集成电路设计基础

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集成电路设计基础范文第1篇

关键词:计算机电路基础；课程建设；教学方法；专业基础课；高职

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)11-2544-02

Exploration on Course Construction of Computer Circuit Foundation

JIANG Xiao-yan

(Nanjing Technical College of Spacial Education, Nanjing 210038, China)

Abstract: "Computer Circuit Foundation" as an important professional basic course of computer specialty, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire students’thinking, improve the ability of innovation will play an important role. Taking computer specialty of Nanjing Technical College of Special Education as example, this paper analyze problems in "Computer Circuit Foundation" course teaching. Also, it elaborates the course construction thinking" Computer Circuit Foundation of computer specialty" as an important professional basic course, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire student thinking, improve the ability of innovation will play an important role to play. Taking Nanjing Technical College of Special Education computer specialty as example, analysis of computer circuit foundation course teaching problems, from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and means and so on elaborated " Computer Circuit Foundation" course construction thinking." Computer Circuit Foundation of computer specialty" as an important professional basic course, the basic concepts, basic theory and analysis method, to inspire student thinking, improve the ability of innovation will play an important role to play. Taking Nanjing Technical College of Special Education computer specialty as example, analysis of computer circuit foundation course teaching problems, from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and means and so on elaborated " Computer Circuit Foundation" course construction thinking. from the aim of course construction, teaching contents, teaching methods and so on.

Key words: computer circuit foundation; course construction; teaching method; specialized basic course; vocational collegeVocational school

“计算机电路基础”课程是高职院校计算机类专业一门重要的技术基础课程,是学生学好后续专业课的基础。通过该门课程的教学，培养学生严谨科学地分析问题、解决问题的能力以及理工科学生的科学素养。可见，该门课程的教学意义重大，作用明显。因此，如何提高此门课程的教学质量，合理地进行课程建设是一个十分有意义的课题。

1课程教学中存在的问题

作者对南京特殊教育职业技术学院计算机应用技术和计算机网络技术这两个专业进行了教学研究，从近几年学生“计算机电路基础”课程考核结果来看，成绩很不理想，不及格率不仅要比其他专业基础课程高，而且学生的平均分也不高。分析其原因主要有以下几个方面：

1.1学生自主学习意识不够、自信心不足

学生普遍反映“计算机电路基础”课程的内容很抽象、难学，缺乏一定的学习兴趣，甚至有一些在中学畏惧物理课的学生一看到课程名就产生了恐惧感，更不用说兴趣了，也有一些学生不清楚其重要的专业基础地位，没有意识到学习该门课程的重要性，学习该门课程时缺乏主动性。以上这些原因增加了教师的教学难度。

1.2课时少与教学内容多的一对矛盾

“计算机电路基础”课程具有很强的理论性和工程实践性，其内容包含了模拟电子、数字电子、电路原理等方面的知识。在电类专业学科里，这三部分知识一般是分为三门课程专门学习的，然而限于培养目标、教学课时等客观因素，我院计算机类专业将这三部分知识提炼融合为一门课程学习，课时仅有72学时，其中理论学时54，实验学时18。因此，要想让学生在有限的课时里掌握三部分知识，确实对教师和学生均提出了很高的要求。

1.3主讲教师针对高职学生特征不够，教学目标不够明晰

总体来说，高职学生的形象思维一般强于逻辑思维，动手能力强于思辨能力，教师很难将较深的内容传授给学生。因此，如果教师在教学过程中忽略了学生的这些特征，按照本科院校学生教学的话，则容易影响教学效果，导致学生的学习信心不足，教学目标也未能突出应有的职业能力和职业素养。所以，我们需要在对高职院校学生特征了解的基础上，明晰教学目标，合理地进行课程建设。

