集成电路设计与集成系统精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的集成电路设计与集成系统主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：集成电路设计与集成系统范文

关键词: 路灯; 监控; 智能控制器

中图分类号： TM571 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

城市路灯照明系统随着社会经济的发展，其功能已经从单纯的照明逐渐转变为美化环境、改善形象、活跃经济。由于路灯数量众多、布置分散、运行管理困难和没有通信功能，其管理和维护相当困难。传统的管理方式是依赖人工巡线检查其工作状态，只能控制开关状态，无法掌握在线路灯的电压、电流等工作状态，造成管理混乱，维护迟缓。社会的发展对路灯的开关灯运行、节约能源、亮灯率和景观照明提出了更高要求，因此必须利用先进技术提出一种合理有效的控制管理方案。近年来，随着电力线载波通信技术的发展和日渐成熟，将其应用在城市路灯监控管理系统中，不仅能控制城市路灯在不同时段的开关状态，也可以采集路灯的电压、电流信息，检测其短路和断路故障，还能够通过载波信息实时查询解析各路段的线路完整性，保护路灯和电缆被偷盗。

1 系统组成简述

该系统由上位机、主控机和从控机3 部分构成. 系统的组成如图1 所示.

上位机由PC 机构成, 用VB编写的程序通过串口和主控单片机通信, 监控路灯的工作情况. 为保证通信的可靠性, 在上位机和主控机的串口之间增加了转换隔离模块.主控机是由单片机构成, 由于主控机的程序较大, 单片机采用Atmega128. 主控机一方面用电力载波的调制解调芯片通过电力线和下位机通信, 另一方面和上位PC 机通信.从控单片机用调制解调芯片通过电力线获取主控机的指令, 控制路灯开关; 将路灯的工作状态通过电力线发送给主控机.

图1系统组成

2 系统的硬件结构

2．1主控机系统

在主控机采用核心板设计，结构如图2 所示．

图2 主机系统的硬件结构框图

主控芯片采用AVR ATmega128 芯片． ATmega128是高性能、低功耗的8位微处理器，它的运行速度快，大多数指令可以在一个时钟周期内完成; 寿命: 10， 000 次写/擦除周期; 具有独立锁定位、可选择的启动代码区; 通过片内的启动程序实现系统内编程; 真正的读－修改－写操作硬件乘法器只需两个时钟周期; 具有128K 字节的系统内可编程Flash; 4K字节的内部SRAM;可以对锁定位进行编程以实现软件加密;具有JTAG 接口，方便程序在线调试、下载; 两个可编程的串行USART; 可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。

2.2 从控机系统

控机系统结构如图3 所示．

图3 从机系统的硬件结构框图

电流传感器、电压传感器和自制的光电转换单元将采集到的信号通过调滤波后, 转变为电压值、电流值和光电转换数据,再输入到AVR单片机ATMEGA8本身自带的A/ D 转换单元,进行运算处理。电压传感器并接在路灯的接线端子上,电流传感器串接在路灯的回路中。

从机地址编码单元由一组开关设置, 利用了单片机的10条端口线, 所以从机地址有1024个编码。如果路灯的个数较多, 从机地址不够, 可以通过分组管理的办法进行扩充。单片机通过驱动单元( 含光耦固态继电器) 来开启和关闭灯。

2.3调制解调器LME2200C

市场上的电力线载波芯片种类较多，如XR2210/XR2206套片或LM1893、ST7536/ST7538、SST P300、PLT-22，这类芯片相对比较复杂，模拟电路比较多，价格昂贵，主要用于普通电力线载波通信。基于低压电源线载波通信的需要，采用电力线载波芯片LME2200C作为电源线载波通信芯片。该芯片集成了电力线通信的调制解调器，采用了多载波调制解调技术，芯片内置了数字信号处理、模数转换和数模转换电路，能直接和模拟前端电路接口，同时，芯片与控制器之间的数据交互方式灵活，能简单嵌入智能系统。

3 监控中心的软件设计

监控中心的监控系统是以Windows 2000 Server 作为运行系统, 利用SQL Server 2000来管理系统所有的数据信息。以 作为开发工具, 采用了 技术对数据库进行访问。

中央控制室内采用两台工控机互为备用，实现监控管理系统的控制指令和巡检信息的发送与接收，进行人机对话，打印报表等。数据服务器主要是用来存储主控机的操作信息和处理后的数据信息，为系统管理和生成统计报表提供数据来源。主控机和数据服务器之间通过路由器建立C /S 结构，其它经授权的PC 机也可通过因特网接入该数据服务器，实现数据共享和跨地域远程监测。

大屏幕多媒体部分用于动态显示整个区域的路灯位置、设备信息及实时工作状态，巡检到故障信息后自动转换到报警窗口，放大故障路灯所在局部地理位置图像并显示故障类型和详细信息，发出声音和灯光报警，提醒工作人员及时处理故障。采用GPS卫星时钟信号为系统提供统一标准时间，定时校准路段控制器内时钟信号，确保整个系统工作可靠。不间断电源为整个中央控制室的供电系统提供后备电源，防止意外断电中断系统正常工作。

4 结论

本系统将无线通信和电力线载波通信相结合用于城市路灯远程智能监控管理，节省大量繁重的布线工作，避免单纯使用无线通信成本居高不下、故障频发维护困难的缺点，能够对城市路灯系统有效地远程监控管理。

参考文献:

[ 1]唐桂忠, 张广明, 赵亚琴, 等. 城市路灯饰灯远程智能监控系统的设计与实现[ J] . 测控技术, 2004, ( 8): 36- 38.

