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集成電路原理與設(shè)計范文1

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國務(wù)院頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務(wù)院了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展。然而,我國的集成電路設(shè)計水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國進口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務(wù)院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺,在新一代移動通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國務(wù)院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》,加快推進我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國芯片設(shè)計人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國內(nèi)高等院校的一個迫切任務(wù)[1]。為滿足市場對集成電路設(shè)計人才的需求,2001年,教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。

我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專業(yè)方向為集成電路設(shè)計。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個方面對集成電路設(shè)計方向的專業(yè)課程體系進行改革和優(yōu)化。

一、專業(yè)課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實,將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。

但國內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計”這門課程中去。

2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識的具體應(yīng)用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識沒學(xué)好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計劃中,沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時,如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3. 課程內(nèi)容理論性太強,嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強,公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時,過分強調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對結(jié)構(gòu)原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業(yè)課程體系改革的主要措施

1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識,環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個本科專業(yè)

大學(xué)一年級、二年級統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識,為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),大學(xué)三年級第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識和半導(dǎo)體物理知識結(jié)合在一起,課時量為64學(xué)時,由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識,又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計”、“集成電路設(shè)計CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計”課程設(shè)置96學(xué)時,由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計”的內(nèi)容,課時量為48學(xué)時,開設(shè)時間為8~19周。大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識,為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學(xué)三年級才能開始開設(shè),時間緊湊。為實現(xiàn)我校集成電路設(shè)計人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強實用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計人才,需要對集成電路設(shè)計方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。

對于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計方面的知識,也要側(cè)重于集成電路設(shè)計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實驗實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實驗教學(xué)的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計”課程中,總課時量為48學(xué)時不變,理論課由原來的38學(xué)時減少至36學(xué)時,實驗教學(xué)由原來的10學(xué)時增加至12個學(xué)時。36學(xué)時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個學(xué)時的實驗教學(xué)中2學(xué)時作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個學(xué)時獨自進行電路設(shè)計。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識,融會貫通,有效地促進教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

集成電路原理與設(shè)計范文2

關(guān)鍵詞：多媒體；仿真；電路

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0172-02

隨著半導(dǎo)體集成和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的品種和數(shù)量與日俱增，應(yīng)用也越來越廣泛，集成電路變得無處不在。集成電路的使用大大簡化了電路的設(shè)計，并且使系統(tǒng)及設(shè)備的性能指標(biāo)得到了很大提高。《集成電路原理與應(yīng)用》課程作為電子測量技術(shù)與儀器專業(yè)的一門職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容涵蓋電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等多門課程[1]。在本課程的教學(xué)中，我們充分利用了多媒體教學(xué)方式，以動畫形式展現(xiàn)集成電路的相關(guān)知識，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大豐富了教學(xué)內(nèi)容，同時，我們充分利用了計算機軟件仿真技術(shù)，將集成電路的典型應(yīng)用電路通過ProtelDXP進行仿真實驗，擺脫了有限的實驗環(huán)境的限制，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路相關(guān)知識的同時掌握了先進的計算機輔助工具，最后，我們給予了學(xué)生在萬能板上實現(xiàn)電子電路的機會，學(xué)生通過親身體驗制作和調(diào)試電子電路的過程，讓學(xué)生具備了一定的分析問題和解決問題的能力，同時收獲了通過自己努力實現(xiàn)目標(biāo)之后的成就感。經(jīng)過教學(xué)實踐表明，本課程的教學(xué)內(nèi)容容易實現(xiàn)，安排合理，學(xué)生參與的積極性高，取得了很好的教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)容的安排

本課程的內(nèi)容繁雜，講授時間有限，因此結(jié)合我院電子測量技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，將本課程的教學(xué)目標(biāo)定位于應(yīng)用，教學(xué)的重點在于典型集成電路芯片及其典型應(yīng)用電路的分析講解、仿真和制作。首先應(yīng)用線性集成穩(wěn)壓器制作出5～15V可調(diào)穩(wěn)壓電源，以供后續(xù)的集成電路應(yīng)用電路使用。接著應(yīng)用運放集成電路、定時集成電路、功放集成電路、非門集成電路和與非門集成電路制作出貼近生活的電子電路。具體教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

二、教學(xué)實施的特色

（一）充分利用多媒體教學(xué)方式

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我們已經(jīng)進入了一個信息化的時代，多媒體已經(jīng)廣泛的用于教學(xué)領(lǐng)域。多媒體教學(xué)以聲音、圖片、動畫等豐富的媒體形式最大程度地調(diào)動了學(xué)生的視聽感官系統(tǒng)，充分展示了教學(xué)手段的多樣化，改變了傳統(tǒng)的“一張嘴一支粉筆一塊黑板”的教學(xué)模式，為現(xiàn)代教育改革注入了新的生機和活力，從而為本課程改善教學(xué)效果帶來了福音。

本課程所涉及的集成電路芯片眾多，受到經(jīng)費的限制，不可能一一購買給學(xué)生展示，但是采用多媒體教學(xué)方式后，就可以將典型芯片的圖片一一展示給學(xué)生，大大降低了教學(xué)成本，同時也豐富了學(xué)生的視野。另外，有些集成電路的典型應(yīng)用電路很多，如果采用板書的方式，受到課時的限制，不可能一一給學(xué)生講解，但是多媒體教學(xué)可以迅速地把課程資源顯現(xiàn)在學(xué)生面前，可以大大節(jié)省教師板書的時間，使教師可以傳授更多的知識，從而提高教學(xué)效率。同時，在電路的展示中配以動畫，豐富了電路的生命力，從而大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）充分利用計算機軟件仿真技術(shù)

隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的設(shè)計與計算機的聯(lián)系越來越緊密。作為以社會需求為第一要務(wù)的高職教育，在《集成電路原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)中，我們充分利用現(xiàn)有硬件條件，充分利用計算機軟件仿真技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用集成電路設(shè)計和分析電子電路的能力。

