前言：中文期刊网精心挑选了集成电路设计与仿真范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
集成电路设计与仿真范文1
2001年我国新增“集成电路设计与集成系统”本科专业，2003年至2009年，我国在清华大学、北京大学、复旦大学等高校分三批设立了20个大学集成电路人才培养基地，加上原有的“微电子科学与工程”专业，目前，国内已有近百所高校开设了微电子相关专业和实训基地，由此可见，国家对集成电路行业人才培养的高度重视。在新形势下，集成电路相关专业的“重理论轻实践”、“重教授轻自学轻互动”的传统人才培养模式已不再适用。因此，探索新的人才培养方式，改革集成电路设计类课程体系显得尤为重要。传统人才培养模式的“重理论、轻实践”方面，可从课程教学学时安排上略见一斑。例如：某高校“模拟集成电路设计”课程，总学时为80，其中理论为64学时，实验为16学时，理论与实验学时比高达4∶1。由于受学时限制，实验内容很难全面覆盖模拟集成电路的典型结构，且实验所涉及的电路结构、器件尺寸和参数只能由授课教师直接给出，学生在有限的实验学时内仅完成电路的仿真验证工作。由于缺失了根据所学理论动手设计电路结构，计算器件尺寸，以及通过仿真迭代优化设计等环节，使得众多应届毕业生走出校园后普遍不具备直接参与集成电路设计的能力。“重教授、轻自学、轻互动”的传统教学方式也备受诟病。课堂上，授课教师过多地关注知识的传授，忽略了发挥学生主动学习的主观能动性，导致教师教得很累，学生学得无趣。
2集成电路设计类课程体系改革探索和教学模式的改进
2014年“数字集成电路设计”课程被列入我校卓越课程的建设项目，以此为契机，卓越课程建设小组对集成电路设计类课程进行了探索性的“多维一体”的教学改革，运用多元化的教学组织形式，通过合作学习、小组讨论、项目学习、课外实训等方式，营造开放、协作、自主的学习氛围和批判性的学习环境。
2．1新型集成电路设计课程体系探索
由于统一的人才培养方案，造成了学生“学而不精”局面，培养出来的学生很难快速适应企业的需求，往往企业还需追加6～12个月的实训，学生才能逐渐掌握专业技能，适应工作岗位。因此，本卓越课程建设小组试图根据差异化的人才培养目标，探索新型集成电路设计类课程体系，重新规划课程体系，突出课程的差异化设置。集成电路设计类课程的差异化，即根据不同的人才培养目标，开设不同的专业课程。比如，一些班级侧重培养集成电路前端设计的高端人才，其开设的集成电路设计类课程包括数字集成电路设计、集成电路系统与芯片设计、模拟集成电路设计、射频电路基础、硬件描述语言与FPGA设计、集成电路EDA技术、集成电路工艺原理等；另外的几个班级，则侧重于集成电路后端设计的高端人才培养，其开设的集成电路设计类课程包括数字集成电路设计、CMOS模拟集成电路设计、版图设计技术、集成电路工艺原理、集成电路CAD、集成电路封装与集成电路测试等。在多元化的培养模式中，加入实训环节，为期一年，设置在第七、八学期。学生可自由选择，或留在学校参与教师团队的项目进行实训，或进入企业实习，以此来提高学生的专业技能与综合素质。
2．2理论课课堂教学方式的改进
传统的课堂理论教学方式主要“以教为主”，缺少了“以学为主”的互动环节和自主学习环节。通过增加以学生为主导的学习环节，提高学生学习的兴趣和学习效果。改进措施如下：
（1）适当降低精讲学时。精讲学时从以往的占课程总学时的75％～80％，降低为30％～40％，课程的重点和难点由主讲教师精讲，精讲环节重在使学生掌握扎实的理论基础。
（2）增加课堂互动和自学学时。其学时由原来的占理论学时不到5％增至40％～50％。
（3）采用多样化课堂教学手段，包括团队合作学习、课堂小组讨论和自主学习等，激发学生自主学习的兴趣。比如，教师结合当前本专业国内外发展趋势、研究热点和实践应用等，将课程内容凝练成几个专题供学生进行小组讨论，每小组人数控制在3～4人，课堂讨论时间安排不低于课程总学时的30％［3］。专题内容由学生通过自主学习的方式完成，小组成员在查阅大量的文献资料后，撰写报告，在课堂上与师生进行交流。课堂理论教学方式的改进，充分调动了学生的学习热情和积极性，使学生从被动接受变为主动学习，既活跃了课堂气氛，也营造了自主、平等、开放的学习氛围。
2．3课程实验环节的改进
为使学生尽快掌握集成电路设计经验，提高动手实践能力，探索一种内容合适、难度适中的集成电路设计实验教学方法势在必行。本课程建设小组将从以下几个方面对课程实验环节进行改进：
