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集成电路的基本原理范文1
关键词：过温保护电路；低功耗系统；电源管理；集成电路
中图分类号：TN710—34文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0159—03
引言
随着微电子、通信技术的飞速发展，电子设备与人们的生活和工作的关系日益密切。近年来手机、数码相机、掌上电脑等便携式设备也得到了迅猛的发展。多种功能模块集成在同一系统中，使设备的功能越来越强大。同时，系统的功耗也大大地增加，导致设备的温度变化很大。当温度过高时，为了避免设备损坏系统应该停止工作。电源管理芯片用来给系统提供稳定的电压，通常在电源管理芯片中集成过温保护电路[1—3]，温度过高时停止供电，使所有系统停止工作。当温度下降到工作范围内时，重新激活电源，使系统恢复工作。对于过温保护电路相关研究工作近年来也提出了不少新颖的观点和新的工艺：如徐伟，冯全源提出了一种带曲率朴偿的基准及过温保护电路[4]；易峰，何颖，郭海平等研究提出了一种采用双极工艺设计的过温保护电路[5]；季轻舟，耿增建通过研究得到了高性能快速启动CMOS带隙基准及过温保护电路[6]；吴斯敏，邹雪城，余国义发现了一种嵌入BICMOS带隙电路的过温保护电路等[7]。过温保护电路一般利用一个温度敏感的器件检测环境的温度。在集成电路中最常用的就是利用PN结的正向电压负温度特性。本文提出了两种过温保护电路，它们均采用晶体管来检测温度。电路具有功耗低，结构简单，对温度检测精度高等优点。能够广泛地应用在DC—DC，LDO，电荷泵等电源管理芯片中。
集成电路的基本原理范文2
关键词：微电子技术专业；集成电路；实验室建设；
作者：陈伟元
0引言
以集成电路为主的微电子产业是现代信息产业的基础和核心[1]，它对经济建设、社会发展和国家安全具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用，其重要性在迅速提高，产业规模在逐步扩大。目前，我国集成电路产业的发展，已经形成了以设计业、芯片制造业及封装测试业为主的微电子产业链，并相对独立发展的产业结构特点。微电子产业的快速发展带动了社会对各层次微电子技术人才的大量需求。为顺应微电子产业的快速发展，为地方经济建设服务，各地高职院校纷纷开设了微电子技术专业，并大力加强微电子技术专业的建设[2-4]。但微电子技术是一门应用性非常强的学科[5]，不仅需要较好的理论基础，更需要有较强的生产工艺实际操作能力，这都需要较好的实验环境和实验条件来支撑。微电子实验实训设备要求高，资金投入大，很多高职院校(包括本科院校)没有足够资金购买昂贵的实训设备，学生只能通过老师解说、观看录像等了解相关工艺过程[6-7]，没有机会亲自动手[8]，造成我国微电子制造业人才总量严重不足，且人才质量基础较差、人才层次结构不合理[9]。
基于工作岗位和人才培养目标的分析，苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设，优化建设方案，用非常有限的资金投入，建立微电子技术专业实验室，为培养符合企业需求的高技能、高素质人才进行了有益探索。
1微电子技术专业培养目标分析
目前，中国集成电路产业已初步形成以长三角、环渤海，珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局。以2010年为例[10]：我国集成电路产业销售收入1440.2亿元，三大区域集成电路产业销售收入占全国整体产业规模的近95%。其中，环渤海地区占国内集成电路产业整体规模的18.8%，珠三角地区占全国集成电路产业的8.4%，涵盖上海、江苏和浙江的长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较为完整的集成电路产业链，占全国集成电路产业的67.9%。目前国内55%的集成电路制造企业、80%的封装测试企业以及近50%的集成电路设计企业集中在长三角地区。
可见，长三角地区是中国重要的微电子产业基地，而苏州、无锡等苏南地区在集成电路制造、封装测试领域又具有明显的区位优势。现代工业的发展，集成电路后端(版图)设计服务的需求会持续增加。