我們在教學(xué)中使用的軟件是ProtelDXP，學(xué)生已經(jīng)在前續(xù)《電子CAD》課程中學(xué)習(xí)了如何使用該軟件設(shè)計和仿真電子電路。使用ProtelDXP作電路仿真的基本流程[2]如圖1所示。

在本課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在ProtelDXP中通過選擇元器件、連接電路、確定元器件參數(shù)實現(xiàn)集成電路的應(yīng)用電路，還可以方便地對電路進行測試和修改，有助于增強學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的能力，而且可以將本專業(yè)所開設(shè)的課程聯(lián)系起來，實現(xiàn)幾門課程之間的融會貫通，促使學(xué)生學(xué)好相關(guān)專業(yè)課程，并且做到學(xué)以致用。

（三）動手制作電子電路

電子產(chǎn)品的設(shè)計與制作要求學(xué)生有較強的實際動手能力，因此，在本課程的教學(xué)中，全班學(xué)生以小組（一般4-5人一組）為單位，要求學(xué)生在已經(jīng)繪制好的電路原理圖基礎(chǔ)上設(shè)計出單面PCB圖，然后在萬能板上制作出相應(yīng)的電子電路。

學(xué)生在電路原理圖和單面PCB圖的指導(dǎo)下焊接并調(diào)試電路。在整個制作和調(diào)試過程中，教師主要起指導(dǎo)作用，在必要時幫學(xué)生分析故障產(chǎn)生的原因，而學(xué)生才是主體，一切問題得由學(xué)生自己動手解決，從而大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

制作和調(diào)試電路在整個教學(xué)過程中占用時間是最多的，無論多么簡單的電路，總是會有個別小組出現(xiàn)問題。但是，學(xué)生正是在不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中加深了對所學(xué)知識的理解。另外，電路的調(diào)試離不開常用電子儀器儀表如萬用表、示波器等的輔助，這也讓學(xué)生實際體會到了在《電子測量技術(shù)》課程所學(xué)習(xí)知識的實用價值。

三、結(jié)束語

在本課程的教學(xué)中，通過任務(wù)引領(lǐng)，結(jié)合先進的計算機技術(shù)，學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)[3]，學(xué)做結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生的出勤率很高，而且參與率很高。學(xué)生通過動手制作和調(diào)試電路，學(xué)習(xí)能力和動手能力有了較大提高，從一開始遇到問題不知如何是好，到最后能夠查找電路中的簡單故障，可見學(xué)生解決問題的能力有了一定的提高。但是，也存在一些問題。首先，本課程的教學(xué)對教師的要求較高，教師不僅要具備深厚的理論知識水平，還要了解集成電路在實際應(yīng)用中的情況，這就需要加強與企業(yè)間的聯(lián)系，在這方面需要進一步加強。其次，在當(dāng)前的教學(xué)中，受到成本和課時的限制，集成電路芯片多采用引腳數(shù)量少的插針式元件，避免使用引腳數(shù)量多或貼片封裝形式的元件，這與當(dāng)前集成電路在實際使用中情況有點相悖，在今后的教學(xué)中需要改進。

參考文獻(xiàn)：

[1]向繼文，劉昕.“集成電路原理及應(yīng)用”教學(xué)改革[J].中國電力教育，2011，193（6）：179-180

集成電路原理與設(shè)計范文3

[關(guān)鍵詞]工藝原理 器件模擬與仿真 微電子技術(shù)

[中圖分類號] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）11-0112-03

0引言

西安郵電大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)源于原計算機系的微電子學(xué)專業(yè)，2005年開始招收第一屆本科生，專業(yè)方向設(shè)置偏向于集成電路設(shè)計。2013年，根據(jù)教育部《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》的專業(yè)設(shè)置，將微電子學(xué)專業(yè)更名為微電子科學(xué)與工程專業(yè)。2009年至今，該專業(yè)累計培養(yǎng)本科畢業(yè)生6屆。根據(jù)歷年應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)情況和研究生報考方向，我們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝方向人數(shù)比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。另外，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中西部地區(qū)半導(dǎo)體行業(yè)的投資力度也越來越大，例如韓國三星電子有限公司、西安愛立信分公司等落戶西安，半導(dǎo)體人才需求日益增加。

根據(jù)2014年，微電子科學(xué)與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位，設(shè)置出半導(dǎo)體工藝、集成電路設(shè)計兩大課程體系，可實現(xiàn)半導(dǎo)體工藝、集成電路設(shè)計和集成電路應(yīng)用人才的個性化培養(yǎng)。半導(dǎo)體工藝課程體系除設(shè)置固體物理、半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體器件物理等專業(yè)基礎(chǔ)課程外，還包含集成電路工藝原理、器件模擬與仿真、集成電路制造與測試和半導(dǎo)體工藝實習(xí)等專業(yè)課程。本課程體系是微電子技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的核心，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握集成電路制造的工藝原理、工藝流程以及實踐操作的能力，同時也是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。

因此，整合集成電路工藝原理與實踐課程體系的教學(xué)內(nèi)容，充分利用微電子技術(shù)實驗教學(xué)中心現(xiàn)有的硬件環(huán)境和優(yōu)勢資源，加強軟件設(shè)施，例如實踐教學(xué)具體組織實施方案及考核機制的建設(shè)，構(gòu)建內(nèi)容健全、結(jié)構(gòu)合理的集成電路工藝原理與實踐課程體系，對微電子科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的人才，尤其是半導(dǎo)體工藝人才培養(yǎng)的落實和發(fā)展具有重要意義。

一、面臨的主要問題和解決措施

（一）教學(xué)面臨的主要問題

課程體系是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的主要載體，是教育思想和教育觀念付諸實踐的橋梁。集成電路工藝原理與實踐課程體系注重理論教學(xué)與實踐教學(xué)的緊密結(jié)合，不僅讓學(xué)生充分了解、掌握集成電路制造的基本原理和工藝技術(shù)，而且逐步加強學(xué)生半導(dǎo)體技術(shù)生產(chǎn)實踐能力的培養(yǎng)。然而，該課程體系相關(guān)實踐環(huán)境建設(shè)與運行維護耗費巨大，致使大多數(shù)高等院校在該課程體系的教學(xué)上僅局限于課堂教學(xué)，無法做到理論與實踐相結(jié)合。

