集成电路设计基础知识

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集成电路设计基础知识范文第1篇

关键词：集成电路设计;集成系统;本科专业;创新型人才;课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）35-0049-03

一、引言

集成电路产业是信息产业的基础和核心，是推动信息产业发展的源泉和动力。国务院于2000年6月25日颁发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（18号）》，大力支持和鼓励我国集成电路产业的发展。在国家政策的扶持下，我国集成电路设计业发展迅猛，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。教育部于2003年开始批准设置“集成电路设计与集成系统”目录外本科专业，2012年普通高等学校本科专业目录中调整为特设专业，以适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求，截止2014年，全国已有28所高校设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。国务院于2011年1月28日颁发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（新18号）》，要求高校要进一步深化改革，加强集成电路设计相关专业建设，紧密结合产业发展需求及时调整课程设置、教学计划和教学方式，加强专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地建设，努力培养国际化、复合型、实用型人才。

“集成电路设计与集成系统”专业涉及的新概念、新技术、新方法不断涌现，是一个工程性和实践性很强的本科专业。集成电路领域技术和管理人才严重不足、人才质量普遍不高已成为制约我国集成电路产业健康、快速发展的瓶颈。国家集成电路产业“十二五”发展规划提出加强人才培养，着力发展芯片设计业，2014年6月，国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》进一步指出，要着力发展集成电路设计业，加大人才培养力度。因此，研究适合本专业的理论与实践并重融合的课程体系，培养创新型集成电路设计人才具有十分重要的现实意义和历史意义。

二、集成电路设计与集成系统专业人才培养的特点

集成电路是推动当前经济发展的重要技术，由于集成电路设计与集成系统领域发展迅速且新知识、新技术层出不穷，多学科交叉融合，毕业生就业具有国际性，要求教学体系和实践平台建设必须跟上最新的产业需求，才能培养出适合社会和企业需要的集成电路设计与集成系统创新型人才。在进行集成电路设计与集成系统领域创新型人才培养时我们需要紧紧抓住以下几点。

1.集成电路设计与集成系统专业是新兴专业，国内还没有形成该专业的人才培养规范，目前国内各高校该专业的教学计划是从国外或者相关专业延伸来的，系统性、完备性差，还没有形成完整的知识体系。

2.集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，因此要利用综合性学科知识为该类人才的素质培养服务，从注重单一知识和能力的培养，要转变到注重综合知识和能力的培养。

3.集成电路设计与集成系统是国家特设专业，根据高校自身办学特色和市场需求设置的专业，需要针对企业对该类人才的需求，将企业需求融入课程体系，与企业联合制定培养方案，建立核心课程体系，实时调整专业课程教学内容。

4.集成电路设计与集成系统专业具有较强的工程性和实践性，不仅要具有较强理论知识基础，而且要具有较好的工程实践能力以及一定的创新能力，需要建立一种基于项目驱动的多层次的实践教学体系，保障四年工程实践训练不断线，逐步提升学生的工程实践能力和创新能力。

三、集成电路设计与集成系统专业课程体系的构建

根据集成电路设计与集成系统专业人才培养特点，按照通信、计算机和集成电路融合发展的科学规律，结合我校学科专业优势特色，确立了本专业人才培养的课程体系。

（一）人才培养目标

2006年全国科技大会上提出，到2020年，我国将建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。具有较强的自主创新能力是创新型国家的主要特征之一，只有培养具创新精神和创新能力的人才，才能提升自主创新能力。集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是最能体现科技进步对创新型国家贡献率的行业。

因此，本专业旨在培养德、智、体、美全面发展，适应社会主义现代化建设和信息领域发展需要，掌握宽广的人文知识、坚实的自然科学知识以及扎实的专业知识，具备工程实践能力和创新能力，具有自主学习集成电路与集成系统领域前沿理论和技术的能力，能在集成电路与集成系统领域从事研究、设计、实现、应用的高素质创新型人才，为全面实现创新型国家提供强有力的支撑。

（二）人才培养规格

集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，如图1所示。其中，图1中①就是通信算法（应用）的直接IC（实现）化的ASIC、FPGA电路或者可重构电路;②就是算法（应用）的指令集合（体系结构）化的目标程序;③就是指令集合（体系结构）的IC（实现）化的处理器;④就是集成电路技术发展推动的先进处理器。

