集成電路設計基本流程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇集成電路設計基本流程，期待它們能激發您的靈感。

篇1

在非微電子專業如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業開設集成電路設計技術相關課程，一方面，這些專業的學生有電子電路基礎知識，又有自己本專業的知識，可以從本專業的系統角度來理解和設計集成電路芯片，非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作，這些專業也是目前芯片設計需求最旺盛的領域；另一方面，對于這些專業學生的應用特點，不宜也不可能開設微電子專業的所有課程，也不宜將集成電路設計階段的許多技術（如低功耗設計、可測性設計等）開設為單獨課程，而是要將相應課程整合，開設一到二門集成電路設計的綜合課程，使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程，也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發展趨勢。因此，在課程的具體設置上，應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發展，采用EDA工具進行電路輔助設計，已經成為集成電路芯片主流的設計方法。因此，在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上，了解和掌握相關設計工具，是掌握集成電路設計技術的重要環節。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中，既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐，又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習，一方面，學員掌握了一項實實在在有用的技術；另一方面，學員了解了該項技術的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設計技術的繼續研究和學習。基礎理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業開設的課程，因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識，如半導體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設計與實現技術上，這樣非微電子專業的學生能夠很容易入門，提高其學習興趣和熱情。

2非微電子專業集成電路設計課程實踐

根據以上原則，信息工程大學根據具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業開設集成電路芯片設計技術課程，根據近兩年的教學情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優化的理論授課內容

1）集成電路芯片設計概論：介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解，了解IC設計技術的發展歷程及基本情況，理解IC設計技術的基本概念；了解IC設計發展趨勢和新技術，包括軟硬件協同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。

2）IC產業鏈及設計流程：介紹集成電路產業的歷史變革、目前形成的“四業分工”，以及數字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業的變革和分工，了解設計、制造、封裝、測試等環節的一些基本情況，了解數字IC的整個設計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內容。

3）RTL硬件描述語言基礎：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數字邏輯電路設計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設計規則和設計方法，并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。

4）系統集成設計基礎：主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統（SoC）、片上網絡（NoC）的基本概念和集成設計方法。使學員初步了解大規模系統級芯片架構設計的基礎方法及主要片內嵌入式處理器核。豐富的實踐操作內容

1）Verilog代碼設計實踐：學習通過課下編碼、上機調試等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數字邏輯電路設計的能力，并通過給定的IP核或代碼模塊的集成，掌握大型芯片電路的集成設計能力。

2）IC前端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路前端設計平臺DesignCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設計的流程和方法，主要包括RTL綜合、時序約束、時序優化、可測性設計等內容。

3）IC后端設計基礎實踐：依托Synopsys公司數字集成電路后端設計平臺ICCompiler，使學員通過上機演練，初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設計的流程和方法，主要包括后端設計準備、版圖規劃與電源規劃、物理綜合與全局優化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優化等內容。靈活的考核評價機制

1）IC設計基本知識筆試：通過閉卷考試的方式，考查學員隊IC設計的一些基本知識，如基本概念、基本設計流程、簡單的代碼編寫等。

2）IC設計上機實踐操作：通過上機操作的形式，給定一個具體并相對簡單的芯片設計代碼，要求學員使用Synopsys公司數字集成電路設計前后端平臺，完成整個芯片的前后端設計和驗證流程。

3）IC設計相關領域報告：通過撰寫報告的形式，要求學員查閱IC設計領域的相關技術文獻，包括該領域的前沿研究技術、設計流程中相關技術點的深入研究、集成電路設計領域的發展歷程和趨勢等，撰寫相應的專題報告。

3結語

篇2

【關鍵詞】集成電路；EDA；項目化

0 前言

21世紀是信息時代，信息社會的快速發展對集成電路設計人才的需求激增。我國高校開設集成電路設計課程的相關專業，每年畢業的人數遠遠滿足不了市場的需求，因此加大相關專業人才的培養力度是各大高校的當務之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業電子方向致力于培養基礎知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設計人才[1]。

針對集成電路設計課程體系，進行課程教學改革。教學改革的核心是教學課程體系的改革，包括理論教學內容改革和實踐教學環節改革，旨在改進教學方法，提高教學質量，現已做了大量的實際工作，取得了一定的教學成效。改革以集成電路設計流程為主線，通過對主流集成電路開發工具Tanner Pro EDA設計工具的學習和使用，讓學生掌握現代設計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統建模到芯片版圖設計的全過程，培養學生具備從簡單的電路設計到復雜電子系統設計的能力，具備進行集成電路設計的基本專業知識和技能。