2课程建设思路

2.1课程建设目标要适应人才培养目标

课程建设首先要明确其建设的目标。根据高职教育规律，突出实践环节教学以及计算机类专业的培养目标、岗位需求、后续课程等，“计算机电路基础”课程定位为专业基础课，该课程为后续课程的学习打下坚实的基础。因此，“计算机电路基础”课程的一切建设与改革要按照计算机类专业应用型人才的培养目标，在保证学生掌握基本理论知识的前提下，以学生理解与应用知识为目标，理论教学与实践教学相结合，侧重培养学生综合应用电路知识的能力。

2.2课程内容安排要符合高职教育特点

根据高职学生的一般特征，学生的基础知识、就业岗位、和学习时间，以及专业人才培养目标，“计算机电路基础”课程的教学内容要以应用为目的、以够用为尺度。适当删除内部结构、内部工作原理等理论性过强的内容以及一些陈旧的内容，减少模拟电路内容，增加数字集成电路和实用电路分析，增加实验实训内容等，这样既使教学内容反映了学科的系统性，又适应了高职高专的教育特点，既提高了学生的实践能力，又拓宽了知识面。

2.3注重教材建设

教材建设是课程建设的重要组成部分，在教材建设工作中，要合理选用符合高职高专教学内容的教材，对于重点及难点的内容要多补充给学生辅导材料。此外，由于各高职院校计算机类专业培养目标的不同，计算机电路基础的教学内容也有所差异，教师可以将教材编写纳入课程建设，编写适合所在院校专业培养目标的教材。

2.4教学方法与手段灵活多样

“计算机电路基础”的教学内容包括理论教学、实践教学等环节，针对高职教育的特点，使学生在掌握基本理论知识的基础上，重点加强实践性环节的培养，突出动手能力，将教学内容优化组合的同时，也要采取一定的教学方法与手段以提高教学效果。

2.4.1运用多媒体辅助课堂教学

主讲教师充分发挥课堂教学主渠道作用，充分运用多媒体辅助教学手段进行课程教学。制作多媒体课件，运用EWB、multisim电路仿真软件仿真，使得课堂教学变得丰富多彩，有效地提高了学生的学习兴趣，使难懂、理论性很强的课程变为生动形象的实践性为主的课程，同时还大大提高了教学效率。

2.4.2采用多种教学形式

在课堂教学中，可以采用多种教学形式，提高课堂学习氛围。如对于一些以记忆和应用为主的知识单元，采用以学生自学、练习为主，教师精讲相结合的教学方法。比如，对于“逻辑函数的代数化简”这部分内容，学生完全可以通过自学掌握内容，老师仅需稍加指点和讲解即可。这样，就使得这门课程课时少、内容多的矛盾得到一定程度的缓解，同时也培养了学生独立学习的能力和积极性。在课堂上适当增设讨论课、习题课，充分发挥学生的主动性和积极性，对热点、难点问题进行深入的讨论，让学生将学习中遇到的问题及时提出来，不让问题积累。通过习题课加强对所学理论知识的理解。

2.4.3构建网络教学资源共享平台

充分利用网络，构建网络教学资源共享平台，建立网络教学和课堂教学相结合的教学模式。教师制作多媒体教学资料，包括教学大纲、电子教案、电子习题集、电子计算机行业的新技术的介绍等，进一步向学生提供更加丰富实用的课后辅导、习题库等内容，为学生自学提供完全的解决方案。

2.5加强实践教学环节

实践性教学是“计算机电路基础”教学内容的重要部分，是培养学生综合素质与能力的课堂。教师在实践教学中要注重突出创新、技能培养，把理论知识融入到实践教学中，使得实验已不再仅仅是验证性的一种形式，而是学生通过实验，自主学习理解其理论。此外，在实践中把技能培养作为核心，从万用表的使用开始，到复杂的电路设计，使学生的技能逐渐提高。

