集成电路设计精选(九篇)
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第1篇：集成电路设计范文
关键词：集成电路设计企业；成本核算
中图分类号：F23 文献标识码：A
收录日期：2015年8月30日
一、前言
集成电路的整个产业链包括三大部分，即集成电路设计、生产制造和封装及测试。由于集成电路行业在我国起步晚，目前最尖端的集成电路企业几乎全被外资垄断，因此国家从改革开放以来，逐年加大集成电路产业的投入。近年来，我国的集成电路企业飞速发展，规模逐年扩大。根据中国半导体行业协会统计，2015年第一季度中国集成电路产业销售额为685.5亿元。其中，IC设计销售额为225.1亿元，生产制造业销售额为184.9亿元，封装测试销售额为275.5亿元。作为集成电路产业的IC设计得到国家的大力鼓励发展，以期望由IC设计带动整个中国的集成电路产业。我国的集成电路企业主要分布在长三角、珠三角、京津地区和西部的重庆、西安和武汉等。其中，长三角地区集中了全国约55%的集成电路制造企业、80%的集成电路封装测试企业和近50%的集成电路设计企业，该区域已经形成了包括集成电路的研发、设计、芯片制造、封装测试及其相关配套支撑等在内的完整产业链条。
集成电路行业是一个高投入、高产出和高风险的行业，动辄几十亿元甚至几百亿元的投入才能建成一条完整的生产线。国务院在2000年就开始下发文件鼓励软件和集成电路企业发展，从政策法规方面，鼓励资金、人才等资源向集成电路企业倾斜；2010年和2012年更是联合国家税务总局下发文件对集成电路企业进行税收优惠激励，2013年国家发改委等五部门联合下发了发改高技[2013]234号文，凡是符合认定的集成电路设计的企业均可以享受10%的所得税优惠政策。因此，对于这样一个高投入、高技术、高速发展的产业，国家又大力支持的产业，做好成本核算是非常必要的。长期以来，集成电路设计企业由于行业面较窄，又属于高投入、复杂程度不断提高的行业，成本核算一直没有一个明确的核算方法。
二、集成电路设计生产流程
集成电路设计企业是一个新型行业的研发设计企业，跟常规企业的工作流程有很大区别，如下图1。（图1）集成电路设计企业在收到客户的产品设计要求后，根据产品需求进行IC设计和绘图，设计过程中需要选择相应的晶圆材料，以便满足设计需求。设计完成后需要把设计图纸制造成光刻掩膜版作为芯片生产的母版，在IC生产环节，通过光刻掩膜版在晶圆上生产出所设计的芯片产品。生产完成后进入下一环节封装，由专业的封装企业对所生产的芯片进行封装，然后测试相关芯片产品的参数和性能是否达到设计要求，初步测试完成后，把芯片产品返回集成电路设计企业，由设计企业按照相关标准进行出厂前的测试和检验，最后合格的芯片将会发给客户。
对于集成电路设计企业来说，整个集成电路生产流程都需要全方位介入，每个环节都要跟踪，以便设计的产品能符合要求，一旦一个环节出了问题，例如合格率下降、封装不符合要求等，设计的芯片可能要全部报废，无法返工处理，这将会对集成电路设计企业带来很大损失。
三、成本核算方法比较
传统企业的成本核算方法一般有下面几种：
（一）品种法：核算产品成本的品种法是以产品的品种为成本计算对象，归集费用，计算产品成本的一种方法。品种法一般适用于大量大批单步骤生产类型的企业，如发电、采掘等企业。在这种类型的企业中，由于产品的工艺流程不能间断，没有必要也不可能划分生产步骤计算产品成本，只能以产品品种作为成本计算对象。
品种法除广泛应用于单步骤生产类型的企业外，对于大量大批多步骤生产类型的企业或者车间，如果其生产规模小，或者按流水线组织生产，或者从原材料投入到产品产出的全过程是集中封闭式的生产，管理上不要求按照生产步骤计算产品成本，也可以采用品种法计算成本，如小型水泥厂、砖瓦厂、化肥厂、铸造厂和小型造纸厂等。
按照产品品种计算成本，是产品成本计算最基础、最一般的要求。不论什么组织方式的制造企业，不论什么生产类型的产品，也不论成本管理要求如何，最终都必须按照产品品种计算出产品成本。因此，品种法是最基本的成本计算方法。
（二）分批法：分批法亦称订单法，它是以产品的批别（或订单）为计算对象归集费用并计算产品成本法的一种方法。分批法一般适用于单件小批生产类型的企业，如船舶、重型机械制造企业以及精密仪器、专用设备生产企业。对于新产品的试制，工业性修理作业和辅助生产的工具模具制造等，也可以采用分批法计算成本。在单件小批生产类型企业中，通常根据用户的订单组织产品生产，生产何种产品，每批产品的批量大小以及完工时间，均要根据需求单位加以确定。同时，也要考虑订单的具体情况，并结合企业的生产负荷程度合理组织产品的批次及批量。
（三）分步法：分布法是以产品的品种及其所经过的生产步骤作为成本计算对象，归集生产费用，计算各种产品成本及其各步骤成本的一种方法。分布法主要适用于大量大批复杂生产的企业，如纺织、冶金、造纸等大批量、多步骤生产类型的企业。例如，钢铁企业可分为炼铁、炼钢、轧钢等生产步骤。在这种企业里，其生产过程是由若干个在技术上可以间断的生产步骤组成的，每个生产步骤除了生产出半成品（最后步骤为产品）外，还有一些处于加工阶段的在产品。已经生产出来的半成品及可以用于下一生产步骤的再加工，也可以对外销售。
（四）作业成本法：作业成本法是一个以作业为基础的管理信息系统。它以作业为中心，作业的划分从产品设计开始，到物料供应；从工艺流程的各个环节、总装、质检到发运销售全过程，通过对作业及作业成本的确认计量，最终计算出相对准确的产品成本。同时，经过对所有与产品相关联作业的跟踪，消除不增值作业，优化作业链和价值链，增加需求者价值，提供有用信息，促进最大限度的节约，提高决策、计划、控制能力，以最终达到提高企业竞争力和获利能力，增加企业价值的目的。
由于集成电路设计企业的特殊生产工艺流程，集成电路设计企业的主要生产和封装、测试都是在第三方厂家进行，分批法、分步法和作业成本法都不太适合作为集成电路设计企业的成本核算方法，所以品种法将作为集成电路设计企业的基础成本核算方法。
四、IC产品的品种法
品种法作为一种传统的成本核算方法，在集成电路设计企业里是十分实用的。由于集成电路设计企业的生产流程比较特殊，产品从材料到生产、封装、测试，最后回到集成电路设计企业都是在第三方厂商进行，每一个环节的成本费用无法及时掌握，IC产品又有其特殊性，每种产品在生产过程中，不仅依赖于设计图纸，而且依赖于代工的工艺水平，每个批次的合格率并不尽相同，其成品率通常只有在该种产品的所有生产批次全部回到设计企业并通过质量的合格测试入库时才能准确得出，然而设计企业的产品并不是一次性全部生产出来，一般需要若干个批次，或许几十上百个批次加工，在最后几个批次返回设计企业时，早期的许多批次产品早已经发给客户使用了，因此集成电路设计企业的按品种进行成本核算应该是有一定预期的品种法，即需要提前预估该种产品的成品率或废品率，尽量准确核算每一个IC产品的成本。
五、结语
集成电路设计是个技术发展、技术更新非常迅速的行业，IC设计企业要在这个竞争非常激烈的行业站住脚跟或者有更好的发展，就必须紧密把握市场的变化趋势，不断的进行技术创新、改进技术或工艺，及时调整市场需求的产品设计方向，持续不断的通过科学合理的成本控制手段，从技术上和成本上建立竞争优势；同时，充分利用国家对于集成电路产业的优惠政策，特别是对集成电路设计企业的优惠政策，加大重大项目和新兴产业IC芯片应用的研发和投资力度；合理利用中国高等院校、科研院所在集成电路、电子信息领域的研究资源和技术，实现产学研相结合的发展思路，缩短项目的研发周期；通过各种途径加强企业的成本控制手段，来达到提高中国IC设计企业整体竞争实力，扩大市场份额。
主要参考文献：
[1]中国半导体行业协会.cn.
第2篇：集成电路设计范文
【关键词】集成电路设计大赛；创新；教育
IC Design Contest and Developing Innovative Ability
WANG Jinhui HOU Ligang GENG Shuqin YUAN Ying LI Jianjun
Beijing University of Technology
College of Electronic Information and Control Engineering，100124，China
Abstract：Innovation is the soul of a nation's progress and is an inexhaustible force for flourishing nation.IC design contest has four important functions in the university education.They are，respectively，IC design contest enable student to self-learn，innovate，and practise；IC design contest makes potential talents in technological innovation to be discovered and developed；IC design contest broadens employment areas for students；IC design contest improves the quality of university teaching.