1 理論教學內容的改革

集成電路設計課程的主要內容包括半導體材料、半導體制造工藝、半導體器件原理、模擬電路設計、數字電路設計、版圖設計及Tanner EDA工具等內容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統的理論課程教學方式，以教師講解為主，板書教學，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導體材料和半導體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學。計算機輔助教學是對傳統教學的補充和完善，以多媒體教學為主，結合板書教學，以圖片形式展現各種形態的半導體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結構都給出其典型的版圖照片，使學生對集成電路建立直觀的感性認識，充分激發教師和學生在教學活動中的主動性和互動性，提高教學效率和教學質量。

2 實踐教學內容的改革

實踐教學的目的是依托主流的集成電路設計實驗平臺，讓學生初步掌握集成電路設計流程和基本的集成電路設計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎。傳統的教學方式是老師提前編好實驗指導書，學生按照實驗指導書的要求，一步步來完成實驗。傳統的實驗方式不能很好調動學生的積極性，再加上考核方式比較單一，學生對集成電路設計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環節采用與企業密切相關的工程項目來完成。項目化實踐環節可以充分發揮學生的主動性，使學生能夠積極參與到教學當中，從而更好的完成教學目標，同時也能夠增強學生的工程意識和合作意識。

實踐環節選取CMOS帶隙基準電壓源作為本次實踐教學的項目。該項目來源于企業，是數模轉換器和模數轉換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設計、電路仿真、版圖設計、版圖驗證等流程對學生做全面的訓練，使學生對集成電路設計流程有深刻的認識。學生要理解CMOS帶隙基準電壓源的原理，參與到整個設計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設計及布局布線，最后對版圖進行了規則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續流片[2]。

CMOS帶隙基準電壓源設計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準的核心電路部分。電路設計可由以下步驟來完成：

1）子功能塊電路設計及仿真；

2）整體電路參數調整及優化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設計和整體版圖設計；

6）電路設計與版圖設計比對。

在整個項目化教學過程，參照企業項目合作模式將學生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設計及版圖設計，每個小組推選一名專業能力較強且具有一定組織能力的同學擔任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養學生設計能力的同時，加強學生的團隊合作意識。在整個項目設計過程中，以學生探索和討論為主，教師起引導作用，給學生合理的建議，引導學生找出解決問題的方法。項目完成后，根據項目實施情況對學生進行考核，實現應用型人才培養的目標。

3 教學改革效果與創新

理論教學改革采用計算機輔助教學，以多媒體教學為主，結合板書教學，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認識，學生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環節改革通過項目化教學方式，學生對該課程的學習興趣明顯提高，設計目標明確，在設計過程中學會了查找文獻資料，學會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學方式使學生對集成電路的設計特點及設計流程有了整體的認識和把握，對元件的版圖設計流程有了一定的認識。學生已經初步掌握了集成電路的設計方法，但要達到較高的設計水平，設計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結經驗[3]。

4 存在問題及今后改進方向

集成電路設計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術發展速度很快，最新的行業技術在課堂教學中體現較少；學生實踐能力不高，動手能力不強。

針對上述問題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學中及時引進行業最新發展趨勢和（下轉第220頁）（上接第235頁）技術，使學生能夠及時接觸到行業前沿知識，增加與企業的合作；

2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學生在課余時間自由使用，為學生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學生參與到教師研項目當中。

【參考文獻】

[1]段吉海.“半導體集成電路”課程建設與教學實踐[J].電氣電子教學學報，2007，05（29）.

篇3

關鍵詞：集成電路設計；本科教學；改革探索

作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學物理與電子科學系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學物理與電子科學系，教授。（北京 100192）

基金項目：本文系北京市教委科技發展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經廣泛應用于工業、軍事、通訊和遙控等各個領域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優點，同時成本也相對低廉，便于進行大規模生產。自改革開放以來，我國集成電路發展迅猛，21世紀第1個10年，我國集成電路產量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。我國集成電路產業規模已經由2001年不足世界集成電路產業總規模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產業發展最快的地區之一。伴隨著國內集成電路的發展，對集成電路設計相關人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅動下，政府從“十五”計劃開始大力發展我國的集成電路設計產業。