[ 2]吕仲瑜, 孟力, 李璐. 低压电力线载波通信中的抗干扰问题[ J] . 电测与仪表, 2003, ( 6): 36- 39.

[ 3]H M eng, Y L Guan, S Chen. M odeling and A nalysis of No ise E ffects on Broadband Power- L ine Commun ications [ J] . IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY,2005, 20( 2).

第2篇：集成电路设计与集成系统范文

【关键词】集成电路 设计方法 IP技术

基于CMOS工艺发展背景下，CMOS集成电路得到了广泛应用，即到目前为止，仍有95%集成电路融入了CMOS工艺技术，但基于64kb动态存储器的发展，集成电路微小化设计逐渐引起了人们关注。因而在此基础上，为了迎合集成电路时代的发展，应注重在当前集成电路设计过程中从微电路、芯片等角度入手，对集成电路进行改善与优化，且突出小型化设计优势。以下就是对集成电路设计与IP设计技术的详细阐述，望其能为当前集成电路设计领域的发展提供参考。

1 当前集成电路设计方法

1.1 全定制设计方法

集成电路，即通过光刻、扩散、氧化等作业方法，将半导体、电阻、电容、电感等元器件集中于一块小硅片，置入管壳内，应用于网络通信、计算机、电子技术等领域中。而在集成电路设计过程中，为了营造良好的电路设计空间，应注重强调对全定制设计方法的应用，即在集成电路实践设计环节开展过程中通过版图编辑工具，对半导体元器件图形、尺寸、连线、位置等各个设计环节进行把控，最终通过版图布局、布线等，达到元器件组合、优化目的。同时，在元器件电路参数优化过程中，为了满足小型化集成电路应用需求，应遵从“自由格式”版图设计原则，且以紧凑的设计方法，对每个元器件所连导线进行布局，就此将芯片尺寸控制到最小状态下。例如，随机逻辑网络在设计过程中，为了提高网络运行速度，即采取全定制集成电路设计方法，满足了网络平台运行需求。但由于全定制设计方法在实施过程中，设计周期较长，为此，应注重对其的合理化应用。

1.2 半定制设计方法

半定制设计方法在应用过程中需借助原有的单元电路，同时注重在集成电路优化过程中，从单元库内选取适宜的电压或压焊块，以自动化方式对集成电路进行布局、布线，且获取掩膜版图。例如，专用集成电路ASIC在设计过程中为了减少成本投入量，即采用了半定制设计方法，同时注重在半定制设计方式应用过程中融入门阵列设计理念，即将若干个器件进行排序，且排列为门阵列形式，继而通过导线连接形式形成统一的电路单元，并保障各单元间的一致性。而在半定制集成电路设计过程中，亦可采取标准单元设计方式，即要求相关技术人员在集成电路设计过程中应运用版图编辑工具对集成电路进行操控，同时结合电路单元版图，连接、布局集成电路运作环境，达到布通率100%的集成电路设计状态。从以上的分析中即可看出，在小型化集成电路设计过程中，强调对半定制设计方法的应用，有助于缩短设计周期，为此，应提高对其的重视程度。

1.3 基于IP的设计方法

基于0.35μmCMOS工艺的推动下，传统的集成电路设计方式已经无法满足计算机、网络通讯等领域集成电路应用需求，因而在此基础上，为了推动各领域产业的进一步发展，应注重融入IP设计方法，即在集成电路设计过程中将“设计复用与软硬件协同”作为导向，开发单一模块，并集成、复用IP，就此将集成电路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP视角下，在集成电路设计过程中，要求相关工作人员应注重通过专业IP公司、Foundry积累、EDA厂商等路径获取IP核，且基于IP核支撑资源获取的基础上，完善检索系统、开发库管理系统、IP核库等，最终对1700多个IP核资源进行系统化整理，并通过VSIA标准评估方式，对IP核集成电路运行环境的安全性、动态性进行质量检测、评估，规避集成电路故障问题的凸显，且达到最佳的集成电路设计状态。另外，在IP集成电路设计过程中，亦应注重增设HDL代码等检测功能，从而满足集成电路设计要求，达到最佳的设计状态，且更好的应用于计算机、网络通讯等领域中。

2 集成电路设计中IP设计技术分析

基于IP的设计技术，主要分为软核、硬核、固核三种设计方式，同时在IP系统规划过程中，需完善32位处理器，同时融入微处理器、DSP等，继而应用于Internet、USB接口、微处理器核、UART等运作环境下。而IP设计技术在应用过程中对测试平台支撑条件提出了更高的要求，因而在IP设计环节开展过程中，应注重选用适宜的接口，寄存I/O，且以独立性IP模块设计方式，对芯片布局布线进行操控，简化集成电路整体设计过程。此外，在IP设计技术应用过程中，必须突出全面性特点，即从特性概述、框图、工作描述、版图信息、软模型/HDL模型等角度入手，推进IP文件化，最终实现对集成电路设计信息的全方位反馈。另外，就当前的现状来看，IP设计技术涵盖了ASIC测试、系统仿真、ASIC模拟、IP继承等设计环节，且制定了IP战略，因而有助于减少IP集成电路开发风险，为此，在当前集成电路设计工作开展过程中应融入IP设计技术，并建构AMBA总线等，打造良好的集成电路运行环境，强化整体电路集成度，达到最佳的电路布局、规划状态。

