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关键词 半导体器件 半导体物理 教学思考
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2017)02-0058-02
随着半导体技术的发展,微电子技术已渗透到渗透到国民经济的各个领域。《半导体器件物理》是微电子技术的理论基础,是理解半导体器件内部工作原理的课程,是分析器件物理结构、材料参数与器件电学性质之间的联系,其提供了半导体物理与电子电路设计间的物理逻辑与数学联系,是基于CMOS工艺设计集成电路的必备知识。因而,在教学过程中,如何将物理图像、数学模型与电子电路设计间的关系讲解清楚,让学生从物理和集成电路设计的角度深层次理解半导体器件成为授课关键。
一、教学内容与预期
《半导体器件物理》是微电子科学与工程专业的重要专业基础课程,是在半导体物理课程基础上继续开展器件物理的分析、建模和应用,具有物理理论抽象、概念细节多、半导体物理与电路等学科知识相交叉等特点,学生学习较为困难。基于此,本课程授课以施敏先生著的《半导体器件物理》为主要教材,依据教学大纲和学生未来的工作实践,对《半导体器件物理》课程教学内容进行了调整、充实和删减。具体来说《半导体器件物理》教学内容可分为以下几部分:1)介绍半导体材料、PN结、半导体表面的特性等,2)讲解双极型、MOS型晶体管的结构和工作原理,3)分析几种有重要应用的半导体器件,如功率MOSFET、IGBT和光电器件等。[1,2]期望学生接受教学后的预期能力:1)能够深入理解半导体器件关键物理概念和能带理论;2)能够将半导体物理与半导体PN结的行为结合起来理解分析;3)能够以半导体PN结为基础理解几种不同的半导体器件;4)能够理解和提出新型半导体器件设计中的关键物理和电学问题。
二、教学方法及学生能力目标
本课程以课堂授课为主,同时引入小组和班级讨论、课后建模实践等互动教学方法,培养学生构建器件物理图像、建模和与电子电路设计综合联系的能力,独立发现、分析、解决器件问题的能力。同时基于《半导体器件物理》课程的特点,在教学手段上采用板书公式推导与多媒体器件模型演示为主,网络教学资源为辅,同时邀请集成电路产业半导体器件资深专家讲座等形式,提高学生掌握知识和设计实践的能力,提高教学质量。让学生渐进达到如下能力:(1)知道基本概念,(2)从理论上理解和解释,(3)能够根据器件理论做出计算、模拟和实际的器件应用,(4)对器件进行综合、设计、分析;(5)对器件能够从物理和电学的角度做出专业评价。
三、学生学习效果评价方式
为了客观评价每个学生的实际学习效果和激励学习兴趣,改革评价方式是十分必要的。在期末闭卷考试基础上,对成绩评价方式作如下新探索:增加平时成绩比例,每个月进行一次小测试,针对几个集成电路广泛应用的建模理论和半导体器件,要求学生从半导体物理的角度作出独立的分析报告,可以在课后查阅文献资料,并在后续课堂上进行交流讨论,增强学生独立思考与实践动手能力,培养学生深度器件分析能力。
课堂教学改革需要教师不断思考、总结与创新,即要传授知识,又要与学生互动反馈,让学生更深刻迅速的理解专业知识,并能灵活的实践运用。
参考文献:
[1]施敏等,耿莉等译.半导体器件物理[M].西安:西安交通大学出版社,2008.
[2]Donald Neamen著.赵毅强等译.半导体物理与器件[M].北京:电子工业出版社,2013.
[3]杨虹等.面向21世纪的微电子技术人才培养-微电子技术专业本科生教学计划的制订[J],重庆邮电大学学报,2004.