在20世紀末21世紀初，國內集成電路設計相關課程都是在研究生階段開設，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設計人員的需求在我國還未進入爆發期。我國的集成電路發展總體滯后國外先進國家的發展水平。進入21世紀后，我國的集成電路發展迅速，集成電路設計需求劇增。[1]為了適應社會發展的需要，同時也為更好地推進我國集成電路設計的發展，國家開始加大力度推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作。經過十年多的發展，集成電路設計的本科教學取得了較大的成果，較好地推進了集成電路設計行業的發展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設計本科教學經驗為基礎，結合對相關院校集成電路設計本科教學的調研，詳細分析集成電路設計的本科教學現狀，并以此為基礎探索集成電路設計本科教學的改革。

一、集成電路設計本科教學存在的主要問題

在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內的集成電路設計本科教學開始走向正軌。從最初的少數幾個重點高校到后來眾多相關院校紛紛設置了集成電路設計本科專業并開設了相關的教學內容。近幾年本科學歷的集成電路設計人員數量逐漸增加，經歷本科教學后的本科生無論是選擇就業還是選擇繼續深造，都對國內集成電路設計人員緊缺的現狀起到了一定的緩解作用。但從企業和相關院校的反饋來看，目前國內集成電路設計方向的本科教學仍然存在很多問題，教學質量有待進一步提高，教學手段需做相應調整，教學內容應更多地適應現階段產業界發展需求。其主要存在以下幾方面問題。

首先，課程設置及課程內容不合理，導致學生學習熱情降低。現階段，對于集成電路設計，國內的多數院校在本科階段主要開設有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎課程，理論性較強，公式推導較多，同時對學生的數學基礎要求比較高。一方面，復雜的理論分析和繁瑣的公式推導嚴重降低了本科生的學習興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學生。而另外一方面，較強的數學基礎要求又進一步打擊學生的學習積極性。另外，還有一些高等院校在設置課程教學時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導體器件物理”課程放在同一個學期進行教學，對于學生來說，沒有固體物理的基礎就直接進入“晶體管原理”課程的學習會讓學生很長一段時間都難以進入狀態，將極大打擊學生的學習興趣，從而直接導致學生厭學甚至放棄相關方向的學習。而這兩門課是集成電路設計的專業基礎課，集成電路設計的重點課程“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程的學習需要這兩門課的相關知識作為基礎，如果前面的基礎沒有打好，很難想象學生如何進行后續相關專業知識的的學習，從而直接導致學業的荒廢。

其次，學生實驗教學量較少，學生動手能力差。隨著IC產業的發展，集成電路設計技術中電子設計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業界還是學術界都已經成為必備的基礎手段，一系列的設計方法學的研究成果在其中得以體現并在產品設計過程中發揮作用。因此，作為集成電路設計方向的本科生，無論是選擇就業還是選擇繼續深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設計EDA工具是必備的本領，也是促進工作和學習的重要方式。為了推進EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學計劃，高校購買相關軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產業發展方面也投入了大量的資金，現在也有很多高等院校已經具備購買相關集成電路設計軟件的條件，但學生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養學生動手能力方面確實下足功夫，學生有公用機房可以自由上機，只要有興趣學生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學習奠定了很好的基礎。但仍然還有很多高校難以實現軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學生實驗課上使用，平時學生很少使用，實驗課上學到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的，學生沒有經過自己的摸索，畢業后實驗課上學到的知識已經忘得差不多了，在后續的工作或學習中再用到相關工具時還得從頭再來學習。動手能力差在學生擇業時成為一個很大的不足。[2]

再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設計方向從專業內容及專業性質上分應該屬于工科性質，但很多高校在專業劃分時卻將該專業劃歸理科專業。這就使得很多學生在就業時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認為是偏理論的內容，從而讓很多學生錯失了進一步就業的好機會。而這樣的結果直接導致后面報考該專業的學生越來越少，最后只能靠調劑維持正常教學。其實，很多高校即使是理科性質的集成電路設計方向學習的課程和內容，與工科性質的集成電路設計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結果卻大相徑庭。

二、改革措施

鑒于目前國內集成電路設計方向的本科教學現狀，可以從以下幾個方面改進，從而更好地推進集成電路設計的本科教學。

1.增加實驗教學量

現階段的集成電路本科教學中實驗教學量太少，以“模擬集成電路設計”課程為例，多媒體教學量40個學時但實驗教學僅8個學時。相對于40個學時的理論學習內容，8個學時的實驗教學遠遠不能滿足學生學以致用或將理論融入實踐的需求。40個學時的理論課囊括了單級預算放大器、全差分運算放大器、多級級聯運算放大器、基準電壓源電流源電路、開關電路等多種電路結構，而8個學時的實驗課除去1至2學時的工具學習，留給學生電路設計的課時量太少。