為解決這一問題，學(xué)校經(jīng)過多方調(diào)研考察、洽談協(xié)商，與北京微電子技術(shù)研究所進行校企合作，建立了半導(dǎo)體工藝聯(lián)合實驗室。通過中省共建項目和其他項目對半導(dǎo)體工藝聯(lián)合實驗室進一步建設(shè)、完善，為微電子科學(xué)與工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)本科生提供了良好的工藝實踐平臺。然而，在實際教學(xué)過程中，專業(yè)課程內(nèi)容不能模塊化、系統(tǒng)化，理論教學(xué)與實踐教學(xué)嚴(yán)重脫鉤，工程型師資人員匱乏，教學(xué)效果不理想。因此，對集成電路工藝原理與實踐課程體系進行深化改革與探索，可謂任重而道遠(yuǎn)。

（二）主要的解決措施

1.課程體系整合優(yōu)化

集成電路工藝原理與實踐課程體系服務(wù)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要。本課程體系以集成電路工藝原理、器件模擬與仿真和工藝實踐為主線，將集成電路工藝原理、半導(dǎo)體器件模擬與仿真、集成電路封裝與測試、新型材料器件課程設(shè)計和半導(dǎo)體工藝實習(xí)等課程內(nèi)容進行整合，明確每門課程、知識的相互關(guān)系、地位和作用，找到課程內(nèi)容的銜接點，讓每一門課程都發(fā)揮承上啟下的作用，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質(zhì)量要求。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體功率器件、納米電子材料與器件等專業(yè)選修課，培養(yǎng)學(xué)生的興趣、愛好和特長，以滿足個性化培養(yǎng)需要。

為解決微電子科學(xué)與工程專業(yè)本科生實踐形式單一、綜合程度不高導(dǎo)致解決實際問題的應(yīng)用能力不足等現(xiàn)象，集成電路工藝原理與實踐課程體系在力求理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機融合的基礎(chǔ)上，設(shè)置微電子學(xué)基礎(chǔ)實驗、半導(dǎo)體器件模擬仿真、半導(dǎo)體工藝實習(xí)以及新型材料器件課程設(shè)計等實踐課程，形成由簡單到綜合、由綜合到創(chuàng)新的遞階實踐教學(xué)層次。通過獨立設(shè)課實驗、課程設(shè)計、科研訓(xùn)練、生產(chǎn)實習(xí)、社會實踐、科技活動和畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)達(dá)到預(yù)期的效果。同時，注重課程形式的綜合化、科研化，提高綜合性、設(shè)計性實驗比例，使實踐課程與理論課程并行推進，貫穿整個人才培養(yǎng)過程。

2.考核體系的完善

考核體系總體上包括理論課程考核體系和實踐課程考核體系。目前，理論考核體系已基本成熟。然而，長期以來，我國教育領(lǐng)域由于實踐教學(xué)成本高、經(jīng)費得不到保障，所以考核主體對實踐環(huán)節(jié)考核的積極性不高、重視程度不夠，導(dǎo)致考核制度不完善。集成電路工藝原理與實踐課程體系在不斷完善理論教學(xué)考核體系的同時，尤其注重實踐教學(xué)體系的改革。將教學(xué)實驗項目的實驗過程、工藝參數(shù)和器件性能等列為考核的過程。兼顧定性與定量相結(jié)合、過程與結(jié)果相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、考核與考評相結(jié)合的原則，不斷完善實踐教學(xué)的考核體系，形成以學(xué)生為中心的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)和鼓勵探索的多元實踐教學(xué)考核體系。該體系能全面、準(zhǔn)確地反映學(xué)生的應(yīng)用能力和實際技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神，促進人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的提高。

3.教學(xué)團隊構(gòu)建

根據(jù)集成電路工藝原理與實踐課程體系對高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，本教學(xué)團隊秉承“以老帶新”的傳統(tǒng)，為青年教師配備老教授或資深教授作為指導(dǎo)教師。在日常教學(xué)過程中，由老教師對年輕教師進行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，負(fù)責(zé)教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控與授課經(jīng)驗的傳授。在老教師的“傳、幫、帶”和示范表率作用下，青年教師間互相聽課、交流教學(xué)心得，定期組織教學(xué)競賽，體現(xiàn)以人為本，強調(diào)德才兼?zhèn)洌瑺I造青年教師良好的教與學(xué)氛圍。同時，課程體系團隊積極為任課教師創(chuàng)造條件，加大隊伍培養(yǎng)建設(shè)，鼓勵教師走出去，了解企業(yè)的運作模式，提高自身的業(yè)務(wù)能力。目前，已有多位教師到企業(yè)參觀交流、參加各種業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，取得了多種職業(yè)資格認(rèn)證，教師的業(yè)務(wù)能力和水平得到大幅提升。

西安郵電大學(xué)經(jīng)過多年建設(shè)和培養(yǎng)，形成了一支結(jié)構(gòu)合理、師資雄厚的教學(xué)團隊，具有高學(xué)歷化、年輕化和工程化的特點。本課程體系現(xiàn)擁有任課教師15名，其中具有博士學(xué)位的教師7名，副高以上職稱的教師8名，40歲以下的教師占課程組教師總數(shù)的60%，具有工程實踐經(jīng)驗的教師占課程組教師總數(shù)的40%。