（1）适当提高教学实验课时占课程总学时的比例，使理论和实验学时的比例不高于2∶1。
（2）增加课外实验任务。除实验学时内必须完成的实验外，教师可增设多个备选实验供学生选择。学生可在开放实验室完成相关实验内容，为学生提供更多的自主思考和探索空间。
（3）提升集成电路设计实验室的软、硬件环境。本专业通过申请实验室改造经费，已完成多个相关实验室的软、硬件升级换代。目前，实验室配套完善的EDA辅助电路设计软件，该系列软件均为业界认可且使用率较高的软件。
（4）统筹安排集成电路设计类课程群的教学实验环节，力争使课程群的实验内容覆盖设计全流程。由于集成电路设计类课程多、覆盖面大，且由不同教师进行授课，因此课程实验分散，难以统一。本课程建设小组为了提高学生的动手能力和就业竞争力，全面规划、统筹安排课程群内的所有实验，使学生对集成电路设计的全流程都有所了解。
3工程案例教学法的应用
为提升学生的工程实践经验，我们将工程案例教学法贯穿于整个课程群的理论、实验和作业环节。下面以模拟集成电路中的典型模块多级放大器的设计为例，对该教学方法在课程中的应用进行详细介绍。
3．1精讲环节
运算放大器是模拟系统和混合信号系统中一个完整而又重要的部分，从直流偏置的产生到高速放大或滤波，都离不开不同复杂程度的运算放大器。因此，掌握运算放大器知识是学生毕业后从事模拟集成电路设计的基础。虽然多级运算放大器的电路规模不是很大，但是在设计过程中，需根据性能指标，谨慎挑选运放结构，合理设计器件尺寸。运算放大器的性能指标指导着设计的各个环节和几个比较重要的设计参数，如开环增益、小信号带宽、最大功率、输出电压（流）摆幅、相位裕度、共模抑制比、电源抑制比、转换速率等。由于运算放大器的设计指标多，设计过程相对复杂，因此其工作原理、电路结构和器件尺寸的计算方法等，这部分内容需要由主讲教师精讲，其教学内容可以放在“模拟集成电路设计”课程的理论学时里。
3．2作业环节
课后作业不仅仅是课堂教学的巩固，还应是课程实验的准备环节。为了弥补缺失的学生自主设计环节，我们将电路结构的设计和器件尺寸、相关参数的手工计算过程放在作业环节中完成。这样做既不占用宝贵的实验学时，又提高了学生的分析问题和解决问题的能力。比如两级运算放大器的设计和仿真实验，运放的设计指标为：直流增益＞80dB；单位增益带宽＞50MHz；负载电容为2pF；相位裕度＞60°；共模电平为0．9V（VDD＝1．8V）；差分输出摆幅＞±0．9V；差分压摆率＞100V／μs。在上机实验之前，主讲教师先将该运放的设计指标布置在作业中，学生根据教师指定的设计参数完成两级运放结构选型及器件尺寸、参数的手工计算工作，仿真验证和电路优化工作在实验学时或课外实训环节中完成。
3．3实验环节
在课程实验中，学生使用EDA软件平台将作业中设计好的电路输入并搭建相关仿真环境，进行仿真验证工作。学生根据仿真结果不断优化电路结构和器件尺寸，直至所设计的运算放大器满足所有预设指标。其教学内容可放在“模拟集成电路设计”或“集成电路EDA技术”课程里［4］。
3．4版图设计环节
版图是电路系统和集成电路工艺之间的桥梁，是集成电路设计不可或缺的重要环节。通过集成电路的版图设计，可将立体的电路系统变为一个二维的平面图形，再经过工艺加工还原为基于硅材料的立体结构。两级运算放大器属于模拟集成电路，其版图设计不仅要满足工艺厂商提供的设计规则，还应考虑到模拟集成电路版图设计的准则，如匹配性、抗干扰性以及冗余设计等。其教学内容可放在课程群中“版图设计技术”的实验环节完成。通过理论环节、作业环节以及实验的迭代仿真和版图设计环节，使学生掌握模拟集成电路的前端设计到后端设计流程，以及相关EDA软件的使用，具备了直接参与模拟集成电路设计的能力。
4结语
集成电路设计与仿真范文2
关键词：模拟 集成电路 设计 自动化综合流程
中图分类号：TN431 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0062-02
随着超大规模集成电路设计技术及微电子技术的迅速发展，集成电路系统的规模越来越大。根据美国半导体工业协会（SIA）的预测，到2005年，微电子工艺将完全有能力生产工作频率为3.S GHz，晶体管数目达1.4亿的系统芯片。到2014年芯片将达到13.5 GHz的工作频率和43亿个晶体管的规模。集成电路在先后经历了小规模、中规模、大规模、甚大规模等历程之后，ASIC已向系统集成的方向发展，这类系统在单一芯片上集成了数字电路和模拟电路，其设计是一项非常复杂、繁重的工作，需要使用计算机辅助设计（CAD）工具以缩短设计时间，降低设计成本。
