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集成电路的设计流程范文1
关键词:中心城市;应急道路运输体系;建设问题
中图分类号:F540.8 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)29-0059-02
近年来,我国地震、冰雪灾害、水灾和泥石流等突发性自然灾害事件频发,给国家和人民生命财产造成了巨大的损失。在应对各类重大突发性公共事件实践中,我国已经逐渐具备了较高应急保障能力,但如何在第一时间把应急救灾物资运送到事件突发地,最大限度地抢救人民生命财产、降低各类损失的能力还有待进一步加强。因此,应急物流体系建设刻不容缓,尤其是中心城市应急物流道路运输体系建设由于其特点和地位更需要重点加强建设。
一、应急物流和应急物流体系的概念
应急物流是指以提供重大自然灾害、突发性公共卫生事件及公共安全事件等突发性事件所需应急物资为目的,以追求时间效益最大化和灾害损失最小化为目标的特种物流活动。应急物流体系,就是围绕着应急物流目标,由相关人员、技术装备、应急物资、信息管理、软硬件基础设施、相关主体以及法律、法规、政策等因素共同构成的特殊物流系统。
二、中心城市应急物流道路运输体系建设的作用、地位和特点
中心城市应急物流道路运输系统是应急物流体系的重要组成部分,它负责突发事件时中心城市的应急物流道路运输保障或跨区域应急物流道路运输保障任务。从经济安全、社会安定的角度来看,中心城市应急物流道路运输系统平时必须要保证城市经济与社会生活的物流供给,在发生自然灾害等紧急状态下,也必须在确保应急物流道路运输的前提下,保证城市经济与社会生活的正常进行和普通物流功能的发挥。由于目前我国应急体系的实际布局重心集中在中心城市,这里各种应急专业人才、物流企业、物资、设备资源集聚,所以其应急物流道路运输系统往往还担负跨地区支援性应急道路运输的任务。因此,安全、高效的中心城市应急物流道路运输系统在我国应急物流体系中占有举足轻重的核心运作地位。
与普通道路运输相比,应急道路运输具有政府主导性、突发性、不确定性、强时效性、流量不均衡性、弱经济性、社会公益性等不同的特点。正确认识应急物流道路运输的特性,才能保证在突发事件发生时,以最短的时间安全、准确地把应急物资运送到应急目的地。
三、中心城市应急物流道路运输体系建设的现状和难点
应急物流道路运输体系的完善和发达程度,直接影响和决定着应急物流道路运输的保障能力。目前,中心城市应急物流道路运输已基本形成在当地人民政府的领导和指挥下,交通运输主管部门作为道路运输应急保障工作的责任主体,道路运输管理机构负责具体组织实施,将道路运输应急保障体系与国防交通应急运输体系相结合,体系同一、资源共享、管理联动的应急物流道路运输体系。形成平战结合、快速反应、有序运转的道路运输应急保障组织体系和运行机制,在近期的抗灾应急运输中取得较明显的效果。但是,与世界先进国家相比我们的应急能力还处于初级阶段,同应急物流道路运输体系建设要求相比严重滞后。其难点问题突出表现为:
1.指挥协调机制不健全,应急指挥机构协调难度大
应急物流道路运输涉及到多个部门,往往属于不同的管辖部门,跨部门、跨区域的协调,实际问题多,协调反应时间长,彼此陌生、沟通不畅,效率难以提高。应急物流中的应急物资需求量大、种类多,对运力的要求很高,单凭一个部门或企业无法独立承担,需要调动全社会的运力来确保应急物流的运输要求。军地一体,需要在制度上明确军地双方的权利和义务,真正保证快速响应。为了提高应急物流运输指挥系统的协调决策能力,建议整合相关部门机构,建立常设的专业应急物流道路运输指挥机构,专门负责应急物流道路运输协调工作,保障应急物流道路运输的高效运行和实施。
2.信息情报系统亟待完善
应急物流道路运输信息网络不够完善,信息传递不及时,缺乏共享平台。应急物流运输信息系统是支撑应急物流道路运输指挥组织的神经中枢。要实现应急物流运输实时控制和应急物资精确运送,不同主体要协同合作,全面提升应急物流信息化水平。建议加强军地一体化应急物流道路运输信息化平台的建设,包括应急物资信息、后备役车辆信息、应急专业人员信息、物流基础设施信息等子系统的建设,确保应急物流运输准确、完整、迅速、标准,信息手段较之常态下更为先进、稳定和抗干扰。
3.先进的科学技术和装备应用程度低
运输工具不先进、运输技术落后、许多流程仍停留在笨重的体力操作形式中,极不适应应急运输强时效性和流量不均衡性的要求。建议在应急道路运输中,充分应用及时运输技术和供应链管理技术,侧重提高快速装卸设备、托盘和集装箱运输比例,推广应用条形码、RFID、GIS、GPS等技术,提高先进的科学技术和装备应用水平
4.社会动员参与组织水平亟待提高
应急运输实践中应急物流道路运输体系的社会动员参与组织水平较差,参与应急运输的企业应急业务能力和车辆设备水平参差不齐,实际操作效果较低,支出的应急物流运输成本巨大。据统计,低效的应急物流运输损失占灾害总损失的15%―20%。尽管应急物流运输中可以利用纪律性强、组织严密、反应迅速的特点,发挥其主力军的作用,但是应急物流运输时间紧、需求大,仅仅依靠军队的力量远远不能满足需要。建议充分利用地方大型物流基地、设施,充分发挥大型第三方物流企业的业务优势,实现军地一体化的应急物资和运输资源共享,降低应急运输成本,提高社会动员参与组织的效率。