3 结论

综上可知，集成电路被广泛应用于计算机等产业发展领域，推进了社会的进步。为此，为了降低集成电路设计风险，减少开发经费，缩短开发时间，要求相关技术人员在集成电路设计工作开展过程中应注重强调对基于IP的设计方法、半定制设计方法、全定制设计方法等的应用，同时注重引入IP设计技术理念，完善ASIC模拟、系统测试等集成电路设计功能，最终就此规避电路开发中故障问题的凸显，达到最佳的集成电路开发、设计状态。

参考文献

[1]肖春花.集成电路设计方法及IP重用设计技术研究[J].电子技术与软件工程，2014，12（06）：190-191.

[2]李群，樊丽春.基于IP技术的模拟集成电路设计研究[J].科技创新导报，2013，12（08）：56-57.

[3]中国半导体行业协会关于举办“中国集成电路设计业2014年会暨中国内地与香港集成电路产业协作发展高峰论坛”的通知[J].中国集成电路，2014，20（10）：90-92.

第3篇：集成电路设计与集成系统范文

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.

第4篇：集成电路设计与集成系统范文

关键词:专用集成电路设计;创新;教学;探讨

中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0920-02

Discussing about How to Teach the "Design of Application-Specific Integrated Circuit" Course

WU Yu-hua

(Beijing Electronic Science and Technology Institute, Beijing 100070, China)

Abstract: "Design of Application-Specific Integrated Circuit" is an important specialty course. In this paper, we will discuss the teaching technique about this course of non-micro-electronics specialty. Combining the teaching practice, several teaching experiences about "Design of Application-Specific Integrated Circuit" course are summarized.

Key words: design of application-specific integrated circuit; innovate; teaching; discuss

《专用集成电路设计》是电气信息类专业开设的一门比较重要的专业课。为了培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才,满足IC行业对人才的大量需求,无论是在微电子专业,还是在相关的其他电气信息类专业,不少重点高等院校都已经开设了本门课程。在学生已经掌握了模拟电子技术、数字电子技术和一定的晶体管原理知识的基础上,通过学习《专用集成电路设计》课,进行ASIC设计理论的学习和实践的强化,进一步掌握集成电路和电路系统的设计知识,提高集成电路设计能力,增长集成电路设计经验;通过理论教学和实践教学,来加强电气信息类专业学生的电路设计基础、版图设计基础以及集成电路设计各环节的验证知识等,培养学生在集成电路设计方面的研究兴趣,为后续课程的学习和进一步的深造打好基础。

由于专业建设和人才培养的需要,北京电子科技学院同样开设了《专用集成电路设计》的专业选修课,授课对象是电子信息工程专业的本科生,由于非微电子的专业背景原因,他们并不具备足够的半导体物理、晶体管原理等知识,因此在本课程的教学过程中,必然要针对具体对象,调整教学内容,创新教学思路,加强教学研究,找到一种适合于非微电子专业本科生的教学思想和教学方法。通过教学实践,学生对于课程组在这一课程中的创新、探索和具体的教学方法比较认可。这里把我们在《专用集成电路设计》课教学实践中的初步探索做一些总结,希望与大家分享。

1 结合实际合理设置授课内容,以学生能够接受为目标

电子信息工程专业的学生在学习《专用集成电路设计》课程之前,已经系统地学习了《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《EDA技术》等有关电子技术和电路系统的课程,对于电路系统的设计已经有了一定的理解,并进行过比较系统的动手实践训练,为进一步学习《专用集成电路设计》课程打下了比较坚实的知识基础和实践基础。但是由于专业背景的原因,该专业不太可能只是为了《专用集成电路设计》课而专门开设《半导体物理》、《晶体管原理》等这些在微电子专业才有的课程,因此,与微电子专业相比,电子信息工程专业的本科生欠缺有关晶体管原理和半导体工艺等方面的必要知识。在设置授课内容时,必然要考虑到这一点,总的原则应当是以学生能够接受、但又不应该过于轻松接受为目标,而且要尽量避免与《EDA技术》等课程的知识重复。

根据我们的课程内容设置原则,将《专用集成电路设计》课的讲授内容分为以下几章:第一章:ASIC设计概述;第二章:CMOS逻辑;第三章:ASIC库设计;第四章:ASIC的前端设计;第五章:ASIC的后端设计;第六章:可测性设计技术;第七章:SOC设计技术简介。在各章的讲授中,占用课时较多的分别是第二章、第三章和第五章。在讲授时强调培养学生的系统设计能力,使学生对专用集成电路的设计、制造、测试等一整套流程有一般性、整体性的了解,建立专用集成电路的基本概念和方法,了解IC领域的最新发展趋势,激发学生潜在的对集成电路前、后端设计的兴趣。为了配合理论教学,提升教学效果,还设置了合适的实验教学内容。