4.實驗環(huán)境的優(yōu)化

實驗環(huán)境是實踐教學(xué)和科學(xué)研究的關(guān)鍵性場所。根據(jù)微電子科學(xué)與工程專業(yè)半導(dǎo)體工藝、集成電路兩大課程體系對人才培養(yǎng)的需要，微電子技術(shù)實驗教學(xué)中心下設(shè)微電子學(xué)實驗教學(xué)部和集成電路實驗教學(xué)部，共計占地約1300平方米。微電子學(xué)實驗教學(xué)部下設(shè)微電子學(xué)基礎(chǔ)實驗室、半導(dǎo)體工藝仿真實驗室、半導(dǎo)體工藝實驗室、微 / 納材料器件實驗室、材料器件分析實驗室。微電子學(xué)基礎(chǔ)實驗室，擁有霍爾效應(yīng)、高頻晶體管測試儀、四探針測試儀等常規(guī)設(shè)備，可實現(xiàn)微電子學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)實驗。半導(dǎo)體工藝仿真實驗室，配置Silvaco、ISE和EDA等專業(yè)仿真軟件，可實現(xiàn)半導(dǎo)體器件工藝參數(shù)和性能的仿真。半導(dǎo)體工藝實驗室擁有雙管氧化擴散爐、光刻機、LP-CVD、離子束刻蝕機、磁控濺射臺、高溫快速退火和激光劃片等設(shè)備，可實現(xiàn)半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。微 / 納材料器件實驗室設(shè)計專業(yè)，配備排風(fēng)、有害氣體報警系統(tǒng)，擁有氣氛熱處理程控高溫爐、納米球磨機、高壓反應(yīng)釜等設(shè)備，可實現(xiàn)多種納米材料器件的制備。材料器件分析實驗室，擁有吉時利4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)、太陽能模擬器和化學(xué)工作站等設(shè)備，可完成新型材料器件的測試分析。

通過實踐教學(xué)資源配置、環(huán)境優(yōu)化，實現(xiàn)了實驗教學(xué)中心的整體規(guī)劃和布局;針對大型貴重精密設(shè)備配備專業(yè)操作人員，進行定期的維護和保養(yǎng);制定大型設(shè)備的操作流程和規(guī)范，保證實踐教學(xué)的順利實施。實驗平臺的建設(shè)，將為相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和教師在實踐教學(xué)、科研方面搭建一個良好的學(xué)術(shù)平臺。

二、改革的特色和預(yù)期成果

（一）改革的特色

1.校內(nèi)實驗平臺的優(yōu)化

集成電路工藝原理與實踐課程體系的構(gòu)建，使專業(yè)培養(yǎng)方向定位更加明確、教學(xué)內(nèi)容更加明了。尤其是在教學(xué)形式上，從教學(xué)內(nèi)容整合、考核體系制定、教學(xué)團隊形成和實驗環(huán)境優(yōu)化等進行了多方位、多角度的改革探索。圍繞集成電路工藝原理、半導(dǎo)體器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)實踐教學(xué)內(nèi)容為主線，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和基本質(zhì)量要求;利用選修課實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)個性化培養(yǎng)。通過合理設(shè)置理論課程與實踐課程比例、課內(nèi)課程與課外課程比例，可有效地控制教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性、機動性，推進課程內(nèi)容的重組與融合。同時，引領(lǐng)學(xué)生獨立思考、主動探索，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和提高學(xué)生解決實際問題的能力。

2.校企合作實驗平臺的構(gòu)建

在校內(nèi)實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，微電子技術(shù)實驗教學(xué)中心先后與西安芯派電子科技有限公司、西安西谷微電子有限責(zé)任公司等微電子器件及測試公司建立了良好的交流合作關(guān)系。這些關(guān)系的建立，可使微電子科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生在校外公司，例如在西安芯派電子科技有限公司進行半導(dǎo)體器件再流焊工藝的實習(xí)。校內(nèi)外互補的工藝實踐體系構(gòu)件，使學(xué)生不僅掌握集成電路工藝實踐基本知識和原理，更能夠掌握實際行業(yè)內(nèi)集成電路工藝中需要考慮的系列問題，從而培養(yǎng)了工程的思維方式。

（二）改革的預(yù)期成果

1.達(dá)到理論與實踐教學(xué)的有機融合

理論學(xué)習(xí)是知識傳遞過程，實踐則是知識吸收過程。實踐環(huán)節(jié)教學(xué)能鞏固、加深學(xué)生對課堂上所學(xué)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能。集成電路工藝原理與實踐課程體系，將課程體系教學(xué)內(nèi)容按層次分為半導(dǎo)體工藝原理、器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝實踐三個主要部分。通過半導(dǎo)體工藝原理的學(xué)習(xí)，掌握材料器件的基本參數(shù)、性能和制備方法;通過器件模擬與仿真，了解各種制備方法、工藝參數(shù)和器件性能之間的關(guān)系;通過半導(dǎo)體工藝實踐，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性，從而有效地加深對理論知識的理解，鍛煉實際動手能力。通過理論和實踐的有機融合，可有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

2.實現(xiàn)教學(xué)的開放性

集成電路工藝原理與實踐課程體系，在理論教學(xué)方面，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的局限性，充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，開展互動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。將傳統(tǒng)教學(xué)活動如批改作業(yè)、討論答疑和查閱資料等傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)上;開發(fā)試題庫，建設(shè)合理的測試系統(tǒng)。在實踐教學(xué)方面，將部分實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以錄像的形式上傳到網(wǎng)站上供學(xué)生學(xué)習(xí)、參考，部分實驗室實行全天候的開放，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、管理。通過興趣小組、創(chuàng)新項目和開放性實驗等多種方式，形成團隊教師定期指導(dǎo)、高年級學(xué)生指導(dǎo)低年級學(xué)生的滾動機制，激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐動手能力，為我校培養(yǎng)微電子技術(shù)領(lǐng)域高素質(zhì)應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

根據(jù)西安郵電大學(xué)2014年微電子科學(xué)與工程專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案的定位及社會發(fā)展對半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的客觀要求，本文提出集成電路工藝原理與實踐課程體系改革。本課程體系以半導(dǎo)體工藝原理、器件模擬與仿真和半導(dǎo)體工藝實踐為主線，對教學(xué)內(nèi)容進行整合、修訂和完善，保證半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的基本規(guī)格和質(zhì)量要求。根據(jù)現(xiàn)有實驗環(huán)境、實驗設(shè)備和優(yōu)勢資源，進行資源優(yōu)化配置，完成微電子技術(shù)實驗教學(xué)中心的整體規(guī)劃布局。通過師資隊伍的建設(shè)、切實可行的實踐教學(xué)管理制度的制定，明確任課教師的職責(zé)，出臺實踐教學(xué)質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的時效性。通過上述諸要素的相互協(xié)調(diào)、配合，實現(xiàn)集成電路工藝原理與實踐課程體系“非加和性”的整體效應(yīng)，促進微電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量和水平的提高。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 崔穎.高校課程體系的構(gòu)建研究[J].高教探索，2009（3）：88-90.