Keyword：IC design contest；Innovation；Education
2011年9月18日，由北京电子协会主办的北京集成电路设计大赛如期举行，来自首都及天津地区高等院校微电子专业的200名大学生和研究生进行了笔试、电路设计和版图设计等竞赛单元的激烈角逐，争夺最终的各项大奖。本次集成电路设计大赛是面向大学生和研究生的专业性科技活动，是考察学生集成电路专业理论知识和解决实际问题能力的比赛，调动了广大学生学习集成电路学科专业知识的积极性。集成电路设计大赛有利于促进学科的建设和发展，提高高校教学质量；促进学生综合素质的提高和高校培养质量的提高；有利于增加学校的知名度；有利于增强学习氛围，促进良好学风；但是，从根本上讲，此次大赛引导和带动了创新人才的培养，开辟了创新人才培养的新路径。
同志在全国科学技术大会上指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”建设高水平的高等教育人才培养体系，其关键和核心问题是培养和造就在各个专业中具有创新精神、创新能力和创新人格并最终能够取得创新成果的创新型人才。我国历史悠久，传统教育模式如今仍根深蒂固，即使在高等教育中也一直存在着重继承轻创新、重知识轻能力和重理论轻实践的教育观。只强调课本知识的课堂传授，忽视实验实践教学活动。由于这种教育理念的影响，教师会填鸭式的教学，只注重学生考试成绩的好坏，培养出来的学生创新思维和动手能力较差、继续学习能力欠缺，达不到书本知识和实践经验相结合的要求，满足不了当今高速发展的经济社会对新时期大学生和研究生的需求。面对此种窘境，学生开始渴望有机会参加理论学习之外的实践学习，渴望进行创新学习、创新研究和创新活动，尤其和工业实际联系比较紧密的集成电路专业，学生对这方面的需求更加强烈，集成电路设计大赛有着常规教学所不及的培养功能，参赛的各个高校的指导教师已基本形成共识，即集成电路设计大赛在高校集成电路创新人才培养中的引领作用不可替代。大赛在人才培养中的重要作用主要体现在以下几个方面：
第一，集成电路设计大赛提高了学生自学能力、实践能力和创新能力。学好基本理论和掌握专业技能，为将来的职业发展打下坚实基础，是大学生和研究生在高校中的主要任务。但是填鸭式的教学使许多学生只能处于被动选择、被动接受和被动学习的地位。其习得的理论和技能与实践脱节，这大大影响到学生学习的积极性和主动性。非常不利于学生的个性、潜能和兴趣的发挥。集成电路设计大赛把课堂教学延伸到实际工作之中，这样，学生可以根据自己的特长和爱好，经过阅读、讨论和实践等环节，优化知识结构，增强学生对创新活动的浓厚兴趣。大赛题目符合集成电路专业教学的基本要求，重视知识点和系统性相结合，强调提高学生的动手能力。因此，通过大赛不仅可以培养学生查阅文献的能力、自主学习的能力、解决问题的能力、综合分析能力、科技论文写作能力，还可以培养学生的创新思维，以及理论联系实际和团结协作的精神。很多学生由于参与大赛，懂得了团结合作、共同进步、取长补短的重要性，所以大赛也培养了学生的人格。
第二，通过集成电路设计大赛，发掘了大批在科技创新方面有潜力的优秀大学生和研究生。大赛以当今快速发展的集成电路产业为背景，对学生在实际动手能力、策划能力、协调组织能力等方面提出了更高的要求。所以，大赛极大的激发了学生求知欲和创造欲，为学生提供了一个施展才能的空间和科学实践的舞台。大赛既考验了广大学生是否具有坚定的信念、顽强的意志、敢于迎难而上和团结协作的精神等优秀素质，也检验了它们的创新思维、创新能力、创新意识、创新精神。可以说，大赛对学生专业素质的培养、意志的磨炼是课本上没有的，是课堂教学所远不能及的。因而通过此次集成电路设计大赛，大批大学生和研究生的精英脱颖而出，并被广泛关注。
第三，集成电路设计大赛为学生就业拓宽了渠道。大赛为优秀人才的脱颖而出提供了专门舞台。通过集成电路设计大赛，能够发现和培养一批在科技创新方面有作为、有潜力的优秀人才，这样一方面学生以大赛成绩作为自己就业能力的证明，增加就业的筹码；另一方面，企业可以通过大赛选拔人才，组委会和高校也可以通过大赛吸引知名企业前来观摩，从而推荐大赛成绩优异者，这也为高校部分解决了就业问题。在大赛的研讨会上，很多公司的代表都表示，非常愿意吸收获得优异成绩的参赛者，进入企业的研发一线，所以集成电路设计大赛达到了企业、学生和高校的三赢，但收获最大的还是学生本身。
第四，集成电路设计大赛具有促进高校学风建设、学科和专业建设，提高教学质量的功能。高校学风是大学生和研究生在求知目的、治学态度、认识方法等方面长期形成的具有一定稳定性和持续性的精神倾向、心理特征的综合外在表现形式。集成电路设计大赛要求学生具有扎实的基本功，实事求是的态度，学生为了适应大赛的要求在大赛准备阶段必须刻苦努力，脚踏实地，自然学风大为改善。在高校，以何为基点科学地制定学科发展规划，是学科建设的核心问题，集成电路设计大赛能够有效地检验基点适当与否，起到了晴雨表和校正仪的作用。大赛的成绩能有效地反映学校的办学水平、人才培养目标、人才培养特色、人才培养质量，以及专业建设、课程体系建设、教学方法、教学手段等内容。大赛的功效之一，就在于它能够发现人才培养环节中的问题和不足，从而促使我们调整学科布局、完善学科组织、加强学科队伍、建设学科基地、建立学科制度、营造学科环境等。
总之，对学生进行创新能力的培养是当今建设高水平大学的核心任务之一，刻不容缓，而又任重而道远。组织引导学生参加集成电路设计大赛，无疑是一条极佳的实现途径。而高校要做的工作是把日常教学、实践环节、学科建设、人才培养、甚至学生就业等与集成电路设计大赛进行有机结合，逐步实现以大赛为依托、培养学生实践创新能力的目标。
参考文献
[1]杨一涛.大学生竞赛与本科教学相结合培养人才的方法探索[J].南昌高专学报,2010
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第3篇：集成电路设计范文
关键词：IP技术 模拟集成电路 流程
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-02
1 模拟集成电路设计的意义
当前以信息技术为代表的高新技术突飞猛进。以信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈，集成电路（IC，Integrated circuit）作为当今信息时代的核心技术产品，其在国民经济建设、国防建设以及人类日常生活的重要性已经不言
而喻。
集成电路技术的发展经历了若干发展阶段。20世纪50年代末发展起来的属小规模集成电路（SSI），集成度仅100个元件；60年展的是中规模集成电路（MSI），集成度为1000个元件；70年代又发展了大规模集成电路，集成度大于1000个元件；70年代末进一步发展了超大规模集成电路（LSI），集成度在105个元件；80年代更进一步发展了特大规模集成电路，集成度比VLSI又提高了一个数量级，达到106个元件以上。这些飞跃主要集中在数字领域。
（1）自然界信号的处理：自然界的产生的信号，至少在宏观上是模拟量。高品质麦克风接收乐队声音时输出电压幅值从几微伏变化到几百微伏。视频照相机中的光电池的电流低达每毫秒几个电子。地震仪传感器产生的输出电压的范围从地球微小振动时的几微伏到强烈地震时的几百毫伏。由于所有这些信号都必须在数字领域进行多方面的处理，所以我们看到，每个这样的系统都要包含一个模一数转换器（AD，C）。
（2）数字通信：由于不同系统产生的二进制数据往往要传输很长的距离。一个高速的二进制数据流在通过一个很长的电缆后，信号会衰减和失真，为了改善通信质量，系统可以输入多电平信号，而不是二进制信号。现代通信系统中广泛采用多电平信号，这样，在发射器中需要数一模转换器（DAC）把组合的二进制数据转换为多电平信号，而在接收器中需要使用模一数转换器（ADC）以确定所传输的电平。
（3）磁盘驱动电子学计算机硬盘中的数据采用磁性原理以二进制形式存储。然而，当数据被磁头读取并转换为电信号时，为了进一步的处理，信号需要被放大、滤波和数字化。
（4）无线接收器：射频接收器的天线接收到的信号，其幅度只有几微伏，而中心频率达到几GHz。此外，信号伴随很大的干扰，因此接收器在放大低电平信号时必须具有极小噪声、工作在高频并能抑制大的有害分量。这些都对模拟设计有很大的挑战性。
（5）传感器：机械的、电的和光学的传感器在我们的生活中起着重要的作用。例如，视频照相机装有一个光敏二极管阵列，以将像点转换为电流；超声系统使用声音传感器产生一个与超声波形幅度成一定比例的电压。放大、滤波和A/D转换在这些应用中都是基本的功能。
（6）微处理器和存储器：大量模拟电路设计专家参与了现代的微处理器和存储器的设计。许多涉及到大规模芯片内部或不同芯片之间的数据和时钟的分布和时序的问题要求将高速信号作为模拟波形处理。而且芯片上信号间和电源间互连中的非理想性以及封装寄生参数要求对模拟电路设计有一个完整的理解。半导体存储器广泛使用的高速/读出放大器0也不可避免地要涉及到许多模拟技术。因此人们经常说高速数字电路设计实际上是模拟电路的
设计。
2 模拟集成电路设计流程概念
在集成电路工艺发展和市场需求的推动下，系统芯片SOC和IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点。随着集成技术的不断发展和集成度的迅速提高，集成电路芯片的设计工作越来越复杂，因而急需在设计方法和设计工具这两方面有一个大的变革，这就是人们经常谈论的设计革命。各种计算机辅助工具及设计方法学的诞生正是为了适应这样的要求。