2.6加强教师队伍建设

在课程建设中，建设高素质的教师队伍是关键，一支高素质的教师队伍直接影响着课程建设任务的实现。只有教师具有先进的教学理念、合理的知识结构、较好的能力素养,才能促进课程建设。同样，“计算机电路基础”课程建设必须重视教师队伍建设，要引导和鼓励教师积极参加教学研究、科学研究，特别要注重教师的工程实践锻炼，进一步提高教学水平和科研能力。同时也要加强与其他高校科研合作交流，学习吸取先进经验，进一步提高课程建设的水平。

3结束语

“计算机电路基础”课程建设促进了计算机类各专业建设，其内容除了文章提到的几个方面外，还包含很多方面，它是一个长期、不断探索的过程，需要我们不断探索。（下转第2548页）

参考文献:

[1]张春梅.《计算机电路基础》课的教学方法及对专业的支撑作用[J].天津职业院校联合学报,2009,11(6):93-94, 131.

[2]余辉晴.模拟电子技术课程建设探索[J].中外企业家，2011(9)(下):120.

集成电路设计基础范文第2篇

关键词：出城口道路，路灯，供电电源，电缆，节能

中图分类号：TU113．64文献标识码：A

0引言

出城口道路是联系城、乡两元结构的过渡性道路，与一般公路存在较大的差别，更接近于城市射线道路，但是在道路功能上兼具公路(对外交通)与城市道路(城市交通)的双重功能。目前，出城口道路一般按照市政道路标准新建或改建，区别于城区道路，配套建设的道路照明工程有如下特点:供电属性不同、供电距离长、下火点少、夜间节能要求高等。根据已建设或改造完毕的出城口道路的设计、施工和后期运管经验，对前期照明设计关键点及解决方案分析如下。

1路灯供电属性

出城口道路供电单位常常会由于所辖区域不同，导致供电管理部门不同，设计时应充分考虑不同单位供电区域划分，明确供电界限，同一供配电系统不得越界，以方便道路交付使用后供电管理和用电计量。案例:合肥市G206(南岗至上派段)道路工程，道路起于长江西路，终于合安路，方兴大道段红线宽70m，汤口路段红线宽60m。项目照明供电由合肥供电公司和肥西供电公司分段管理和收费。

2路灯供电电源下火点设计

道路的供电电源一般由路灯专用变压器或市政公用变压器，就近自10kV高压线下火引入，0．38kV电源分别引自变压器低压出线回路。出城口道路由于其定位和使用功能的特殊性，周边地块多为城郊农田，供电输配电设施匮乏，可提供照明下火的10kV配电线路极少。针对此种现象，一般解决措施如下。

2．1增大供电半径

一般市政照明供电半径选取可以参考供电企业的供电半径的设置，具体应结合设计灯具容量、杆数、电缆规格和直径等参数，核算回路末端压降小于规范要求的10%即可。一般市区内10kV下火点较多，为保证供电质量，一台配电控制箱有400m～600m的供电半径，可以控制800m～1200m的路灯。出城口道路可提供高压下火的10kV线路较少，设计时对可下火点的10kV线路应有效利用，增大供电半径，为满足规范对于线路末端电压降要求，一般供电电缆规格选用比平常大一级别，例如市区内正常道路设计电缆相线截面为25mm2，出城口道路电缆相线截面可取到35mm2。计算压降参数由回路单灯负荷、串联路灯杆数、路灯平均间距、电缆材质、电缆规格和最大供电半径等参数确定，设计对参数调整时，在满足末端压降不大于10%的要求下［1］，尽量增大供电半径。

2．2加长馈电线

在现状下火点间距超过2．5km且不到3km时，可通过延长箱变馈电线的方式保证两个配电节点的间距小于2．5km，可通过第一种增大供电半径的手段解决5km之内的照明供电，馈电线可选择铠装电缆或增设公称直径至少100mm的镀锌钢套管保护。

2．3增设架空杆

在现状下火点间距超过3km时，不宜将馈电线引出过长的条件下，可协调供电部门沿道路纵向增设电力架空杆，杆一般间距为50m，增设杆数在满足供电下火设计条件下，须征得供电部门意见，双方达成一致后执行。

