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集成电路设计行业分析范文1
关键词:集成电路设计;本科教学;改革探索
作者简介:殷树娟(1981-),女,江苏宿迁人,北京信息科技大学物理与电子科学系,讲师;齐臣杰(1958-),男,河南扶沟人,北京信息科技大学物理与电子科学系,教授。(北京 100192)
基金项目:本文系北京市教委科技发展计划面上项目(项目编号:KM201110772018)、北京信息科技大学教改项目(项目编号:2010JG40)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)04-0064-02
1958年,美国德州仪器公司展示了全球第一块集成电路板,这标志着世界从此进入到了集成电路的时代。在近50年的时间里,集成电路已经广泛应用于工业、军事、通讯和遥控等各个领域。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长和可靠性高等优点,同时成本也相对低廉,便于进行大规模生产。自改革开放以来,我国集成电路发展迅猛,21世纪第1个10年,我国集成电路产量的年均增长率超过25%,集成电路销售额的年均增长率则达到23%。我国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。我国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。伴随着国内集成电路的发展,对集成电路设计相关人员的需求也日益增加,正是在这种压力驱动下,政府从“十五”计划开始大力发展我国的集成电路设计产业。
在20世纪末21世纪初,国内集成电路设计相关课程都是在研究生阶段开设,本科阶段很少涉及。不仅是因为其难度相对本科生较难接受,而且集成电路设计人员的需求在我国还未进入爆发期。我国的集成电路发展总体滞后国外先进国家的发展水平。进入21世纪后,我国的集成电路发展迅速,集成电路设计需求剧增。[1]为了适应社会发展的需要,同时也为更好地推进我国集成电路设计的发展,国家开始加大力度推广集成电路设计相关课程的本科教学工作。经过十年多的发展,集成电路设计的本科教学取得了较大的成果,较好地推进了集成电路设计行业的发展,但凸显出的问题也日益明显。本文将以已有的集成电路设计本科教学经验为基础,结合对相关院校集成电路设计本科教学的调研,详细分析集成电路设计的本科教学现状,并以此为基础探索集成电路设计本科教学的改革。
一、集成电路设计本科教学存在的主要问题
在政府的大力扶持下,自“十五”计划开始,国内的集成电路设计本科教学开始走向正轨。从最初的少数几个重点高校到后来众多相关院校纷纷设置了集成电路设计本科专业并开设了相关的教学内容。近几年本科学历的集成电路设计人员数量逐渐增加,经历本科教学后的本科生无论是选择就业还是选择继续深造,都对国内集成电路设计人员紧缺的现状起到了一定的缓解作用。但从企业和相关院校的反馈来看,目前国内集成电路设计方向的本科教学仍然存在很多问题,教学质量有待进一步提高,教学手段需做相应调整,教学内容应更多地适应现阶段产业界发展需求。其主要存在以下几方面问题。
首先,课程设置及课程内容不合理,导致学生学习热情降低。现阶段,对于集成电路设计,国内的多数院校在本科阶段主要开设有如下课程:“固体物理”、“晶体管理”、“模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”(各校命名方式可能有所不同)等。固体物理和晶体管原理是方向基础课程,理论性较强,公式推导较多,同时对学生的数学基础要求比较高。一方面,复杂的理论分析和繁琐的公式推导严重降低了本科生的学习兴趣,尤其是对于很多总体水平相对较差的学生。而另外一方面,较强的数学基础要求又进一步打击学生的学习积极性。另外,还有一些高等院校在设置课程教学时间上也存在很多问题。例如:有些高等院校将“固体物理”课程和“半导体器件物理”课程放在同一个学期进行教学,对于学生来说,没有固体物理的基础就直接进入“晶体管原理”课程的学习会让学生很长一段时间都难以进入状态,将极大打击学生的学习兴趣,从而直接导致学生厌学甚至放弃相关方向的学习。而这两门课是集成电路设计的专业基础课,集成电路设计的重点课程“模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程的学习需要这两门课的相关知识作为基础,如果前面的基础没有打好,很难想象学生如何进行后续相关专业知识的的学习,从而直接导致学业的荒废。