2 注重实验教学效果,以培养动手实践能力为目标

集成电路设计类课程除了理论教学以外,实验教学尤为重要,因为这类课程对学生的训练重点正是在于动手实验,提前接触到未来在进一步的研究和工作中可能会应用到的一些软件工具、设计流程以及设计技巧等,这样才能促进学生理论与实践相结合,真正帮助学生掌握ASIC设计技术。因此本课程要更加注重实验教学效果,着力培养学生的动手实践能力,进而使学生能够更加准确、具体和形象地掌握在课堂上学到的理论知识。根据这一原则,经过试用修订,我们专门编印了《专用集成电路设计实验指导书》,根据大纲的变化,使用工具版本的提高,目前已经编印了2007版和2009版的实验指导书,共设计了五个实验,具体是:实验一:IC设计工具的使用;实验二:单元电路的前端设计;实验三:标准单元的版图绘制与验证;实验四:四位加法器和减法器ASIC的设计;实验五:计数器ASIC的设计。每个实验3学时,其中实验二、实验四和实验五为综合性、设计性实验。

选用一种合适的集成电路设计工具是顺利进行实践教学的关键。我们选用了美国Tanner Research公司开发的一种优秀集成电路设计工具――Tanner Tools Pro,它虽然在功能上不如Cadence、Synopsys等大型工具强大,但它的最大优点是成本低,可以在PC机上使用,而且图形处理速度快,编辑功能强,便于学习,使用方便,特别适用于高校进行相关的教学和科研工作。Tanner Pro工具在美国和台湾的很多大学中早已被广泛应用,台湾不少IC设计企业也在使用Tanner Pro工具。该工具较新版本为Tanner Tools Pro 13.0,主要包含了S-EDIT(原理图编辑)、L-EDIT(版图编辑)、T-SPICE(电路仿真)、W-EDIT(波形观察)和LVS(版图与原理图比对)等几个功能不同的子工具,满足了集成电路设计从前端到后端、设计验证的一系列过程的需要,完全可以适用于《专用集成电路设计》课程的实践教学。通过我们在课程实验、毕业设计等实践教学环节的使用,发现学生对这个工具上手快、掌握熟,对于以后使用其他的IC设计工具也有一定的帮助,而且培养了他们将来涉足IC设计领域的兴趣和信心。图1是学生在实践教学中得到的一个版图设计结果。

3 适当讲授最新技术进展,以让学生跟上行业发展脚步为目标

我们都知道,集成电路设计技术、制造工艺等的发展速度飞快,遵循着集成电路最小特征尺寸以每三年减小70%的速度下降、集成度每年翻一番和价格每两年下降一半的著名的摩尔定律,集成电路的设计和制造技术发展日新月异。因此,在《专用集成电路设计》的教学过程中,必须要根据教学大纲的要求,在系统讲授已经设置好的教学内容的前提下,结合具体授课内容,适当讲授最新技术进展,以期让学生跟上集成电路设计行业发展的脚步,并不断将这些新技术、新进展、新方法、新工具、新工艺融入到授课内容中,做到授课内容常讲常新。其实这除了让学生可以接受到最新的知识和了解到该领域最新进展之外,同时也是一个教学相长的过程,对于教师的教学和相关科研也是一种无形的促进,可以督促教师不断地跟踪与IC设计、制造相关的最新研究成果,并进行精心的组织,将这些成果有机融入到课程教学中,做到授课内容的不断更新,而且这样也才能够避免一份讲稿多年重复使用,保证教师在教学中的激情,增强教学效果。

在这里仅仅举一个具体例子。在一次讲授到集成电路工艺的内容时,作者为同学们讲授了不断发展的集成电路工艺水平,以及所遇到的工艺发展瓶颈对于摩尔定律的挑战,还具体讲到了Intel公司新推出的0.45nm工艺的CPU,它采用了大大不同于以往的工艺方法,这次工艺变革可以称得上是“拯救摩尔定律”的一大技术进展。本次课后,不少同学纷纷通过互联网等来查阅这一最新工艺的具体情形,表现出了浓厚的学习兴趣。

4 创新课程考查方式,以激发学生进一步的研究兴趣为目标

一门课程的考查方式如何,对于这门课程能不能按照教师的预想,达到既定的最终教学目的,有着比较重要的作用。传统的一张试卷去“考”出学生学习效果的方式虽然比较简单省事,但却过于单调,虽然从某种程度上能够考查出学生对这门课程知识的掌握程度,但是对于激发学生在学完这门课程之后,对本学科、本领域进行进一步研究的兴趣却作用不大。由于自从接受学校教育以来经历了无数次的考试,不少学生厌烦考试的情绪比较严重,恨不得考完后把教材、作业、笔记等都马上丢弃,这是现实存在的、我们必须得承认的事实。从某种意义上说,通过考试来考查学生的学习,有时对最终教学目标的实现会起到一定的反作用。而且单纯考试的方式也很难发现学生对于这门课、这个领域、这个行业的独特想法和创新思路。