一方面，面市时间的压力和新的工艺技术的发展允许更高的集成度，使得设计向更高的抽象层次发展，只有这样才能解决设计复杂度越来越高的问题。数字集成电路的发展证明了这一点：它很快的从基于单元的设计发展到基于模块、IP和IP复用的
设计。
另一方面，工艺尺寸的缩短使得设计向相反的方向发展：由于物理效应对电路的影响越来越大，这就要求在设计中考虑更低层次的细节问题。器件数目的增多、信号完整性、电子迁移和功耗分析等问题的出现使得设计日益复杂。
3 模拟集成电路设计流程
3.1 模拟集成电路设计系统环境
集成电路的设计由于必须通过计算机辅助完成整个过程，所以对软件和硬件配置都有较高的要求。
（1）模拟集成电路设计EDA工具种类及其举例
设计资料库―Cadence Design Framework11
电路编辑软件―Text editor/Schematic editor
电路模拟软件―Spectre，HSPICE，Nanosim
版图编辑软件―Cadence virtuoso，Laker
物理验证软件―Diva，Dracula，Calibre，Hercules
（2）系统环境
工作站环境；Unix-Based作业系统；由于EDA软件的运行和数据的保存需要稳定的计算机环境，所以集成电路的设计通常采用Unix-Based的作业系统，如图1所示的工作站系统。现在的集成电路设计都是团队协作完成的，甚至工程师们在不同的地点进行远程协作设计。EDA软件、工作站系统的资源合理配置和数据库的有效管理将是集成电路设计得以完成的重要保障。
3.2 模拟集成电路设计流程概述
根据处理信号类型的不同，集成电路一般可以分为数字电路、模拟电路和数模混合集成电路，它们的设计方法和设计流程是不同的，在这部分和以后的章节中我们将着重讲述模拟集成电路的设计方法和流程。模拟集成电路设计是一种创造性的过程，它通过电路来实现设计目标，与电路分析刚好相反。电路的分析是一个由电路作为起点去发现其特性的过程。电路的综合或者设计则是从一套期望的性能参数开始去寻找一个令人满意的电路，对于一个设计问题，解决方案可能不是唯一的，这样就给予了设计者去创造的机会。
模拟集成电路设计包括若干个阶段，设计模拟集成电路一般的过程。
（l）系统规格定义；（2）电路设计；（3）电路模拟；（4）版图实现；（5）物理验证；（6）参数提取后仿真；（7）可靠性分析；（8）芯片制造；（9）测试。
除了制造阶段外，设计师应对其余各阶段负责。设计流程从一个设计构思开始，明确设计要求和进行综合设计。为了确认设计的正确性，设计师要应用模拟方法评估电路的性能。
这时可能要根据模拟结果对电路作进一步改进，反复进行综合和模拟。一旦电路性能的模拟结果能满足设计要求就进行另一个主要设计工作―电路的几何描述（版图设计）。版图完成并经过物理验证后需要将布局、布线形成的寄生效应考虑进去再次进行计算机模拟。如果模拟结果也满足设计要求就可以进行制造了。
3.3 模拟集成电路设计流程分述
（1）系统规格定义
这个阶段系统工程师把整个系统和其子系统看成是一个个只有输入输出关系的/黑盒子，不仅要对其中每一个进行功能定义，而且还要提出时序、功耗、面积、信噪比等性能参数的范围要求。
（2）电路设计
根据设计要求，首先要选择合适的工艺制程；然后合理的构架系统，例如并行的还是串行的，差分的还是单端的；依照架构来决定元件的组合，例如，电流镜类型还是补偿类型；根据交、直流参数决定晶体管工作偏置点和晶体管大小；依环境估计负载形态和负载值。由于模拟集成电路的复杂性和变化的多样性，目前还没有EDA厂商能够提供完全解决模拟集成电路设计自动化的工具，此环节基本上通过手工计算来完成的。
（3）电路模拟
设计工程师必须确认设计是正确的，为此要基于晶体管模型，借助EDA工具进行电路性能的评估，分析。在这个阶段要依据电路仿真结果来修改晶体管参数；依制程参数的变异来确定电路工作的区间和限制；验证环境因素的变化对电路性能的影响；最后还要通过仿真结果指导下一步的版图实现，例如，版图对称性要求，电源线的宽度。
（4）版图实现
电路的设计及模拟决定电路的组成及相关参数，但并不能直接送往晶圆代工厂进行制作。设计工程师需提供集成电路的物理几何描述称为版图。这个环节就是要把设计的电路转换为图形描述格式。模拟集成电路通常是以全定制方法进行手工的版图设计。在设计过程中需要考虑设计规则、匹配性、噪声、串扰、寄生效应、防门锁等对电路性能和可制造性的影响。虽然现在出现了许多高级的全定制辅助设计方法，仍然无法保证手工设计对版图布局和各种效应的考虑全面性。
（5）物理验证
版图的设计是否满足晶圆代工厂的制造可靠性需求？从电路转换到版图是否引入了新的错误？物理验证阶段将通过设计规则检查（DRC，Design Rule Cheek）和版图网表与电路原理图的比对（VLS，Layout Versus schematic）解决上述的两类验证问题。几何规则检查用于保证版图在工艺上的可实现性。它以给定的设计规则为标准，对最小线宽、最小图形间距、孔尺寸、栅和源漏区的最小交叠面积等工艺限制进行检查。版图网表与电路原理图的比对用来保证版图的设计与其电路设计的匹配。VLS工具从版图中提取包含电气连接属性和尺寸大小的电路网表，然后与原理图得到的网表进行比较，检查两者是否一致。
参考文献
第4篇：集成电路设计范文
关键词 集成电路设计 教学方法 教学探索
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）19-0006-02
1958年，美国德州仪器公司的基尔比发明了第一块集成电路，随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展，集成电路的规模可以达上亿个晶体管。集成电路具有速度快、体积小、重量轻等优点，广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其2012年集成电路设计市场应用结构如图1所示。
自2006年以来，我国集成电路的产值为126亿美元，占全球产业总产值的5.1%，2013年我国集成电路的产值为405亿美元，占全球产业总产值的13.3%。2006年到2013年的年复合增长率达到18%，远超过全球集成电路产业整体增速。我国集成电路行业的产值如表1所示。
近年来，半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速，因此对集成电路设计人才的需求剧增。为了满足社会日益发展的需要，国家在高校内大力推广集成电路设计相关的课程，并且取得了较好的效果，使人才缺口减小，但是还是不能满足国内对集成电路设计人才实际数量的需求。为了更好地加快集成电路设计人才的的培养，本文针对《数字集成电路原理》教学中存在的问题，并且根据教学的现状，探索出集成电路设计的教学改革。
一、数字集成电路设计原理教学中的现状
集成电路设计相对于以分立器件设计的传统的电子类专业而言，偏向于系统级的大规模集成电路设计，因此，微电子专业和集成电路设计专业的学生注重设计方法的形成，避免只懂理论、不懂设计的现象。即使学生掌握了设计的方法，能够进行一些小规模的集成电路设计，但是设计出来的产品不能用，不能满足用户的需求。这就成了数字集成电路设计原理面临的问题。
二、数字集成电路设计原理教学改善的方法
（1）针对上述的问题，在多年教学的基础上，在教学方法上进行改进，改变传统的以教师为中心，以课堂讲授为主的教学方式，采用项目化教学来解决数字集成电路设计中只懂理论、不懂设计的现状。注重数字集成电路设计原理与相关课程之间的内部联系，提高学生的学习兴趣，通过将一个项目拆分成几个小项目，使学生在项目中逐渐加深了对知识点理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的集成电路设计概念。学生分成5-8人一组，通过小组的方式加强了学生的相互合作能力，让学生更有责任感和成就感。学生应用相关的EDA软件来完成项目的设计，能够掌握硬件描述语言、综合应用等数字集成电路设计工具。
（2）通过PDCA戴明环的方式改善了集成电路设计的产品可用度不高的问题。在集成电路设计过程中，通过跟踪课内外学生设计中反应的问题，对项目难易度的进行调整，提高学生计划、分析、协作等多方面的能力。结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整。通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学内容和方法，使其满足社会对数字集成电路设计人才的需求。PDCA戴明环如图2所示。
（3）开展校企合作的方式，进一步提高教学质量和学生的综合素质，促进企业和学校的共同发展。这种方式实现了学校与企业的优势互补，资源共享，培养出更加适合社会所需要的集成电路设计人才，也能够让学校和企业形成无缝对接。
三、小结
随着大规模集成电路设计的发展，更多的设计工具和设计方法出现，因此，使用最新的设计工具，合理设置《数字集成电路设计原理》的教学内容，可以提高学生的设计能力和培养学生的创新能力。通过对《数字集成电路设计原理》课程教学的探索，改变了以教师为中心的传统采理论课教学方式，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践都能够满足集成电路设计人才的要求。
参考文献：
[1]殷树娟，齐巨杰. 集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-65.
[2]王铭斐，王民，杨放.集成电路设计类EDA技术教学改革的探讨[J].电脑知识与技术， 2012，8（9）：4671-4672.