根据多学科融合发展和人才培养目标定位，确定了本专业知识、能力、素质的人才培养规格如下。

1.知识结构要求。（1）具有坚实的自然科学理论基础知识、电路与系统的学科专业知识、必要的人文社会科学知识和良好的外语基础。（2）具有通信系统、计算机系统结构、信号处理等相关学科领域的基础知识。（3）掌握集成电路与集成系统领域的基础知识和工程理论。（4）掌握集成电路与集成系统电子设计自动化（EDA）技术。

2.能力结构要求。（1）具有使用电子设计自动化（EDA）工具进行集成电路与集成系统设计的能力。（2）具有较强的科学研究、工程实践及综合运用所学知识解决实际问题的能力。（3）具有了解本专业领域的理论前沿、发展动态和独立获取知识的能力。（4）具有自主学习能力、创新能力、协同工作与组织能力。

3.素质结构要求。（1）具有良好的思想道德修养、职业素养、身心素质。（2）具有奉献精神、人际交往意识和团结协作精神。（3）具有一定的文学艺术修养、科学的工程实践方法。（4）具有一定的国际化视野、求实创新意识。

（三）课程体系

集成电路系统设计涵盖“系统设计、逻辑设计、电路设计、版图设计”四个设计层次，课程体系应覆盖四个设计层次需要的所有知识点，各知识点之间要具有连贯性、系统性和完备性。集成电路设计与集成系统专业具有很强的工程性和实践性，通过计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，强化学生的工程实践能力和创新能力。集成电路设计与集成系统专业是一个多学科的交叉新兴专业，课程体系中应该包含通信、计算机和集成电路的相关知识点，各知识点之间要具有交叉融合性。集成电路系统设计是一个高速发展的学科领域，知识和技术更新速度非常快，课程体系应该体现先进性，使得学生能够接近先进的技术前沿，同时课程体系中也应该包含一些面向企业的工程设计与实践的实用性课程，进一步提高学生的就业竞争力和工程创新能力。

因此，根据人才培养规格和特点以及课程体系的连贯性、系统性、完备性、融合性、先进性和实用性，结合我校自身优势特色，构建了如下页图2所示的知识、能力、素质协调统一的理论与实践并重融合的课程体系。课程体系以能力培养为导向，集中实践环节为支撑，核心课程为基础，一组集中实践环节和核心课程培养一种能力。同时，设置综合素质教育模块和课外科技创新活动模块，提升学生的工程素质和创新能力。

课程体系主要突出计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，进行分学年重点培养。第一学年主要培养学生的计算机应用能力，第二学年主要培养学生的电子技术应用能力，第三学年主要培养学生的嵌入式系统设计能力和集成电路设计能力，第四学年主要培养学生的工程创新能力，通过设置“数字集成电路”、“混合信号集成电路”、“嵌入式系统”三个方向课程模块，实现人才的个性化培养。

通过嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力和工程创新能力培养过程中的集中实践环节和核心课程设置，将集成电路设计与通信/计算机相结合，体现课程体系的交叉融合性。将集成电路系统设计层次中的“系统设计”贯穿于工程创新能力、嵌入式系统设计能力培养，“逻辑设计”体现在电子技术应用能力培养中，通过“电路设计”与“版图设计”实现集成电路设计能力的培养，实现了课程体系的系统性和完备性，通过教学内容的组织实现知识的连贯性。

课程体系设置了一系列集中实践环节和独立设课实验（集成电路EDA技术实验、微处理器设计实践）以及课内实验，在教学内容的组织上将软件无线电（SDR）系统（包括算法、体系结构、集成电路）设计与实现的科研成果融入教学过程，实现四年工程实践训练不断线，体现课程体系的工程性和实践性。同时通过下一代无线通信系统的核心器件――SDR系统处理芯片设计为牵引，设置通信集成电路系统工程设计与实践相关课程，采用世界主流EDA厂家先进EDA工具完成集成电路EDA技术实验以及集成电路系统设计，实现课程体系的先进性和实用性。