中心城市应急物流道路运输体系建设是一个系统工程,在建设中要用系统的观点综合考量、全面整合;用系统和发展的眼光去发现问题,抓住关键环节解决问题,有效地促进中心城市应急物流道路运输体系的建设。
The research of some difficult problems about central cities emergency
logistics roads transportation system
WU An-ji,MENG Qing-fang
(Xi'an Ya Ou transportation serve limited liability company, Xi'an, 710077, China)
[Abstract]there are obvious difference between Emergency logistics center city road transport and routine road transport due to its own characteristic, logistics conditions and time limit . Studying the construction of road transportation system in emergency logistics center city can ensure the efficiency of the emergency logistics. Combining the characteristics of center city road transport and center task of emergency command, we analyze coordination mechanism, the information from the support system, advanced logistics information technology application, mobilize social forces to explore how to improve and promote construction of emergency logistics transportation system in downtown city in order to meet the requirement of safety and accuracy of transport.
[key words] central cities; emergency logistics transportation system ;problem of construction
参考文献:
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[4] 王坚红,王京.国外救灾物质的运作方式及启示[J].中国物流与采购,2006,(6):56-58.
集成电路的设计流程范文2
关键词：集成电路 寿命仿真 分析流程 竞争失效 CALCE-PWA
中图分类号：V263.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0067-04
由于电子设备对温度、振动最为敏感，且根据对电子产品失效原因的统计，温度因素占43.3%，振动因素占28.7%，由这2种应力作用导致的产品的失效为71%[1]。因此，研究集成电路寿命需主要对温度和振动2种应力进行仿真、评估并预计。据此寿命仿真主体结构中涉及的仿真项目主要有热仿真、振动仿真、故障预计仿真。在诸如印刷电路板的典型电子产品的服役期内，热应力、机械应力是产品所承受的主要环境载荷。文献[2-4]从器件级薄弱环节的失效物理建模出发，通过对整板PCB的振动仿真与实验，计算了元器件的寿命。文献[5-7]研究了集成电路的寿命试验条件，并对PCB电路板组件的温度分布进行了仿真与实验研究。此外，国内外学者针对集成电路的失效类别、失效原因开展了大量研究。但是上述研究较多的依赖物理样机试验，且计算集成电路寿命时未能综合考虑集成电路复杂的失效因素。
该文基于协同仿真技术，采用竞争失效机制，选用电子产品中的一个整板PCB作为研究对象，对集成电路寿命进行预测，可在产品设计阶段对集成电路的可靠性进行评估，并减少物理样机试验成本。
1 寿命分析流程
基于竞争失效机制的集成电路寿命预测的仿真分析流程如图1所示。首先基于集成电路封装类型完成模型建立；然后分别从热仿真、振动仿真中导入模型所需应力参数，加载集成电路寿命剖面；最后根据竞争失效机制，获取集成电路寿命。其中，集成电路管脚与电路板基板的互连处模型的建立采用竞争失效法则（即“最小薄弱原理”）。
整个流程中各主要步骤如下所示。
（1）获取集成电路以及电路板组件结构及工艺信息。
（2）根据电路板组件工作环境条件制定寿命周期环境剖面。
（3）基于ANSYS软件进行仿真分析，获取热仿真与振动仿真结果，为基于失效物理的故障预计提供数据支撑。
（4）建立热故障预计模型与振动故障预计模型，分别进行寿命仿真分析，可得到故障预计结果，基于竞争失效机制，确定集成电路失效状态，并得到寿命仿真计算结果。