其次,学生实验教学量较少,学生动手能力差。随着IC产业的发展,集成电路设计技术中电子设计自动化(Electronic design automatic,EDA)无论是在工业界还是学术界都已经成为必备的基础手段,一系列的设计方法学的研究成果在其中得以体现并在产品设计过程中发挥作用。因此,作为集成电路设计方向的本科生,无论是选择就业还是选择继续深造,熟悉并掌握一些常用的集成电路设计EDA工具是必备的本领,也是促进工作和学习的重要方式。为了推进EDA工具的使用,很多EDA公司有专门的大学计划,高校购买相关软件的价格相对便宜得多。国家在推进IC产业发展方面也投入了大量的资金,现在也有很多高等院校已经具备购买相关集成电路设计软件的条件,但学生的实际使用情况却喜忧参半。有些高校在培养学生动手能力方面确实下足功夫,学生有公用机房可以自由上机,只要有兴趣学生可以利用课余时间摸索各种EDA软件的使用,这对他们以后的工作和学习奠定了很好的基础。但仍然还有很多高校难以实现软件使用的最大化,购买的软件主要供学生实验课上使用,平时学生很少使用,实验课上学到的一点知识大都是教师填鸭式灌输进去的,学生没有经过自己的摸索,毕业后实验课上学到的知识已经忘得差不多了,在后续的工作或学习中再用到相关工具时还得从头再来学习。动手能力差在学生择业时成为一个很大的不足。[2]
再者,理工分科紊乱,属性不一致。集成电路设计方向从专业内容及专业性质上分应该属于工科性质,但很多高校在专业划分时却将该专业划归理科专业。这就使得很多学生在就业时遇到问题。很多招聘单位一看是理科就片面认为是偏理论的内容,从而让很多学生错失了进一步就业的好机会。而这样的结果直接导致后面报考该专业的学生越来越少,最后只能靠调剂维持正常教学。其实,很多高校即使是理科性质的集成电路设计方向学习的课程和内容,与工科性质的集成电路设计方向是基本一致的,只是定位属性不一致,结果却大相径庭。
二、改革措施
鉴于目前国内集成电路设计方向的本科教学现状,可以从以下几个方面改进,从而更好地推进集成电路设计的本科教学。
1.增加实验教学量
现阶段的集成电路本科教学中实验教学量太少,以“模拟集成电路设计”课程为例,多媒体教学量40个学时但实验教学仅8个学时。相对于40个学时的理论学习内容,8个学时的实验教学远远不能满足学生学以致用或将理论融入实践的需求。40个学时的理论课囊括了单级预算放大器、全差分运算放大器、多级级联运算放大器、基准电压源电流源电路、开关电路等多种电路结构,而8个学时的实验课除去1至2学时的工具学习,留给学生电路设计的课时量太少。
在本科阶段就教会学生使用各种常用EDA软件,对于增加学生的就业及继续深造机会是非常必要的。一方面,现在社会的竞争是非常激烈的,很少有单位愿意招收入职后还要花比较长的时间专门充电的新员工,能够一入职就工作那是最好不过的。另一方面,实验对于学生来说比纯理论的学习更容易接受,而且实验过程除了可以增加学生的动手操作能力,同样会深化学生对已有理论知识的理解。因此,在实践教学工作中,增加本科教学的实验教学量可以有效促进教学和增进学生学习兴趣。
2.降低理论课难度尤其是复杂的公式推导
“教师的任务是授之以渔,而不是授之以鱼”,这句话对于集成电路设计专业老师来说恰如其分。对于相同的电路结构,任何一个电路参数的变化都可能会导致电路性能发生翻天覆地的变化。在国际国内,每年都会有数百个新电路结构专利产生,而这些电路的设计人员多是研究生或以上学历人员,几乎没有一个新的电路结构是由本科生提出的。
对于本科生来说,他们只是刚刚涉足集成电路设计产业,学习的内容是最基础的集成电路相关理论知识、电路结构及特点。在创新方面对他们没有过多的要求,因此他们不需要非常深刻地理解电路的各种公式尤其是复杂的公式及公式推导,其学习重点应该是掌握基础的电路结构、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。例如,对于集成电路设计专业的本科必修课程――“固体物理”和“晶体管原理”,冗长的公式及繁琐的推导极大地削弱了学生的学习兴趣,同时对于专业知识的理解也没有太多的益处。[3]另外,从专业需要方面出发,对于集成电路设计者来说更多的是需要学生掌握各种半导体器件的基本工作原理及特性,而并非是具体的公式。因此,减少理论教学中繁琐的公式推导,转而侧重于基本原理及特性的物理意义的介绍,对于学生来说更加容易接受,也有益于之后“模拟集成电路”、“数字集成电路”的教学。
3.增加就业相关基础知识含量
从集成电路设计专业进入本科教学后的近十年间本科生就业情况看,集成电路设计专业的本科生毕业后直接从事集成电路设计方向相关工作的非常少,多数选择继续深造或改行另谋生路。这方面的原因除了因为本科生在基本知识储备方面还不能达到集成电路设计人员的要求外,更主要的原因是随着国家对集成电路的大力扶持,现在开设集成电路设计相关专业的高等院校越来越多,很多都是具有研究生办学能力的高校,也就是说有更多的更高层次的集成电路设计人才在竞争相对原本就不是很多的集成电路设计岗位。
另外一方面,集成电路的版图、集成电路的工艺以及集成电路的测试等方面也都是与集成电路设计相关的工作,而且这些岗位相对于集成电路设计岗位来说对电路设计知识的要求要低很多。而从事集成电路版图、集成电路工艺或集成电路测试相关工作若干年的知识积累将极大地有利于其由相关岗位跳槽至集成电路设计的相关岗位。因此,从长期的发展目标考虑,集成电路设计专业本科毕业生从事版图、工艺、测试相关方向的工作可能更有竞争力,也更为符合本科生知识储备及长期发展的需求。这就对集成电路设计的本科教学内容提出了更多的要求。为了能更好地贴近学生就业,在集成电路设计的本科教学内容方面,教师应该更多地侧重于基本的电路版图知识、硅片工艺流程、芯片测试等相关内容的教学。