目前集成电路自动化设计的研究和开发工作主要集中在数字电路领域，产生了一些优秀的数字集成电路高级综合系统，有相当成熟的电子设计自动化（EDA）软件工具来完成高层次综合到低层次版图布局布线，出现了SYNOPSYS、CADENCE、MENTOR等国际上著名的EDA公司。相反，模拟集成电路自动化设计方法的研究远没有数字集成电路自动化设计技术成熟，模拟集成电路CAD发展还处于相当滞后的水平，而且离实用还比较遥远。目前绝大部分的模拟集成电路是由模拟集成电路设计专家手工设计完成，即采用简化的电路模型，使用仿真器对电路进行反复模拟和修正，并手工绘制其物理版图。传统手工设计方式效率极低，无法适应微电子工业的迅速发展。由于受数/模混合集成趋势的推动，模拟集成电路自动化设计方法的研究正逐渐兴起，成为集成电路设计领域的一个重要课题。工业界急需有效的模拟集成电路和数模混合电路设计的CAD工具，落后的模拟集成电路自动化设计方法和模拟CAD工具的缺乏已成为制约未来集成电路工业发展的瓶颈。
1 模拟集成电路的设计特征
为了缩短设计时间，模拟电路的设计有人提出仿效数字集成电路标准单元库的思想，建立一个模拟标准单元库，但是最终是行不通的。模拟集成电路设计比数字集成电路设计要复杂的得多，模拟集成电路设计主要特征如下。
（1）性能及结构的抽象表述困难。数字集成电路只需处理仅有0和1逻辑变量，可以很方便地抽象出不同类型的逻辑单元，并可将这些单元用于不同层次的电路设计。数字集成电路设计可以划分为六个层次：系统级、芯片级（算法级），RTL级、门级、电路级和版图级，电路这种抽象极大地促进了数字集成电路的设计过程，而模拟集成电路很难做出这类抽象。模拟集成电路的性能及结构的抽象表述相对困难是目前模拟电路自动化工具发展相对缓慢，缺乏高层次综合的一个重要原因。
（2）对干扰十分敏感。模拟信号处理过程中要求速度和精度的同时，模拟电路对器件的失配效应、信号的耦合效应、噪声和版图寄生干扰比数字集成电路要敏感得多。设计过程中必须充分考虑偏置条件、温度、工艺涨落及寄生参数对电路特性能影响，否则这些因素的存在将降低模拟电路性能，甚至会改变电路功能。与数字集成电路的版图设计不同，模拟集成电路的版图设计将不仅是关心如何获得最小的芯片面积，还必须精心设计匹配器件的对称性、细心处理连线所产生的各种寄生效应。在系统集成芯片中，公共的电源线、芯片的衬底、数字部分的开关切换将会使电源信号出现毛刺并影响模拟电路的工作，同时通过衬底祸合作用波及到模拟部分，从而降低模拟电路性能指标。
（3）性能指标繁杂。描述模拟集成电路行为的性能指标非常多，以运算放大器为例，其性能指标包括功耗、低频增益、摆率、带宽、单位增益频率、相位余度、输入输出阻抗、输入输出范围、共模信号输入范围、建立时间、电源电压抑制比、失调电压、噪声、谐波失真等数十项，而且很难给出其完整的性能指标。在给定的一组性能指标的条件下，通常可能有多个模拟电路符合性能要求，但对其每一项符合指标的电路而言，它们仅仅是在一定的范围内对个别的指标而言是最佳的，没有任何电路对所有指标在所有范围内是最佳的。
（4）建模和仿真困难。尽管模拟集成电路设计已经有了巨大的发展，但是模拟集成电路的建模和仿真仍然存在难题，这迫使设计者利用经验和直觉来分析仿真结果。模拟集成电路的设计必须充分考虑工艺水平，需要非常精确的器件模型。器件的建模和仿真过程是一个复杂的工作，只有电路知识广博和实践经验丰富的专家才能胜任这一工作。目前的模拟系统验证的主要工具是SPICE及基于SPICE的模拟器，缺乏具有高层次抽象能力的设计工具。模拟和数模混合信号电路与系统的建模和仿真是急需解决的问题，也是EDA研究的重点。VHDL-AMS已被IEEE定为标准语言，其去除了现有许多工具内建模型的限制，为模拟集成电路开拓了新的建模和仿真领域。
（5）拓扑结构层出不穷。逻辑门单元可以组成任何的数字电路，这些单元的功能单一，结构规范。模拟电路的则不是这样，没有规范的模拟单元可以重复使用。
2 模拟IC的自动化综合流程
模拟集成电路自动综合是指根据电路的性能指标，利用计算机实现从系统行为级描述到生成物理版图的设计过程。在模拟集成电路自动综合领域，从理论上讲，从行为级、结构级、功能级直至完成版图级的层次的设计思想是模拟集成电路的设计中展现出最好的前景。将由模拟集成电路自动化综合过程分为两个过程。