（四）教学内容组织思路

以“高级语言程序汇编语言程序机器指令序列计算机组成（CPU、存储器、输入输出、数据通路与控制单元）计算机部件设计计算机部件（FPGA和专用集成电路）实现整机（FPGA或专用集成电路）实现面向通信、信号处理领域系统（嵌入式系统、数字集成电路、模拟集成电路）设计与应用”为主线组织教学内容，体现知识的连贯性，培养学生的计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力。通过通信集成电路系统工程设计与实践（包括数字集成电路工程设计与实践、嵌入式SoC工程设计与实践、模拟集成电路工程设计与实践等），将软件无线电（SDR）系统的设计与实现的科研项目成果融入课堂教学，贯彻我校“教研统一”办学理念，突显我校信息通信行业优势特色，培养学生的工程创新能力。

四、结论

课程体系设置是专业建设中的关键核心问题，对人才的培养质量起决定性的作用。本文充分考虑了集成电路设计与集成系统专业多学科交叉融合、工程实践性强等特点，结合我校本专业在通信专用集成电路设计、专用处理系统设计方面的优势特色，形成了通信、计算机与集成电路设计相结合、理论教学与项目实践相结合的课程体系。以能力培养为导向，以集成电路设计和嵌入式系统设计融合为主线组织教学内容，培养学生的集成电路设计与嵌入式系统设计（计算机应用、电子技术应用、微系统设计）能力，通过面向通信领域的集成电路与嵌入式系统工程设计与实践，提高学生的工程创新能力。

参考文献：

[1]国务院2011年4号文件.关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策[J].软件产业与工程，2011，（2）.

集成电路设计基础知识范文第2篇

（南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210023）

【摘　要】本文从分析集成电路设计实践教学的特点入手，对集成电路设计实验中引入研究型实践教学模式的必要性、作用分析及具体实施方法进行了具体探讨，并提出了研究型实践教学对老师、对学生的要求。

关键词 实践教学；集成电路

基金项目：南京邮电大学教改项目（JG03314JX17）。

作者简介：夏晓娟（1982—），女，南京邮电大学，副教授，从事集成电路设计领域的教学与科研工作。

随着教育改革的不断深入，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，且电子产品发展迅速，集成电路设计是与最前沿科技紧密相连的一个方向，相关的课程也应与前沿科技紧密相连，课程的学习更要注重理论联系实际，培养学生的科学思维能力和分析问题解决问题的能力。因此，集成电路设计实验应在传统的实践教学方法基础上，在“研究型实践教学模式”方面进行探讨和实践。“研究型实践教学模式”是指在实践教学中指导学生将所学理论知识用于行业实际问题分析的一种实践方法，旨在培养学生创造性的运用知识、自主的发现问题、研究问题，并解决问题的能力[1-2]。

1　确立研究型实践教学模式的必要性

集成电路（Integrated Circuit，IC）产业是信息产业的基础和核心，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，大多设计均采用无生产线设计，加工采用代工方式。成电路设计具有一定的特殊性，集成电路设计过程需要集成电路专业人才经过严格的实践训练并且积累一定的工程实践经验。全国集成电路设计相关企业对于人才的需要也越来越严格，越来越需要能力型的、具有创造力的人才，应聘的条件之一就是需要有集成电路设计的相关经验。作为一般理工科院校集成电路专业的发展在一定程度上缺乏对集成电路设计应用型人才培养的认识。因此，我们应该改变传统观念，树立IC设计研究型人才培养观。

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

研究型实践教学模式对学生的要求：一是学生要有一定的知识积累，储备了比较完备的基础知识；二是要求学生具有一定的专业知识水平，熟练掌握集成电路的一些理论知识；三是要求学生具备一定的自我控制能力和自学能力；四是要求学生具备一定的科学研究能力。在研究型教学中，学生积极参与显得尤为重要，需要充分调动学生的积极性和主动性。