三、结论
集成电路产业是我国的新兴战略性产业,是国民经济和社会信息化的重要基础。大力推进集成电路产业的发展,必须强化集成电路设计在国内的本科教学质量和水平,而国内的集成电路设计本科教学还处在孕育发展的崭新阶段,它是适应现代IC产业发展及本科就业形势的,但目前还存在很多问题亟待解决。本文从已有的教学经验及调研情况做了一些分析,但这远没有涉及集成电路设计专业本科教学的方方面面。不过,可以预测,在国家大力扶持下,在相关教师及学生的共同努力下,我国的集成电路设计本科教学定会逐步走向成熟,更加完善。
参考文献:
[1]王为庆.高职高专《Protel电路设计》教学改革思路探索[J].考试周刊,2011,(23).
集成电路设计行业分析范文2
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
集成电路设计行业分析范文3
IC设计工程师是当今最受人尊敬的金领职业之一,不但收入相当丰厚,而且工作极富挑战性和成就感。在全国就业形式比较严峻的今天,IC设计工程师就业却是另一片天地,在北京、上海、深圳等地,IC设计人才都做为紧缺人才被列进重点引进人才目录,具有经验的设计人员更成为各IC公司高薪争抢的对象,IC设计人才严重供不应求。广大在校学生和初入IC设计行业的工程师也因为缺乏项目经验和实践环境,很难在这一领域获得进一步提升和发展,而IC设计公司也苦于找不到具有工作能力的设计人才。
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开课时间
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每周一、三、五晚18:30-21:30
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上课地点
北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室
费用
报名费100元
学费2800元,包括听课、讲义、资料、辅导、上机软硬件费用、证书等,食宿自理。
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交费方式
银行汇款
开户名称:北京集成电路设计园有限责任公司
开户银行:招商银行北京大运村支行(649)
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报名现场交款
地 址:北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心
报名流程
1. 索取或下载报名表
2. 按要求填表、将报名表传真或Email给我们
3. 电话或Email确认报名信息
4. 交纳报名费和学费
5. 领取交费收据、确认函、听课证
6. 报名成功
联系方式
电话:82357175/83/84-850/851/852/858/859
邮件:.cn
课程大纲和更多信息请查询网站:.cn
注:本班招生30人,招满截止,名额有限,预报从速!若报名人数少于10人则不开班
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完全不同于学校的课程体系和授课方法
没有冗长而无用的理论介绍,直接教授最实用的设计方法和设计流程
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学 时
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开课时间2006年3月16日
上课时间
每周四晚18:30-21:30,
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周一到周五自修及作业
上课地点
北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室
费 用
报名费100元
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交费方式
银行汇款
开户名称:北京集成电路设计园有限责任公司
开户银行:招商银行北京大运村支行(649)
帐号:6381001510001
报名现场交款
地 址:北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心
报名流程
1. 索取或下载报名表
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6. 报名成功
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集成电路设计行业分析范文4
(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.