2．4利用供电预排穿缆供电

一般出城口道路按城市市政道路修建，管线综合得到规划部门批准后，供电排管在规划批准的管位下提前预埋，在上种情况增设电力架空杆有困难时，有电力预排通道的前提下，可考虑占1孔预排空间，穿10kV电缆至设计箱变位置，利用电力预排可同时达到保护高压输电线路的相关要求。

3电缆防盗

出城口道路兼具公路性质，周边人口稀少，存在电缆偷盗现象，不易管理。电缆防盗在设计时应予以充分考虑。

3．1选用新型铝合金电缆代替铜芯电缆

铜芯电缆因其电阻率低，延展性好，强度高，电压损失低等本质优点，取代铝芯电缆广为应用，近年来，由于国家对铜资源缺乏，导致铜的价格较高，铜制品尤其是铜芯电缆，易被偷盗。对于人口稀少的出城口道路区域，管理尤为困难。设计应在满足技术条件下，首先考虑新型材料电缆，近年来，铝合金电缆作为新型材料电缆，其应用也在全国范围逐渐推广，国内生产企业也达到国外同标准产品的生产能力。铝合金电力电缆是以铝合金材料为导体，采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术生产的新型材料电力电缆。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，虽然没有提高电缆的导电性能，但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61．8%，载流量是铜的79%，优于纯铝标准。但在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的1/3。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的1/2。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。通过经济技术对比，在满足同等电气性能的前提下，使用铝合金电缆的重量是铜芯电缆的1/2，其截面是传统铜芯电缆的1．1倍～1．25倍，价格比传统的铜芯电缆低15%～30%［2］。可作为出城口道路照明的设计电缆，在满足经济技术条件下从根本上解决了传统铜芯电缆易被偷盗的问题。案例:合肥G206公路改建工程，设计范围南岗至上派段，规划红线70m和60m，为城市主干路标准。考虑道路位于城郊，电缆偷盗现象严重，应高新区管委会要求，设计电缆采用新型铝合金电缆，满足技术标准的前提下，解决电缆偷盗问题并节约造价。

3．2减少电缆手井

电缆手井作为日常检修维护的设施设计上是必要的，但在出城口道路应用上，存在防盗和排水的双重问题，设计上尽量减少手井设置。每杆路灯穿线不设手井检修，在每套灯具接线箱内穿线检修，接线箱位置设专门的防盗型盖板，可由厂家专门定做，在有效解决路灯电缆防盗问题的同时投资成本也可以控制到最低。灯杆的检修门及路灯配电箱，均应使用专用工具开启的闭锁防盗装置，例如设置偏心螺栓，螺栓顶头采用中间圈凹陷，偏心凸出的结构方式，此方式使得开启工具必须使用定制的专业工具，否则不在破坏接线门的情况下无法开启电气门。设计照明回路布置时，应避免小于90°的电缆套管转角，在不设手井的条件下，可以保障电缆的顺利穿管施工。案例:合肥市G206(南岗至上派段)道路工程，所有灯具不专门配手井接线，仅在回路电缆出线和分线处设置手井检修，电缆套管采用直线敷设和钝角转弯，便于施工和后期穿缆。

4路灯节能

4．1全半夜灯控制

出城口道路下半夜交通量减少，照明可采用间隔熄灭的照明方式，通过全半夜回路间隔控制灯具的点亮和熄灭，可保证夜间功率降低30%～50%，达到节电效果。技术上可通过双回路供电(见图1)、分相线供电来实现。

4．2节能电子镇流器

通过采用具有中国节能产品认证的智能调光高压钠灯电子镇流器，不但能使功率因数达到0．9以上，比普通电感镇流器节能40%以上，而且能使灯具在设定的时间内降容工作，以实现半夜灯控制，但对此类镇流器技术要求较高，否则会产生频闪和“鬼火”现象。