第5篇：集成电路设计范文
IC行业是现代化国家国民经济的基础行业，也是关系经济发展和国防安全的支柱产业，对于国民经济和国家安全具有重要影响，随着低碳经济越来越深入人心，通过能源智能化管理来降低能耗的节能产品将快速增长。
中颖电子本着专业专精的精神，专注于单片机(MCU)产品集成电路设计。MCU是微控制器(MicroControlUnit)的英文简称，是指随着大规模集成电路的出现及发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制，主要应用于各种小家电、白色家电、黑色家电、汽车电子周边、运动器材、医疗保健、四表(水、电、气、暖)、仪器仪表、安防、电源控制、马达控制、工业控制、变频、数码电机、计算机键盘、鼠标、网络音乐(便携式、车载、床头音响)、无线儿童监控器、无线耳机/喇叭/门铃。
同时，在扩大家电及计算机数码产品的基础上，中颖电子又扩充了OLED、电池管理等绿色能源系列产品，以环保节能的先进理念，揭开新的篇章。MCU在节能方面的作用并不局限于“节流”，在“开源”方面也有广泛的应用，如太阳能、风能等绿色能源的转换模块，以及电动汽车的电池管理系统等。低碳经济的快速发展，也将促进芯片设计行业的发展。
此外，中颖电子是首批被中国工业及信息化部和上海市信息化办公室认定的IC设计企业，并连续11年被认定为上海市高新技术企业。目前，该公司在国内已取得11项发明专利和4项实用新型专利，并在我国台湾地区获得发明专利5项，已登记的集成电路布图设计权84项，已登记的软件著作权7项。
中颖电子的产品主要针对中国市场，有贴近市场的先天优势，区别于欧美日韩大型IC设计企业采用的通用MCU的经营方式。
第6篇：集成电路设计范文
关键词：相控阵收发组件；射频微波；集成电路设计；GaN工艺；高技术装备 文献标识码：A
中图分类号：TP391 文章编号：1009-2374（2016）35-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.005
当前，微波单片集成电路已经在各类高技术装备中得到了广泛的应用，例如电子战系统、战术导弹、通信系统等。电路系统作为相控阵雷达的基础，电路组件的各个指标均会对雷达技术的发展造成影响，性能指标也影响着雷达的技术标准，体积和重量对雷达的成本、稳定性和小型化以及应用前景也有比较大的影响。而基于微波集成电路的设计可以有效降低雷达的重量、缩小雷达的体积、提高雷达的稳定性。
1 相控阵收发组件中应用射频微波集成电路的意义
1.1 射频损耗比较低，接收或者是发射的效率比较高
原来就有收发组件的可以直接连接天线，也可以直接做到天线上，从而使接收或者是发射信号的频率损耗得到有效控制。一般情况下，射频损耗要比无源相控小6～10dB，也就是灵敏度被提升了6～10dB，因此，在同样的发射功率下，雷达的最大探测距离会被提升70%左右。
1.2 提升了雷达分辨率
一般情况下，有源相控阵的信号带宽能够达到载波信号的1/5，而无源相控阵信号带宽的最大值仅为1/10左右，这就可以发现，有源相控阵雷达比无源相控阵雷达的频率高出很多。信号带宽增加以后，会给敌方跟踪造成严重的干扰，从而使雷达的抗干扰能力得到不断的提升。
1.3 实现了小型化和轻质化
单片微波集成电路被采用后，使雷达的体积得到了有效的缩减，使雷达的重量得到降低，从而使雷达成本得到了有效控制。
1.4 提高了可靠性
许多T/R组件分布在有源阵里，T/R组件出现问题的数目在10%左右的时候，雷达距离变化不明显；问题数目在5%之内的时候，副瓣电平变差不明显，所以有源相控阵雷达系统要比无源相控阵雷达系统的可靠性高出一个数量级。
1.5 多功能性
多个接收波束的自适应控制以及数字波束的构成都可以得到较好的实现，还可以将多功能进行较好的实现。
2 氮化镓工艺在射频微波集成电路设计中的应用
2.1 设计优点
在国民经济中，射频微波单片集成电路发挥的作用至关重要，尤其是在军事领域和通信领域中所发挥的作用特别重要。在民用通信行业中，硅基CMOS的RFIC占据着核心位置，尤其是在无线局域网中应用最为普遍，如今在军事领域中占据主导位置的则是化合物半导体。化合物半导体器件中磷化铟（In P）和砷化镓（Ga As）的特征频率基本可以实现280GHz，然而两种材质的输出功率比较有限，磷化铟（In P）的最佳值为1.5W/mm@30GHz，砷化镓（Ga As）的最佳输出功率值可以达到1.4W/mm@8GHz，这些材料的最佳输出值已经与极限值比较接近了。在高频无线通信领域里，尤其是雷达系统中，过去的窄禁带半导体已经接近被淘汰的边缘。
此外，在使用SiC材质的时候，其加工难度要比其他半导体材质高出很多，过去的离子束注入和刻蚀已经无法满足需要了，所以在使用微波功率的时候，Ga N材质越来越受到人们的欢迎。Ga N材质不但在微波功率领域中得到广泛的使用，还在微波低噪声领域得到了不断的使用，以往的收发系统里，在接收机的前端会安装限幅器，以此来确保接收机的安全可靠，同时给低噪音放大器提供保护，使其不会受到超大射频信号的干扰。Ga N基收发系统击穿电压值比较大、工作电压比较高，能够接收较大的功率容量，所以能够在Ga N基收发系统中取消限幅器，从而使系统更加的简便，使其性能得到不断提升。
2.2 电路设计
数字电路控制信号主要包括SPI转换和TTL电平两种输出形式，一般情况下，TTL电平控制着高速控制装置。对于将耗尽型晶体管当作开关的有些化合物半导体器件来说，主要使用Ga N和Ga As来进行实现，需要使用关断电压、晶体管导通以及TTL控制信号进行良性转换。要想使TTL电压转换成可控制耗尽型就需要转换TTL电平电路，主要的输出电压为Ga N基HEMT射频开关的启动和关闭两种互补型电路。经常使用的两组TTL电压值分别为3.3V和5V，日常使用到的TTL电平基本都是3.3V的，耗尽型Ga N晶体管的夹断阈值基本都是-2.5V，晶体管要想实现全部导通，其电压值一定要在-1V以上，实现全部开断的最佳电压值要在-3V以内，所以输出电压值的最佳范围为-4～0V之间。
在数字电路使用的过程中，耗尽型器件已经基本满足需要，要想使电路功能得以实现，需要使用增强型（E模）来完成，比如n型增强型器件等，关键性的结构有F等离子体处理增强型器件、pn结构、刻蚀槽栅结构以及薄势垒结构等。薄势垒结构器件的阈值电压都不高，受势垒层比较薄的影响，使得沟道载流子浓度都不高，进而使器件的饱和电流值都非常小；受刻蚀槽栅结构的精准度的影响，使得刻蚀深度技术很难实现，该技术的重复性不是很好，栅漏电比较突出，刻蚀损伤比较严重；pn结构器件击穿电压比较强，栅金属和沟道比较远，因此器件饱和电流和跨导不大，使得F离子体注入式增强型器件结构得到了普遍使用，该技术是由香港科技大学陈敬和蔡勇发明的，该技术重复性比较高，技术比较简单，对F等离子体的注入条件进行改变可以实现对调控器件阈值电压的控制。详见图1所示：
增强/耗尽型器件技术的不断发展与Ga N基增强型器件的发展有着直接的关系，西安电子科技大学在国防重点实验室使用宽带隙半导体技术对Ga N E/D模技术进行了不断的研究，从而得到了本文的主要研究内容，即TTL电平转换电路。Curtice2模型是主要的电路仿真模型原型，器件主要有肖特基二极管和增强/耗尽型HEMT两个组成部分，电源电压值为+5V或者-5V，电平转换电路的种类为反相器结构和差分转换结构。实验室Ga N技术需要不断改进，差分结构性能与E/D模技术有着直接关联，所以使用反相器逻辑更加合理。电平转换电路拓扑结构如图2所示：
输入端VIN的电压低于0.4V时，即为低电压，使得T2增强型晶体管的导通阈值电压得不到满足，T2晶体管就会自动断开，促使沟道电阻不断变大。二极管连接的是T1耗尽型晶体管，使其一直处于绝对导通状态，T2晶体管消耗了绝大多数的压降，T3的栅极电压与VDD比较接近，使得T3被完全导通。此时通过四个肖特基二极管将电压降低，使得VOUT1输出电压的电压值为0V。当VOUT1的电压值是0V的时候，T6晶体管被完全导通，为了使T5晶体管比T6晶体管的沟道电阻大，就需要将T5的输出电压设计成为0V，这时T8晶体管比T7晶体管的沟道电阻小，通过二极管将T7输出电压降低，输出VOUT2的低电压值与-4V比较接近。输入端VIN电压比2.7V大时，即为高电平，此时T2增强型晶体管被完全导通，沟道电阻非常低。T3关闭的时候，其栅极电压值与0V比较接近，四个肖特基二极管与T4实现并联，从而将电压值降低，T4的尺寸一定要科学，确保VOUT1的输出电压值达到-4V，此时T6晶体管完全关闭，T5输出的电压值为高电平值，T8被完全关闭，T7实现导通，通过二极管将电源电压VDD进行降压处理，使其达到0V，这就使得电平转换全部完成，详见图3所示。为了使耗尽型微波器件得到有效控制，电路就要将TTL电平转换成一组差分输出电压信号，其高、低电平分别为0V和-4V。
3 结语
综上所述，该电平转换电路将肖特基二极管和反相器串联到一起，然后使用器件的栅层金属作为互联结构，将肖特基二极管连接起来，省去了多层金属互联，工艺流程简化，布线也得到了进一步简化。
参考文献
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[2] 李士鹏，黄善国，张杰.智能光网络的分布式和动态网络管理[J].光通信技术，2010，（7）.
第7篇：集成电路设计范文
在后金融危机时期，为了振兴国家经济，国务院陆续出台了十大产业振兴计划，并决定加快培育和发展包括新一代信息技术在内的七大战略性新兴产业，技术创新、产业升级和结构调整成为新时期发展的主旋律。然而，二十世纪后叶我国悄然进入信息化社会以来，什么是支撑信息化社会发展的基石?不是所有人都有清楚的认识。电子信息(IT)技术60多年的发展史告诉我们，IT技术是信息化社会的基础，集成电路(IC、芯片)和软件是电子信息技术的基本构成，软件的发展以IC和硬件为基础条件，显然，IC是支撑当今信息化社会发展的基石。
进入新世纪以来，虽然我国经济取得举世瞩目的成就，但是我们也要看到我国IT产业的核心技术和创新能力与世界发达国家相距甚远，中国庞大的IT产业是一个缺“芯”少“魂”的产业。虽然中国成为了IC产品的消费大国，但自给能力还不到20％，大量核心IC需要进口，IC的进口额甚至超过了石油和铁矿砂。在全球经济一体化信息化的今天，中国面临着产业升级、结构调整和技术创新等重大挑战，要求我们要瞄准IC产业这个具有基石作用，又与国外存在巨大差距的领域，加快发展并进行赶超。