参考文献

［1］黄雪梅.研究型实践教学有效实现的三个关键环节[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

集成电路设计基础知识范文第3篇

关键词：CDIO；集成电路设计；人才培养模式

中图分类号：640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）03-0062-02

随着经济全球化的飞速发展，现代企业急需高技能人才，企业的用人标准逐渐提高，毕业生的就业形势越来越严峻。同时，又有相当一部分毕业生动手能力差，分析问题、解决问题的能力弱，难以满足社会要求。为了缓解企业人才的需求和大学人才培养模式之间的冲突，国内外各高校都开始积极调整现有的教学模式，提出工程创新教育与课程教学模式相结合的全新理念，即CDIO（构思，设计，实施，运行）理念。它是“做中学”和“以项目作为核心的教育和学习”的集中体现，以产品的生命周期为载体，让学生将理论知识和实践有机结合起来。在CDIO理念的指引下，培养学生的工程能力，通过对项目整个过程的构思、设计、实施和运行作为载体的操作来提高学生的工程实践能力，这些能力包括个人的学术知识，个人的终身学习能力，团队的沟通能力和系统的控制能力等[1]。

作为一门新兴专业，集成电路设计与集成系统专业具有门槛高、内容新、发展快、属于交叉学科、与产业联系紧密、实践性强等一系列突出特点。它还没有像其他专业一样形成完成的知识体系，也没有制定出专业的人才培养规范，导致我国各高校培养出来的集成电路专业人才无法适应现代企业的需要，造成高技能人才的紧缺[2]。因此，研究基于CDIO理念的集成电路设计与集成系统专业人才培养模式，切实做好集成电路设计与集成系统专业的工程教育，改革高校的工程教育模式，培养出能适应经济和社会发展需要的专业人才是十分必要的。

一、集成电路设计与集成系统专业人才培养模式的局限性

作为具有很强的工程性和实践性的专业，集成电路设计与集成系统专业的人才培养目标应定位于具有较高的工程素质、很强的实践和科研创新技能的高级人才。但由于我国集成电路专业人才培养模式存在局限性，导致企业需求与人才能力相脱节，具体局限性表现如下。

1.教学严重学术化，过分重视学生的理论教育，而轻视实践教育。在教育教学过程中，忽视了学生的自学能力和实际的动手能力，使得教学与实际相脱离。

2.专业课程之间存在知识的冗余，课程内容之间的相关性、相承性、互补性得不到有机整合，使得学生对项目的思路混乱，阻碍了学生构思能力的提升。

3.实验与实践环节缺乏系统的规划，导致实验内容陈旧，实验方法单一，实验模式过于呆板。而实验内容大多为针对理论教材的验证性实验，呆板的实验模式和实验内容很难使学生对学习产生兴趣，不能充分挖掘学生的创新能力。实践环节没有明确的培养目的，缺乏整体规划，实践环节是学生工程实践能力提高的重要环节。因此，实验与实践环节应与教学大纲相辅相成。

4.专业教师缺乏企业管理经验和工程训练能力。大多数教师虽然学位和学历很高，但一直从事教育教学工作，缺少实际工程背景和实践经验，带领并指导学生做实际工程项目时，学生遇到的实际问题得不到很好的解决。

二、基于CDIO理念集成专业的人才培养目标

集成电路设计与集成系统专业旨在培养具有良好的科学素养和国际竞争力，适应社会主义现代化建设需要的高级人才。通过基础与专业、理论与实践相结合的培养模式，培养既具有良好的文化修养和科学素质，又具有坚实的理论基础，同时具有丰富的集成电路开发、设计和工程管理能力的应用型高级人才[3]。通过大学四年的学习，使得集成专业学生毕业后掌握得以下几方面的知识与能力。