[2] 馬穎，范秋芳.美國高等教育管理體制對中國高等教育改革的啟示[J].中國石油大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2014（4）：105-108.

[3] 別敦榮，易夢春.中國高等教育發(fā)展的現(xiàn)實與政策應(yīng)對[J].清華大學(xué)教育研究，2014（1）：11-13.

[4] 王永利，史國棟，龔方紅.淺談工科大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構(gòu)建[J].中國高等教育，2010（19）：57-58.

集成電路原理與設(shè)計范文4

【關(guān)鍵詞】電子信息科學(xué)與技術(shù)微電子課程體系建設(shè)教學(xué)改革

【基金項目】大連海事大學(xué)教改項目：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程人才培養(yǎng)實踐教學(xué)改革（項目編號：2016Z03）；大連海事大學(xué)教改項目：面向2017級培養(yǎng)方案的《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系研究與設(shè)計（項目編號：2016Y21）。

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2095-3089（2018）01-0228-02

1.開設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》的意義

目前，高速發(fā)展的集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)使集成電路設(shè)計人才成為最搶手的人才，掌握微電子技術(shù)是IC設(shè)計人才的重要基本技能之一。本文希望通過對《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的研究與設(shè)計，能夠提高學(xué)生對集成電路制作工藝的認(rèn)識，提高從事微電子行業(yè)的興趣，拓寬知識面和就業(yè)渠道，從而培養(yǎng)更多的微電子發(fā)展的綜合人才，促進我國微電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和科學(xué)技術(shù)水平的提高。

2.目前學(xué)科存在的問題

目前電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的集成電路方向開設(shè)的課程已有低頻電子線路、數(shù)字邏輯與系統(tǒng)設(shè)計、單片機原理、集成電路設(shè)計原理等。雖然課程開設(shè)種類較多，但課程體系不夠完善。由于現(xiàn)在學(xué)科重心在電路設(shè)計上，缺少對于器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料特性講解[1]，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中不能夠完全理解。比如MOS管，雖然學(xué)生們學(xué)過其基本特性，但在實踐中發(fā)現(xiàn)他們對N溝道和P溝道的工作原理知之甚少。

近來學(xué)校正在進行本科學(xué)生培養(yǎng)的綜合改革，在制定集成電路方向課程體系時，課題組成員對部分學(xué)校的相關(guān)專業(yè)展開調(diào)研。我們發(fā)現(xiàn)大部分擁有電子信息類專業(yè)的高校都開設(shè)了微電子課程。譬如華中科技大學(xué)設(shè)置了固體電子學(xué)基礎(chǔ)、微電子器件與IC設(shè)計、微電子工藝學(xué)以及電子材料物理等課程。[2]又如電子科技大學(xué)設(shè)置了固體物理、微電子技術(shù)學(xué)科前沿、半導(dǎo)體光電器件以及高級微電子技術(shù)等課程。[3]因此學(xué)科課題組決定在面向2017級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程培養(yǎng)方案中，集成電路設(shè)計方向在原有的《集成電路設(shè)計原理》、《集成電路設(shè)計應(yīng)用》基礎(chǔ)上，新增設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程希望學(xué)生通過掌握微電子技術(shù)的原理、工藝和設(shè)計方法，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計和工程開發(fā)打下基礎(chǔ)。

3.微電子課程設(shè)置

出于對整體課程體系的考慮，微電子課程總學(xué)時為32學(xué)時。課程呈現(xiàn)了微電子技術(shù)的基本概論、半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)、集成電路的制造工藝及封裝測試等內(nèi)容。[4]如表1所示，為課程的教學(xué)大綱。

微電子技術(shù)的基本概論是本課程的入門。通過第一章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對本課程有初步的認(rèn)識。

構(gòu)成集成電路的核心是半導(dǎo)體器件，理解半導(dǎo)體器件的基本原理是理解集成電路特性的重要基礎(chǔ)。為此，第二章重點介紹當(dāng)代集成電路中的主要半導(dǎo)體器件，包括PN結(jié)、雙極型晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）等器件的工作原理與特性。要求學(xué)生掌握基本的微電子器件設(shè)計創(chuàng)新方法，具備分析微電子器件性能和利用半導(dǎo)體物理學(xué)等基本原理解決問題的能力。

第三章介紹硅平面工藝的基本原理、工藝方法，同時簡要介紹微電子技術(shù)不斷發(fā)展對工藝技術(shù)提出的新要求。內(nèi)容部分以集成電路發(fā)展的順序展開，向?qū)W生展示各種技術(shù)的優(yōu)點和局限，以此來培養(yǎng)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

第四章圍繞芯片單片制造工藝以外的技術(shù)展開，涵蓋著工藝集成技術(shù)、封裝與測試以及集成電路工藝設(shè)計流程，使學(xué)生對微電子工藝的全貌有所了解。

4.教學(xué)模式

目前大部分高校的微電子課程仍沿用傳統(tǒng)落后的教學(xué)模式，即以教師灌輸理論知識，學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主。這種模式在一定程度上限制了學(xué)生主動思考和自覺實踐的能力，降低學(xué)習(xí)興趣，與本課程授課的初衷相違背。[5]為避免上述問題，本文從以下幾個方面闡述了《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

教學(xué)內(nèi)容：本課程理論知識點多數(shù)都難以理解且枯燥乏味，僅靠書本教學(xué)學(xué)生會十分吃力。因此，我們制作多媒體課件來輔助教學(xué)，將知識點采用動畫的形式來展現(xiàn)。例如可通過動畫了解PN結(jié)內(nèi)電子的運動情況、PN結(jié)的摻雜工藝以及其制造技術(shù)。同時課件中補充了工藝集成與分裝測試這部分內(nèi)容，加強課堂學(xué)習(xí)與實際生產(chǎn)、科研的聯(lián)系，便于學(xué)生掌握集成電路工藝設(shè)計流程。