新年伊始，温总理主持召开国务院常务会议，强调软件和IC产业是国家战略性新兴产业，是国民经济和社会信息化的重要基础。要从六个方面进一步鼓励和扶持软件和IC产业的发展。1月28日，国务院印发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2011]4号)，业内称为新18号文，这是继“十五”、“十一五”期间执行的18号文之后，国务院再次推出的支持软件和IC产业发展的政策，并加强了对IC产业的支持力度，这表明国家高度重视IC产业的发展。
IT产业是深圳的支柱产业，IC是IT产品的技术核心，是知识产权的载体，而IC设计是IC产业链的龙头，所以加快IC设计产业的发展对促进深圳自主知识产权研发、技术创新、产业升级和结构调整，以及建设创新型城市具有非常重要的意义。
2、发展集成电路产业的重要性
IC技术既是IT产业和战略性新兴产业的核心技术，同时对传统产业也具有极强的渗透力和带动作用。随着全球信息化和知识经济时代的到来，IC产业的战略地位越来越重要，已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的关键产业，IC产业的自主创新能力决定了国民经济和科学技术的核心竞争力。IC产业是具有战略性和市场性双重特点的产业。在国防建设和国家安全领域，IC在信息战和武器装备中起着维护国家意志、捍卫国家的关键作用；在经济建设和增强综合国力的过程中，IC又是核心竞争力的具体表现。
进入新世纪以来，IC的核心技术地位和作为国民经济“倍增器”的作用不断得到体现。例如，在军工和航天领域，军舰、坦克、飞机、导弹和航天器中，IC的成本分别占到总成本的22％、24％、33％、45％和66％；在国民经济领域，采用变频调速等电子技术改造风机、水泵，每年可节电659亿千瓦时，相当于三个葛洲坝发电站的发电量；采用交流传动改造电力机车，可节电20％～40％，改造内燃机车可节油12％～14％。
IC产业从国防、航空航天、通信、交通、网络和电子政务等各个领域影响着国民经济和国家安全。可以列举出无数高度依赖于IC的应用。例如在国防方面：有先进的智能武器、制导武器、电子侦察、电子干扰、远程指挥、网络攻击对抗等应用；在航空航天领域：有飞行控制、通信联络、卫星遥感遥测、全球卫星定位等应用；在通信方面：有固定通信、移动通信、互联网、可视化通信等应用；在交通方面：有城市智能交通控制、高速列车系统、地铁捷运系统等应用；在网络方面：IC更是高密度的应用，如果把网络系统比作高楼大厦的话，可以毫不夸张地说这座大厦是用IC堆砌而成；军事通信和电子政务是信息安全的重要领域，IC促成了高效快捷的通信和政务系统建设，但如果不能采用自主知识产权的安全IC产品，无异于向对手或敌方开辟了高速泄密通道。
IC对国民经济的贡献率远远高于其它产品。如果以单位质量原油对GDP的贡献为1，则钢锭为1.1，汽车为50，IC竟高达20000。有人甚至认为“谁控制了超大规模集成电路，谁就控制了世界产业”。
IC是改造和提升传统产业的核心技术。这是因为IC对传统产业具有极强的功能扩充和性能提升能力。对传统产业的自动化和智能化改造都离不开IC产品的应用。例如：在汽车制造行业引入自动控制流水线、生产机器人；在机械加工行业引入数控机床、光机电自动化设备；在管理行业建立各类管理信息系统(MIS)，诸如工程MIS、医院MIS、供电MIS、路灯MIS、交警MIS等；在现代农业中引入监控系统和自动控制系统；在教学方面引入多媒体电化教学等等。
IC产业是其他战略性新兴产业的牵引抓手。七大战略性新兴产业中四个(高端装备制造产业、新能源产业、节能环保产业、新一代信息技术产业)直接与IC应用相关。
综上所述，如果IC产业受制于人，将会在国家安全、技术安全、和信息安全等方面存在很大隐患，将很难保证在应对未来太空条件下的信息化战争中立于不败之地，将很难保证在全球化的知识型经济的激烈竞争中占领先机。
3、我国集成电路产业的发展现状
进入新世纪以来，中国的IT产业快速发展壮大，赢得了世界电子工厂的盛誉，中国成为IC消费大国，也是IC进口大国。但与国际先进国家和地区相比，我国IC自给能力严重不足。我国IC产业存在发展基础较为薄弱，企业科技创新和自我发展能力不强，应用开发水平急待提高，产业链有待完善等问题。我国IC产业既具有发展空间非常广阔的优势，又具有快速发展的必要性和紧迫性。
2005年以来统计数据显示，我国已成为全球最大的IC消费市场，2010年中国IC消费额已接近全球IC市场规模的二分之一。2010年世界半导体市场规模约为3038亿美元，全球IC市场规模预计不超过2700亿美元，中国IC进口额扣除出口额，逆差高达1277.4亿美元，如图1所示，是全球IC市场规模的47.3％。
图1示出，多年来IC进口金额超过了原油，是中国最大宗的单项进口物资。2010年我国IC进口金额为1569.9亿美元，同比增长30.9％(原油的进口额为1351.5亿美元、铁矿砂的进口额为794.3亿美元)。IC出口金额仅为292.5亿美元，同比增长25.5％。IC进出口逆差高达1277.4亿美元，约合8400亿人民币。
近年来，虽然中国IC产业快速发展，但IC的自给能力和国内巨大的市场需求反差巨大。根据中国半导体行业协会初步统计，2010年国内IC产业销售额1424亿元，同比增长28.4％，但仅占全球市场规模9088亿元的15.7％。其中，设计业销售383亿
元，同比增长41.9％；制造业销售409亿元，同比增长19.9％；封测业销售632亿元，同比增长26.8％。历年国内IC市场规模、销售收入情况详见图2。
IC设计是IC产业链的龙头，发展IC产业首先要发展IC设计产业。目前，国内IC设计产业十分弱小，需要大力促进和发展。2008年的统计数据表明，国内IC设计业前42家企业的销售额为153.2亿元，每个企业平均约3.65亿元(约5200万美元)，同期世界设计企业前42家的销售额为406.6亿美元，每个企业平均为9.69亿美元，国内外企业规模相差18倍以上，企业规模差距十分明显。
4、集成电路设计是产业发展的关键
IC产业链由IC设计、制造、封装测试组成。虽然产业链各环节都是技术密集型的产业，集高技术、高投入、高风险和高附加值于一身，但各个环节又各有不同特点。制造和封装测试属于代工行业，主要是接受IC设计公司的委托，代为加工IC，不对最终产品拥有产品所有权，盈利主要靠赚取稳定的代工费；而IC设计公司拥有最终产品的所有权，成功的产品可以大批量生产和销售，其代工费在大批量销售收入中只占较小比例。创新性好、市场定位好的IC设计可产生很高的利润回报。
IC设计是IT产品创意的实现过程。通过IC设计，可以把技术创新中的新点子、新算法、新发明、新标准等知识产权固化到所设计的IC芯片中去。同时，由于IC芯片实现过程的高投入和高技术壁垒，阻止了低层次竞争者进入，可以实现技术创新的超额收益。改革开放以来，发达国家和地区正是利用知识产权壁垒和集成电路壁垒，在“中国制造工厂”赚取了超额的技术创新利润收益。
深圳的中兴通讯和华为技术等公司正是由于在90年代初期，率先涉足IC设计，研发为自己整机配套的具有自主知识产权的核心IC产品，打破了外国公司的知识产权壁垒和集成电路壁垒，实现了整机产品的高附加值和超额利润，使两家企业把利润的10％投入技术研发成为可能，大大提高了企业技术创新能力和国际竞争能力，并快速发展成为具有世界影响力的跨国公司。
IC设计产业对下游产业具有“放大效应”。随着IC越来越成为整机系统的核心竞争力，IC设计对下游产业的牵引作用和拉动效应越来越明显。IC设计带动下游的系统设计和整机产业的发展，并推动下游产业形成产业集群。根据行业统计数据，上游IC设计产业对下游整机产业的拉动比例为1:20以上。以MP4产业为例，上游主芯片提供商北京君正的员工数为80人，年产值约为2亿人民币；围绕君正的方案设计约20多家，员工总数约300～400人；下游MP4整机企业有100多家，从业人员约10，000人，产值约30～40亿元。手机产业与之类似，由于上海展讯和中国台湾MTK在上游核心芯片上的突破，打破了欧美厂商的垄断，造就了一个庞大的手机产业集群：包括几百家手机方案设计公司、几千家手机集成和销售商、上万家配套厂商，每年产值上千亿元，从业人员以百万计。
在后经济危机时期，低利润率依赖出口的经济模式已被时代所抛弃，中国面临着产业升级和结构转型的大考。在全国上下重视自主创新的今天，中国应该加快发展IC产业的步伐，缩短与发达国家和地区的差距。特别是要重视优先发展IC设计产业，提高企业的自主创新能力，为新时期国家技术创新、产业升级和结构调整做出贡献。
5、深圳具有发展集成电路设计产业的独特优势
首先，深圳是全国IC产品的集散中心。全国的电子零件交易特别是集成电路的交易80％是在深圳完成的，这是全国性的独特优势，也可能是全球性的独特优势。深圳具有全国最多的IC以及电子零配件商和应用方案商，国内外大的电子零件及IC商、著名的应用方案商都在深圳建立自己的总部或者分部。这些是北京、上海、苏州等IT产业发达的地区所不及的优势。
其次，云集深圳和珠三角地区的电子整机厂家是IC的主要市场,IC设计企业可以和整机厂商互动合作，形成国内最好的技术创新环境和产业发展氛围。深圳已经有一批具有很强自主研发能力的系统整机厂商，他们已经有能力基于本地IC进行产品定义和设计，并且非常希望利用本地IC提升产品的性价比。例如，贴牌手机就大量采用了中国大陆和中国台湾地区的核心IC。其它消费类电子产品领域也是如此。
再次，深圳IC产业链日趋完善，是国内发展IC设计产业环境最好的地区之一。除了良好的市场环境、应厢环境以外，深爱半导体的良性发展、方正微电子6英寸线的投产运行、中芯国际8英寸线的建设，以及安博微电子、赛美科微电子等封装测试企业的发展壮大，可为深圳IC设计企业提供较全面的产业链卜配套服务。深圳成为发展IC设计产业的沃土，具有进一步做大做强的势能。
同时，深圳具有良好的软件环境和物流基础，以及灵活的市场机制，为IC产品的配套、销售和应用提供良好的配套环境，国内外IC设计公司纷纷在深圳设立研发中心，大型跨国公司也在深圳设立配购中心。
从金融危机发生后的情况看，相比国内其它城市，深圳更有潜力发展成为亚洲乃至世界的“硅谷”。深圳不仅有一批规模虽小但极具活力和生存能力的小型公司，它们的前景值得期待；另外，一些外地IC设计公司也纷纷将深圳销售办事处升级为包括研发的独立公司，显示了深圳的吸引力。为了迎合全球性的低成本创新潮流，金融危机后一批国内外公司也将研发和市场基地向深圳转移，这是深圳应该抓住的历史性机遇。
6、深圳IC设计产业发展现状
6.1、深圳IC设计产业健康发展，产业规模持续扩大。
在国家和深圳市相关产业促进政策的引导下，深圳IC设计产业自2003年以来得到迅猛发展，特别是自深圳IC基地成立以来，产业规模不断扩大，成长态势良好，在2008年和2009年面对金融危机的情况仍然实现了27％和33％的快速增长，和国内外许多地区形成鲜明对比，表明深圳IC设计产业已经进入非常健康的良性发展期。自2003年以来，深圳IC设计产业销售额增长迅速，如图3所示，实现了超过48％的年平均增长率，排在全国前列。