4．3节能控制柜

通过加装在每个配电箱总控或箱变低压出线后端的路灯专用型节电装置，采用微电磁调压稳压和电子感应技术，对供电进行实时检测与跟踪，根据现场电压和设定好的工作档位，节电器自动平滑地调节电路的输出电压和电流幅度，以降低灯具的功率和线路的工作温度，优化供电状态，减少损耗，提高发光效率，从而达到节能降耗的目的，延长灯具的使用寿命，减少维护成本。一般市场上此类产品节电率可达15%～40%，延长灯具使用寿命至1．5倍以上［3］。

5结语

出城口道路是联系城、乡两元结构的过渡性道路，对于此类道路的路灯照明设计，有其典型的特点。本文通过总结典型出城口道路照明设计遇到的问题，提出照明设计的关键点及有针对性的解决措施，体现“和谐交通”的指导思想，可为相关设计和施工提供参考。

参考文献:

［1］CJJ45—2006，城市道路照明设计标准［S］．

［2］肖辉乾．城市夜景照明技术指南［M］．北京:中国电力出版社，2004．

［3］蔡可健．道路照明节能控制系统设计［J］．电力电子技术，2006(40):14-15．

集成电路设计基础范文第3篇

关键词：课程体系改革；教学内容优化；集成电路设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，2000年，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（18号文件），2011年1月28日，国务院了《国务院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的通知》，2011年12月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。2014年3月5日，国务院总理在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路（芯片）产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，2001年，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。

我校2002年开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。2012年，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。

一、专业课程体系存在的主要问题

1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习；有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。

2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。

3.课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生（尤其是数学基础较差的学生）学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。

二、专业课程体系改革的主要措施

1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”；“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”；“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。

我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1～12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6～17周；再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8～19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研；同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。

2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和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。

在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。

对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。

三、结论

集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。

参考文献：

[1]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报，2010，（5）.

[2]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）.

[3]谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].电力教育，2013，（28）.

[4]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].教育与教学研究，2008，（22）.

集成电路设计基础范文第4篇

关键词 模拟集成电路设计；理论与实践相结合；仿真实验

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）30-0095-02

集成电路设计相关课程体系是各高等院校电子科学与技术、电子信息科学与技术等工科专业核心专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握集成电路设计的基本原理、分析方法、仿真方式等打下基础。大多数理工科高校对电子类专业开设模拟集成电路设计和数字集成电路设计的课程，对学生进行综合培养。对于模拟和数字集成电路设计，如果要深入到晶体管级进行分析和设计，那都必须进行原理的深入学习。而在现实工作中，数字集成电路设计主要是通过运用高级硬件电路描述语言基于门级对电路进行设计，晶体管级的原理分析只是理论基础。模拟集成电路设计则必须完全深入晶体管级进行分析和设计，所以模拟集成电路设计更加繁琐和复杂，对理论分析的要求也更高。

本文通过笔者多年来在模拟集成电路设计理论和实践教学中积累的经验和教学心得，对如何在繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握知识体系进行探讨。

1 教材的选择

1.1 国外经典教材的参考

集成电路的设计国外特别是美国要领先中国几十年的技术水平，如绝大多数高精尖端的芯片都是被INTEL、AMD、TI、ADI这样的跨国巨头所垄断，在教学知识体系方面自然是美国的高校如斯坦福、加州大学等要比国内高校更加系统和完善。美国出版的多本教材更是被奉为集成电路设计的圣经，如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》、艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》等。但是即使是被奉为圣经的教材，虽然经典，也有其局限性。如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》对电路的理论分析非常透彻且深入浅出，却缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析；而艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》虽有部分仿真实验来验证其理论分析，但其理论分析又不如拉扎维的教材那么透彻和深入浅出。