2 研究对象
项目选取的某PCB电路板组件有限元模型网格划分图如图2所示，图右显示了集成电路详细模型的网格划分效果。电路板组件模型采用SolidWorks软件建立，对目标集成电路进行详细的三维模型建模，对其他元器件采用长宽高与之相同的长方体等效处理。使用ANSYS软件进行仿真分析，用内部MPC约束算法建立接触单元来处理各元器件和电路板基板的装配关系。
3 寿命周期环境剖面
热仿真分析环境条件根据基本试验中的各种工作环境温度以及产品工作时对应的环控条件制定。因此，参考典型电子装备高温低温试验条件[8]，确定仿真温度环境如下：热天地面阶段工作和不工作温度为+70 ℃，冷天地面阶段工作和不工作温度为-55℃；热天飞行阶段工作温度为+55 ℃，冷天飞行阶段工作温度为-40 ℃。
参照典型电子装备环境试验条件，确定电路板随机振动试验的功率谱密度，其最大值W0为0.04 g2/Hz。综上，按照电路板实际工作条件，将环境应力简化为温度循环1（冷天工作）、温度循环2（热天工作）和随机振动，见表1。
4 有限元仿真分析
4.1 热仿真分析
针对工作环境温度为70 ℃、55 ℃、-40 ℃、-55 ℃的情r进行稳态热分析，表2为环境温度70 ℃时电路板组件温度云图和集成电路温度云图。
通过对70 ℃工作环境温度下电路板、集成电路温度数据进行统计，得热分析结果，电路板组件平均温度为80.4 ℃，温升为10.4 ℃，集成电路平均温度为82.7 ℃，温升为12.7 ℃。
4.2 振动分析
（1）模态分析。
振动分析时将电路板两端插入导轨，故约束两端UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ自由度；同时电路板两侧面被压紧，故约束其UX方向自由度，并将约束载荷置于载荷集Constraints中。获取电路板组件前三阶模态振型如表3所示。
（2）随机振动分析。
在完成模态分析基础上按照振动环境条件开展随机振动分析，可获取位移云图、加速度云图。表4显示了电路板组件位移云图、电路板组件加速度云图。
对随机振动位移与加速度结果进行归纳，可得电路板位移、加速度，集成电路位移，为进行集成电路寿命计算提供数据支撑。
5 寿命仿真分析
5.1 模型建立
该研究中使用的寿命仿真软件工具是CALCE-PWA，该软件是用于电子组件设计和分析的一组集成工具，输入热分析与振动分析的结果，利用其故障模型可对印制板器件进行工作剖面下的故障预计。在完成电路板建模、部件建模和元器件建模的基础上形成最终模型。
5.2 剖面设置
从热仿真结果中获取集成电路平均壳温和集成电路安装位置的电路板表面平均温度，并按照温度剖面将集成电路的详细温度数据输入CALCE-PWA软件中；结合随机振动仿真结果设置振动剖面。表5给出温度循环1（冷天工作）、温度循环2（热天工作）和振动剖面示例。
5.3 寿命预计
定义并加载集成电路寿命剖面后，即可以对集成电路在各种类型剖面下的失效前循环数/时间进行计算，汇总结果如表6所示。
通过Miner定理计算集成电路温度循环、随机振动下的平均首发故障前时间，见表7，集成电路失效状态为热失效，失效循环数为260 089。
6 结语
针对集成电路故障预计的仿真是利用结构、工艺和应力等性能参数建立产品的数字模型并进行失效分析。该文介绍了基于竞争失效机制的集成电路寿命评估流程，并以某型号集成电路进行仿真分析，确定了该集成电路的失效状态与失效循环次数。基于虚拟样机技术的集成电路寿命分析方法可应用于产品设计各个阶段，并减少物理样机试验成本，为评估集成电路的可靠性提供依据。
参考文献
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集成电路的设计流程范文3
关键词 应用型人才 集成电路工艺基础 实验教学
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.01.047
The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit
Process Foundation" in Independent College
WEN Yi， HU Yunfeng
（University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan Institute， Zhongshan， Guangdong 528402）
Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges， the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system， basic semiconductor planar process experiment， process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice， the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized， and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.
Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching
0 引言
微电子技术和产业在国民经济中具有举足轻重的地位。高校的电子科学与技术专业以培养微电子学领域的高层次工程技术人才为目标，学生毕业后能从事电子器件、集成电路和集成系统的设计和制造，以及相关的新技术、新产品、新工艺的研制与开发等方面工作。
“集成电路工艺基础”是电子科学与技术专业的一门核心课程，讲授半导体器件和集成电路制造的单项工艺基本原理和整体工艺流程。本课程是电子科学与技术专业课程体系中的重要环节，也是学生知识结构的必要组成部分。通过本课程的学习，学生应该具备一定工艺分析、设计以及解决工艺问题的能力。
集成电路工艺实验作为“集成电路工艺基础”课程的课内实验，是电子科学与技术专业的专业课教学的重要组成部分，具有实践性很强、实践和理论结合紧密的特点。加强工艺实验教学对于培养高质量的集成电路专业人才十分必要。但是集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，限制了工艺实验教学在高校的开展。国内仅少数重点大学能够承受巨大的运营费用，拥有简化的集成电路工艺线或工艺试验线供科研、教学使用。而大多数学校只能依靠到研究所或Foundry厂进行参观式的实习来解决工艺实验问题，这对于学生实践能力的培养是远远不够的。
我院电子科学与技术专业成立于2003年，现每届招收本科生约120人，多年内为珠三角地区培养了大量专业人才。随着集成电路技术日新月异的发展，对从业人员的要求也不断升级，所以工艺实验教学也必须与时俱进。作为独立学院，如何结合自身实际地进行工艺实验室建设、采用多种方法手段开展工艺实验的教学，提高集成电路工艺课程的教学质量，是我们所面临的紧迫问题。本文以“集成电路工艺基础”实验教学实践为研究对象，针对独立学院学生理论基础较为薄弱，动手热情比较高的特点，就该课程教学内容和教学方式进行了探讨。
1 “集成电路工艺基础”的实验教学
“集成电路工艺基础”具有涉及知识面广，教学内容信息量大，综合性强，理论与实践结合紧密的特点，课程教学难度相对较大。同时独立学院相应配套的实验教学设备较为缺乏。为了提高学生对该课程的兴趣，取得更好的实验教学效果，让学生能将理论应用于实践，具有较强的集成电路生产实践和设计开发能力，笔者从如下几方面对实验教学进行了尝试。
1.1 工艺模拟多媒体教学系统
运用传统的教学方法，很难让学生理解抽象的器件结构和工艺流程并产生兴趣。我院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺多媒体教学系统，帮助学生对集成电路工艺流程有一个全面生动的认识。该系统提供扩散、氧化和离子注入三项工艺设备的操作模拟，充分利用多媒体技术，将声光电等多种素材进行合理的处理，做到图文声像并茂，力争使抽象的知识形象化，获得直观、丰富、生动的教学效果。该系统涉及大量的集成电路制造实际场景与特殊细节，能较全面地展示Foundry厂的集成电路生产环境和工艺流程。内容丰富、身临其境的工艺模拟能大大提高学生的学习兴趣，帮助学生理解理论知识。
此外，在工艺课程的课堂教学过程中，尝试利用学生自学讨论作为辅助的形式。针对某些章节，老师课前提出问题，安排学生分组准备，自习上网收集最新的与集成电路工艺实验相关的资料，整理中、英文文献，制作内容生动的PPT在课堂上演示并展开讨论，最后归纳总结。这样既培养了学生利用网络进行自学和小组合作作学习的习惯，提高网上查找、整理资料的能力，也为老师的多媒体课件制作提供了素材，丰富了老师的教学内容。
1.2 基础的半导体平面工艺实验