【关键词】电子信息材料;低碳经济;发展应用;集成电路和半导体材料
进入新世纪以后,节能环保的概念开始在全世界范围内普及,作为低碳环保的一项有效途径,低碳经济的发展可以有效地促进整个社会的节能环保活动。低碳经济指的就是依托于低能耗、低污染、低排放的“三低要求”来作为核心的节能环保经济模式,这是人类文明的又一伟大壮举。目前,我国在“可持续发展”的理念的指导下,在社会中大力采用“低碳经济”的生产模式,成功的实现了经济效益和环保效益的双丰收。众所周知,二十一世纪是电子信息的时代,人类社会对电子信息材料的需求量也是与日俱增,如何有效的实现电子信息材料的低碳经济,已经成为了电子信息行业发展的一项重大课题。
一、简要介绍各种可以用于低碳经济发展模式的电子信息材料
目前,在世界的电子信息行业里面,可以用来作为电子信息材料的主要材料有以下几种:光电子材料、纳米材料、宽禁半导体材料等等。目前,为了响应电子信息材料的低碳经济发展,可以根据这些原料的特性研制出以下这些电子信息材料:
1、电子信息材料中的光电子材料
电子信息材料的光电子材料主要指的是液晶材料。目前,液晶材料已经在电子信息行业得到了广泛应用,在电子信息行业里面,液晶材料绝大部分被应用于电子显示屏等高新技术范围之内。液晶材料的特性之一便是“光线扭曲向列型”,这种特性可以使液晶材料在有电流经过的时候通过对电流的改变来实现对电子显示屏上面的液晶序列的排列顺序的改变。与此同时,再有电流经过电子显示屏的液晶材料的时候,外面的光线是不能够直接穿过电子显示屏的液晶材料的,这就使得液晶材料有成为低碳经济的特性。与传统的其他电子显示屏材料相比,液晶材料具有很多优良的特性,液晶材料的能耗低已经精确的准确性以及迅捷的反应,再加上柔和的调色功能。除此之外,液晶材料还是一种很有效的非线性光学材料,液晶材料的状态一般是维持在软凝聚的状态。因此,液晶材料可以有效地实现光折变效应,可以在电子仪器在很低的电流供应下,发挥出强劲的性能,具有很高的开发潜力。另外,根据光学原理之中的光的干涉效应,可以利用光线对液晶材料的干涉作用,使得液晶材料在反射类的光学器件里面得到广泛的应用。综上所述,一系列优良的特性使得液晶材料已经逐步成为应用最广泛的电子显示屏使用材料。
2、电子信息材料中的集成电路和半导体材料
目前,世界上的电子信息材料中的集成电路和半导体材料的最基础的原材料大部分都是多晶硅原料,目前最广泛采用的制作电子信息材料中的集成电路和半导体材料的技术则是经过改进的西门子法。经过改良的西门子法制作多晶硅材料的集成电路和半导体材料的原理如下所述:使用盐酸和工业使用的纯硅粉在一个规定的温度之下发生合成反应,最终生成三氯氢硅材料,然后再采用分离精馏的手段,对已经制得的三氯氢硅材料进行进一步的分离提纯工作,最后把提纯后的三氯氢硅放置进入氢还原仪器里面经行相关反应操作,最后制得高纯度的多晶硅,再进一步加工就成为了日常所使用的电子信息材料中的集成电路和半导体材料。
通过改良的西门子法提炼出来的电子信息材料中的集成电路和半导体可以有效地改进目前国际上的光伏零件问题。
二、简述电子信息材料在低碳经济中的发展应用思路
目前,根据节能环保和低碳经济的相关要求,电子信息材料在低碳经济中的发展应用的主体模式应当找寻出新型的发展趋势,其总体趋势应当是朝向电子信息材料的尺寸扩大化、电子零部件的智能化设计、电子材料的多功能作用趋势、电子材料功能的高度集中化的趋势发展。
1、发展集成电路类的电子信息材料
随着电子科学与技术的不断增长,目前的半导体材料和集成电路的主要材料已经成为了环氧模塑料,通过这样的原材料设计,可以有效地使得电子信息材料可以满足低碳经济的节能环保的要求。
2、发展光电子材料类的电子信息材料
随着电子科学与技术的不断增长,作为一种非常有效的信息传输类型的电子信息材料,光电子材料在近几年来得到了快速发展的机会,这将很有效使得电子信息材料可以满足低碳经济之中电子材料的多功能作用趋势、电子材料功能的高度集中化的要求。
3、发展新型元器件材料类的电子信息材料