集成电路设计行业分析范文5
集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台,采用先进的集成电路仿真软件,将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用,又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式,缺乏对学生创造力的培养,也缺乏与前沿科技的联系,因此需要进行教学改革的探讨和实践。随着教育改革的不断深入,传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式,又称为研讨式教学模式,是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础,引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题,以学生为中心,以知识掌握为基础,以能力培养为主线,以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式,提高学生的创新能力,培养研究型IC设计人才。
2研究型实践教学模式的作用分析
集成电路设计实践引入研究型实践教学模式,可以使相关领域的学生真正实现学有所用,不仅学习了集成电路设计的软件知识,同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现,从而更深入的理解理论知识,而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象,激发学习的兴趣。集成电路设计是实践性很强的一个方向,要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通,而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识,忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展,可以在保证教学大纲不变的前提下,通过选择适用性较强的实践内容,使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通,另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容,有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践,对学校而言,可以培养更优秀学生;对学生而言,可以掌握前沿知识、促进就业。研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖,能解决实际工作中的问题,这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣,是其他任何实践模式都不可比拟的。同时,研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告,这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。
3研究型实践教学模式的具体实施
3.1课程结构优化
指导学生接触各类资料,能够提出问题,进而解决问题以掌握知识、应用知识,完成对知识的一个探求过程;对实验内容进行适当调整和完善,使课程体系更全面更科学,更能贴近行业发展,更能体现学生的主动性。
3.2采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法
在研究型实践教学模式中,师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要,结合国内外的研究现状和发展趋势,采用与行业内吻合的实验软件,挑选合适的电路原型做仿真设计,并共同探讨电路的优化方案。
3.3专业资料查询能力培养
为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理,鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料,以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究,去伪存真,指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。
3.4指导学生撰写专题论文(报告)
在研究型实践教学过程中,指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时,要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式;要先拟订论文的写作提纲,组织好论文的结构,做到纲举目张;会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想,不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论,由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料,进行研究,完成电路设计和仿真,最后完成专题论文的撰写。
3.5鼓励学生参与课题研究
为调动学生参与科研创新活动的积极性,激发学生的创新思维,提高学生实践创新能力,鼓励学生参加老师的课题,锻炼学生的动手能力,培养“研究型”的思维模式。
4研究型实践教学模式对教师和学生的要求
4.1研究型实践教学模式对教师的要求