学院一直非常重视电子科学与技术专业的建设问题，在实验室配置方面的资金投入力度比较大。在学院领导的大力支持下，近年来实验室购置了一批集成电路工艺实验设备和仪器，如光刻机、涂胶机、氧化反应室、磁控溅射设备、半导体特性测试系统和扫描电子显微镜等，为集成电路工艺实验教学的开展打下了良好的物质基础 。
在集成电路专业教学中，工艺实验是非常重要的环节;让学生进行实际操作，对于培养应用型人才也是非常必要的。通过调研考察兄弟院校的工艺实验开展情况，结合我院的实际情况和条件，确定了我院电子科学与技术专业的基础半导体平面工艺实验项目，如氧化（硅片热氧化实验）、扩散（硅片掺杂实验）、光刻（硅片上选择刻蚀窗口的实验）、淀积（PVD、CVD薄膜制备的实验）等。
这些设备和仪器，除了用于工艺课程实验教学外，平时还开放给本科生毕业设计、学生创新项目及研究生科研等。通过实际动手操作，使学生能将所学理论知识运用到实际中，既培养了学生的实际操作能力，又引导学生在实践中掌握分析问题、解决问题的科学方法，加深了对集成电路工艺技术和原理的理解。
1.3 工艺仿真软件
现代集成电路的发展离不开计算机技术的支持，所以要重视计算机仿真在课程中的作用。TCAD（Technology Computer Aided Design）产品是研究、设计与开发半导体器件和工艺所必需的先进工具。它可以准确地模拟研究所和Foundry厂里的集成电路工艺流程，对由该工艺流程制作出的半导体器件的性能进行仿真，也能设计与仿真太阳能电池、纳米器件等新型器件。
利用美国SILVACO公司的TCAD产品，笔者为工艺课程开设了课内仿真实验，实验项目包括薄膜电阻、二极管、NMOS等基本器件的设计和工艺流程仿真。通过ATHENA和ATLAS软件教学，指导学生仿真设计基本的半导体器件，模拟工艺流程，从而巩固所学理论知识，使学生将工艺和以前学过的半导体器件的内容融合起来。学生在计算机上通过软件进行仿真实验，既可以深入研究仿真的工艺流程细节，又可以弥补由于设备条件的制约带来的某些实验项目暂时无法开出的不足。
1.4 校企合作
培养应用型人才还必须结合校企合作。珠三角地区是微电子产业的聚集地，企业众多，行业发展前景好。加强校企联系，可以做到合作共赢，共同发展。通过组织学生到半导体生产测试企业参观实习，如深圳方正微电子、珠海南科、中山木林森LED等，让学生亲身体验半导体企业的生产过程，感受集成电路工厂的生产环境，了解本行业国内外发展的概况，从而弥补课堂教学的不足，激发学生学习热情，引导学生毕业后从事相关工作。目前，学院与这些半导体生产测试企业建立了良好的合作关系，每届毕业生都有进入上述企业工作的。他们在工作岗位上表现良好，获得用人单位的好评，既为企业输送了合格人才，也为往后学生的职业规划树立了榜样，拓展了学生的就业渠道。
2 结束语
经过笔者几年来的实践，在“集成电路工艺基础”课程的实验教学中，对教学内容和教学方式进行了改进，形式多样，互为补充，内容全面、新颖，注重学生实践技能的培养，对提高学生整体素质起到了积极作用，实现了教学质量的提高。当然，“集成电路工艺基础”课程的实验教学还有很大的改进空间，我们还需要在实践中不断地改革与探索，将其逐步趋于完善，使其在培养独立学院应用型人才的过程中发挥巨大的作用。
参考文献
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集成电路的设计流程范文4
关键词：纳米尺度互连线 集总参数模型 电路仿真 CMOS射频集成电路设计
中图分类号：TN402 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