高等职业技术教育微电子技术专业的就业核心岗位的确定，既要反映出当地微电子产业的市场需要，又要考虑到适合高职学生能做、并乐于做的岗位。如现场操作为主的“半导体技术工人”岗位，不适合作为本校微电子专业的核心岗位，也体现不出与中职学生在岗位上的竞争力[11]。经调研和分析，确定“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“设备维护”作为本专业学生培养的核心工作岗位。
微电子专业的培养目标为：培养德、智、体、美全面发展，能适应现代化建设和经济发展需要，具有良好职业道德和创新精神，熟悉微电子器件及工艺的基本原理，具备集成电路版图设计、晶圆制造及封装测试中的设备操作与维护、工艺管理、产品测试、品质管理能力，面向生产服务一线的高素质应用型技术人才。
2微电子技术专业实验室建设目标
高职教育以培养高素质应用型人才为主，培养的学生不仅具有较好的理论基础，更应具有较好的基本技能。根据以上培养目标，高职微电子技术专业重点培养学生微电子材料工艺及IC领域如下方向的基本技能：
(1)微电子材料器件工艺与检测。了解微电子材料与器件的常规工艺制备过程，并了解其主要参数的表征及测试方法；
(2)IC设计技术。了解IC设计的流程，掌握IC设计的基本原理和方法，重点熟练掌握IC版图设计工具软件的使用方法；
(3)IC制造与封装测试技术。了解IC制造的基本过程和工艺，掌握基本的IC封装及测试原理和方法，并学会基本测试仪器的使用方法。
为实现以上目标，在微电子技术专业实验室的建设上，至少应围绕如下几个方向来进行：①集成电路设计，特别是集成电路版图设计方向；②微电子材料和集成电路工艺方向；③集成电路封装及测试方向。目前国内各高职院校的微电子技术专业根据自身的实际情况，基本上也是围绕这几个发展分支来建设专业实验室[12]。
微电子实验设备非常昂贵，若要建设完善的微电子技术专业实验室，其建设资金的投入是非常庞大的，大部分学校也没有这样的建设能力。为此，在有限的建设资金上，实验室建设采取实用化原则，以国家投入或学校自筹资金方式建立微电子基础性实验室、IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室，而对于投资较大的IC封装及测试实验室，主要采取与企业共建的方式进行建设。
3微电子技术专业实验室建设方案
根据以上微电子技术专业实验室建设目标，苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设，建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室。
3.1IC版图设计实验室
IC设计包括IC系统设计、IC线路设计、IP核设计和IC版图设计。其中IC版图设计工作的任务量大、所需人员多，是一种高技能、应用型技术，是最适合高职微电子技术专业学生就业的工作岗位。
IC版图设计实验室的建设，以服务器和计算机终端组成，再配置IC设计软件。其中，终端一般要配置40套以上，以便课堂上每位学生均能单独练习。
IC版图设计实验室的建设投入大，特别是IC设计软件价格昂贵，可争取大学计划、实验室共建等多种方式，获得EDA软件商的支持。苏州市职业大学与SprigSoftInc.合作，引进其先进的IC版图设计软件平台Laker，并与IC设计公共服务平台提供商苏州中科集成电路设计公司进行深度合作，发挥各自优势，共同进行IC版图设计高技能人才的培养与培训。
3.2微电子材料及器件工艺实验室
微电子材料、器件涉及的工艺广泛，实验设备价格昂贵，只能用有限的资金投入，解决一些微电子最常用的工艺实验设备。为让学生对微电子工艺有感性认识和实践机会，经调研，认为净化、扩散退火、薄膜工艺、光刻工艺、霍尔效应测试等是微电子行业应用较多的公共技术。微电子材料器件工艺与检测实验室，建设为千级的净化实验室，以扩散退火炉、真空镀膜设备为基础，并配以相关的光刻机、光学显微镜、霍尔效应测试仪等，从而满足从微电子材料的制备工艺到微电子材料与器件的性能测试等实验需求。
该实验室也结合了省光伏发电工程技术开发中心的建设，兼以实现太阳能光伏电池的制备实验，为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“集成电路工艺”、“太阳能光伏电池”等课程提供实验支撑。