1.具有深厚的理论修养、扎实的专业基础知识、开阔的视野和高尚的职业素养。

2.具有良好的科学素养和较强的外语应用能力，对全世界科学和技术的发展动态有敏锐的观察力。

3.具有工程推理与判断、发现问题和解决问题的技能，能够进行科学研究和开发应用实际的项目。

4.具有良好的沟通、组织协调、团队合作的能力。

5.能够掌握集成电路的基本设计原理，熟悉制造工艺，能从事或参与集成领域产品的研究、开发、设计、制造、测试、应用、销售和管理工作。

三、CDIO理念下集成专业的人才培养模式的具体实施

（一）制定基于CDIO理念的专业教学大纲和实验大纲

将CDIO理念融入到专业教学大纲和实验大纲中，结合具体实际的项目制定集成专业课程大纲。大纲应体现以下四个方面的内容：基本技术和理论知识、个人的专职技能、人际交往能力和在现实社会环境中的CDIO能力。因此，制定专业教学大纲时，首先考虑在低年级引入导论课程，使学生对专业前景、发展方向有清晰的认识和了解。其次，要充分考虑课程导论与其他相关课程之间的内在关系。考虑课程的教学对象与教学目标、课程的内容、学时具体分配及主要的教学方法、实践环节的要求、课程与教师考核等问题。大纲制定过程中，自始至终都要充分体现CDIO理念、本专业的教学课程同企业项目之间的紧密关系。在制定实验大纲时要结合教学大纲，明确实验目的，将每门课程的实验按照基础类型、设计类型、创新类型和综合类型的比例合理划分，充分考虑实验学时、实验内容、使用的工具及具体方法等问题，培养学生的动手能力、创新能力和应用能力。

（二）制定基于CDIO理念的模块化课程体系

按照CDIO理念的教学大纲对学生能力的要求，结合集成专业培养应用型人才的定位，建立了以“基础课程、专业课程、实践课程、核心特色课程”相结合的模块化课程体系[4]。其中，基础课程主要由公共基础课程、素质课程、学科基础课程三部分组成，通过基础课程的学习，使学生具有良好的科学素养和文化修养的同时，又具有坚实的理论基础。专业课程主要包括专业平台课程、专业方向课程，由教师课堂传授专业知识。实践课程主要包括课程设计、生产实习和毕业设计。培养学生具有良好的科学与工程素养，具有较强的自学能力和分析解决问题的能力。核心特色课程主要包括专业选修课程，聘请国内外集成专业资深教授、企业高级人才以实际项目作为案例进行授课。

（三）举办基于CDIO理念的电子设计竞赛

电子设计竞赛是在教师启发引导下，学生通过竞赛来提高自己的自主学习能力、创新实践能力。围绕指定的竞赛题目，或学生以小组形式自主选择的题目，让学生进行构思，设计，实现和运作，将所选题目进行产品化。通过构思，分析客户的需求，预估产品的功能，设计技术方案，制定技术程序，并对小组成员进行分工，细化每个成员的任务。设计的任务主要包括产品的规划、原理设计、技术方案等。以构思和设计为基础，将最终的设计方案转变成实际产品，并对产品进行测试的过程即为产品的实施过程。对产品的运作主要包括对产品的前期程序调试，对系统功能进行改进。通过电子设计竞赛，将CDIO理念的构思、设计、实现和运作融为一个有机的整体，提高学生的工程实践能力，充分培养学生独立发现问题、解决实践问题的能力，培养学生团队合作能力和大系统掌控能力。

（四）基于CDIO理念的教学方法改革

改变传统的教学手段和教学方法，在教育方法上力求做到教师讲授与学生实践相结合，个人学习与团队合作学习相结合，让学生“主动学习”。将案例教学引入到课堂中，采用 “探究式”的授课方法，引导学生主动思考，并分组进行讨论，确定解决问题的方法，给学生创造实验环境去验证方法的可行性[5]。聘请校外专家、学者或企业工程管理人才为学生做专题讲座，进行辅导与授课，并定期派学生到企业去学习与实践锻炼。

（五）加强教师队伍建设，提高教师的CDIO能力

为教师提供去国外或者企业学习与交流的机会，让教师亲自参与到项目实训中，通过与企业项目工程师学习与合作提高教师自身的工程实践能力。聘请集成领域的国内外专家、学者、企业的项目经理、工程管理人员、工程设计人员，与本专业教师共同组建一支“多样性、复合型、高精端、产学研”的师资队伍，一起承担集成专业的人才培养任务。

针对我国目前集成电路设计与集成系统专业工程人才紧缺的现状，本文提出了CDIO理念下的人才培养模式，强调高校学生的专业知识技能和实践创新的工程能力，有效地解决了企业和人才能力相脱节的问题，从而为社会和企业培养更多合格的“专业型、创新型、应用型”的工程人才，更好地推进高等工程教育的改革，使我们的创新实践教育更上一个台阶。

参考文献：

[1]江帆，张春良，王一军，喻萍.CDIO开放教学模式研究[J].教学研究，2012，（2）.