随着半导体技术的发展，纳米尺度的CMOS工艺射频集成电路（RFIC）在工业、科技、医药医疗的应用越来越广泛，且其工作频率已经进入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz应用等[1]。然而，当电路的工作频率进入到这种高频频段时，电路模型的精度是电路能否成功实现的关键所在。在电路版图设计之后，通常是利用Assura和Calibre等工具来获得互连线的寄生电阻和寄生电容。然而，由于电路的寄生电感比寄生电阻和寄生电容复杂且精度低，很难利用版图验证设计工具得到寄生电感值，因此，需要借助于电磁场仿真软件对传输线进行准确模拟。然而，在电路设计初期通常需要考虑用于互连的微带传输线对电路性能的影响，传统单纯利用电磁场仿真软件进行参数提取的方法无法准确根据设计要求进行参数调整。本文构建了基于物理特性的互连线模型，该模型的寄生参数通过传输线物理特性和电磁场仿真软件得到，易于计算和电路设计分析。同时，该模型的参数和频率无关，易于电路分析，适用于射频集成电路的设计。最后，论文详细论述了将模型用于集成电路设计中的流程。
2 互连线寄生参数仿真模型
射频集成电路设计中使用的互连线结构按照其类别可分为两类：第一类是微带线是以芯片衬底地作为其地平面，第二类是互连线是以某一金属层（通常是第一层金属M1）作为其地平面。对于这两类互连线结构而言，采用衬底地平面作为公共地平面的互连线比采用底层金属M1作为公共地的互连线更加灵活，因为在实际电路设计中受限于电路结构，其底层金属需要作为信号线进行器件之间互连，这种情况下需要采用第一种结构来实现信号互连。然而，使用底层金属M1作地线可以隔离衬底，减少衬底的损耗，因此在集成电路设计中两种传输线结构相互并存。
图1是互连线的模型图，该模型为单π集总参数模型，与常规的电感π模型相似[2]。图1中模型并联部分表示寄生电容和电阻，串联部分表示寄生电感和电阻。在设计窄带宽的电路时，尤其是进行放大器电路设计，关注的是工作频率附近的参数。所以，方框模型可以视为独立于工作频率，即模型在窄带电路设计中依旧可以使用。模型中，电感L2和电阻R2为互连线自身的分布电感和分布电阻，包含了集肤效应和邻近效应对电路的影响，而并联电容和电阻为导线和衬底之间等效电容和等效电阻。
对于该传输线模型，其离散参数的矩阵近似于模拟值和实际测量值。根据等效规则，电路的参数都可由Y参数推导得出[3]。在得到每一模块的参数后，串联电感值，电阻值和并联电容值都可以求出。
根据等效规则，工作频带的S参数应该与模拟和测试值相同。根据对Y矩阵的定义，可以推导出以下公式：
式中，为工作频率，函数real（）和函数imag（）分别代表着复数的实部和虚部。
以上的公式对于大多数传输线是可用的，无论传输线是否对称。在大多数情况下，传输线的Y1，Y3部分在结构上并不对称。但是，当两端口的反射系数的值相同时，将出现对称的特殊情况。此时传输线可化简为相同的部分，且可从电报方程中得出各元件的值。
在以上的分析中，电容，电感和电阻分别是频率的参数，而本模型中各部分数值处理成和频率无关的数值，这将在电路设计中产生误差。由于替换产生的误差可有下面公式得出：
是仿真实际S参数值，是模型的S参数值。
通常，当电路的频率与正常工作频率差异较大时，由于集肤效应和邻近效应，这个误差将会造成更加严重的影响。依照上述的模型，我们利用电磁场仿真软件ADS-Momentum构建了互连传输线，该传输线采用第二类结构，该传输线位于的TSMC 0.18um射频/混合信号工艺的第6层金属上，金属线宽6um，线长115um。工作频率为10GHz，根据公式（2）得到集总参数模型各个参数如下：