1.2 国内教材的选择

国内的高校虽然较国外高校而言在集成电路设计领域起步要晚，差距也很大，但是在近些年国家政策的大力扶持下，已经有了突飞猛进的发展。国内也有了几本模拟集成电路设计知识讲解得比较透彻的教材，比如：清华大学王自强编著的《CMOS集成放大器设计》就从简单知识入手，讲解浅显易懂；东南大学吴建辉编著的《CMOS模拟集成电路分析与设计》分析比较透彻，讲解自成体系。但是国内出版的教材也都缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析。

针对国内学生在集成电路设计知识领域基础比较差的现状，可以选择国内讲解得比较简单浅显的教材为主线，并以国外经典教材为参考。

2 教学方法的改进

模拟集成电路设计作为电子科学与技术专业的一门专业核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等要难度更大，也更为繁琐和复杂。如果按照传统方式进行讲解，或者说仅仅是按照教材进行理论分析和推导，那么学生很难对这门知识深入理解和掌握。因此，在教学理论知识的过程中，穿教材中没有的、可以验证其相应理论的仿真实验，这样能够更好地使学生理解和掌握理论知识。

2.1 以HSPICE仿真实验为辅助

SPICE是一种可以用于电路仿真的工具，大家所熟知的有PSPICE，它是一种可以适用于分立原件的电路仿真工具，而HSPICE是在集成电路设计领域专业使用的高精度的仿真工具。专业的集成电路设计公司和研究所都是使用UNIX或LINUX环境下的大型专业工具软件进行集成电路设计仿真，而笔者所在高校因为在此领域起步较晚，专业开设也较晚，专业实验室也并不具备，所以并不具备很好的实验条件来进行实验辅助教学。因为HSPICE具有可以在Windows环境下方便使用的小型版本的软件，所以可以很方便地用在课堂教学中。

2.2 理论与实践相结合教学

在繁琐复杂理论分析和推导的过程中，不断地穿HSPICE仿真，来验证理论分析和推导的结果，可以让学生显著加深对理论的理解和掌握。HSPICE仿真部分的内容是清华、复旦、东南大学等高校教师出版的教材里面都没有详细讲解的内容，也是他们课堂理论讲解过程中不会涉及到的知识。而在笔者所在高校以HSPICE仿真实验为辅助，结合理论教学后，取得了积极显著的教学效果，学生对理论知识的理解和课程考试成绩都得到了大幅度的提升。以2008级到2010级电子类专业的学生为例，模拟集成电路设计课程考试得优率从22%提升到了43%以上，学生对此教学方法也是高度认同。

3 结束语

在我国大力实行人才战略，强调人才培养的大环境下，笔者所在高校也响应国家号召，加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得积极可喜的成绩。国家在近些年大力支持集成电路设计的产业发展，国内在此领域也有了长足进步，但也更加需要更多的专业人才来满足市场需求。在此背景下，本文积极探索和提高模拟集成电路设计的教学方法，取得长足的进步和发展，也得到学生的高度认同。笔者希望自己的经验和方法可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

参考文献

[1]Lazavi.模拟CMOS集成电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2003.

[2]Allen P E.CMOS模拟集成电路设计[M].2版.北京：电子工业出版社，2011.

[3]王自强.CMOS集成放大器设计[M].北京：国防工业出版社，2007.

集成电路设计基础范文第5篇

为满足集成电路方面教学和科研的需要，同济大学电子科学与技术系以985三期实验室建设、教育部修购计划两项经费所购置的设备为主体，充分整合利用本系目前已有的设备，完成了一个覆盖完整的集成电路设计平台的构建。依托同济大学第8期实验教改项目的支持，电子科学与技术系在平台的应用方面进行了有益的探索：针对本科生实验教学完成了集成电路设计系列实验课程开设；在集成电路相关科研项目中进行了实际应用，为科研工作提供了良好的支撑。