在本科階段就教會學生使用各種常用EDA軟件，對于增加學生的就業及繼續深造機會是非常必要的。一方面，現在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學生來說比純理論的學習更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學生的動手操作能力，同樣會深化學生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學工作中，增加本科教學的實驗教學量可以有效促進教學和增進學生學習興趣。

2.降低理論課難度尤其是復雜的公式推導

“教師的任務是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設計專業老師來說恰如其分。對于相同的電路結構，任何一個電路參數的變化都可能會導致電路性能發生翻天覆地的變化。在國際國內，每年都會有數百個新電路結構專利產生，而這些電路的設計人員多是研究生或以上學歷人員，幾乎沒有一個新的電路結構是由本科生提出的。

對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設計產業，學習的內容是最基礎的集成電路相關理論知識、電路結構及特點。在創新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復雜的公式及公式推導，其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路分析基本方法等，而不是糾結于電路各性能參數的推導。例如，對于集成電路設計專業的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導極大地削弱了學生的學習興趣，同時對于專業知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業需要方面出發，對于集成電路設計者來說更多的是需要學生掌握各種半導體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學中繁瑣的公式推導，轉而側重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數字集成電路”的教學。

3.增加就業相關基礎知識含量

從集成電路設計專業進入本科教學后的近十年間本科生就業情況看，集成電路設計專業的本科生畢業后直接從事集成電路設計方向相關工作的非常少，多數選擇繼續深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達到集成電路設計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現在開設集成電路設計相關專業的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設計崗位。

另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設計相關的工作，而且這些崗位相對于集成電路設計崗位來說對電路設計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關崗位跳槽至集成電路設計的相關崗位。因此，從長期的發展目標考慮，集成電路設計專業本科畢業生從事版圖、工藝、測試相關方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發展的需求。這就對集成電路設計的本科教學內容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學生就業，在集成電路設計的本科教學內容方面，教師應該更多地側重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關內容的教學。

三、結論

集成電路產業是我國的新興戰略性產業，是國民經濟和社會信息化的重要基礎。大力推進集成電路產業的發展，必須強化集成電路設計在國內的本科教學質量和水平，而國內的集成電路設計本科教學還處在孕育發展的嶄新階段，它是適應現代IC產業發展及本科就業形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學經驗及調研情況做了一些分析，但這遠沒有涉及集成電路設計專業本科教學的方方面面。不過，可以預測，在國家大力扶持下，在相關教師及學生的共同努力下，我國的集成電路設計本科教學定會逐步走向成熟，更加完善。

參考文獻：

[1]王為慶.高職高專《Protel電路設計》教學改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).

篇4

1數字集成電路設計實驗課程教學現狀

數字集成電路設計課程為黑龍江大學集成電路專業學生本科階段的必修課。傳統的數字集成電路設計實驗教學課程可使學生加深對所學理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學方法有待改進。在傳統的數字集成電路設計實驗教學中，上課前，學生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內容。課程開始后，教師需要把相應理論知識、儀器操作和軟件使用等內容一一講授清楚，在有限學時內，更多的講授時間就壓縮了學生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學生實踐能力的培養。B.實驗課程內容相對簡單。目前，黑龍江大學數字集成電路設計實驗課程的內容較為基礎，基本單元電路的設計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎門電路的仿真，學生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應電路的網表，然后編寫對應testbench文件并進行仿真驗證所寫電路網表功能的正確性。這類基礎實驗有利于學生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內容相對簡單，對于學生設計綜合能力的進一步培養還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統數字集成電路設計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學的數字集成電路設計實驗課程的考核形式一般為學生每次實驗課程中是否完成了幾項規定的實驗內容，所有實驗內容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內容具有固定性和同一性，成績較好的學生快速完成實驗內容后難于進一步進行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學生掌握實驗技能的梯度，也不利于學生發揮創新型思維進行設計實驗，阻礙了學生的實踐能力發展。