[2]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].计算机教育，2008，（22）.

[3]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

集成电路设计基础知识范文第4篇

动手更需动脑

如果考生有幸翻看过电子类书籍，比如《数字电路设计》《单片机原理》《微型计算机原理》等书，你会发现它的序言一般都会有这样一段话：“随着微电子学技术的快速发展，××技术在此基础上逐渐成熟起来。”是的，如果说电子是21世纪文明的基础，那么微电子学就是基础中的基础。在笔者本科阶段就读的电子科学与技术学院，微电子学的课程基本上囊括了所有的电子类学科知识，无论是集成电路设计，还是网络通信，乃至系统编程，都需要微电子学的知识。

微电子学属于工学学科，最初是从凝聚态物理和光学物理划分出来的专业，微电子学在我国起步较晚，在20世纪五六十年代作为半导体物理专业研究。后来由于企业对大规模集成电路设计人才的需求，微电子学才逐渐变成一门独立的专业学科。工学学科要求学生有较强的动手实验能力。在工艺课实验上，老师一般会带领大家去公司参观或者让学生学习实验仪器的使用，比如如何测量半导体的晶圆片电流等。在注重动手能力培养的同时。微电子人也不能把理论知识落下。在实验课上，老师会让我们完成各种简单的数字电路设计。很多同学在设计完电路后，经常是电源一打开，一股白烟腾空而起，芯片就烧坏了。这就是因为他们连芯片的引脚定义都没有搞清楚就盲目地搭建电路所造成的。

另外，微电子学专业要求学生有较强的数学能力，我们不仅需要学习高等数学的相关知识，而且需要掌握很多数学物理的研究方法。在课程设置上，集成电路设计原理、半导体器件物理、半导体工艺是微电子学的“三板斧”。集成电路设计原理是教学生如何设计出合格的电路，半导体器件物理是告诉学生芯片所用的材料性质和背后的推导模型，半导体工艺则教会学生有关芯片制作的工艺。

针对目前社会需要软硬件都精通的复合型人才的现状，微电子学专业的学生在校期间可以报名参加计算机等级考试获取相关等级的证书。或者参加微软的资格认证，它包括系统工程师、技术支持工程师、软件工程师等，培训合格后颁发Mc相关证书。另外北大青鸟等专门培训机构的证书也被很多企业认可。而且在很多高校的培养模式中，学生获得相关职业的资格证书在各方面都会有额外的加分。

连接高中与社会的桥

大学连接着高中的基础知识和未来职业的专业知识，是一座跨在学校和社会之间的桥梁。在大学期间不仅要学会以后进入社会的生存技能，也要能够为自己以后的未来做一个规划。

对于微电子学专业的学生来说，选择自己感兴趣的方向尤为重要。在大学期间若想建立起自己的学习方法和专业兴趣，可以多参加教育部、企业、学校等单位举办的电子竞赛，如中国大学生电子设计竞赛、国家创新实验室项目等，通过参加这些项目活动，个人能力会得到飞速提高。也能使你在学习微电子学相关课程的过程中，能够体会到一种系统性的知识架构，以及科学的分析实验数据的方法。

很多人认为学IT专业就是一天到晚打游戏，诚然，有一部分人是这样浑浑噩噩度过大学四年的，但并不局限于IT类专业。追根到底，我觉得这是由于没有找到专业的兴趣。兴趣是最好的老师，在这里拿创新工场总裁、谷歌前全球副总裁兼中国区总裁李开复老师说过的一句话和大家共勉：“我现在感到当你做你喜欢做的事情的时候，你吃饭、睡觉、洗澡都不停地在想它，然后它就不得不变成你的一种天赋，然后它就不得不变成你的兴趣 。”

择校与择业

在院校的选择上。北京大学的微电子工艺全国最好，器件也很好；清华大学整体很强，设计较好；东南大学则是微机电系统（MEMS）最好；电子科技大学的微电子专业在通讯方面研究能力很强，工业器件和薄膜集成方面的实力也属上乘。