模拟集成电路的高层综合、物理综合。在高层综合中又可分为结构综合和电路级综合。由系统的数学或算法行为描述到生成抽象电路拓扑结构过程称为结构级综合，将确定电路具体的拓扑结构和确定器件尺寸的参数优化过程称为电路级综合。而把器件尺寸优化后的电路图映射成与工艺相关和设计规则正确的版图过程称为物理综合。模拟集成电路自动化设计流程如图1所示。
2.1 模拟集成电路高层综合
与传统手工设计模拟电路采用自下而上（Bottom-up）设计方法不同，模拟集成电路CAD平台努力面向从行为级、结构级、功能级、电路级、器件级和版图级的（Top-down）的设计方法。在模拟电路的高层综合中，首先将用户要求的电路功能、性能指标、工艺条件和版图约束条件等用数学或算法行为级的语言描述。目前应用的SPICE、MAST、SpectreHDL或者不支持行为级建模，或者是专利语言，所建模型与模拟环境紧密结合，通用性差，没有被广泛接受。IEEE于1999年3月正式公布了工业标准的数/模硬件描述语言VHDL-AMS。VHDL-1076.1标准的出现为模拟电路和混合信号设计的高层综合提供了基础和可能。VHDL一AMS是VHDL语言的扩展，重点在模拟电路和混合信号的行为级描述，最终实现模拟信号和数模混合信号的结构级描述、仿真和综合125，28]。为实现高层次的混合信号模拟，采用的办法是对现有数字HDL的扩展或创立新的语言，除VHDL.AMS以外，其它几种模拟及数/模混合信号硬件描述语言的标准还有MHDL和Verilog-AMS。
2.2 物理版图综合
高层综合之后进入物理版图综合阶段。物理综合的任务是从具有器件尺寸的电路原理图得到与工艺条件有关和设计规则正确的物理版图。由于模拟电路的功能和性能指标强烈地依赖于电路中每一个元件参数，版图寄生参数的存在将使元件参数偏离其设计值，从而影响电路的性能。需要考虑电路的二次效应对电路性能的影响，对版图进行评估以保证寄生参数、器件失配效应和信号间的祸合效应对电路特性能影响在允许的范围内。基于优化的物理版图综合在系统实现时采用代价函数表示设计知识和各种约束条件，对制造成本和合格率进行评估，使用模拟退火法来获取最佳的物理版图。基于规则的物理版图综合系统将模拟电路设计专家的设计经验抽象为一组规则，并用这些规则来指导版图的布线布局。在集成电路物理综合过程中，在保证电路性能的前提下，尽量降低芯片面积和功耗是必要的。同时应当在电路级综合进行拓扑选择和优化器件尺寸阶段对电路中各器件之间的匹配关系应用明确的要求，以此在一定的拓扑约束条件下来指导模拟集成电路的版图综合。
模拟电路设计被认为是一项知识面广，需多阶段和重复多次设计，常常要求较长时间，而且设计要运用很多的技术。在模拟电路自动综合设计中，从行为描述到最终的版图过程中，还需要用专门的CAD工具从电路版图的几何描述中提取电路信息过程。除电路的固有器件外，提取还包括由版图和芯片上互相连接所造成的寄生参数和电阻。附加的寄生成分将导致电路特性恶化，通常会带来不期望的状态转变，导致工作频率范围的缩减和速度性能的降低。因此投片制造前必须经过电路性能验证，即后模拟阶段，以保证电路的设计符合用户的性能要求。正式投片前还要进行测试和SPICE模拟，确定最终的设计是否满足用户期望的性能要求。高层综合和物理综合从不同角度阐述了模拟集成电路综合的设计任务。电路的拓扑选择和几何尺寸可以看成电路的产生方面，物理版图综合得到模拟集成电路的电路版图，可以认为电路的几何设计方面。
参考文献
集成电路设计与仿真范文3
（电子科技大学成都学院微电子系，四川 成都 611731）
【摘 要】阐释了一种实例教学法，旨在帮助学生有效的理解模拟集成电路设计，激发学习兴趣，掌握就业技能。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。
关键词 模拟集成电路设计；实例教学法；仿真；带隙基准源
To explore the teaching of integrated circuit design simulation
Overview of instance——project method
LIAO Wu-yang
（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）
【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.