教學(xué)形式：課內(nèi)理論教學(xué)+課外拓展。

1）課內(nèi)教學(xué)：理論講解仍需教師向?qū)W生講述基本原理，但是在理解運用方面采用啟發(fā)式教學(xué)，課堂上增加教師提問并提供學(xué)生上臺演示的機會，達(dá)到師生互動的目的。依托學(xué)校BBS平臺，初步建立課程的教學(xué)課件講義、課后習(xí)題及思考題和課外拓展資料的體系，以方便學(xué)生進行課后的鞏固與深度學(xué)習(xí)。此外，利用微信或QQ群，在線上定期進行答疑，并反饋課堂學(xué)習(xí)的效果，利于老師不斷調(diào)整教學(xué)方法和課程進度。還可充分利用微信公眾號，譬如在課前預(yù)習(xí)指南，幫助學(xué)生做好課堂準(zhǔn)備工作。

2）課外拓展：本課程目標(biāo)是培養(yǎng)具有電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科理論基礎(chǔ)，且有能力將理論付諸實踐的高素質(zhì)人才。平時學(xué)生很難直接觀察到半導(dǎo)體器件、集成電路的模型及它們的封裝制造流程，因此課題組計劃在課余時間組織同學(xué)參觀實驗室或當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)，使教學(xué)過程更為直觀，加深學(xué)生對制造工藝的理解。此外，教師需要充分利用現(xiàn)有的資源（譬如與課程有關(guān)的科研項目），鼓勵學(xué)生參與和探究。

考核方式：一般來說，傳統(tǒng)的微電子課程考核強調(diào)教學(xué)結(jié)果的評價，而本課程組希望考核結(jié)果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教學(xué)進度中的考核。課題組決定采用期末筆試考核與平時課堂表現(xiàn)相結(jié)合的方式，期末筆試成績由學(xué)生在期末考試中所得的卷面成績按照一定比例折合而成，平時成績考評方式有隨堂小測、課后習(xí)題、小組作業(yè)等。這幾種方式將考核過程融入教學(xué)，能有效地協(xié)助老師對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)狀況以及學(xué)習(xí)能力做出準(zhǔn)確評定。

5.結(jié)語

集成電路原理與設(shè)計范文5

關(guān)鍵詞：集成電路EDA 教學(xué)方法 拓展 培養(yǎng)

所謂“集成電路EDA”是通過設(shè)計、建模、仿真等手段搭建集成電路框架，優(yōu)化集成電路性能的一門技術(shù)，也是一名優(yōu)秀的集成電路工程師除了掌握扎實的集成電路理論基礎(chǔ)外，所必須掌握的集成電路設(shè)計方法。只有熟練掌握集成電路EDA技術(shù)，具備豐富的集成電路EDA設(shè)計實踐經(jīng)歷，才能設(shè)計出性能優(yōu)越、良品率高的集成電路芯片。可以說，集成電路EDA是纖維物理學(xué)、微電子學(xué)等專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課程。然而，目前集成電路EDA課程的教學(xué)效果并不理想，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足。因此，通過課程建設(shè)和教學(xué)改革，在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實踐、提高教學(xué)質(zhì)量，改善集成電路EDA課程的教學(xué)效果是必要的。

為了提高集成電路EDA課程的教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)環(huán)境，為國家培養(yǎng)具備高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路EDA技術(shù)的人才，筆者從本校的實際情況出發(fā)，結(jié)合眾多兄弟院校的改革經(jīng)驗，針對教學(xué)過程中存在的問題，進行了課程建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容的研究。

課程建設(shè)目標(biāo)的改革

拓展學(xué)科領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣 本校集成電路EDA課程開設(shè)于纖維物理學(xué)專業(yè)，但是其內(nèi)容包括物理、化學(xué)、電子等多個學(xué)科，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，講述多個學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識，尤其是不同學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生走出本專業(yè)領(lǐng)域，拓展學(xué)生視野，提高科技創(chuàng)新意識。與學(xué)生經(jīng)常進行互動，啟發(fā)式和引導(dǎo)式地提出一些問題，讓學(xué)生課后通過資料的查找和收集，在下一次課堂中參與討論。激發(fā)學(xué)生思考問題和解決問題的興趣。這樣課內(nèi)聯(lián)系課外、師生全面互動、尊重自我評價的新型教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，激勵自主學(xué)習(xí)，由被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動式學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識面。

完善平臺建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力 在已有的實驗設(shè)備基礎(chǔ)上，打造軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等多位一體的集成電路EDA平臺，完善集成電路EDA實驗。通過集成電路EDA平臺的實踐環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了學(xué)生的仿真設(shè)計能力，加深了對集成電路EDA知識的掌握，又使學(xué)生掌握了科學(xué)的分析問題和解決問題的方法。引導(dǎo)學(xué)生參加項目研發(fā)，鼓勵學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和挑戰(zhàn)杯活動，以本課程的考核方式激勵學(xué)生寫出創(chuàng)新性論文，通過軟件仿真、實驗建模等方式設(shè)計出自己的創(chuàng)新性產(chǎn)品，利用集成電路EDA平臺驗證自己的設(shè)計，然后以項目的形式聯(lián)系企業(yè)，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，將“產(chǎn)學(xué)研”一體化的理念進行實踐，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

課程教學(xué)內(nèi)容的改革

精選原版教材 教材是教學(xué)的主要依據(jù)，教材選取的好壞直接影響著教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)集成電路EDA課程的教材都以中文教材為主，內(nèi)容陳舊，即使是外文翻譯版教材，也由于翻譯質(zhì)量及時間的原因，仍然無法跟得上集成電路的革新。因此，在教材選取時應(yīng)當(dāng)以一本英文原版教材為主，多本中文教材輔助。英文原版教材大多是國外資深集成電路EDA方面的專家以自己的實踐經(jīng)驗和教學(xué)體會為基礎(chǔ)，結(jié)合集成電路EDA的相關(guān)理論來進行編寫，既有豐富的理論知識，又包含了大量的設(shè)計實例，使學(xué)生更容易地掌握集成電路EDA技術(shù)。但是只選擇外文教材，由于語言的差異，學(xué)生對外文的理解和接受仍然存在一定的問題，為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，需要輔助中文教材，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解外文教材的真諦。