2002年以前，深圳市各类IC设计公司和相关机构有20余家，专业设计人员不到1,000人，具规模的企业不到10家，随着近几年的迅速发展，新创办企业数量不断增加，到2010年企业总数达到135家，从业人员超过10,600人。
从图4中可以看出，深圳市IC设计公司和机构的数量在经过前几年的大幅增长后趋于稳定，2007年和2008年因为产业快速发展后的调整和金融危机，则出现了增长放缓甚至数量减少的势头。但在2009年，深圳IC设计机构数量再次大幅增长，还有不少受金融危机影响较大的外地企业也加强了在深圳的团队和运营，表明金融危机后深圳的优势和吸引力更加明显，成为国内外IC设计企业创业和发展
的首选城市之一。
6.2、深圳IC设计产业优势突出，结构趋向合理。
珠三角系统整机企业云集，深圳IC设计企业所设计的产品以市场为导向、应用领域较广。伴随着电子信息产业的升级换代，深圳IC设计的产品线也从早期的通信和消费两大类向更加多元化发展，包括LED照明和新能源、智能电表和智能电网、物联网、工业医疗、汽车电子等，详见表1。
6.3、深圳IC设计企业的总体实力不断增强，销售额向领先企业集中
根据2009年的产业发展报告，销售额超过1亿元的IC设计企业2006年为7家，2009年为10家：销售额超过5,000万元的企业2006年为14家，2009年20家。从销售额分布来看，2003年销售额在2,000万元以下的企业超过八成，有相当部分企业的销售额在100万元以下。2005年，随着海思与中兴微电子分别从华为和中兴通讯独立出来，出现了上亿元的IC设计企业，产业规模进一步扩大。
6.4深圳IC设计产业发展环境趋于完善，公共技术平台给力企业产品研发
深圳IC设计产业近年来的高速发展，得力于国家集成电路设计深圳产业化基地的建设。基地建设了“三平台”(公共EDA平台、IP复用和SOC开发平台、MPW服务平台)、“二中心”(验证测试工程技术中心、教育培训中心)和IC设计服务“资源池”，致力于打造全方位的IC设计公共技术平台和服务体系，初步形成适合IC设计企业初创、孵化、发展和壮大的产业环境。目前，基地签约服务企业145家，服务设计企业565家(次)，支持设计项目1263个，举办各类培训班、研讨会、论坛319场，参会人数达17234人(次)。基地每年可为全市IC设计企业节约研发投人2亿元以上。企业借助基地公共技术平台开发出大批具有自主知识产权、市场对路的IC产品。同时，基地通过规划建设IC设计产业聚集园区和“泛珠三角集成电路设计协作网”形成了以深圳IC基地为核心的物理聚集效应及区域性的产业聚合效应。
6.5、深圳l C产业链趋于完善
IC制造和封测产业不断发展，服务于IC设计业，与设计业互相促进，逐步形成了深圳IC产业发展的良好氛围。目前深圳市有IC制造企业3家。深爱4英寸、5英寸线已具有相当规模；方正微电子6英寸线已量产；中芯国际的8英寸线正在加紧建设中，预计2011年初能量产。封装测试企业有7家，其中赛意法、沛顿科技、中星／菱生主要服务于本系统或海外客户，赛美科、安博、华宇、矽格能对深圳企业提供测试服务和部分软封装服务，基本可满足中低端产品的测试要求。
6.6、IC产品的销售渠道畅通
自改革开放以来，以赛格电子市场为代表的深圳华强北就主导着IC产品的销售渠道，对深圳电子信息产业的发展，产生了巨大的推动作用。今天，华强北一带的赛格电子市场仍然是IC产品非常重要的销售渠道，与深圳的系统垫机厂商一起，共同吸引全国乃至全球的IC设计企业在深圳设立市场销售、推广和技术支持部门。除了华强北这样的现货市场外，框台后的电子元件、分销商网络也是IC销售非常重要的途径。
6.7、整机厂商与IC设计企业的相互牵引效应
IC产品的市场就是整机系统厂商，IC产品的成功与否取决于整机的应用量。因此，整机系统厂商对IC设计企业的需求牵引非常重要。整机系统厂商云集是深圳发展IC设计产业的最大优势。另一方面，IC设计企业又牵引着整机系统厂商的价值增值、甚至影响其生存发展，因为IC产品能够引起整机产品的变革，是整机产品创新的源头，如数码相机取代胶片相机，智能手机几乎一夜之间消灭了PDA，存储和显示成本降低催生数码相框产品等等。因此，整机系统厂商和IC设计企业具有相互的牵引效应。
6.8、IC设计能力追赶欧美领先水平
从最小特征线宽分布看，当前深圳市IC设计企业丰流产品特征线宽集中在0.35μm和0.13μm之间，约3/4的IC设计公司使用等于和小于018μm的工艺进行设计。量产的芯片主要采用大于0.13μm工艺，使用等于和小于O13μmm工艺的企业占四成，总体的设计能力增强。在数字芯片中，中兴微电子、芯邦科技、华芯飞、力合微电子和安凯的设计能力已经达到90nm和65nm的工艺水平，而海思已经开始40nm甚至更低工艺节点的设计，代表着深圳的高端设计水平。另外，还有一大批企业开始从0.18μm转向0.13μm和0.1lμm工艺进行量产。
7、优先发展集成电路设计产业是深圳产业发展的必由之路
根据深圳市2009年工业年鉴，全市工业总产值为15829亿元，其中排名第一的是IT产业，产值为9045亿元，占全市工业总产值57％。排名第二的是电气机械及器材制造产业，仅占全市工业总产值7.6％，IT产业成为深圳绝对的支柱产业。
深圳产业升级和结构调整的重要任务之一是支持IT产业的技术创新，提升IT企业的自主创新能力，增强企业参与国际竞争的能力，当务之急是快速发展深圳的IC设计产业。由于发展IC制造产业需要巨额资金投入(建设一座先进的12英寸制造厂需投资近50亿美元)，并且，该产业位于产业链中部，属于代工产业，对深圳IT产业的技术创新难以形成直接的推动力。所以，深圳没有必要投入巨额资金，与已经形成产业优势的长三角地区一争高低，只要花几亿或十几亿元，重点支持和发展IC设计业这个产业链的龙头，也是产业链中最有利和最有创意的环节，将会直接促进深圳的IT技术创新、产业升级和结构调整。政府对IC设计的支持将直接带动IC设计、方案、应用和整机等组成的企业集群的发展，是一个“面”的发展。所以，深圳在“十二五”期间应重点发展IC设计产业，政府应从资金、政策、产业环境等方面加强对IC设计产业的支持力度。建议：
(1)设立IC设计产业专项发展资金，支持重点领域和重点产品研发、关键技术研发和支撑环境建设、IC设计创新支撑平台建设和运行、产业聚集基地的建设，以及IC设计人才的培养。
(2)借国务院4号文推出的东风，结合深圳的特点和产业优势，尽快制定和推出深圳细化的有针对性的鼓励集成电路产业发展的若干政策，从政策层面支持产业快速发展。
(3)重视IC设计创新支撑平台和服务体系的建设和服务，依托国家集成电路设计深圳产业化基地，营造适合IC设计企业创业、孵化和发展的环境。支持共性技术研发，发展IC设计新技术，扶持中小企业技术创新和产品研发。
(4)规划建设相当规模的IC设计及应用产业聚集基地，形成适合IC设计公司创业、创新、孵化、发展壮大的优惠聚集环境，促进深圳IC设计产业的快速发展，同时，可使孵化成长的IC设计企业有进
一步发展的空间，继续留在深圳，为深圳的技术创新贡献力量。
(5)政府引导IC设计企业与整机企业互动，合作研发具有自主知识产权的产品。重点支持高性能面向应用的SoC芯片研发和应用，在通讯、移动多媒体、数字电视、显示及照明驱动、移动存储、信息安全、物联网、智能能源网和节能、医疗电子、汽车电子、数字装备和数字家庭等领域，逐步形成配套齐全的具有自主知识产权的系列化IC产品，为深圳IT产业升级提供“芯”动力。
8、结语
深圳具有优先发展IC设计产业的独特优势，深圳的IC设计企业数量和设计产值均占全国的1/4强，深圳及珠三角地区整机厂商、IC分销商、方案提供商云集，是全国IC产品的消费中心，集散中心和设计中心，具有成为全国IC技术创新中心的潜力和条件。
在后经济危机时期，深圳面对着发展空间狭小、生活成本上升，以及城市竞争力降低的压力。深圳要想继续在经济发展和综合创新方面领跑全国，就要从深圳的产业实际出发，瞄准对现代社会具有基石作用，具有相对发展优势，又对深圳支柱性产业形成巨大支撑的产业，重点支持，优先发展。IC设计产业符合上述条件，政府需要优先支持和促进IC设计产业快速发展。
深圳要促进IC设计产业发展，除了要改善城市综合发展环境外，要着力打造更加完善的技术创新和产业发展环境，要通过政策引导、资金扶持、环境优化、产业配套、人才培育、市场拉动等措施，加快IC设计产业的创新体系建设，要着力延伸和完善产业链，增强企业自主创新能力和国际竞争力，从而推动深圳IC设计产业并促进IT产业快速发展，再造深圳技术创新、产业升级和结构调整的新优势。
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第8篇：集成电路设计范文
[关键词]集成电路，布图设计，知识产权，集成电路保护法
集成电路是微电子技术的核心，是现代电子信息技术的基础。集成电路的应用极为广泛，计算机、通讯设备、家用电器等几乎所有的电子产品都离不开集成电路。自20 世纪后半叶以来，集成电路工业在许多国家的国民经济中发挥着越来越重要的作用。我国当前也十分重视集成电路工业的发展。
2000 年6 月27 日，国务院颁布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》提出：“集成电路设计产品视同软件产品，受知识产权方面的法律保护。”①但我国现在还没有类似《计算机软件保护条例》那样的单行法规用来保护集成电路设计产品。而利用现有的知识产权法律，是将集成电路设计产品作为作品用著作权法来保护，还是将之作为发明用专利法来保护？ 这个问题我国尚无明确规定，还需要根据集成电路设计产品的性质和特点，来确定其应适用的法律。
本文对集成电路设计产品的性质和特点进行分析，不仅符合我国当前大力发展集成电路工业及即将加入世界贸易组织的形势需要，也希望能为我国制订集成电路保护法提供一些立法参考。
一、集成电路布图设计的知识产权性质和特点
集成电路设计产品，指的是集成电路生产过程中的布图设计这一中间产品。布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，它的开发费用一般要占集成电路产品总投资的一半以上。不法厂商抄袭他人的布图设计，就能仿造出相同的集成电路产品，而其成本却比原开发者的少得多。这种抄袭行为严重损害了产品开发者的利益，而传统的物权法却对之束手无策。这是因为布图设计具有无形财产的性质特点，必须利用知识产权法予以保护。发达国家的立法部门出于对集成电路工业的关注，于20 世纪70 年代末开始研究对布图设计给予专有权的法律问题。20 世纪80 年代，美国、日本等集成电路工业发达的国家陆续颁布法律，保护布图设计权，将集成电路布图设计保护法作为知识产权法中的一个新的部门。20世纪90 年代中期，我国已开始起草集成电路布图设计保护法，但由于种种原因，至今尚未颁布。从目前的形势看，我国需要在知识产权法律体系中增加这部法规。布图设计是独立的知识产权客体，其性质和特点表现为以下方面：