【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference
0 引言
模拟集成电路设计常常被称为一种“艺术”，因为设计时要在各种指标、规范中间寻求适当的折中，这需要经验和创造力。但它更是一种“科学”，因为需要一定的设计方法和深入研究来指导这样的折中和创造。
这种“艺术”和“科学”的结合使教与学都充满了挑战。一方面，学生由于缺乏对模拟IC设计整体上的认识而觉得公式推导言之无味；另一方面，由于其艺术性，很难总结出具有普遍适应性的设计步骤，使学生感到迷茫困惑。
怎样达到更好的教学效果？理论与实践需要更紧密的结合！具体说来，笔者主张以“实例项目”为支撑的三个层次的学习。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。
1 三层次的工程学习
第一阶段，理论课学习和基本仿真实践相结合。二者应该同步进行！在理论课中讲授了一个基本的电路模块之后，应及时针对该模块的常见特性动手实验（用Hspice等工具仿真），以实验结果来解释、应对书上的常用公式和结论！这时的实验以演示性实验、诱导性实验为主，目的是基本方法和重点结论的掌握。不把软件本身的使用作为孤立的学习内容，而是讲练结合，让仿真工具成为重要的学习工具。
第二阶段，在学习了理论知识和仿真工具的基础上，成立学习兴趣小组，完成接近实际情况、但是经过一定简化的工程项目，“实例项目”。这时的目标是把项目的全貌展现给学生，让学生学习到做项目的思路、方法和态度，激发对工程的兴趣。可以模拟以下工作环节：性能指标的讨论、确定；所用工艺的熟悉和选择；电路拓扑结构的分析和选择；电路各项指标的仿真；仿真报告的撰写；项目分析和总结。在整个过程中有两点值得强调：一是团队交流与合作。比如对于讨论、确定某项指标，学生先查找资料，提炼出自己的逻辑和结论，再“教”给其他团队成员。教别人是最好的学习！这对学生表达能力、学习能力会有很好帮助。二是数据的记录和报告的撰写。这是对学生的技术文档编辑能力（包括文档编辑软件、绘图软件的应用能力），分析总结能力的良好锻炼。这些基本能力的培养不仅使学生在模拟集成电路设计这一工程方向上受益，也提高了学生总体的工程人才素质，为更广阔的发展道路打下基础。
“实例项目”应该给出适度的引导和参照。因为学生是初学者，学习是从模仿开始的！让学生做能力以外的事情而不给予引导，不仅会事倍功半，挫伤学习动力，也不符合科学的、讲究效率的工程精神。当然引导是适度的，不能包揽。
第三阶段，选取对于这个工作方向有浓烈兴趣的优秀学生，尝试做一些具有实用性、创新性的项目。具备相关条件的情况下，可以和企业合作，做出实际的产品，让学生的劳动与智慧能够真正开花结果。
以上总述了以实例项目为支撑的工程学习的三个阶段，可在思路上为广大工程相关的老师同学们提供参考。各个阶段具体的的设计与实施，需要不同细分行业的老师同学根据自己的特点来进行。在本文的续篇“模拟集成电路设计教学探讨（二）”中，会以模拟集成电路设计中低压带隙基准源为例，阐述一个具体的“实例项目”（即上文中的第二阶段）。欢迎广大读者阅读交流。
2 结束语
模拟电路设计像很多工程学科一样，许多方法、结论需要反复实践才能掌握。“给学生一些事情去做，而不是给他们一些东西去学。”应该成为工程师培养的核心思想。本文描述了一个“实例项目”为支撑的工程学习教学思路，以供广大教育、培训人士参考。希望更多的学生能够有良好的实践平台，了解相关工作方向和工作方法，获得所需的工程素质。
参考文献
［1］毕查德.拉扎维.模拟CMOS集成电路设计:第二章[M].陈贵灿，程军，张瑞智，等译.西安交通大学出版，2003.