随着电子科学与技术的不断增长,作为一种非常有效的降低环境污染,并可以有效的降低电子信息材料能量消耗的材料,新型元器件材料正在逐渐成为电子信息材料的重点研究项目之一,其可以有效的满足电子信息材料发展的电子信息材料的尺寸扩大化、电子零部件的智能化设计要求。
三、结语
目前,电子信息材料的低碳发展已经成为了电子信息行业要攻克的主要课题之一,随着科学技术的不断发展,越来越多的电子信息材料已经可以很好的完成节能环保的要求。在本文中,笔者将结合对低碳经济概念的解读,并简要的描述了几种新型的节能环保的电子信息材料,并通过这样的方式,具体的谈了谈研究了电子信息材料在低碳经济中的发展应用思路。但是,由于本人的知识水平有限,因此,本文如有不到之处,还望不吝指正。
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――首钢NEC参观感受
2007年7月4日,今天早上九点我们微电子04级全体同学在首钢NEC门口集合,在姜老师和鞠老师的带领下跟随首钢NEC工作人员开始了我们的参观实习。虽然天气炎热,但是同学们秩序井然,而且大家参观的热情高涨,充满了兴奋与好奇。
在工作人员的陪同下,我们来到了首钢NEC的小礼堂,进行了简单的欢迎仪式后,由工作人员向我们讲解了集成电路半导体材料、半导体集成电路制造工艺、集成电路设计、集成电路技术与应用前景和首钢NEC有限公司概况,其中先后具体介绍了器件的发展史、集成电路的发展史、半导体行业的特点、工艺流程、设计流程,以及SGNEC的定位与相关生产规模等情况。
IC产业是基础产业,是其他高技术产业的基础,具有核心的作用,而且应用广泛,同时它也是高投入、高风险,高产出、规模化,具有战略性地位的高科技产业,越来越重视高度分工与共赢协作的精神。近些年来,IC产业遵从摩尔定律高速发展,越来越多的国家都在鼓励和扶持集成电路产业的发展,在这种背景下,首钢总公司和NEC电子株式会社于1991年12月31日合资兴建了首钢日电电子有限公司(SGNEC),从事大规模和超大规模集成电路的设计、开发、生产、销售的半导体企业,致力于半导体集成电路制造(包括完整的生产线――晶圆制造和IC封装)和销售的生产厂商,是首钢新技术产业的支柱产业。公司总投资580.5亿日元,注册资金207.5亿日元,首钢总公司和NEC电子株式会社分别拥有49.7%和50.3%的股份。目前,SGNEC的扩散生产线工艺技术水平是6英寸、0.35um,生产能力为月投135000片,组装线生产能力为年产8000万块集成电路,其主要产品有线性电路、遥控电路、微处理器、显示驱动电路、通用LIC等,广泛应用于计算机、程控和家电等相关领域,同时可接受客户的Foundry产品委托加工业务。公司以“协力·敬业·创新·领先,振兴中国集成电路产业”为宗旨,以一贯生产、服务客户为特色,是我国集成电路产业中生产体系最完整、技术水平最先进、生产规模最大的企业之一,也是我国半导体产业的标志性企业之一。
通过工作人员的详细讲解,我们一方面回顾了集成电路相关的基础理论知识,同时也对首钢日电的生产规模、企业文化有了一个全面而深入的了解和认识。随后我们在工作人员的陪同下第一次亲身参观了SGNEC的后序工艺生产车间,以往只是在上课期间通过视频观看了集成电路的生产过程,这次的实践参观使我们心中的兴奋溢于言表。
由于IC的集成度和性能的要求越来越高,生产工艺对生产环境的要求也越来越高,大规模和超大规模集成电路生产中的前后各道工序对生产环境要求更加苛刻,其温度、湿度、空气洁净度、气压、静电防护各种情况均有严格的控制。
为了减少尘土颗粒被带入车间,在正式踏入后序工艺生产车间前,我们都穿上了专门的鞋套胶袋。透过走道窗户首先映入眼帘的是干净的厂房和身着“兔子服”的工人,在密闭的工作间,大多数IC后序工艺的生产都是靠机械手完成,工作人员只是起到辅助操作和监控的作用。每间工作间门口都有严格的净化和除静电设施,防止把污染源带入生产线,以及静电对器件的瞬间击穿,保证产品的质量、性能,提高器件产品成品率。接着,我们看到了封装生产线,主要是树脂材料的封装。环氧树脂的包裹,一方面起到防尘、防潮、防光线直射的作用,另一方面使芯片抗机械碰撞能力增强,同时封装把内部引线引出到外部管脚,便于连接和应用。