（一） 布图设计是智力劳动的成果
集成电路（ Integrated Circuits） 英文简称IC ，也有人习惯将之称为芯片。通俗地说，集成电路就是一种电子电路产品，它的各种元件集成在一个固体材料中并作为一个整体单位来执行某种电子功能。这种电路高度集成地组合和联结若干电子元件，缩小电路的尺寸，加速电路的工作速度，降低电路成本和功耗。
集成电路布图设计，简称布图设计（Layout Design） ，是指集成电路中多个元件，其中至少有一个是有源元件和其部分或全部集成电路互连的三维配置，或者是为集成电路的制造而准备的这样的三维配置。②通俗地说，布图设计就是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的几何图形排列和连接的布局设计。
布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，设计工程师们根据集成电路所要执行的功能设计集成电路的结构。布图设计是艺术创造力与精密的电子工程技术融合的产物。在设计中，设计人员借助计算机模拟，把数以千万计的线路组成部分一而再、再而三地调整位置，安排这些线路的组合，使一个芯片中能包含更多的元件，具有更强大的功能，以求生产效率的最大化和芯片体积的最小化。在早期的集成电路生产中，布图设计被绘制在掩膜上。掩膜（Mask） 如同一张摄影底片，是将要置放到芯片中的线路的底片。布图设计固定在掩膜上，该掩膜就成为制造芯片的模版，是制造集成电路的中间产品。这种掩膜也曾是工业间谍千方百计想要窃取的目标。③随着科技的发展，目前的集成电路布图设计更多的是以编码方式储存于磁盘、磁带等介质生产集成电路已经有些过时了。
从上述布图设计的创作过程可以看出，布图设计是设计工程师们根据集成电路所要执行的功能而设计的集成电路的结构，它无疑是智力劳动的产物。
（二） 布图设计是无形的
布图设计是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导材料中的排列和连接的布局设计。布图设计可以固定在磁盘或掩膜上，也可以固定在集成电路产品中，但这些磁盘或集成电路只是它的物质载体，布图设计本身是无形的。这就如同作品可以固定在书本或磁盘上，而作品本身是无形的。布图设计的无形性特点，是它成为知识产权客体的主要原因。
布图设计虽然是无形的，但它也同其他无形财产一样，具有客观表现形式和可复制性。布图设计若要得到法律的保护，也必须具有一定的表现形式，必须固定于某种物质载体上，为人们感知，并可以复制。在集成电路产品的生产中，布图设计被固定于磁盘或掩膜中，并被大量复制于集成电路产品内。
（三） 布图设计具有创造性和实用性
布图设计只有具有创造性，才受法律保护。已颁布布图设计保护法的国家，一般均在其法律中兼采著作权法的创作性（原创性） 和专利法的创造性和新颖性的要求，又依据布图设计自身的特点而加以变化，确定布图设计的创造性要求。⑤受法律保护的布图设计，要求必须是设计人自己创作的，有自己的独特之处。此点借鉴著作权法的创作性要求。
同时，布图设计的创造性还要求，受法律保护的布图设计，与以往的布图设计相比，要有一定的进步性和新颖性。布图设计要应用于工业实践，若无进步性和新颖性，也就没有予以知识产权保护的必要。不过，布图设计的创造性和新颖性，不必达到专利法要求的标准，只要比以往的布图设计有一定的进步性和不同，就可以得到法律保护。这是因为，集成电路产品的更新换代表现为集成度的不断提高，在同样体积的芯片上布局更多的元件以增强功能、降低能耗。新的集成电路产品，不过是比原来的产品集成度高，不可能是前所未有的，也不大可能达到突出的实质性特点和显著的进步。所以，已颁布集成电路保护法的国家，均不直接采纳专利法中的创造性和新颖性的标准，而是降低要求，以适应实际情况。
集成电路是应用广泛的工业产品，布图设计是其生产过程的一个重要环节，是中间产品，布图设计的实用性是非常明显的。
（四） 布图设计是独立的知识产权客体
布图设计是独立的知识产权客体，有着自己的特点。因而，已颁布集成电路保护法的国家，基本上不引用著作权法或专利法来保护它，而是依据其特点，制订单行法规，将之作为独立的客体予以保护。
美国是当今世界上半导体工业最发达的国家，也是最先对集成电路布图设计予以立法保护的国家。1984 年美国颁布了《半导体芯片产品保护法》（“Protection of Semiconductor Chip Products Act”） ，并于1984 年11 月8 日起实施，确认了布图设计专有权。这部法律虽然作为《美国法典》第17 编（版权法） 的最后一章，即第9 章，但它实际上是一个独立的体系，既不属于版权法体系，也不属于专利法体系。布图设计权不是版权，而是作为与版权近似的一项独立的权利（copyright - like） ，受特殊保护（suigeneris potection） .⑥在美国1984 年《半导体芯片产品保护法》的影响下，日本于1985 年5 月31 日颁布了《半导体集成电路的线路布局法》。日本的这部法律在立法体例和内容上均与美国法相似，既不隶属于版权法，也不隶属于专利法，而是自成体例，以单行法规的形式出现。
二、布图设计与其他相关知识产权客体的比较
在众多的知识产权客体中，布图设计与发明、作品较为接近。但它也有与发明等不同的特性。从布图设计与其他相关知识产权客体的比较中，可以进一步分析布图设计的特点。
（一） 布图设计不同于发明
布图设计是科技领域中的一种智力劳动的成果，又直接应用于工业生产，在知识产权诸多客体中，它与发明最接近。但与发明不同的是，布图设计只是中间产品，是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，不具有独立的功能。因而，布图设计不能单独取得专利。
含有布图设计的集成电路产品，组装成能完成一定任务、具有特定功能的零件或设备产品，若具备专利法规定的发明的条件，可以作为发明获得专利。
在实践中之所以不将集成电路产品作为发明，用专利法来保护，原因在于：对集成电路产品而言，取得专利的条件过于严格，只有极少数的集成电路产品能获得专利，而绝大部分集成电路产品缺乏作为专利保护的发明所必需的创造性和新颖性。
集成电路产品的发展，基本表现在不断地提高集成度、节约材料、降低能耗上。现在的集成电路产品，由于工艺水平的提高，集成度越来越高，其体积和外形越来越小。虽然对于设计者来说，将几十万甚至上亿个元件布置在一小片半导体硅晶片上，要花费不少心血，但这种布图设计的创造性水平却不一定能达到专利法所要求的高度，集成度高未必就一定具备专利法上的创造性。在实践中，一些非常先进和尖端的集成电路产品也未能获得专利。
另外，在布图设计中，设计人员常常采用一些现成的单元电路进行组合。这些单元电路在实践中已为人们熟知，其中一些甚至已经是最优化设计，其表现形式是有限的、甚至是唯一的，要追求电路的最佳功能状态只能选择这些已经成型的单元电路，由现有的单元电路模块组合成的集成电路若作为组合发明去申请专利，则大多数难以达到专利法要求的取得意想不到的效果的条件。⑦
（二） 布图设计不同于作品
集成电路的布图设计图纸，可以依照著作权法作为产品设计图纸作品而受到保护。布图设计本身，却不同于作品。布图设计虽然有着与作品类似的创作性和可复制性的特点，但布图设计也有着不同于作品的特点。
布图设计与作品的区别主要有以下几点：
1. 布图设计的表现形式极为有限，而作品的表现形式则是丰富多采的。集成电路由一系列电子元件及连结这些元件的导线所组成，是执行一定电子功能的电路。基于其使用目的，其元件的布局、图形的大小，都由集成电路产品的电参数和生产工艺技术水平决定，因此布图设计的表现形式极为有限。若突破这些限制，由设计师任意发挥，则创作出的布图设计就没有工业实用性。这就不同于著作权法中的一般作品。一般作品是由语言、文字、图形或符号构成的，表现一定的思想。同一思想可以有多种表现形式，著作权法保护的就是思想的表现形式。因此，将有限表达形式的布图设计作为作品看待，显然是不妥的。⑧
2. 布图设计也不适宜直接用著作权法保护。集成电路是一种电子产品，布图设计是其产品制造中的一个环节，因而集成电路及其布图设计是一种纯功利主义的实用物，不符合著作权法关于保护对象的要求。若将布图设计归入绘画、雕塑等造型艺术类作品中，则违背了著作权法的原则。在实践中，美国有人就曾提议修改版权法将布图设计列入绘画和雕塑作品而被拒绝。⑨再者，布图设计不需要作品那样长的保护期。如果将布图设计作为作品来保护，则会因著作权法保护的期限过长而不利于集成电路产业的发展。而且，由于集成电路产品更新换代很快，过长的著作权保护期对之也不必要。另外，若将布图设计列入作品，则在集成电路工业实践中广泛利用的反向工程，就会因其是对作品的复制而被认定为侵权，这不利于集成电路工业的发展。
3. 布图设计不仅要具有创造性（原创性） ，还必须具有先进性和实用性，才能得到法律的保护。依照著作权法，有原创性的作品均受保护，哪怕这种创造性的分量十分微小。著作权法并不要求作品必须有先进性和新颖性。⑩而作为实用产品的集成电路及其布图设计，无先进性就无受保护的必要。
（三） 布图设计不同于技术秘密
含有布图设计的集成电路虽然是一种科技产品，有一定的布图设计技术，但该产品一旦出售，其布图设计就公开了，无法再作为技术秘密予以保护。因为无论采用何种封装技术，持有该集成电路产品的人都可用适当的方法了解和复制其内部的布图设计。
总之，布图设计因其自身具有的独特性，而成为一个独立的知识产权客体。
注释：
[①]《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》第50 条。
[②]参见世界知识产权组织《集成电路知识产权保护条约》第2 条。
[③]参见埃弗雷德·M·罗杰斯、朱迪思、K·拉森：《硅谷热》，范国鹰等译，经济科学出版社1985 年版，第13～27 页。
[④]参见邝心湖：《集成电路技术现状与展望》，《电子知识产权》1993年第期；Christie ，Andrew ， Integrated Circuits andTheir Contents ： International Protection ，London ：Sweet and Maxwell ，1996 ，p. 3.