作者在《专用集成电路设计》教学过程中,结合课程的专业特点,积极探索并实践了采用提交论文和现场答辩相结合的课程考查方式,即在课程讲授到二分之一左右时,布置给学生论文题目,对于论文的范围、参考文献的篇数、论文的格式和字数等做出明确而具体的规范,要求学生在最后一次课之前提交自己的论文,做好答辩ppt,并利用专门的时间集中进行答辩,每位学生对自己准备的论文,进行5分钟左右的讲解,并接受教师和其他学生的提问。通过创新课程考查方式,提交论文和现场答辩相结合,让学生在准备论文和答辩材料的过程中对专用集成电路设计的有关内容和工艺、方法等有了更加深刻的理解,并有了一个系统的知识梳理过程,现场答辩的方式也更能够展现学生对于集成电路设计的一些独特的思路和创新性的理解,学生在经历这一过程时,也促使自己积极思考,主动研究,努力去探索和集成电路、微电子学有关的一些研究方法和最新进展,激发自己在完成本门课程的学习后、甚至是大学毕业后进行进一步研究的兴趣和信心;另外还在这个过程中提升了学生的论文写作能力、科学研究能力。

5 结束语

《专用集成电路设计》课(或者其他名称的类似课程)在不少设有微电子学专业的重点大学中开设较为普遍,但在没有微电子学专业的高校特别是非重点高校中开设并不多,对于该课程教学实践中的一些具体的方法研究和探讨需要更加深入。作者在教学实践中,紧密围绕本校、本专业的培养目标,以授课对象为主体,遵循课程的教学规律和科学研究规律,选择合适的授课内容和教学方法,并且不断地对此进行探索和研究,收到了初步的教学效果。当然,教学创新永无止境,教学方法的研究和探讨不能止步,作为一名年轻教师,在今后的教学实践中,作者将在加强学习以及与同行交流的前提下,进一步拓宽和创新教学思路,探索和完善教学模式,研究和更新教学内容,学习和探讨教学技巧,敢于创新,善于创新,真正做到教好书,育好人。

参考文献:

[1] Michael John Sebastian Smith.专用集成电路[M].虞惠华,等,译.北京:电子工业出版社,2004.

[2] 路而红.专用集成电路设计与电子设计自动化[M].北京:清华大学出版社,2004.

[3] 廖裕评,陆瑞强.集成电路设计与布局实战指导[M].北京:科学出版社,2004.

第5篇：集成电路设计与集成系统范文

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6篇：集成电路设计与集成系统范文

关键词 片上系统设计导论 集成电路设计 项目化教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0010-02

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，已经发展到片上系统SoC（System on Chip）。现代片上系统（SoC）是利用IP核（Intellectual Property Core）复用和深亚微米技术，采用软件和硬件结合的设计和验证方法，在一块芯片上实现复杂的功能。它广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子，其应用领域的市场应用结构如图1所示。

图1 2013年集成电路设计市场应用结构

图2 2008-2014年集成电路行业的产值

2008年以来，我国集成电路产业总产值从2107亿元增长到2915亿元。2014年，据国家统计局统计，共生产集成电路1015.5亿块，同比增长12.4%，增幅高于上年7.1个百分点；集成电路行业销售产值同比增长8.7%，增幅高于上年0.1个百分点。集成电路行业的产值如图2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，因此对人才的需求在不断增加。据权威机构报道，2010年以来，中国IC产业对设计工程师的需求将达到30万人以上，并且逐年增加，但目前国内实际人才数量相较于需求远远不够。高校是人才培养的摇篮，但高校大多数教授基础概念，并了解基本的设计流程和设计方法，远不能满足行业的要求。

针对这一现象，《片上系统（SoC）设计导论》课程将结合《固体物理》《半导体物理》《数字集成电路设计》《模拟集成电路设计》《VHDL语言》等多门课程，以项目化教学的形式进行教学，并且对其进行探讨。

一、采用项目化教学改善学生只会理论、不会设计的现状

（1）解决SoC设计与相关课程之间的内部联系，教学内容主要涉猎到相类似的部分，通过将一个大项目分解成几个小项目，通过逐渐加大项目的难度，使学生在项目中逐渐加深了对知识点的理解，并且将课程的主要内容相互衔接与融合，形成完整的SoC设计概念。例如通过对矩阵加法器的项目分解如下几个小项目来实现，具体项目如图3所示。通过这些项目设计过程完整地训练，既培养了较强的SoC设计能力，还提升了学生的择业面。

图3 项目流程图

（2）项目中会先有示例，然后引导学生对分解的小项目做设计，熟悉设计流程和设计方法，而且解决了理论教学与实践教学相脱节的问题，转变了传统的理论教学方式，达到较好的教学效果。

二、 通过PDCA戴明环的方式改善设计的产品不能用的问题

（1）在SoC设计的过程中，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，提高学生的综合素质，逐步锻炼和培养学生的自主学习、团结协作等能力。

（2）结合新的技术或者领域，对项目进行适当的调整，在基础层上让学生边学边做，在单个简单的模块中进行训练，最后实现复杂的项目要求的功能，达到SoC设计能力的提高。

通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学方法，对教学内容和教学计划进行合理和高效的修改。PDCA戴明环如图4所示。

图4 PDCA循环

三、小结

教师指导学生设计一个完整的项目，其中包括需求、硬件设计、软件设计、验证等部分。学生不仅掌握了基本概念，也提高了设计实践能力，更提升了团队意识。《片上系统（SoC）设计导论》课程项目化教学改变了传统的理论课教学方式，以目标为导向，以设计作为考核标准，充分发挥了学生的能动性和协作能力，使学生理论与实践齐头并进，缩短了与集成电路设计人才的距离。

参考文献：

[1] 陈超，王心一，王成华. 基于PSoC的实验教学平台开发[J]. 实验室研究与探索， 2010，29（10）：110-113.