更新教學(xué)內(nèi)容 著名的摩爾定律早在幾十年前就指出了當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18個月至24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這條定律指引著集成電路產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展，集成電路EDA課程是學(xué)生掌握集成電路設(shè)計的重點課程，因此必須緊跟時展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。現(xiàn)有的集成電路EDA教材涉及集成電路新技術(shù)的內(nèi)容很少，大部分都以闡述基本原理為主，致使學(xué)生無法接觸到最新的內(nèi)容，影響學(xué)生在研究生面試、找工作等眾多環(huán)節(jié)的發(fā)揮。在走入工作崗位后，學(xué)生感覺工作內(nèi)容與學(xué)校所學(xué)的知識嚴(yán)重脫節(jié)，需要較長的時間補充新知識，來適應(yīng)新工作。為了改善這種狀況，需要以紙質(zhì)教材為主，輔助電子PPT內(nèi)容來進行教學(xué)。紙質(zhì)教材主要提供理論知識，電子PPT緊跟集成電路的發(fā)展，隨時更新和補充教學(xué)內(nèi)容，及時將目前主流的EDA技術(shù)融入課程教學(xué)中。還可以進行校企結(jié)合，把企業(yè)的專家引進來，把學(xué)校的學(xué)生推薦到企業(yè)，將課程教學(xué)和企業(yè)實際相結(jié)合，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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集成電路原理與設(shè)計范文6

關(guān)鍵詞：微電子技術(shù)專業(yè)；集成電路；實驗室建設(shè)；

作者：陳偉元

0引言

以集成電路為主的微電子產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心[1]，它對經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略地位和不可替代的核心關(guān)鍵作用，其重要性在迅速提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模在逐步擴大。目前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)形成了以設(shè)計業(yè)、芯片制造業(yè)及封裝測試業(yè)為主的微電子產(chǎn)業(yè)鏈，并相對獨立發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點。微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶動了社會對各層次微電子技術(shù)人才的大量需求。為順應(yīng)微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為地方經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，各地高職院校紛紛開設(shè)了微電子技術(shù)專業(yè)，并大力加強微電子技術(shù)專業(yè)的建設(shè)[2-4]。但微電子技術(shù)是一門應(yīng)用性非常強的學(xué)科[5]，不僅需要較好的理論基礎(chǔ)，更需要有較強的生產(chǎn)工藝實際操作能力，這都需要較好的實驗環(huán)境和實驗條件來支撐。微電子實驗實訓(xùn)設(shè)備要求高，資金投入大，很多高職院校(包括本科院校)沒有足夠資金購買昂貴的實訓(xùn)設(shè)備，學(xué)生只能通過老師解說、觀看錄像等了解相關(guān)工藝過程[6-7]，沒有機會親自動手[8]，造成我國微電子制造業(yè)人才總量嚴(yán)重不足，且人才質(zhì)量基礎(chǔ)較差、人才層次結(jié)構(gòu)不合理[9]。

基于工作崗位和人才培養(yǎng)目標(biāo)的分析，蘇州市職業(yè)大學(xué)結(jié)合省實訓(xùn)基地和省光伏發(fā)電工程技術(shù)開發(fā)中心的建設(shè)，優(yōu)化建設(shè)方案，用非常有限的資金投入，建立微電子技術(shù)專業(yè)實驗室，為培養(yǎng)符合企業(yè)需求的高技能、高素質(zhì)人才進行了有益探索。

1微電子技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)分析

目前，中國集成電路產(chǎn)業(yè)已初步形成以長三角、環(huán)渤海，珠三角三大核心區(qū)域聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)空間格局。以2010年為例[10]：我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入1440.2億元，三大區(qū)域集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入占全國整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模的近95%。其中，環(huán)渤海地區(qū)占國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模的18.8%，珠三角地區(qū)占全國集成電路產(chǎn)業(yè)的8.4%，涵蓋上海、江蘇和浙江的長江三角洲地區(qū)已初步形成了包括研究開發(fā)、設(shè)計、芯片制造、封裝測試及支撐業(yè)在內(nèi)的較為完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，占全國集成電路產(chǎn)業(yè)的67.9%。目前國內(nèi)55%的集成電路制造企業(yè)、80%的封裝測試企業(yè)以及近50%的集成電路設(shè)計企業(yè)集中在長三角地區(qū)。

可見，長三角地區(qū)是中國重要的微電子產(chǎn)業(yè)基地，而蘇州、無錫等蘇南地區(qū)在集成電路制造、封裝測試領(lǐng)域又具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，集成電路后端(版圖)設(shè)計服務(wù)的需求會持續(xù)增加。

高等職業(yè)技術(shù)教育微電子技術(shù)專業(yè)的就業(yè)核心崗位的確定，既要反映出當(dāng)?shù)匚㈦娮赢a(chǎn)業(yè)的市場需要，又要考慮到適合高職學(xué)生能做、并樂于做的崗位。如現(xiàn)場操作為主的“半導(dǎo)體技術(shù)工人”崗位，不適合作為本校微電子專業(yè)的核心崗位，也體現(xiàn)不出與中職學(xué)生在崗位上的競爭力[11]。經(jīng)調(diào)研和分析，確定“集成電路版圖設(shè)計”、“微電子工藝及管理”、“設(shè)備維護”作為本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的核心工作崗位。

微電子專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為：培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，能適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展需要，具有良好職業(yè)道德和創(chuàng)新精神，熟悉微電子器件及工藝的基本原理，具備集成電路版圖設(shè)計、晶圓制造及封裝測試中的設(shè)備操作與維護、工藝管理、產(chǎn)品測試、品質(zhì)管理能力，面向生產(chǎn)服務(wù)一線的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才。