研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求:一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构,还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能;二是要掌握学科最新信息,不断更新知识,了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果;三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。
4.2研究型实践教学模式对学生的要求
集成电路设计行业分析范文6
关键词:微电子工艺;创新性;实验教学
一、引言
微电子技术与国家科技发展密切相关,是21世纪我国重点发展的技术方向。在新形势下,无论军用还是民用方面都对微电子方向人才有强烈需求。高校微电子专业是以培养能在微电子学领域内,从事半导体器件、集成电路设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究和开发等方面工作的高级应用型科技人才为目标的。因此,要求学生不仅要具备坚实的理论基础,还需具备突出的专业能力和创新能力,满足行业的快速发展和社会需求。
目前我国微电子行业中,微电子工艺研究相对于器件和集成电路设计研究工作是滞后的,处于不平衡发展状态,为使行业发展更均衡,需要加强微电子工艺人才的培养。微电子工艺是微电子专业中非常重要的专业课,主要研究微电子器件与集成电路制造工艺原理与技术。微电子器件与集成电路尺寸都是在微米甚至纳米量级,导致在理论学习过程中,学生理解有一定的困难,因此需要通过开设微电子工艺实验课程加深和巩固知识内容,使学生更加直接地接触微电子行业核心技术,了解半导体器件、集成电路生产制造加工的技术方法,从而促进学生对微电子工艺等课程的学习。因此,微电子工艺实验教学可以有效地弥补理论教学的局限性和抽象性,促进学生对理论课的理解和提高学生的动手能力。
二、课程分析
微电子工艺课程要求掌握制造集成电路所涉及的外延、氧化、掺杂、光刻、刻蚀、化学气相淀积、物理气相淀积、金属化等技术的原理与方法,熟悉双极型和M0s集成电路的制造工艺流程,了解集成电路的新工艺和新技术。微电子技术的发展是遵循摩尔定律,快速发展变化的,虽然工程教育要求教学最新最前沿的技术,但微电子设备价格昂贵,运转与维护费用很高,任何高校都很难不断升级换代;而且集成电路制造技术的更新迭代主要是在掺杂技术、光刻技术、电极制造技术方面进行了技术改进,在其他方面还都是相似的,因此,在高校中单纯追求工艺先进的实验教学是不现实的。基于此,结合实际教学资源情况,建设主流、典型工艺技术的工艺实验线,并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。通过实验使学生更牢固地掌握晶体管及简单Ic的整个工艺制造技术,学会测试晶体管重要参数,以及初步了解集成电路工艺制造过程。
黑龙江大学微电子工艺实验室已建立数十年,之前受到设备的限制,所开设的实验都是分立的,不能完全按工艺流程完成器件的制作,没有形成有机整体,学生缺乏对晶体管制作工艺流程的整体认识。经过不断发展和学校的大量投入,目前该实验室拥有一条微电子平面工艺线,主要的设备包括磁控溅射设备、电子束蒸发设备、CVD化学气相淀积系统、光刻机、离子刻蚀机、扩散炉、氧化炉、超声压焊机、烧结炉等。这些设备保证了微电子工艺实验能够按晶体管制作工艺流程顺序完成制作。同时实验室配备了测试环节所必须的显微镜、电阻率测试仪、探针测试台、半导体特性图示仪等检测仪器,通过实验能进一步加深学生对微电子工艺制造过程的了解。实践证明,以上实验内容对学生掌握知识和开拓视野起到十分重要的作用,效果显著。该实验室多年来一直开展本科生教学和本科生毕业设计、研究生毕业设计、各类创新实验项目等教学、科研工作。
三、实验教学的开展
为了达到理论实践相互支撑与关联,通过实验促进理论学习,笔者根据微电子专业特点,开展了微电子工艺实验的教学改革。在原有的微电子平面工艺实验的基础上,建立由实验内容的设置、多媒体工艺视频、实际操作的工艺实验、实验考核方法和参观学习五部分组成的教学方式,形成有效的实践教学,加强了学生对制造技术和工艺流程的整体的认识,培养了学生对半导体器件原理研究的兴趣,使学生对将来从事半导体工艺方面的研究充满信心。
(一)实验内容的设置
实验内容主要包括四部分:
1.教师提供给学生难易不同的器件结构(二极管、三极管、MOS管等),学生可以自主选择;
2.根据器件结构,计算机辅助软件设计器件制作的工艺流程;
3.通过实验室提供的仪器设备完成器件制作;
4.测试器件性能参数。
通过这样设置,既能掌握微电子工艺的基本理论,又能通过实验分析完善工艺参数,使学生完全参与其中。
(二)多媒体工艺视频
为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。结合实际的实验教学过程,制作全程相关单项工艺技术、流程及设备操作视频演示资料,同时强调工艺制作过程中安全操作和注意事项,防止危险的发生。
(三)实际操作的工艺实验
工艺实验涵盖清洗、氧化、扩散、光刻、制版、蒸镀、烧结、压焊等主要工序,为学生亲自动手制作半导体器件和制造集成电路提供了一个完整的实验条件。学生根据所学的理论知识了解器件结构、确定工艺条件、按照流程完成器件的制作。保证每名学生都参与到器件制作过程中。同时每个单项工序时间和内容采取预约制,实现开放式实验教学。
、
(四)实验考核方法
在实验教学环节中,实验考核是重要的教学质量评价手段。实验着重对动手能力和综合分析问题的能力及创新能力进行考核。主要考核内容包括:
1.器件工艺设计:考核设计器件制作流程的合理性;
2.工艺实验:考核现场工艺操作是否规范,选用的工艺条件是否合理;
3.测试结果:考核制作器件的测试结果;
4.实验分析报告:考核分析问题和解决问题能力,并最终给出综合成绩。
(五)参观学习
参观学习有助于学生全面了解本行业国内外发展的概况及先进的设备、现代化的生产车间和工艺水平。每年带领学生参观中国电子科技集团公司第49研究所、海格集团等企事业单位,安排相应技术人员进行讲座和交流,使学生学习到更多的宝贵经验和实践知识。