为比较模型和实际电磁场仿真数据之间差别，公式（4）中各个数据对应模型的S参数和电磁场仿真软件得到的S参数进行了对比，图2是采用电磁场仿真软件ADS-Momentum和模型部分参数对比，从图中可以看出，电磁场仿真软件的模型和本模型S参数的误差远离工作频率段误差越大，这是由于公式（2）中对频率进行了近似处理，远离工作频率的点采用工作频率来代替，由于这种代替，数据之间误差越大。在其偏离中心频率50%位置处（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真数据的差异低于5%。在实际电路设计，通常需要电路设计师关注于传输线寄生参数对电路性能影响，此时工作频率点附近模型简易、准确是电路设计重点，而偏离工作频率点的模型误差在窄带电路设计是可以接受的。
3 模型在射频集成电路设计中应用
CMOS射频集成电路设计是利用已有的有源器件和无源器件模型进行电路设计。传统的集成电路设计首先进行电路原理图设计，然后进行电路版图设计，再进行参数提取，在参数提取中主要利用Cadence系统自身已有的仿真工具Assura来实现，在参数提取结束后再进行后仿真。当电路设计不满足要求时，需要重复上述过程，然而，在上述的传统集成电路中，由于参数提取过程的参数为分布参数，难以直接用于电路O计参数调整。同时，传统的参数提取方法只进行了电阻和电容的参数提取，而对寄生电感没有进行提取，这将导致电路设计的预期结果和实测结果出入较大。
为克服传统的射频集成电路设计的上述不足，可以将本论文的参数模型和集成电路设计相互结合。图4是本论文的模型应用于射频集成电路设计中流程图，在原理图和版图设计中依然类似于传统的集成电路设计方法，但版图设计及参数提取时将版图中的互连线单独分离出来，利用电磁场仿真软件ADS-Momentum电磁场仿真，仿真结束后利用模型将其中的各个互连线参数提取出来，由于互连线的宽度、长度和图1中模型的各个参数密切相关，故将互连线得到的各个参数代入到版图后仿真设计中，检测互连线参数是否满足电路设计要求。如果互连线参数满足设计要求，则电路设计完成；否则，根据要求适当调整互连线参数，并判断调整后参数是否满足电路设计要求，如果满足电路设计要求，则依据重新设计的要求进行版图调整，完成电路设计。如果调整后的互连线参数依然不满足电路设计要求，则依据要求进行原理图设计调整，然后依次重复上述过程。如图3所示。
从上述的电路设计流程可以看出，在射频集成电路设计中应用本模型可以及时了解电路中的各个互连线参数，根据电路设计要求调整互连线参数，满足电路设计要求。在整个设计流程中，首先根据互连线提取参数判断是否满足电路设计要求，进而根据设计要求调整互连线参数来满足电路设计要求，这将简化传统电路设计循环，减少电路设计时间，同时通过互连线参数调整将互连线作为电路设计的一部分进行综合考虑，这将有助于提高电路综合性能。
4 结语
本文提出了适用电路后仿真的纳米尺度互连线模型，该模型基于物理意义而构建，模型的各个参数皆为集总参数，各个参数都可以通过电磁场仿真软件而获得并在集成电路设计中进行调整。该集总参数的模型结构简单，易于使用，适合于CMOS射频集成电路设计分析中使用，同时文中给出了该模型应用于射频集成电路设计的流程并分析了其特点，分析表明采用文中模型可以根据电路设计要求进行调整互连线的尺寸，并可将互连线参数作为电路设计的一部分进行综合考虑，有助于提高电路综合性能。
参考文献
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[2]J.Rong， M.Copeland，“The modeling， characterization， and design of monolithic inductors for silicon RFICs”，IEEE Journal of Solid-state Circuits， Vol.32，No.3，pp.357-369，March 1997.
[3]廖承恩.微波技g基础，西安：西安电子科技大学出版社，1994.12.