【关键词】

集成电路；设计平台；实验教学；科研

进入21世纪之后，集成电路在我国相关产业及教育领域的重要性日益凸显。2000年6月，国务院了纲领性文件《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（国发2000〔18号〕）[1]，明确了集成电路作为国家战略性新兴产业的地位。在其后的国家中长期科技发展规划等文件中，均将集成电路列为重要的发展方向，自此我国集成电路产业进入了蓬勃发展的时期。产业的快速发展必然需要科技和教育的配合。基于此原因，国务院科教领导小组批准实施国家科技重大专项—集成电路与软件重大专项，其后教育部、科技部决定在国内有相对优势的高等院校建立国家集成电路人才培养基地，分别于2003年、2004年及2009年分3批批准和支持20所高校进行人才培养基地的建设工作。笔者所在的同济大学为第2批建设的6所高校之一。

同济大学电子科学与技术系成立于2002年，历史较短，在集成电路方面的基础较为薄弱。但自成立之初便将集成电路设计列为最重要的教学与科研方向之一，参考国际知名高校以及国内兄弟院校的先进经验[2-4]，在课程设置等人才培养环节进行了积极的探索[5]。但是，集成电路设计强调工程设计实践，如果缺乏相应的设计平台，仅以理论知识为主，会导致培养出的学生与产业需求契合度不高。这也是诸多高校在集成电路设计的实验设置及实践环节进行教学改革和积极探索的原因[6-7]。我系也意识到亟须加强实践环节的相关建设。基于以上原因，我们充分利用985三期实验室建设、教育部修购计划两项经费的支持，在集成电路设计平台的构建方面进行了积极的尝试。

1建设方案与建设过程

1.1平台建设的基础依托985二期实验室建设、教育部修购计划两项经费为我系的教学改革提供了非常有力的支持，根据各个学科方向的统筹规划，分配约150万元用于集成电路及与系统设计相关的设备购置。购置的设备见表1、表2。除以上两部分设备之外，本系已经部分购置了与集成电路设计相关的设备，如Dell服务器、SUN工作站、各类测试与信号发生设备等。因此，我系已经初步具备了建设一个覆盖半导体器件制备与分析、集成电路设计与测试、系统级设计验证完整流程的专业实验与设计平台的基础条件。

1.2总体构想与平台规划基于上述基础硬件设备，我系在有限的场地资源中安排了专门的场地作为半导体器件与集成电路设计专业实验室，以支持集成电路设计平台的建设。将拟建设的半导体与集成电路设计专业实验室划分为4个功能区：服务器与中央控制区、集成电路设计区、集成电路分析与测试区、系统级设计与验证区。总体的规划如图1所示，功能与设备支撑概述如下。（1）服务器与中央控制区。主要空间用于放置3个机柜、承载两个机架式服务器（HP、Dell）、存储阵列（SAS15000RPM接口、初始配置7.2TB）、一个卧式服务器（超微）以及UPS电源、万兆交换机等供电和网络配件。需注意该部分噪声较大，故应与实验室其他功能区隔离。提供VPN、远程配置以及各类必要的服务，配置完整的EDA工具系统，覆盖集成电路设计全流程。（2）集成电路设计区。20个左右的工位，主要为HP工作站。具备两类工作方式：作为终端登录服务器系统使用；在服务器系统不能提供支持时独立使用。除工作站之外，配备2～3个文件柜、工具柜。（3）集成电路分析与测试区。主要功能为集成电路（晶圆、裸片、封装后芯片）的分析、测试。分析与测试系统以两套手动探针测试台（包括基座、卡盘、ADV显微镜）、超长焦金相显微镜（超长工作距离，2000倍放大）、4套微米级精确位移系统（包括探针、针臂、针座、线缆与接口）为主，并配备2台台式计算机以及信号发生器、稳压电源、逻辑分析仪1台、示波器1台，用作信号发生与记录、信号与图像采集功能。配备两个实验工具柜。（4）系统级设计与验证区。6个工位，配备2～3台计算机。考虑到面积有限，而该区功能较多，以多功能复用的方式设置工位的功能。该区的功能包括：①板级电路设计与测试。主要支撑设备为必要的计算机系统（软、硬件）。多台逻辑分析仪、示波器、信号发生器、万用表、稳压电源、必要的电子元器件及焊接设备等。②基于FPGA的系统设计。主要支撑设备为计算机系统（软、硬件）、4套Virtex-5FPGA系统。③嵌入式系统设计。主要支撑设备为计算机系统、3套VeriSOC-ARM9开发平台、多套PSoC开发套件、多套ARM开发套件、微控制器开发套件等。④集成电路系统级验证。与板级电路与测试共用各类设备。