［2］Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References: An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.
集成电路设计与仿真范文4
【关键词】集成电路版图；CD4011B；CMOS工艺
1.引言
集成电路产业是最能体现知识经济特征的高技术产业[1]。以集成电路为主要技术的微电子产业的高度发展促进了现代社会的电子化、信息化、自动化，并引起了人们社会生活的巨大变革。集成电路布图设计（以下简称版图设计）在集成电路设计中占有十分重要的作用。版图设计是指集成电路中至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路的三维配置，或者为制造集成电路而准备的上述三维配置[2]。集成电路芯片流片成本高，必须保证较高的成品率，版图设计人员应具有扎实理论基础和丰富的实践经验。典型芯片是经过实践检验性能优越，所以，通过研究已有的典型芯片版图是提高设计能力的有效途径。
版图设计是在一定的工艺条件基础上根据芯片的功能要求而设计的。目前，集成电路的主要工艺有三种，分别是双极工艺、CMOS工艺和BICMOS工艺[3][4]。其中CMOS工艺芯片由于功耗低、集成度高等特点而应用最广泛，所以，研究CMOS工艺芯片版图具有更重要的意义。
本文对CD4011B芯片进行了逆向解析，通过研究掌握了该芯片的设计思想和单元器件结构，对于提高CMOS集成电路设计水平是十分有益的。
2.芯片分层拍照
3.单元结构
4.电路图和仿真
5.结论
本文采用化学方法对CD4011B芯片进行了分层拍照，提取了电路图，仿真验证正确。从芯片的版图分析，该芯片采用NMOS场效应晶体管、PMOS场效应晶体管、PN结二极管和基区电阻等器件单元，四个与非门版图一致且对称布局。该芯片采用典型的CMOS工艺，为了节省面积采用叉指场效应晶体管，输入和输出端采用防静电保护结构。电路为典型的CMOS与非门电路。该芯片的版图布局体现了设计的合理性和科学性。
参考文献
[1]雷瑾亮，张剑，马晓辉.集成电路产业形态的演变和发展机遇[J].中国科技论坛，2013，7：34-39.
[2]汪娣娣，丁辉文.浅析我国集成电路布图设计的知识产权保护——我国集成电路企业应注意的相关问题[J].半导体技术，2003，28：14-17.
[3]朱正涌，张海洋，等.半导体集成电路[M].北京：清华大学出版社，2009.
[4]曾庆贵.集成电路版图设计[M].北京：机械工业出版社，2008.
[5]王健，樊立萍.CD4002B芯片解析在版图教学中的应用[J].中国电力教育，2012，31：50-51.
[6]Hastings，A.模拟电路版图的艺术[M].北京：电子工业出版社，2008.
作者简介：
王健（1965—），男，辽宁沈阳人，硕士，沈阳化工大学信息工程学院副教授，研究方向：微机电系统设计。
集成电路设计与仿真范文5
关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才
作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]
一、学科背景及问题分析
1.学科背景
21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。
湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
2.存在的问题与影响分析
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。
二、建设思路
电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：
第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。
第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。
第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。
第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。
三、建设内容
微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。
电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。
（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。
（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。
（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。
（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和国家级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。
四、总结
本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
参考文献：
[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.