在SGNEC后序工艺生产车间,给我印象最深的是一张引人注目的的海报“一目了然”,通过向工作人员的询问,我们才明白其中的奥秘:在集成电路版图的设计中,最忌讳的是“一目了然”版图的出现,一方面是为了保护自己产品的专利不被模仿和抄袭;另一方面,由于集成电路是高新技术产业,毫无意义的模仿和抄袭只会限制集成电路的发展,只有以创新的理念融入到研发的产品中,才能促进集成电路快速健康发展。
在整个参观过程中,我们都能看到整洁干净的车间、纤尘不染的设备、认真负责的工人,自始至终都能感受到企业的特色文化,细致严谨的工作气氛、一丝不苟的工作态度、科学认真的工作作风。不可否认,我们大家都应该向他们学习,用他们的工作的态度与作风于我们专业基础知识的学习中,使我们能够适应目前集成电路人才的需求。
这次参观,由于集成电路生产自身的限制,我们只能通过远距离的参观,不能进一步向技术工人请教和学习而感到遗憾,总的来说,这次活动十分圆满。
【关键词】集成电路;测试管理系统;开发;利用
伴随着科学技术的不断发展,半导体集成电路也出现了日新月异的变化,结构复杂、大规模、速度快、功能多的电路逐渐得到有效开发,半导体制造工艺技术逐渐完善,其中尤为特别的是数字电路变化。基于此种形势下,对集成电路测试提出了更高的要求。在以往测试软件编制中,程序主要以测试流程为导向,坚持自上至下原则进行排列,将程控指令、测试参数、测试结果等都纳入文本测试软件中,这种编程面向过程,语法规则特定。但工程师必须要具有一定的编程技能,由于编程过程复杂,自动化测试不具高效性、快速性和同步性。目前,伴随着半导体技术的不断进步,图形化编程语言编程为工程师提供一个有效的可编程平台。笔者主要综合自身多年来在半导体企业从事集成电路测试工作实践和管理经验,深入探究集成电路测试系统管理及其开发应用,旨在实现集成电路测试精细化管理的要求和行业可持续发展。
1.集成电路测试设备及配件概述
1.1 集成电路测试设备功能分析
针对集成电路测试设备及功能而言,主要体现在四个方面:
(1)测试机。测试机主要参考因素包括硬件架构端子数、操作系统环境、时钟速度、程序开发工具、应用程序等,早期测试机多以C、Pascal等程序语言为开发工具,目前VB应用广泛,各种辅助应用程序为测试工程师提供了发展时机;
(2)晶圆针测机。目前,四寸至十二寸晶圆均经针测机在晶舟与测试机间进行存取,此种设备对机械自动化、结构精密度、运转稳定度要求较高;
(3)器件分类机。分类机主要执行测试机与集成电路成品间的电性接触,按照测试程序中定义结果进行分类;
(4)预烧炉。早期预烧炉主要提供预烧条件中所需电流、偏压、波形电路机制,目前主要以封装类型为依据来进行设计,对被测器件具有承载作用。
1.2 集成电路测试机原理
测试机多由高性能量测仪器构成,而测试系统属于测试仪器与计算机控制的综合体。计算机控制主要是经由测试程序执行指令集对测试硬件进行控制,最终由测试系统提供测试结果。为保证测试结果的一致性,必须要对测试系统进行定期校正处理,一般应用校正芯片对测量仪器精准性进行验证。目前,多数测试系统可测试具有特定类别特征的集成电路,通用器件种类包括数字、内存、混合信号、模拟。一般而言,测试系统包括来源内存、捕捉内存、测试样本或扫描向量内存、端子电路,而测试方法主要采用施加与测量模式,通过设置测量范围、测量极限、设备性能参数而完成测试作业。
2.集成电路测试数据分析