3.3IC封装测试实验室
近几年来，国内IC产业有较大的发展，尤其是IC制造及IC封装测试业发展很快，在我国集成电路产业链中有着举足轻重的地位，占据了我国微电子产业的半壁江山[13]。IC封装及测试行业也是微电子技术专业学生重要的就业岗位。
建设IC封装测试实验室是培养高素质IC应用型人才的必要要求。
IC封装及测试实验设备价格非常昂贵，高校往往没有能力独立承建。可采用与企业共建的方式进行建设。本实验室与华润矽科微电子有限公司合作共建，建有集成电路自动测试系统、引线键合、电子显微镜、晶体管特性测试及电子测试设备等。
该实验室的建成，为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“微电子封装技术”、“集成电路工艺”、“集成电路测试”等课程提供实验支撑。
集成电路的基本原理范文3
【关键词】开关；电源；原理；趋势
电子设备的运作需要电源供电，因而一个安全高效的电源，是组成技术指标合格的电子设备的必要部件之一。当下最常见的直流稳压电源主要有两类，一类是线性电源，另一类是开关电源。线性电源稳定性较好，输出纹波电压小，但要浪费较多的调整管功率，所以电源体积较为臃肿。相比之下，开关电源高效节能，外形小却能稳定输出较高电压，并且扩充方便，包含技术含量高，常被应用于数码设备、计算机等。开关电源是稳压电源未来发展的主流趋势，在当下已经较为普遍的应用于各个领域。
一、开关电源的基本原理及组成
（一）开关电源的基本原理
根据控制原理的差异，开关电源分为三种：脉宽调制、脉频调制和混合调制。
（1）脉冲宽度调制式，简称脉宽调制式（Pulse Width Modulation，缩写为PWM），当前集成开关电源多采用此种方式。这种方式稳定电压的方式是，在开关频率不变化的前提下，依靠脉冲宽度的增大或缩小改变占空比例，进而调节电压达到稳定。它核心部件是脉宽调制器。滤波电路的运行十分便捷，因为开关是按照稳定的周期工作的。然而，这种控制方式也有缺陷，它不能宽范围地调整输出的电压，因为受功率开关最小导通时间不够的话，就不能完成宽范围的调整。还有一个缺陷就是，输出端要求较高，为了避免空载时电压输出上升，需要安排接假负载。
（2）脉冲频率调制方式，简称脉频调制式（PulseFre-quency Modulation，缩写为PFM）。在这种调制方式运作的时候，脉冲宽度是固定的，开关频率的增加或减少控制了占空比，使得电压保持稳定。脉频调制器是它的核心部件。设计电路的时候，它不使用脉宽调制器中的锯齿波发生器，取而代之的是，用固定脉宽发生器，同时，使用电压/频率转换器来调节频率的变化。
这种调节方式的基本原理是，调节控制器输出信号的脉冲宽度的运转周期，改变其占空比，从而控制输出电压Uo保持稳定。它输出电压范围宽，输出端可不接假负载。
（3）混合调制方式，在这种调整方式下，可以灵活调整脉冲宽度或开关频率，它属于PWM和PFM的混合方式。混合调制方式兼有脉宽调制器和脉频调制器两种组件。由于tp和T均可单独调节， 因此占空比调节范围最宽，适合制作供实验室使用的输出电压可以宽范围调节的开关电源。
此三种方式都可以叫做时间比率控制（TimeRatio Control， 简称TRC）方式。其中，脉宽调制器在诸如UC3842型脉宽调制器中是一个独立的集成电路，而在LM2576型开关稳压器、TOP250型单片开关电源集成电路中与其他设备一同集成使用。
（二）开关电源的组成
（1）输入电路：线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。
（2）变换电路：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道， 完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。
（3）控制电路：向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。基准电路、采电路、比较放大、V/F变换、振荡器。基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号， 驱动开关管的基极。