集成电路设计与仿真范文6
关键词： 微电子学专业微电子技术课程教学改革
在当今的信息时代，微电子学的应用已经深入国民经济的各个领域。微电子技术的发展需要大量的多种多样的人才，既需要设计和制造的人才，又需要科研和教学的人才，也需要管理和市场开发等方面的人才。因此，微电子学专业与其他专业一样要培养高素质的专门人才，在业务素质方面，要培养出既具有扎实的理论基础又具有很强的技术意识和技术能力的人才，培养出具有微电子背景的理工科复合型专业人才，以适应现代化建设和社会发展的需求。
一、课程现状
由于受传统办学模式的影响很深，学生的学习能力、适应环境的能力还不强。
1.课程设置和教学内容在一定程度上脱离实际需要。许多课程的内容和实施计划与其他本科专业有相当的雷同，这对基础相对薄弱的学校学生来说可谓是难上加难，导致掌握的基础知识不坚实。
2.工程教育的非工程化现象严重，学生能力的培养与当前电子技术实际需要的技能结合不紧密；教学内容重复，层次不分明，衔接不科学，注重每门课程理论体系的完整性，但轻视课程之间的横向联系。
3.重视教材的编写，轻视专业建设和课程的开发。
4.授课方式单一，重视教师的主导作用，轻视学生学习的主动性、自主性，实施“以讲为主”的教学方法仍然偏重，不利于学生能力的培养。
5.实践性教学环节薄弱，许多学校对许多课程的教学实施手段与要求相距甚远。
二、教学内容的改革
1.微电子学专业的学生必须掌握电子线路的基本概念理论和方法，必须系统地学习电路分析基础、模拟电子技术基础和数字电子技术基础等电子线路的基础知识。但是这些基础课程与微电子专业课程的内容有许多重复之处，比如：《电子线路》教材中的内容与微电子学专业的《集成电路设计原理》等课程中的内容有许多重复。为了避免重复，需要有合理的开课时间安排，如《电子线路》课程应安排在《集成电路设计原理》之前，这样有利于合并课程中相互重叠的部分，既节约课时，又保证学生的系统学习。随着大规模集成电路和电子计算机的迅速发展，电子电路分析与设计方法发生了重大的变革，以电子计算机辅助分析与设计为基础的电子设计自动化技术已广泛应用于电子电路、集成电路与系统的设计之中，它改变了以定量估算和电路实验为基础的传统设计方法，成为现代电子系统设计中的关键技术之一，是必不可少的工具与手段。因此，微电子技术专业课程内容应该增加计算机辅助分析与设计，可以与集成电路课程紧密结合起来，以适应教学改革的需要。
2.加强计算机的训练与应用，EDA设计技术是微电子技术的重要技术之一，集成电路的整个设计过程都普遍使用计算机辅助或电子自动化设计技术的工具，以计算机为基础，因此培养的学生必须具有很强的计算机应用和电路开发能力。学生在本科四年学习过程中要结合不同时期的学习内容，不断地进行计算机训练。不仅在硬件方面，而且在软件方面，都要进行严格的训练。在学习《计算机基础》、《B语言》、《微机原理及应用》、《算法与数据结构》等计算机基础课程期间，要结合上机训练和编写基本的程序，使学生熟悉计算机的基本原理和基本软件的使用。同时，要不断地更新和补充教学内容，把最新的技术内容引入教学中，对学生进行培养训练。
三、教学方法的改革
工程性、系统性和适用性强是该课程的显著特点。大部分学生在学完这门课程后，只是了解了一些专业术语，掌握了一些基本原理及方法，但理论知识运用不够灵活，稍微复杂的电路图就看不懂了，也不会分析和调试电路，更谈不上设计和制作电路。长期以来，学生对这门课程的学习普遍感到比较吃力，甚至一些学生由于在学习该课程时产生了畏惧感，在以后的学习中凡是遇到跟模拟电路有关联的课程都不自觉地带有畏难情绪，从而影响了后续相关专业课程的学习，许多老师反映难教，教学效果比较差。所以必须对传统的教学手段进行改进。
1.授课。学生注意力的高低，是评判教学成功与否的一个重要指标。微电子技术课程知识点多、内容抽象，学习过程中困难大。传统的教学手段以板书和理论分析讲授为主。这样的教学过程，学生在学习时听起来、看起来枯燥乏味，注意力常常不集中，对于该课程中很多抽象的概念难以理解，讲课效率低下。而多媒体课件融图、文、声为一体，动静结合，把看、听、说、写、想结合在一起，图文并茂、视听结合，富有吸引力，能引起学生的无意注意，使学生的注意力稳定集中，可以更好地增强听课效果。教师交替使用几种授课方法可有效引导学生将注意力集中到教学中来，从而保证教学质量。
