程讲授完后，在暑期学期集中进行综合性、更深层次的设计性实验。集成电路设计是一门实践性很强的课程，必须通过大量的项目实践夯实学生的基础知识水平、锻炼学生分析和解决问题的能力。另外，“设计”要求具备自主创新意识和团队协作能力，应在实践教学中鼓励学生打破常规、灵活运用基础知识、充分发挥自身特点并和团队成员形成优势互补，锻炼和提升创新能力和团队协作能力。
五、总结
集成电路设计与集成系统范文5
合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SARADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
集成电路设计与集成系统范文6
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。