[2] 马仁杰，王荣科，左雪梅等. 管理学原理[M]. 北京：人民邮电出版社，2013，（9）.

[3]周殿凤.片上可编程系统项目化教学探讨[J].轻工科技， 2013，（5）：190-191.

第7篇：集成电路设计与集成系统范文

关键词：张江园区；集成电路设计；企业

中图分类号：F270 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）12-0026-04

自1958年美国德克萨斯仪器公司发明了世界上第一块集成电路以来，作为电子信息行业的核心和基础，集成电路产业规模迅速扩大，技术水平突飞猛进，这是技术驱动和市场拉动双重合力的结果。虽然集成电路制造业依然是这个产业链的中流砥柱，但值得注意的是近年来设计业异军突起。张江集成电路产业的发展特点无疑也暗合了这样的趋势。虽然张江集成电路设计、制造、封装测试和设备材料四业均保持了平稳快速的增长态势，但设计业充分显示了先导性行业的活力，成为整个产业链中增长最快、占比上升最明显的行业。

一、张江集成电路设计企业的发展优势

集成电路产业是张江高科技园区的主导产业之一。该产业链的形成肇始于2000年底第一家晶圆代工企业——中芯国际的投资建设。一大批芯片设计、制造、封装、测试及设备材料等上下游企业，在张江 “产业链”发展思路和以创新带动园区建设的主导思想下快速集聚张江，展讯、华虹、格科微、昂宝、AMD、Nvidia和Marvel等一批国内外著名设计企业经历了多年的快速发展，在移动通讯、3G/4G手机芯片、高清数字电视、智能标签、绿色电源、数字多媒体等芯片设计领域形成了独特的发展优势，主要表现在：

（一）技术水平加速提升

作为产业链中技术含量最高的设计业，生存和发展的根本动力在于技术创新。

张江园区一批具有竞争力的自主创新设计企业，通过技术创新和商业模式创新已成为各自细分领域的引领者，部分领军企业设计研发的产品已达到国际先进水平。2011年初，展讯推出了全球首款40nm低功耗商用TD-HSPA/TD-SCDMA多模通信芯片，这款芯片的研制成功，标志着张江园区手机芯片设计水平首次达到世界一流水平。又如深迪半导体开发的一款陀螺仪产品—SSZ030CG，标志着第一款具有中国自主知识产权的商用MEMS陀螺仪的诞生，打破了欧美及日本对这一高科技领域的技术壁垒。

经过多年的努力，张江集成电路设计企业相继实现了技术乃至应用领域的新突破。设计企业研发的基带、射频、图像传感器、功率放大器、能源计量等20多类芯片被广泛应用于手机、智能卡、数字电视、汽车电子、智能电表和水表等消费电子和工业电子领域。越来越多的设计企业从单一的技术或产品开发向系统方案集成和终端产品开发转变。

（二）销售收入持续增长

张江集成电路设计企业已由初创期转入成长期，持续快速增长正是IC设计企业进入成长期的重要标志。

2010年，在全球和国内集成电路产业全面复苏的背景下，张江设计业呈现全面爆发式的增长，实现销售收入66.1亿元，同比增长56%。2011年，即使在半导体行业不景气的情况下，张江设计业依然实现销售收入95.7亿元，首次超过芯片制造业，同比增长44.8%，是四业中增速最快的行业，远高于国内30.2%的平均增速。占上海的比重由2010年的58.4%上升为64.1%，占全国比重由18.2%上升至20.2%。

自2004年张江出现首家超亿元的设计企业（上海华虹集成电路有限责任公司）以来，每年超亿元的设计企业数量不断增加，2012年已达10多家。其中最为突出的是展讯公司，2011年销售收入在上一年猛增238%的基础上再次翻番，达到42.88亿元，增速居全球前25大集成电路设计企业首位。

（三）资源整合步伐加快

并购重组现已成为设计企业在短期内快速实现业务整合，弥补技术短板的最佳方案，这也是世界集成电路发达国家和地区的普遍规律。

张江集成电路设计企业顺应国际半导体行业及相关领域兼并重组的发展趋势，通过产业链上下游企业间的并购重组，克服单一企业进入市场的障碍，加速进入高端芯片市场。例如聚辰半导体与美凌微电子以股份置换的方式进行合并，发挥双方在智能卡芯片、模拟和混合信号集成电路产品方面的优势，融合数字和模拟技术，打造国内模拟IC市场的巨头。再如锐迪科在布局基带芯片领域的同时，获得泰鼎一项IP特许和开发协议，可以开发生产和销售派生版本的数字电视SOC平台，这也意味着锐迪科将进入数字电视市场。

张江集成电路设计企业通过兼并重组，实现强强联合，既保存了企业实力，延伸拓宽了产业链；又推动了企业做大做强，增强了市场竞争力。

二、张江集成电路设计企业的发展瓶颈

张江园区是中国集成电路设计企业最为集中，技术水平相对较高，所有制形式最为多样化的产业基地。但在张江落户的设计企业，总的来说，还处于成长阶段，企业规模小，盈利能力不足，产品线单一，缺乏核心技术和自主品牌。张江大多数设计企业发展后劲乏力的主要原因在于：