2基于翻轉課堂教學模式的改革探索

A.課堂翻轉，提升學生學習質量。在翻轉課堂教學模式中，教師應由專注“如何教”轉向研究學生“如何學”。在數字集成電路設計實驗教學中，教師可根據本次課程的實驗內容，在課程開始前一周將相應的學習知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學生需要在共享平臺上進行課前學習，學習期間應查閱相關參考資料，將簡單的知識點盡量通過自學解決，將重點難點問題標記出來，在課堂中與教師或學習小組交流、討論，并最終解決問題［2］。這種翻轉課堂教學模式改變了傳統課堂的教學方式，強化了學生主動學習的意識，提高了課堂時間利用率，可提升學生的學習質量［3］。B.實驗課程內容和模式改革。實驗課程對學生基礎知識掌握情況的檢驗和設計能力的培養至關重要，因此，應打破傳統實驗課程輔助理論課程開設的現狀，將數字集成電路設計課程實驗部分作為一門擁有獨立學分的必修課。實驗內容應具有基礎性、多樣性、創新性和完整性，確保學生在做好基礎性實驗后，切實提升創新性實驗能力。實驗內容中應增加綜合電路設計題目所占比重。目前，實驗室擁有SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺，擁有視頻顯示、LED顯示、數碼管等驗證設備，可開設多種實驗教學項目。學生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結果全流程。應充分利用SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺的強大功能，將該平臺貫穿數字集成電路設計實驗課程始終，如:可增加數碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎實驗項目，獨立電路設計項目也應利用該平臺進行開展。這對于提高學生的數字電路設計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制，注重學生創新能力培養。應建立課前學習考核制度，督促學生做好課前學習。翻轉課堂教學模式若要在數字集成電路設計實驗教學中達到好的效果，就必須建立適當的課前考核機制。可將學生課前學習時長和通過課前學習掌握基礎知識的程度作為一項課程考核指標，考核分數計入最終實驗課程成績內(占實驗總成績的20%)，進而督促學生必須做好課前學習。數字集成電路設計課程實驗部分的主要任務是培養學生的數字集成電路設計能力，因此，要注重實驗中創新性設計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得，改革后，實驗總成績應為課前學習考核得分(20%)、每次完成實驗內容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設計實驗需要完成電路建模、電路網表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進行功能驗證等工作。教師可根據學生在設計過程中每一步驟的完成情況給出準確的評價分數，這樣可以較為細致地檢驗學生對基礎知識和電路設計能力的掌握情況，而且獨立電路設計實驗分值占比較高，如果不能完成電路設計，則該門課程無法通過考核，可通過這種方式調動學生的積極性，加強學生的緊迫感，提高學生的學習質量。

3結語

通過對翻轉課堂教學模式的研究，結合黑龍江大學數字集成電路設計實驗教學課程現狀，探索了基于翻轉課堂的實驗教學方法。該方法根據目前實驗教學課程存在的問題，提出了課堂翻轉、完善課程考核機制和實驗內容改革的方法，可以增強師生之間的交互性，增加學生動手實驗的時間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學生真正的學習狀態和學習效果，從而有效提升學生的數字集成電路設計能力、創新思維能力和實踐能力。

參考文獻:

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉課堂”在數學實驗課教學中的應用［J］．實驗室研究與探索，2016，35(01):176－178.

［2］王偉.基于翻轉課堂的《土木工程材料》實驗教學研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

篇5

關鍵詞：課程體系改革；教學內容優化；集成電路設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成電路為龍頭的信息技術產業是國家戰略性新興產業中的重要基礎性和先導性支柱產業。國家高度重視集成電路產業的發展，2000年，國務院頒發了《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》（18號文件），2011年1月28日，國務院了《國務院關于印發進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》，2011年12月24日，工業和信息化部印發了《集成電路產業“十二五”發展規劃》，我國集成電路產業有了突飛猛進的發展。然而，我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業發展水平。2013年，全國進口產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）產業，明確指出，要設立新興產業創業創新平臺，在新一代移動通信、集成電路、大數據、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進，引領未來產業發展。2014年6月，國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》，加快推進我國集成電路產業發展，10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業發展的重要保障。2010年，我國芯片設計人員達不到需求的10%，集成電路設計人才的培養已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求，2001年，教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統”本科專業[2]。

我校2002年開設電子科學與技術本科專業，期間，由于專業調整，暫停招生。2012年，電子科學與技術專業恢復本科招生，主要專業方向為集成電路設計。為提高人才培養質量，提出了集成電路設計專業創新型人才培養模式[3]。本文根據培養模式要求，從課程體系設置、課程內容優化兩個方面對集成電路設計方向的專業課程體系進行改革和優化。

一、專業課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業基礎課的教學。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業基礎課，為后續更好地學習專業方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實，將導致學生在學習專業課程時存在較大困難，更甚者將導致其學業荒廢。例如，如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性，學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水，不可能學得懂。但國內某些高校將這些課程設置為選修課，開設較少課時量，學生不能全面、深入地學習；有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如，我校電子科學與技術專業就沒有開設“晶體管原理”這門課程，而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。