（4）输出电路：整流、滤波。把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。
二、电源开关的发展趋势
开关电源是稳压电源未来发展的主流趋势，在当下已经较为普遍的应用于各个领域。接下来，笔者立足当前的开关电源的发展实际和理论发展，浅析开关电源的未来其发展趋势。
（一）小型高频化
磁性元件和电容的大小和质量决定了电源大小。当前的技术开发的一个方向在于，减小这些元件的大小，并尽可能低提升开关频率。这样既能减小电源尺寸受到磁性元件和电容尺寸和重量的影响，还能避免受到不必要因素的干扰，提升系统性能，所以小型高频化是开关电源的发展趋势之一。
（二）使用稳定化
比起线性使用的电源，开关电源的使用次数要多好多倍，由于经常使用其稳定性便不如前者。电解电容、光耦合器及排风扇这些部件是决定使用的稳定性和时间长短的要素。因此，当下的设计正是从集成度的提升着眼，尽力地改善器件的使用，增强开关电源的稳定性。进化，开关电源的集成度还有待提高。比较可取的是，利用模块化技术，它可以提升开关的稳定性，适合用于分布式电源系统。
（三）低噪化
在传统的开关电源中，频率越高噪声越大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以低噪声化也是开关电源的未来发展趋势之一。
（四）计算机智能控制化
当前计算机操作系统不断革新，未来的电路将会加以结合，利用微机检测和控制，能有效、多反面监控系统，实时检查、登记和预警等。
（五）低压输出化
随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的供电要求。
三、总结
本文的上半部分，分析了开关电源根据控制原理的差异可以分为三种：脉宽调制、脉频调制和混合调制，同时还介绍了开关电源的结构及构成原理。
后半部分，立足当前的开关电源的发展实际和理论发展，分析未来其发展趋势为：小型高频化、使用稳定化、低噪化、计算机智能控制化和低压输出化等。
参考文献
[1]沙占友.新型单片开关电源的设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2001.
[2]沙占友，王晓君，庞志锋.集成稳压电源实用设计软件[M].北京：中国电力出版社，2008.
集成电路的基本原理范文4
光技术原理编码卡片
条码卡以黑白相间的印刷或金属条置于塑胶卡的夹层中制成，条码卡的安全性很低，可轻易使用激光打印机复制，且易污损，因此通常只能用在安全性要求不高的出入口控制场所。光技术原理编码卡片采用光电扫描仪来读卡。
激光卡的基本原理和激光视盘相似，采用光记录技术，在光卡结构的敏感层，以激光束记录和读出数字资料。光卡的最突出特点是超大容量，一个普通的光卡可以存储高达6.6兆比特的信息量，因此具有高保密性。
磁技术原理编码卡片
磁技术卡有磁条卡、威根卡、铁酸钡卡等几种。
磁条卡简称磁卡，已有30多年的历史，在卡的一面贴上一条或几条磁带条，磁条上可存储许多信息。由于低能量的磁卡比较容易被篡改，复制和磨损，后来推出一种高能量(高矫顽磁性)的磁卡。
威根（Wiegand）卡的卡片内部埋入一些很细的金属丝，当卡片通过读卡器的阅读头时，在读卡器的传感线圈变化的磁场影响下，产生脉冲电压，发出一组脉冲信号并由读卡器转换成二进制码。
铁酸钡卡片具有类似三明治的夹层结构，在两层塑料薄片中间放入一些磁性材料。由于中间所用的材料多为铁酸钡，所以称为铁酸钡卡。根据铁酸钡材料的极性和位置可以确定卡片的编码。这类卡片的安全性和防复制性能介于威根卡和磁条卡之间，但价格要比威根卡和磁条卡便宜。
智能卡（集成电路卡）
智能卡又称为IC(集成电路)卡，初期的智能卡片需要与读卡器进行物理接触，以便为其提供电源和交换信息，属于接触式卡。后来又出现了一种近距离耦合式IC卡，它必须插入机器缝隙内，卡的位置对于正确操作很重要。电源能量和信号皆经一个或两个线圈耦合传送。IC卡如果能采用射频进行能量与信息交换则称为感应（射频）卡。
集成电路的基本原理范文5
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).