（一）政策限制挫伤企业发展活力

政策支持在集成电路产业发展中的重要作用不言而喻。2000年的国发18号文开启了国内集成电路产业发展的黄金十年。但近年来，政策的诸多限制，抑制了芯片设计企业乃至整个产业链的良性发展。

首先，由于财税[2000]25号文对“集成电路设计企业”的定义，导致许多设计企业在工商登记后，税务机关不认可其为生产型企业，拿不到加工手册，无法实现出口退税。当设计企业设计的芯片需要在境内加工时，只能通过境外公司下订单，并通过国外公司销售。而张江的设计企业仅仅成了设计中心。

其次，中国自2005年4月1日起停止执行财税[2002]70号第一条即增值税实际税负超过3%的部分实行即征即退政策，致使设计企业在尚未销售产品前，须先交付芯片制造、封装和测试等各个加工环节17%的增值税，从而造成设计企业流动资金周转困难。而其他采用增值税制的国家和地区，如新加坡为3%，中国台湾为5%，韩国为10%，都较国内低。设计企业为了避免资金占压，只能迂回境外下单加工。此外，由于进口芯片可以免税，境内客户便不愿采购境内设计企业芯片，造成境内设计企业不能实现本土销售。

张江一批设计企业因受政策影响，在完成设计后不得不转移到境外生产和销售，造成销售额、利润和税收大量流向境外，使张江的芯片代工企业和封装测试企业得不到设计企业的订单支持，既阻碍了以设计企业为“龙头”推动集成电路产业全面发展的趋势，也使国家税收遭受巨大损失。

（二）融资困难束缚企业发展规模

集成电路产业是一个技术密集、资金密集和人才密集的产业，对于投融资环境的要求较其他产业更为迫切。然而，集成电路设计企业的特殊性，使其融资之路较其他产业更为艰难。

首先，中国的投融资渠道比较单一，国内银行体系重点关注的是回报率稳定、资产风险小的行业和大型国有企业。而大多数设计企业无厂房、设备等固定资产，其资产轻、规模小、历史短的特征，不符合传统意义上的银行放贷标准。近年来，虽然有些银行推出了以知识产权等无形资产获取信用贷款的金融产品，但由于知识产权质押登记流程长，耗时久，加上一般高新技术较为尖端，其市场价值和发展前景难以为金融机构人员理解和评估。银行为了规避自身风险，不愿从根本上突破现有的评估模式，所以真正通过知识产权质押获得银行贷款的企业少之又少。

其次，虽然设计企业可以选择国内或海外上市，但国内上市门槛高，使众多设计企业望而却步。如主板市场需要连续三年盈利，中小板需要连续两年盈利，创业板需要最近三个会计年度净利润均为正数，且累计超过3 000万元。而海外上市手续复杂、成本高，加上国际影响力不够，能够成功上市的仅属业中翘楚，中小型设计企业根本无法企及。此外，虽有政府扶持资金，但审核周期长，有时要超过一年，根本无法在企业最需要资金的时候雪中送炭。

融资困难一方面使众多的设计企业发展规模受阻；另一方面无力投入高新技术研发，致使产品附加值不高，只能在国内低端产品市场竞争，前景堪忧。

（三）人才缺失制约企业发展潜力

集成电路设计业是产业链中人才密集度最高的行业，如何更好地利用现有人才激励政策、户籍政策来吸引人才，留住人才，用好人才，是助推设计企业发展的关键。

一般来说，集成电路设计企业引进的研发高端人才大多来自海外，收入相对较高。然而根据中国现行的个人所得税法的相关规定，这些人才收入的征税率相较于其在国外缴纳的所得税来说要高出许多。据统计，一位年薪10万美元的美籍工程师，按照美国税法以及其抚养子女、购房贷款和赡养父母的抵扣规定，其实际缴纳的总税率仅为10%～15%。而按照中国个人所得税法，实际缴纳的总税率至少达35%，根本不利于设计企业高端人才的引进，也降低了该类人才留在国内发展的稳定性。

同时，受上海户籍制度的限制，许多优秀的外地人才被拒之门外。虽然有居住证制度，但与户籍享有的权利和保障存在明显差异，尤其在子女教育问题上。更重要的是居住证远没上海户籍那样让人产生安全感与归属感。许多优秀的外地人才只能到上海周边地区——户籍政策门槛相对较低的苏、杭州等地，寻找个人价值的发展空间。此外，上海作为全国最发达的现代化城市，生活成本居高不下。根据英国经济学人智库最新一期“全球生活成本指数”排行榜，上海已与纽约基本看齐，大陆第一，全球第三十，远高于内地城市的生活成本，不仅令未来者望而却步，也令已居者萌生去意。

上海日趋紧张的用人环境和设计企业成倍增长的人才需求形成巨大的供需矛盾，招聘人才难，人才流失严重已成为制约设计企业发展不容忽视的关键因素。

三、张江集成电路设计企业发展策略

集成电路设计业是集成电路产业中最具活力和最富发展潜力的行业，是集成电路产业技术水平的集中体现，也是中国集成电路产业发展的重中之重。如果设计业发展滞缓，不仅牵制集成电路市场的扩展，也严重影响芯片制造和封装测试等整个产业链的发展与稳定。因此，采取一些有突破性的措施来迅速改善集成电路设计业的现状，对推动集成电路整个产业链的发展十分重要。