为了开发集成电路测试管理系统,必须要详细分析现有的产品管理过程与测试流程,从而优化系统功能与框架设计。首先,要对现有产品测试数据进行统计分析。一般而言,集成电路测试生产线上具有4个左右的测试平台,每个测试平台对不同产品、测试参数所提供的测试数据、时间不尽相同。通常状况下,测试结果属于生产过程总体情况的直接反映指标,优化测试参数,能获取产品良率信息。在现阶段,由于测试参数较多,且各个参数间能产生不同程度的交互效应,最终影响统计性质。目前,就测试统计工具分析方法而言,主要包括两种:一是比较分析,二是相关性分析。譬如在不同条件下,可对每片晶片测试参数进行比较分析,观察测试参数之间的差异性。同时,可将测试参数与WS数据、测试数据、iEMS数据进行相关性分析,寻找相关性诱因。以上两种分析方法均在明确现有历史数据对产品设备、生产状况的影响下进行。应用现有数据预测产品特征,考虑到测试问题具有复杂性,工程师往往无法对测试结果的准确性进行优化判断。
在实际分析过程中,可综合多种统计手段来进行分类效果预测。具体而言,必须要注意四个问题:
(1)明确好坏组。基于掌握历史测试数据的基础上确定好坏组分组规则;
(2)对测试参数进行删选。择取与另一平台测试数据具有相关性的测试参数,并进行集合,在此基础上择取好坏组间差异显著的测试参数;
(3)对主成分进行综合分析。针对具有差异性的测试参数而言,必须要作正交化处理,将测试参数间的交互作用及时消除;
(4)判别分析。对待预测晶圆至好坏两组距离进行计算,应用具有统计学意义的Mahalanobis距离将常用远近距离进行替代,并将其归纳到距离近的那组,实现分类目标。此流程可优化最终结果,同时在研究过程中还可运用判别分析、分析流程等筛选方法。
3.集成电路测试管理系统设计
3.1 集成电路测试系统数据库概念与逻辑设计
针对集成电路测试系统数据库概念设计而言,主要包括四类方法:一是自顶向下,二是自底向上,三是逐步扩张,四是混合策略。就测试管理开发而言,主要应用自底向上方法,即首先勾画局部概念结构,并将各个局部进行集合,最终获取全局概念结构。于构建概念模型前,必须要深入分析需求分析中形成的数据,把握数据实体属性,构建实体间关系。在数据库开发时期,开发环境择取Web应用框架(Django),按照系统情况,于数据流图中择取适当数据流图,每部分均与一个局部应用相对应,联系各个局部数据流程图,检查概念模型图设计的精准性。
概念结构属于数据模型的基础,为了达到测试管理系统要求,要将概念结构转化为数据模型。在数据库管理系统中,通常只支持网状、关系、层次三种模型中的某一具体数据模型,导致各个数据库管理系统硬件具有局限性。因此,在逻辑结构设计中,首先要对概念结构进行转化,促使其常用网状、层次模型,并基于特定数据库系统辅助下,促使转化为数据模型。同时,数据库择取MySQL,降低总体拥有成本。
3.2 集成电路测试系统数据库物理设计
就集成电路测试系统数据库物理设计而言,首先要明确数据库物理结构,再对其进行综合评价,其内容主要包括三个方面:
(1)数据储存结构。在对数据存储结构进行评价时,要将维护代价、存取时间、空间利用率作为考虑因素。一般而言,将冗余数据消除,能有效节约存储空间,但易增大查询代价,故要权衡利益,择取折中方案。MySQL属于关系型数据库,聚簇功能强大,为了保证查询速度,可将属性上存在相同值的元组进行集中,存入物理块中;
(2)数据存储位置。在开展数据库物理设计时,可将MySQL数据库中的用户表空间与系统文件相对应的数据存入磁盘驱动器中,以达索引与数据库软件、表分类存放目的。针对MySQL数据库而言,可将不同用户建立的表进行分类存放,可最大限度地优化数据库;
(3)数据存取路径。在关系数据库中,要明确存取路径,寻找索引构建方法。索引作为一种数据库结构,主要包括三种形式:一是簇索引,二是表索引,三是位映射索引。在MySQL数据库中,利用索引可提高聚集中数据与表检索速度。科学应用索引,能降低磁盘I/O操作次数。
4.集成电路测试管理系统的实现与开发利用
4.1 集成电路测试数据输入
在测试生产线上,由于每天都会出现大量的晶圆测试作业,故针对产品测试管理系统来讲,必须要将晶圆信息输入到相应数据库中,便于后续功能操作的实现。在现有测试生产线上,一部分产品信息可实现自动输入,譬如每片晶圆均存在自身产品批次与编号,于晶圆制造中可将此类信息标记在晶圆表面上,经由晶圆针测机自动识别装置进行读取。待读取完毕后输入到相关的测试结果中。而就其它无法自动输入信息而言,譬如测试接口、针测卡、测试设备等信息,必须要进行手动输入。