2.課程開設順序不合理。專業基礎課、專業方向課和寬口徑專業課之間存在環環相扣的關系，前者是后者的基礎，后者是前者理論知識的具體應用。并且，在各類專業課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上，開設后面的課程，將直接導致學生學不懂，嚴重影響其學習積極性。例如：在某些高校的培養計劃中，沒有開設“半導體物理”，直接開設“晶體管原理”，造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎，很難進入狀態，學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態時，如果沒有半導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。

3.課程內容理論性太強，嚴重打擊學生積極性。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業基礎課程本身理論性就很強，公式推導較多，并且要求學生具有較好的數學基礎。而我們有些教師在授課時，過分強調公式推導以及電路各性能參數的推導，而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握，使得學生（尤其是數學基礎較差的學生）學習起來很吃力，學習的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業課程體系改革的主要措施

1.“4+3+2”專業課程體系。形成“4+3+2”專業課程體系模式：“4”是專業基礎課“專業物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”；“3”是專業方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”；“2”是寬口徑專業課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”，實行主講教師負責制。依照整體優化和循序漸進的原則，根據學習每門專業課所需掌握的基礎知識，環環相扣，合理設置各專業課的開課先后順序，形成先專業基礎課，再專業方向課，然后寬口徑專業課程的開設模式。

我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養模式，也就是三個本科專業大學一年級、二年級統一開設課程，主要開設高等數學、線性代數、力學、熱學、電磁學和光學等課程，重在增強學生的數學、物理等基礎知識，為各專業后續專業基礎課、專業方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始，分專業開設專業課程。為了均衡電子科學與技術專業學生各學期的學習負擔，大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起，課時量為64學時，由2位教師承擔教學任務，其目的是既能讓學生掌握后續專業方向課學習所需要的基礎知識，又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎，為了保證學習的延續性，擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1～12周，而其他3門課程的開課時間從第6周開始，從而可以保證學生在學習專業方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外，“集成電路原理與設計”課程設置96學時，由2位教師承擔教學任務。并且，先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容，課時量為48學時，開設時間為6～17周；再講授“CMOS數字集成電路原理與設計”的內容，課時量為48學時，開設時間為8～19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業課程，并設置其為選修課，這樣設置的目的在于：對于有意向考研的同學，可以減少學習壓力，專心考研；同時，對于要找工作的同學，可以更多了解專業方面知識，為找到好工作提供有力保障。

2.優化專業課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養模式，專業課程要在大學三年級才能開始開設，時間緊湊。為實現我校集成電路設計人才培養目標，培養緊跟集成電路發展前沿、具有較強實用性和創新性的集成電路設計人才，需要對集成電路設計方向專業課程的教學內容進行優化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等，而不是糾結于電路各性能參數的推導。

在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業基礎課程教學中，要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導，側重于對基本原理及特性的物理意義的學習，以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎，因此，在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性，而雙極型器件可以稍微弱化些。

對于專業方向課程，教師不但要講授集成電路設計方面的知識，也要側重于集成電路設計工具的使用，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工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養學生的知識應用能力、實際動手能力、創新能力和社會適應能力的重要環節。因此，在專業方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如，在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中，總課時量為48學時不變，理論課由原來的38學時減少至36學時，實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學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、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習，留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識，融會貫通，有效地促進教學效果，激發學生的學習興趣。

三、結論

集成電路產業是我國國民經濟發展與社會信息化的重要基礎，而集成電路設計人才是集成電路產業發展的關鍵。本文根據調研結果，分析目前集成電路設計本科專業課程體系存在的主要問題，結合我校實際情況，對我校電子科學與技術專業集成電路設計方向的專業課程體系進行改革，提出“4+3+2”專業課程體系，并對專業課程講授內容進行優化。從而滿足我校集成電路設計專業創新型人才培養模式的要求，為培養實用創新型集成電路設計人才提供有力保障。

參考文獻：

[1]段智勇，弓巧俠，羅榮輝，等.集成電路設計人才培養課程體系改革[J].電氣電子教學學報，2010，（5）.

[2]方卓紅，曲英杰.關于集成電路設計與集成系統本科專業課程體系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

[3]謝海情，唐立軍，文勇軍.集成電路設計專業創新型人才培養模式探索[J].電力教育，2013，（28）.

[4]劉勝輝，崔林海，黃海.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J].教育與教學研究，2008，（22）.