集成电路的基本原理范文6
由于时钟树工作在高频状态,随着芯片规模增大,时钟树规模也迅速增大,通过集成clockgating电路降低时钟树功耗是目前时序数字电路系统设计时节省功耗最有效的处理方法。Clockgating的集成可以在RTL设计阶段实现,也可以在综合阶段用工具进行自动插入。由于利用综合工具在RTL转换成门级网表时自动插入clockgating的方法简单高效,对RTL无需进行改动,是目前广为采用的clockgating集成方法。
本文将详细介绍clockgating的基本原理以及适用的各种clockgating策略,在实际设计中,应根据设计的特点来选择合适的clockgating,从而实现面积和功耗的优化。综合工具在对design自动插入clockgating是需要满足一定条件的:寄存器组(registerbank)使用相同的clock信号以及相同的同步使能信号,这里所说的同步使能信号包括同步set/reset或者同步loadenable等。图1即为没有应用clockgating技术的一组registerbank门级电路,这组registerbank有相同的CLK作为clock信号,EN作为同步使能信号,当EN为0时,register的输出通过选择器反馈给其输入端保持数据有效,只有当EN为1时,register才会输入新的DATAIN。可以看出,即使在EN为0时,registerbank的数据处于保持状态,但由于clk一直存在,clktree上的buffer以及register一直在耗电,同时选择电路也会产生功耗。
综合工具如果使用clockgating技术,那么对应的RTL综合所得的门级网表电路将如图2所示。图中增加了由LATCH和AND所组成的clockgatingcell,LATCH的LD输入端为registerbank的使能信号,LG端(即为LATCH的时钟电平端)为CLK的反,LATCH的输出ENL和CLK信号相与(ENCLK)作为registerbank的时钟信号。如果使能信号EN为高电平,当CLK为低时,LATCH将输出EN的高电平,并在CLK为高时,锁定高电平输出,得到ENCLK,显然ENCLK的togglerate要低于CLK,registerbank只在ENCLK的上升沿进行新的数据输出,在其他时候保持原先的DATAOUT。从电路结构进行对比,对于一组registerbank(n个registercell)而言只需增加一个clockgatingcell,可以减少n个二路选择器,节省了面积和功耗。从时序分析而言,插入clockgatingcell之后的registerbankENCLK的togglerate明显减少,同时LATCHcell的引入抑制了EN信号对registerbank的干扰,防止误触发。所以从面积/功耗/噪声干扰方面而言,clockgating技术都具有明显优势。
对于日益复杂的时序集成电路,可以根据design的结构特点,以前面所述的基本clockgating技术为基础实现多种复杂有效的clockgating技术,包括模块级别(modulelevel)clockgating,增强型(enhanced)clockgating以及多级型和层次型clockgating技术。模块级别的clockgating技术是在design中搜寻具备clockgat-ing条件的各个模块,当模块有同步控制使能信号和共同CLK时,将这些模块分别进行clockgating,而模块内部的registerbank仍可以再进行独立的clockgating,也就是说模块级别clockgating技术是可以和基本的registerbankclockgating同时使用。如果reg-isterbank只有2bit的register,常规基本的clockgating技术是不适用的,增强型和多级型clockgating都是通过提取各组registerbank的共同使能信号,而每组registerbank有各自的使能信号来实现降低togglerate。而层次型clockgating技术是在不同模块间搜寻具备可以clockgating的register,也即提取不同模块之间的共同使能信号和相关的CLK。