2微電子技術(shù)專業(yè)實驗室建設(shè)目標(biāo)

高職教育以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為主，培養(yǎng)的學(xué)生不僅具有較好的理論基礎(chǔ)，更應(yīng)具有較好的基本技能。根據(jù)以上培養(yǎng)目標(biāo)，高職微電子技術(shù)專業(yè)重點培養(yǎng)學(xué)生微電子材料工藝及IC領(lǐng)域如下方向的基本技能：

(1)微電子材料器件工藝與檢測。了解微電子材料與器件的常規(guī)工藝制備過程，并了解其主要參數(shù)的表征及測試方法；

(2)IC設(shè)計技術(shù)。了解IC設(shè)計的流程，掌握IC設(shè)計的基本原理和方法，重點熟練掌握IC版圖設(shè)計工具軟件的使用方法；

(3)IC制造與封裝測試技術(shù)。了解IC制造的基本過程和工藝，掌握基本的IC封裝及測試原理和方法，并學(xué)會基本測試儀器的使用方法。

為實現(xiàn)以上目標(biāo)，在微電子技術(shù)專業(yè)實驗室的建設(shè)上，至少應(yīng)圍繞如下幾個方向來進行：①集成電路設(shè)計，特別是集成電路版圖設(shè)計方向；②微電子材料和集成電路工藝方向；③集成電路封裝及測試方向。目前國內(nèi)各高職院校的微電子技術(shù)專業(yè)根據(jù)自身的實際情況，基本上也是圍繞這幾個發(fā)展分支來建設(shè)專業(yè)實驗室[12]。

微電子實驗設(shè)備非常昂貴，若要建設(shè)完善的微電子技術(shù)專業(yè)實驗室，其建設(shè)資金的投入是非常龐大的，大部分學(xué)校也沒有這樣的建設(shè)能力。為此，在有限的建設(shè)資金上，實驗室建設(shè)采取實用化原則，以國家投入或?qū)W校自籌資金方式建立微電子基礎(chǔ)性實驗室、IC版圖設(shè)計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室，而對于投資較大的IC封裝及測試實驗室，主要采取與企業(yè)共建的方式進行建設(shè)。

3微電子技術(shù)專業(yè)實驗室建設(shè)方案

根據(jù)以上微電子技術(shù)專業(yè)實驗室建設(shè)目標(biāo)，蘇州市職業(yè)大學(xué)結(jié)合省實訓(xùn)基地和省光伏發(fā)電工程技術(shù)開發(fā)中心的建設(shè)，建立了IC版圖設(shè)計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室。

3.1IC版圖設(shè)計實驗室

IC設(shè)計包括IC系統(tǒng)設(shè)計、IC線路設(shè)計、IP核設(shè)計和IC版圖設(shè)計。其中IC版圖設(shè)計工作的任務(wù)量大、所需人員多，是一種高技能、應(yīng)用型技術(shù)，是最適合高職微電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生就業(yè)的工作崗位。

IC版圖設(shè)計實驗室的建設(shè)，以服務(wù)器和計算機終端組成，再配置IC設(shè)計軟件。其中，終端一般要配置40套以上，以便課堂上每位學(xué)生均能單獨練習(xí)。

IC版圖設(shè)計實驗室的建設(shè)投入大，特別是IC設(shè)計軟件價格昂貴，可爭取大學(xué)計劃、實驗室共建等多種方式，獲得EDA軟件商的支持。蘇州市職業(yè)大學(xué)與SprigSoftInc.合作，引進其先進的IC版圖設(shè)計軟件平臺Laker，并與IC設(shè)計公共服務(wù)平臺提供商蘇州中科集成電路設(shè)計公司進行深度合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同進行IC版圖設(shè)計高技能人才的培養(yǎng)與培訓(xùn)。

3.2微電子材料及器件工藝實驗室

微電子材料、器件涉及的工藝廣泛，實驗設(shè)備價格昂貴，只能用有限的資金投入，解決一些微電子最常用的工藝實驗設(shè)備。為讓學(xué)生對微電子工藝有感性認(rèn)識和實踐機會，經(jīng)調(diào)研，認(rèn)為凈化、擴散退火、薄膜工藝、光刻工藝、霍爾效應(yīng)測試等是微電子行業(yè)應(yīng)用較多的公共技術(shù)。微電子材料器件工藝與檢測實驗室，建設(shè)為千級的凈化實驗室，以擴散退火爐、真空鍍膜設(shè)備為基礎(chǔ)，并配以相關(guān)的光刻機、光學(xué)顯微鏡、霍爾效應(yīng)測試儀等，從而滿足從微電子材料的制備工藝到微電子材料與器件的性能測試等實驗需求。

該實驗室也結(jié)合了省光伏發(fā)電工程技術(shù)開發(fā)中心的建設(shè)，兼以實現(xiàn)太陽能光伏電池的制備實驗，為微電子技術(shù)專業(yè)的“半導(dǎo)體器件物理”、“集成電路工藝”、“太陽能光伏電池”等課程提供實驗支撐。

3.3IC封裝測試實驗室

近幾年來，國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)有較大的發(fā)展，尤其是IC制造及IC封裝測試業(yè)發(fā)展很快，在我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中有著舉足輕重的地位，占據(jù)了我國微電子產(chǎn)業(yè)的半壁江山[13]。IC封裝及測試行業(yè)也是微電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生重要的就業(yè)崗位。

建設(shè)IC封裝測試實驗室是培養(yǎng)高素質(zhì)IC應(yīng)用型人才的必要要求。

IC封裝及測試實驗設(shè)備價格非常昂貴，高校往往沒有能力獨立承建。可采用與企業(yè)共建的方式進行建設(shè)。本實驗室與華潤矽科微電子有限公司合作共建，建有集成電路自動測試系統(tǒng)、引線鍵合、電子顯微鏡、晶體管特性測試及電子測試設(shè)備等。

該實驗室的建成，為微電子技術(shù)專業(yè)的“半導(dǎo)體器件物理”、“微電子封裝技術(shù)”、“集成電路工藝”、“集成電路測試”等課程提供實驗支撐。