基于把控生产线实际状况的基础上,每名录入员均需进行班组个人生产日报的录入,工作量相对较大,同时考虑到系统实际需要,于每2小时需要进行一次数据录入,故必须要重视录入速度。当数据被录入子菜单时,其每页面设计必须要采用Django的第三方控件,利用其强大功能以达无鼠标操作目标。从本质上来讲,输入员将该子页面打开后,仅有键盘可进行输入操作,方便较为快捷,与用户实际需求吻合。
4.2 集成电路测试结构文件上传
针对集成电路测试管理系统而言,必须要将测试设备工作站所定义的测试结果文件输入数据库,最终才能构成数据分析报表。待晶圆测试完毕后,测试设备将构成晶圆测试结果的文件转变成一个传送信号,上传到数据库服务器,而服务器会依据文件发送信头,最终接纳测试结果文件。
针对测试管理系统为而言,为了确保其传送速度,本文研究中实现了三个方面的优化处理:
(1)针对测试结果文件传送而言,主要应用实时传送原则,即传送时机择取为测试结果文件组成后,对以往分批次传送方式进行了优化补充。从整体上来讲,有助于预防文件过大而促使传送速度滞后,对服务器正常运行具有一定的辅助作用;
(2)文件上传后并未直接植入数据库中,而是暂时存入原始数据暂存器中,有助于防止某些无效格式测试结果文件被上传。譬如在测试中存在了人为中断现象,而诱导某些测试数据最终转变为冗余数据。经由原始数据暂存器剔除此类无效格式文件,能最大限度地确保数据库文件的精准性。此外,经由原始数据暂存器对测试结果文件权限进行整合配置。譬如在存储过程中可允许访问统计结果,不允许访问某些重要数据。从某种角度上来讲,极大地提高了数据库的安全性;
(3)针对测试管理系统开发而言,主要采用存储过程进行统计,包括生产盘存月报、生产日报、周报、月报、季报、年报、设备异常报警率、生产良率表等。基于应用程序界面上,分开统计功能与查询功能,应用统计功能对存储过程进行调用,基于服务器端作用下对信息开展各类汇总作业,并录入历史存表中。而利用查询功能自历史表中对已计算数据进行调用,完善了系统性能,增强了查询效率。
4.3 集成电路测试在线预警、测试数据查询与分析
就集成电路测试在线预警功能模块而言,主要因测试生产线工程师少,在测试过程中,无法及时发现出现的误测或不良测试,为测试工程师及早发现问题提供了有力的帮助。而针对集成电路测试数据查询而言,该模块主要考虑到用户对生产线实时数据具有查询需求,涵盖产品负责人、芯片产品、测试日期、测试站点等信息。同时,数据查询模块还可查询各类良率分析报表,其中查询功能与统计功能单独使用,有助于用户自主选择,其查询内容涵盖测试平台比较报表、良率分析年报、季报、月报、日报等。
5.结束语
综上所述,本文主要以集成、高效、全方位、先进企业管理要求为出发点,进行集成电路测试管理系统开发设计,旨在提升集成电路企业管理水平,增强市场核心竞争力,对半导体测试行业中的企业生产管理系统具有至关重要的作用。在实际开发过程中,由于对现有测试生产线上出现的测试数据无法全面管理,故无法深入分析影响集成电路测试生产效率提高的因素,因此在前期做了大量设备与测试方法研究。在测试管理系统数据库设计完成时,以前台开发工具(Django)、后台数据库(MySQL)为导向,开发了与用户操作需求的吻合的集成电路测试管理系统。在整体开发过程中,立足于数据库并发控制、查询优化等技术难题角度,确保了高效查询速度与数据操作的完整性,最终集成电路测试管理系统实现了五个功能,包括测试数据录入、测试结果文件上传、产品测试在线预警、数据查询与分析和测试运行相关报表生成,与企业信息化、自动化、精益化管理需求相一致,具有较大的应用前景。
参考文献
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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。