[⑤]参见美国1984 年的《半导体芯片产品保护法》（“Protection of Semiconductor Chip products Act”） 、日本1985 年的《半导体集成电路的线路布局法》。
[⑥][⑨]See Christie ，Andrew ， Integrated Circuits and Their Contents ： International Protection ，London ： Sweet and Maxwell ，1996 ，p. 5 ，p. 3.
[⑦]参见郭禾：《试论我国集成电路的法律保护》， 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。
[⑧]参见刘春茂等：《中国民法学·知识产权》，中国人民公安大学出版社1997 年版，第27～28 页；郭禾：《试论我国集成电路的法律保护》， 《计算机与微电子发展研究》1992 年第3 期。
[⑩]参见德利娅·利普西克：《著作权与邻接权》，联合国教科文组织译，中国对外翻译出版公司2000 年版，第43～44 页。
[⑦][⑨]参见方美琪主编：《电子商务概论》，清华大学出版社1999 年版，第289 页，第294～295 页。
[⑧]参见陈建民：《网络服务者在什么情况下承担侵权责任》， 《电子知识产权》2000 年第5 期。
[10][13][14][27][28]参见薛虹：《网络时代的知识产权法》，法律出版社2000 年版，第270 页，第209～210 页，第270 页，第273页，第272 页。
[11]See White paper ， pp. 114～124.
[15]See DMCA ， art . 512.
[16]See DMCA ， art . 512 （i） .
[17]See DMCA ， art . 512 （a） .
[18]See DMCA ， art . 512 （b） .
[19]See DMCA ， art . 512 （c） .
[20]See DMCA ， art . 512 （d） .
[21]See DMCA ， art . 512 （e） .
[22]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 12～15.
[23]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 12.
[24]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 13.
[25]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 14.
[26]See EC/ 2000 Directive on E - Commerce ， art . 15.
[29][2000]C. T. L. R. ISSUE2NENS SECTION ：NATIONAL REPORTS N - 8.
[30]See Singapore E - Transaction Act （1998） ，sec. 3.
[32]参见《关于审理涉及计算机网络著作权纠纷案件法律适用若干问题的解释》第4条。
第9篇：集成电路设计范文
关键词：模拟集成电路；基于方程的优化方法；基于仿真的优化方法；误差增量模型
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-0-02
0 引 言
模拟集成电路设计通常分为三个步骤[1-3]：首先根据电路性能要求选择合适的电路拓扑结构，然后设计电路参数，最后设计版图并验证。而最为重要的是前两步。在选好一个电路拓扑结构后，如何完成电路的参数设计，即根据预期的电路性能参数来确定电路中器件尺寸、电阻、电容等参数的取值非常重要。传统的设计方法首先根据电路设计指标列出方程，从方程中计算尺寸并进行仿真。如果所得结果不符合要求，则需更改方程得到新的器件尺寸继续调试，不断重复直至符合电路要求。这一过程繁琐、冗长且难以保证结果，是模拟电路设计效率难以提高的主要原因。
目前，电路领域提高电路设计效率的方法主要是基于优化的方法。基于优化的方法是将电路性能指标作为优化的目标函数，利用函数优化的方法来完成电路设计。一般优化设计方法有两种，即基于方程的优化和基于仿真的优化。基于方程的优化中目标函数由解析公式计算而得，虽然优化速度快但精度低。基于仿真的优化中目标函数通过电路仿真获得，虽然精度高，但计算量大，优化速度慢。
如何获得精度与基于仿真方法相当的准确解，又使计算量不致过大，是近年来电路优化研究领域备受关注的课题。人们虽采用多种方法尝试，但最常见的是先构造电路性能指标的宏模型，再进行优化。宏模型的计算相当于一个解析式的计算，因此可较快完成，只要宏模型构造得当，精度可达到与仿真接近的程度。需要研究的主要问题是宏模型的形式，如简单多项式、统计回归、神经网络与模糊逻辑、SVM等，及宏模型的构造算法。
本文采取的方法是一种基于方程与误差增量模型的混合优化方法，可大幅减少仿真器的调用次数，降低计算成本，同时又具备与基于仿真方法几乎相同的精度。方法的主要思想是以基于方程的优化结果作为出发点，通过构造电路性能准确值与解析近似之间的差值增量模型，求解一系列误差不断减小的近似优化问题，通过迭代逐步获得问题的准确解；每一次迭代在上一次优化解附近构造新的差值增量模型再调用优化算法，相当于采用基于方程的方法求解，因此速度很快；电路仿真只在构建误差增量模型时需要，而一次迭代解附近的误差增量模型一般用二次多项式近似即可，因此所需仿真次数不多。整体上可达到既减少仿真次数，又不影响精度的目的。我们称这种方法为基于误差增量模型的优化方法。
1 基于误差增量模型的优化
电路性能指标的解析表达虽然存在误差，但大致反映了性能随设计变量的变化情况。将其准确值表达为：
f（x）=fa（x）+fd（x） （1）
其中，fa（x）是性能的近似解析表达，fd（x）=f（x）-fa（x）是误差增量。基于这一表达，本文提出的基于方程与基于仿真的混合优化方法如下：
（1）用基于方程的方法进行一次初始优化，即求解：
（2）
获得一个近似最优解x0作为初始点；
（2）在点xk附近构造电路性能准确值与解析近似之间的误差增量模型，包括目标函数：
（3）
与约束函数：
（4）
由于只需在一点附近的增量误差近似，因此通常用二次插值即可构造这一模型[4]。
（3）求出如下题的最优解：
（5）
这一步的优化目标与约束函数均是解析计算，因此可以很快完成。
（4）重复步骤（2）、（3），直至该过程收敛。
这种混合优化方法的基本思想从基于方程的近似最优解出发，通过迭代逐步消除误差，与一般非线性问题的迭代求解类似。该方法的特点在于充分利用了电路的性能解析表达式。解析表达虽有误差，但包含了目标与约束函数的基本特性，反映了函数变化的总体趋势，降低了每次迭代时误差增量函数的复杂性，可用较简单的函数形式近似，也有利于设计者更好地理解优化过程。该方法既改善了电路性能解析表达式精度不高的问题，又可大幅减少仿真器调用次数，提高优化效率。
2 两级运放设计实例
以一个带米勒补偿的两级运放为例，说明利用该方法进行优化设计的过程。电路采用TSMC 0.35 μm工艺，其中CL=3 pF，VDD=2.5 V，VSS=-2.5 V，电路要求的性能指标见表3所列，考虑到的性能指标有功耗（Power），单位增益（Av），单位增益带宽（UGB），摆率（SR）以及相位裕度（PM）。CMOS两级运算放大器电路如图1所示。两级运放性能指标见表1。
图1 CMOS两级运算放大器电路
表1 两级运放性能指标
性能
指标 Av PM UGB Power SR Area
设计
要求 >70 dB >65° >10 MHz 10 V/μs
对该电路，性能的近似表达式为[5-8]：
SR=I5/Cc
Power=（VDD-VSS）・（I5+I7+IBias）
AV=gM1・gM6/（（gds1+gds3）・（gds6+gds7）） （6）
Area=2・W1・L1+2・W3・L3+W5・L5+W6・L6+W7・L7+W8・L8
UGB=ωc/2π
PM=180°-tan-1（ωc/p1）-tan-1（ωc/p2）-tan-1（ωc/z1）
f3db=p1/2π
Ω玫缏方行优化设计，采用Matlab工具箱中的约束优化工具fmincon，将功耗作为目标函数，表1中的其他性能指标作为约束条件，做基于方程的优化。为保证电路正常工作，需要对电路中的晶体管添加约束。对于NMOS管，有：
Vds≥Vgs-VT>0 （7）
对于PMOS管：
-Vds>VT-Vgs>0 （8）
除此之外晶体管需满足工艺库对器件尺寸的要求：
Wi≥1 μm， i=1，2，…，8
Wi≤195 μm， i=1，2，…，8
之后，利用误差增量模型进行优化设计，并以一次基于仿真的优化设计作为比较。基于方程的优化设计见表2所列，方程和误差增量模型的混合优化设计见表3所列，基于仿真的优化设计见表4所列。
表2 基于方程的优化设计
电路性能 参数 器件尺寸 参数（μm）
UGB 9.66 MHz W1 2.94
Power 0.40 mW W3 5.30
PM 63.32° W5 5.52
Av 72.58 dB W6 66.79
SR 10.00 V/μs W7 46.59
Area 146.40 μm2 W8 6.06
表3 方程和误差增量模型的混合优化设计
电路性能 参数 器件尺寸 参数（μm）
UGB 10.00 MHz W1 2.81
Power 0.43 mW W3 8.73
PM 65.00° W5 5.53
Av 72.89 dB W6 131.28
SR 10.00 V/μs W7 57.12
Area 223.10 μm2 W8 6.06
表4 基于仿真的优化设计
电路性能 参数 器件尺寸 参数（μm）
UGB 10.00 MHz W1 2.80
Power 0.44 mW W3 8.84
PM 65.00° W5 5.53
Av 72.89 dB W6 132.73
SR 10.00 V/μs W7 57.14
Area 224.78 μm2 W8 6.06
可见，利用基于仿真和方程的混合优化方法可以得到和完全基于仿真方法相近的结果。且通过表5可以看出，混合优化方法减少了仿真器的调用次数，提高了优化效率。
表5 混合设计和基于仿真设计的F-count比较
混合优化设计方法 基于仿真优化设计方法
F-count 136 335
3 结 语
本文提出了一种基于方程和误差增量模型的混合优化方法，即通过对性能误差建立二阶模型来建立新的性能方程。再采用Matlab的优化工具箱进行基于方程的优化。本文通过运算放大电路优化实例来验证该方法的有效性，且相较于基于仿真的优化方法减少了调用Hspice的次数，节约了时间。
参考文献
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