集成电路设计基础知识范文第5篇

关键词： 嵌入式应用 教学体系 实验教学

嵌入式技术是21世纪计算机技术发展的一个重要方向。嵌入式技术的发展，是当今新型技术时代的一个重大标志。

在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，技术的飞速进步及市场对高端智能产品需求的日趋增长，8/16位微处理器已无法满足高端智能产品对微处理器性能的最低要求。而32位嵌入式微处理器因其高主频、低功耗、高性价比、可运行嵌入式操作系统等特点，已经在高端智能产品、工业控制、信息家电等领域已取得了广泛应用[1，2]。

近年来，在电子信息学科单片机原理及应用课程、16位及32位微机原理及接口电路等课程的教学中，仍以汇编语言、接口编程等作为主要知识点进行讲授，现有课程内容、教学设施和教学手段与现今嵌入式技术的飞速发展严重脱节，技术差距在不断加大，传统的课程体系和教学方法已经无法满足应用型人才培养的要求。为此，更新嵌入式应用相关课程教学内容，进行课程改革和实验建设迫在眉睫。

1.循序渐进，构建三位一体的课程群体系

目前嵌入式应用的实现主要有三种形式：面向实时性要求较低、无需多线程的简单系统，一般选用单片机等8位或16位处理器的解决方案，适用于低端应用场合；面向处理速度较快、需要操作系统支持的场合，可选用基于FPGA或ARM的片上系统（SOC）的解决方案，适用于高端应用场合；而在如汽车电子、航空航天等工业级应用场合，一般自主开发专用数字集成电路实现嵌入式应用[3]。

图1 嵌入式应用的实现形式

嵌入式应用课程群针对这三个方向开设三门主干课程：单片机原理与应用、片上系统与嵌入式应用和数字集成电路设计，《单片机原理与应用》以8051为代表，主要讲授8位微处理器的结构和工作原理，让学生对嵌入式系统形成基本概念，学习一般微处理器的指令集、工作原理、硬件配置和软件开发。《片上系统与嵌入式应用》以FPGA为平台，着重讲授SOPC系统设计方法，在先修课程的基础上逐步深入，让学生从这门课程的讲授中既能学习到实用性较强的简单数字系统开发，又能接触到如底层驱动程序、实时操作系统等嵌入式应用的前沿技术。最后，特别针对本专业微电子的专业特点，开设《数字集成电路设计》，专门讲授嵌入式处理器数字IC的开发和使用，培养学生具有设计具有自主系统架构嵌入式专用IC芯片的能力，形成本专业特色鲜明的培养模式。

图2 嵌入式应用课程群体系

2.教学科研并重，不断更新教学内容和教学方法

嵌入式领域的技术更新换代速度十分的快，因此，要求教师在教学过程中不断跟踪新技术，更新教学内容和教学方法。在“嵌入式应用”课程群建设的过程中，我们将课程的教学内容和教师所承担各级科研项目中所获得的工程实践经验紧密结合起来，在每个轮次的教学中，都会根据目前最新的前沿技术，加入一部分新的教学内容，以达到更好地提升学生知识水平的效果。我们编写了适合我校办学特色的嵌入式系统实验（实训）指导书、PPT教学课件、AVI视频教学动画等教学资料。目前，课程群中三门课程在教学内容和方法方面都进行了有益的探索。

（1）《单片机原理与应用》课程采用目前工程实践广泛采用的C程序设计语言进行描述，改变了以往使用汇编语言讲授枯燥、乏味的特点，更易于学生理解和实际应用。同时，我们还在课堂教学中引入了Proteus单片机仿真软件进行案例教学。在讲授完单片机的基本原理之后，教师以讲授实际案例为手段训练学生对于各知识点的理解和应用能力[4]。在此过程中，学生与教师同步在课堂中用自己的计算机完成案例的复现，并用Proteus仿真软件验证程序运行的实际效果。应用案例教学法，学生的学习不再是一味地听，而转变为实际动手实践，在实践中尝试、总结和提升，学生学习效果显著强化。