2.开展课堂讨论。把时间留给学生，充分调动学生的学习自主性在教学过程中，专门抽出时间留作课堂讨论，以学生独立自主学习为前提，以课外文献阅读为讨论内容，通过科研专题讨论的形式，为学生提供充分自由的表达、质疑、探究、讨论问题的机会，将自己所学知识应用于解决实际问题。这样可调动学生的积极性，促使他们自己去获取知识以及发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，从而开发学生的智力，培养自学能力及创新能力。
3.实验和仿真。在集成电路设计及CAD技术教学内容中加入实践环节，在讲授理论知识的基础上增加VHDL模拟、电路模拟、器件模拟、工艺模拟的实验教学内容，充分利用学校的EDA实验资源，在实验中利用可视化的技术使原本抽象、实验难度大、成本高或无法演示的内容形象化、可视化，使复杂、枯燥的内容变得直观、有趣、容易理解，从而充分调动学生的积极性，增强实验效果，适时进行简练清晰的解说，给学生留下深刻的印象，使学习变得轻松而愉快，提高学生的学习兴趣，深化理论学习，为后续课程的学习和走上工作岗位打下坚实的基础。在集成电路制造工艺讲授过程中，尽可能地组织学生参观各类先进的半导体制作工艺相关实验室，提高学生对制作工艺的感性认识，培养学生以后从事微电子行业的兴趣。
随着计算机硬件的飞速进步和软件技术的迅猛发展，虚拟仿真技术成为当前流行的新型教学手段。传统的实验教学手段，由于实验室购置的设备和仪器，特别是微电子专业的实验设备价格高昂、操作复杂、容易损伤，同学们很难得到上机锻炼的机会。而使用基于虚拟仿真技术的教学方式，过程简单灵活，交互方式多样，结果直观明了，既能培养学生的动手能力和分析、综合能力，又能提高学习兴趣，激发学生的创造性。虚拟仿真技术在微电子专业教学中的应用主要体现在两个方面：一是在电路设计方面，基于电子设计自动化EDA技术实现对电子线路（包括集成电路与版图）的模拟仿真；二是在微电子工艺与器件方面，基于半导体工艺和器件的计算机辅助技术TCAD实现对微电子制造工艺和半导体器件结构及工作过程的仿真与演示。使用仿真软件所提供的强大功能，包括软件所具有的可升级性，在课堂和实验中通过软件设计微电子电路、工艺和器件，在屏幕上模拟其功能，可使教学概念清晰，内容生动，过程可视，还能够大幅节省实验设备的购置和维护费用，经济高效。
4.课程设计。课程设计可以培养学生综合分析、实际动手能力，同时能够培养学生独立解决问题、探索创新能力及组织所学知识的能力，更为重要的是这些设计能增加学生学习的趣味性。教师要组织带有研制产品意义的综合性应用课题，指导学生小组做设计。学生可以事先对自己的设计方案进行仿真研究，然后实施，从而节省设计时间，节约体力和精力。课程设计应激发学生的科研兴趣，活跃学生的思维，开阔学生的知识面，促进学生对所学知识的综合运用，培养学生独研究的能力，提升实验教学的整体质量和水平。例如以研制有新技术指标要求的集成温度传感器为课题，让学生首先利用计算机做电路综合、模拟调整、仿真、版图设计与验证并制备出掩模版，然后投片到芯片测试，根据测试结果分析问题，必要时返回进行第二次、第三次设计和投片。这个阶段要增加工艺制备实践的环节，注意工艺技术的培养。当然，要在毕业设计的有限时间中成功地研制出一个新的微电子产品是不大可能的，但是，把这种有创新意义的课题让学生去实践，对培养学生的创新能力会起很大的作用。
四、结语
目前，我国人才供求结构中存在着严重的“所供非所求，所教非所需”的不对称现象：一方面，我国对集成电路设计师的需求达几十万，人才缺口很大，另一方面，我国每年却有大批的大学生毕业后找不到工作，造成巨大的就业压力。要解决这一问题，高校教育要针对我国集成电路制造和设计人才缺乏的现状探索新型的高水平、复合型的集成电路人才培养模式，面向市场，及时了解微电子产业的人才需求情况，根据市场需要，及时调整教学体系，确定人才培养方向，探索新的教学模式，有效提高教学质量，培养适合时展需要的人才。
参考文献：
［1］倪振文，王俊年等.电子信息专业实践教学体系改革的研究［J］.实验室研究与探索，2004.
［2］黄翠柏.计算机仿真技术在电子技术教学中的应用［J］.中国科技信息，2011.
［3］张德时.信息技术环境下高校学生多元化学习模式研究［J］.中国成人教育，2011.
［4］汪慧兰.微电子技术课程设置与改革初探［J］.内蒙古电大学刊，2008.