收稿日期：2016-09-28
集成电路的设计流程范文5
【关键词】集成电路； 生产； 测试； 技术
集成电路测试贯穿在集成电路设计、芯片生产、封装以及集成电路应用的全过程，因此，测试在集成电路生产成本中占有很大比例。而在测试过程中，测试向量的生成又是最主要和最复杂的部分，且对测试效率的要求也越来越高，这就要求有性能良好的测试系统和高效的测试算法。
一、数字集成电路测试的基本概念
根据有关数字电路的测试技术，由于系统结构取决于数字逻辑系统结构和数字电路的模型，因此测试输入信号和观察设备必须根据被测试系统来决定。我们将数字电路的可测性定义如下：对于数字电路系统，如果每一个输出的完备信号都具有逻辑结构唯一的代表性，输出完备信号集合具有逻辑结构覆盖性，则说系统具有可测性。
二、数字集成电路测试的特点
（一）数字电路测试的可控性 系统的可靠性需要每一个完备输入信号，都会有一个完备输出信号相对性。也就是说，只要给定一个完备信号作为输入，就可以预知系统在此信号激励下的响应。换句话说，对于可控性数字电路，系统的行为完全可以通过输入进行控制。从数字逻辑系统的分析理论可以看出，具有可控性的数字电路，由于输入与输出完备信号之间存在一一映射关系，因此可以根据完备信号的对应关系得到相应的逻辑。
（二）数字电路测试的可测性 数字电路的设计，是要实现相应数字逻辑系统的逻辑行为功能，为了证明数字电路的逻辑要求，就必须对数字电路进行相应的测试，通过测试结果来证明设计结果的正确性。如果一个系统在设计上属于优秀，从理论上完成了对应数字逻辑系统的实现，但却无法用实验结果证明证实，则这个设计是失败的。因此，测试对于系统设计来说是十分重要的。从另一个角度来说，测试就是指数字系统的状态和逻辑行为能否被观察到，同时，所有的测试结果必须能与数字电路的逻辑结构相对应。也就是说，测试的结果必须具有逻辑结构代表性和逻辑结构覆盖性。
三、数字电路测验的作用
与其它任何产品一样，数字电路产出来以后要进行测试，以便确认数字电路是否满足要求。数字电路测试至少有以下三个方面的作用：
（一）设计验证 今天数字电路的规模已经很大，无论是从经济的角度，还是从时间的角度，都不允许我们在一个芯片制造出来之后，才用现场试验的方法对这个“样机”进行测试，而必须是在计算机上用测试的方法对设计进行验证，这样既省钱，又省力。
（二）产品检验 数字电路生产中的每一个环节都可能出现错误，最终导致数字电路不合格。因此，在数字电路生产的全过程中均需要测试。产品只有经过严格的测试后才能出厂。组装厂家对于买进来的各种数字电路或其它元件，在它们被装入系统之前也经常进行测试。
（三）运行维护 为了保证运行中的系统能可靠地工作，必须定期或不定期地进行维护。而维护之前首先要进行测试，看看是否存在故障。如果系统存在故障，则还需要进行故障定位，至少需要知道故障出现在那一块电路板上，以便进行维修或更换。
由此可以看出，数字电路测试贯穿在数字电路设计、制造及应用的全过程，被认为是数字电路产业中一个重要的组成部分。有人预计，到2016年，IC测试所需的费用将在设计、制造、封装和测试总费用中占80%-90%的比例。
四、数字电路测试方法概述
（一）验证测试 当一款新的芯片第一次被设计并生产出来时，首先要接受验证测试。在这一阶段，将会进行全面的功能测试和交流（AC）及直流（DC）参数测试。通过验证测试，可以诊断和修改设计错误，测量出芯片的各种电气参数，并开发出将在生产中使用的测试流程。
（二）生产测试 当数字电路的设计方案通过了验证测试，进入量产阶段之后，将利用前一阶段调试好的流程进行生产测试。生产测试的目的就是要明确地做出被测数字电路是否通过测试的决定。因为每块数字电路都要进行生产测试，所以降低测试成本是这一阶段的首要问题。因此，生产测试所使用的测试输入数（测试集）要尽可能的小，同时还必须有足够高的故障覆盖率。
（三）老化测试 每一块通过了生产测试的数字电路并不完全相同，其中有一些可能还有这样或那样的问题，只是我们暂时还没有发现，最典型的情况就是同一型号数字电路的使用寿命大不相同。老化测试为了保证产品的可靠性，通过调高供电电压、延长测试时间、提高运行环境温度等方式，将不合格的数字电路筛选出来。
（四）接受测试 当数字电路送到用户手中后，用户将进行再一次的测试。如系统集成商在组装系统之前，会对买回来的数字电路和其它各个部件进行测试。只有确认无误后，才能把它们装入系统。
五、数字电路测试的设计
统计数据表明，检测一个故障并排除它，所需要的代价若以芯片级为1的话，则电路板级为10，系统级为102，使用现场级为103。随着集成电路技术的快速发展，对集成电路的测试变得越来越困难。虽然对测试理论和方法的研究一直没有间断或停止，但还是远远不能满足集成电路发展的需求。过去先由设计人员根据功能、速度和电性能要求来设计电路，然后再由测试人员根据已设计好的电路制定测试方案，这种传统的做法已经不能适应实际生产的需求。
集成电路的设计流程范文6
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）.
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