（2）《片上系统与嵌入式应用》是一门新开课程，主要讲授Nios II软核处理器的体系结构、设备和SOPC系统的开发流程。在课程内容上，侧重嵌入式处理器的应用而非原理，避免与单片机课程重复。在上一学期学生学习过单片机课程的基础上，重点讲授SDRAM存储器、Flash存储器、UART接口等低端单片机系统不涉及的内容和应用实例。在教学方法上，采用任务驱动法来激发学生的学习兴趣，以一个简单的设计实例为主体，介绍软硬件的开发流程，开发环境的使用和编程思想，使学生循序渐进，逐步深入[5]。例如：设计一个点阵显示屏控制器，围绕这个任务让学生熟悉构建SOPC系统所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三态桥、定时器、锁相环、自定义点阵等外设的特点和编程方法。这种教学方法将学习的难点分散到各个任务中，能使学生在完成任务的同时深刻理解所学内容。

（3）《数字集成电路设计》课程以Verilog语言设计为切入点，从最简单的逻辑电路设计开始，逐步深入复杂的微处理器电路设计。在教学内容上，针对嵌入式应用课程群的特点，围绕微处理器的主要结构如ALU、ROM、寄存器组、RISC模型机等电路的原理和设计方法进行讲授，学生在经过这门课程的学习后，可以掌握自己动手开发一块具有自主知识产权的专用嵌入式处理器芯片的能力。

3.开设综合性、设计性实验，培养学生创新能力

应用型本科人才并不是“狭窄于技术”的工匠，应具有开放的辩证思维和创新精神。在嵌入式课程群实践体系的建设过程中，除了开设常规的基础性实验以外，在《片上系统与嵌入式应用》和《数字集成电路设计》课程设计中开设了一系列的综合性和创新性实验，这些课题来源于实际的工程设计和科研项目，由学生自行提出可行的设计方案，与指导老师共同讨论后实施，整个过程由学生主导，充分发挥学生的主观能动性和创造力。我们将实验内容分为以下三类。

（1）基础性实验。主要是让学生在实验指导书的指导下将理论课上所掌握的知识和概念通过实验的方式进行巩固，通过直观、具体的实验结果验证理论结果，熟悉软件使用方法和设计流程。包括PWM直流电机控制、标准输入输出设备字符串流控制、PIO控制流水灯、自定义外设点阵控制等实验。

（2）综合性实验。这部分实验区别于基础性实验，并不给出具体的实验过程，只给出基本原理和大致方案，要求学生综合运用所学专业知识，周全考虑，自行确定具体的实验步骤和方法。这部分实验往往涉及多门知识点甚至是多门课程，包括无线温度数据采集、μC-OS多任务操作系统、触摸屏人机交互等实验。

（3）创新性实验。这部分实验主要面向部分基础知识过硬、动手能力强的优秀学生，利用课外时间提高他们在嵌入式应用方面的实际能力。这类实验以省、校两级大学生实践创新项目为载体，不拘泥于理论和实验课程的范围，由学生自主选题，形成创新团队，由团队指导老师负责。我们成立了开放的嵌入式创新实验室，实验室由老师、实验员和高年级学生共同值班，学生可以随时申请使用实验设备，完成相应的实验。通过这种形式的锻炼，嵌入式创新实验室的同学在省大学生电子设计竞赛、全国电子专业人才设计与技能大赛中都取得了优异成绩。

4.结语

嵌入式应用课程群经过以上所述课程体系的调整、教学内容的丰富及实验教学的改革，不断增加新知识，改进教学手段和教学方法，通过课堂教学、实验教学和教学科研的结合，在学生创新意识和实践动手能力培养方面进行了有益尝试和探索。未来我们将在深化教学改革的过程中不断探索，不断完善，探索出一套适合应用型人才培养的嵌入式应用教学培养模式。

参考文献：

[1]周立功.SOPC嵌入式系统基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2]宋彩利，康磊.数字系统设计与SOPC技术[M].西安：西安交通大学出版社，2012.

[3]李兰英，崔永利，李妍等.基于FPGA技术的嵌入式应用型人才培养教学体系[J].计算机教育，2011（16）：18-21.

[4]陈林，魏淑桃，石林祥等.应用型本科“SOPC设计与应用”课程教学改革探索[J].计算机教育，2012（19）：82-85.