1.3软硬件系统与设计流程构建基于新购买的存储阵列（NetApp）、服务器（DL380G7）、交换机（CISCO），并整合本系统原有的两台服务器（一台Dell机架式、一台超微立式），构成一个EDA开发服务系统。系统构建方面，我们进行了基于传统的EDA开发环境架构，以及基于虚拟化系统进行构建的两种尝试。存储结构上基于存储阵列，提供足够安全的冗余备份与保护。系统具备负载均衡功能。最终构建的系统可直接支持同一实验室内20台以上HP工作站的同时接入，并提供远程登录支持；以及通过同济大学校园网，提供外网的VPN接入支持。在硬件系统的基础上，我们安装配置了完善的EDA工具链，以提供覆盖全流程的集成电路设计支持。

2教学与科研应用

前述所构建的集成电路设计平台仅是基础的软硬件系统，如果要在实际的教学和科研工作中进行使用，尚需进行相关的课程大纲规划、实验方案设计以及实际的芯片设计检验。通过同济大学第8期实验教学改革项目的支持，我们在这些方面开展了一定的工作，主要包括以下两个方面。

2.1教学应用完成了实验方案内容建设，构建形成了一套覆盖集成电路设计全流程的实验方案，并兼顾半导体器件、集成电路测试；设计的系列实验应用于新开设的“集成电路设计实验”课程中，以丰富和扩展该门课程的实验内容，提高学生的学习积极性。该课程每周4学时，已经完成2013、2014两个学年的实验教学工作。具体的实验内容包括反相器实验（电路原理图输入、电路仿真、版图设计、版图设计规则检查及一致性检查、后仿真）、一位全加器系列试验、基本模拟电路单元设计实验、综合定制设计实验、硬件描述语言设计与验证实验（选做）、自动综合与布局布线设计实验（选做）。构建的软硬件平台，除用于集成电路设计实验课之外，亦用于电子系“半导体器件物理”“半导体工艺原理”等多门课程的实验环节，以及本科生毕业设计中。与现有的本科生各类创新活动相结合，为该类活动的人员选拔与培养、培训起到了一定的辅助作用。

2.2科研应用集成电路设计平台除用于相关的实验教学任务之外，亦可为相关的科研工作提供良好的支撑。在该平台所定义的开发环境及设计流程上，我们完成了两款65纳米工艺超大规模集成电路芯片的设计工作，其中一款已经返回，并进行了较为完整的测试，功能及性能均符合预期，芯片如图2、图3所示。这些设计很好地确证了该平台的完整性和可靠性。

【参考文献】

[1]国务院．国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知[EB/OL]．2006-6．

[2]叶红．美国高校电子工程类专业本科培养方案浅析[J]．高等理科教育，2007（6）：64-67．

[3]于歆杰，王树民，陆文娟．麻省理工学院教育教学考察报告（二）—培养方案与课程设置篇[J]．电气电子教学学报．2004（5）：1-5．

[4]Bulletinforundergraduateeducation[EB/OL]．

[5]罗胜钦，王遵彤，万国春，等．电子科学与技术专业培养方案初探[J]．电气电子教学学报．2009（31）：89-91．

[6]张立军，羊箭锋，孙燃．CMOS集成电路设计教学及实验改革[J]．电气电子教学学报．2012，34（1）：105-107．