（一）构建以设计企业为“龙头”的集成电路产业链保税监管新模式

首先，将设计企业视同于将产品制造外包的集成电路生产型企业，使其可以享受产品出口退税，鼓励设计企业将流片加工和销售重返境内。目前，集成电路生产制造有两种方式，一种是英特尔、德州仪器公司等企业采用的IDM（集成器件制造商）方式；另一种是以垂直分工为主要特征的集成电路产业链方式，主要由集成电路设计公司（Fabless）、芯片代工企业（Foundry）、封装测试企业（Assembly&Testing）分别完成。中国台湾地区、新加坡、韩国等均是通过后一种方式参与集成电路产业的国际分工。中国集成电路产业也是借助于这种方式得以迅速崛起。因此，对集成电路设计企业的认识不应仅停留在设计服务层面上。实际上，Fabless才是集成电路设计企业的主流商业模式。Fabless的准确含义是没有芯片厂的半导体公司。如果在政策层面能够将设计企业定位于生产型企业，设计企业享受免抵退政策也就顺理成章了。

其次，参照台湾新竹的成功经验，将集成电路产业进行全程保税，即保关税和增值税。对经认定的集成电路企业，无论是集成电路设计、生产、封装、测试企业还是集成电路设备和原材料生产企业，在其从事集成电路产业相关经营活动中，给予保税政策。当这些企业的产品实现国内销售，就按国内销售征税；若产品出口，则免于征税。如果张江集成电路产业能够参照国际通行做法，对设计企业设计的芯片在生产加工过程中不征收增值税，那么它对带动芯片制造、封装测试、设备制造和软件开发等各个环节的跨越式发展有着不可估量的作用，它可以使整个产业链上缴给国家的税收呈几何级、跳越式增长。

（二）搭建投融资专业化金融服务平台，助力设计企业发展腾飞

首先，根据张江设计企业特性和发展阶段，开发多层次、多品种的金融产品，以适应不同特点和阶段的企业融资需求。对于处在研发阶段的初创型企业，引入张江小额贷款、融资租赁和融资担保等；对于产品处于研发阶段的企业，则从“投贷联动”入手，引入私募基金、风险投资等。同时，加大推进张江已经实施的“银政合作”项目，按照“风险共担、限额补贴、征信先行、专业运作、监管创新”的原则，以企业融资信用信息征集为基础，不断引入多家商业银行共同参与，支持银行扩大放贷规模，对解决企业融资问题有突出贡献的机构给予风险补偿和奖励。一方面，银行通过提高抵押融资比例、丰富质押融资手段、加快审批速度、优化信贷结构，为企业提供银行融资；另一方面，政府通过风险共担、梯度奖励等激励措施，增强银行放贷信心。有了政府的担保抵冲坏账额度，银行的放贷规模成倍放大，一些原本不符合银行放贷条件的企业可以因此得益，从而解决设计企业在发展过程中的融资难题。

其次，帮助设计企业进入多层次资本市场，促使企业创新与资本运作有机结合。对有改制上市意愿的企业，邀请券商等专业中介机构进行不同资本市场的专题培训或上门个别辅导，从公司治理、内部控制、股权激励、商业模式设计等多角度全面分析企业发展之路，有针对性地帮助企业提高上市融资实务操作技能，使之充分了解企业自身发展现状，选择最佳上市板块。尤其是要帮助设计企业充分认识到“新三板”作为多层次资本市场的组成部分，可成为有创新能力和发展潜力企业可持续发展的重要加速器。同时，鼓励设计企业进入OTC中心挂牌交易，对交易各方给予引导和支持，为科技型企业早期融资创造条件。

（三）推动创新人才政策，营造聚才、育才、用才的良好环境

首先，以张江建设国家自主创新示范区为契机，推进和落实“张江创新十条”政策。设立以国资为导向的“代持股专项资金”，实施股权激励。对符合股权激励条件的团队和个人，给予股权认购、代持及股权取得阶段所产生的个人所得税代垫等资金支持。推行“张江聚才计划”，加速高端人才集聚。建立以市场化的角度、企业家的眼光为导向的全新人才评价方法，以实践和贡献为出发点来衡量人才。设立“张江创新人才奖励资金”，通过评价方式、评价标准和激励方式的创新帮助企业吸引和留住关键、骨干人才。还可借鉴一些国家或地区的做法，对贡献大和特别急需的高层次人才，实施个人所得税补贴、个人购房贷款贴息及年度嘉奖等激励政策，来加大企业吸引人才，留住人才的法码。

其次，不断优化工作和生活环境，全方位降低人才的创业和居住成本。针对上海高房价对企业引进、留住人才带来的压力，加速开发建设价格优惠、配套设置齐全的人才公寓，建造限价商品房，定向配售给符合条件的引进人才、专业技术骨干、管理人员自住。同时，积极拓展优质教育资源，提升园区基础教育水平，对设计企业创新创业人才，其子女在学前教育、义务教育阶段入园入学安排上予以优先照顾，并为外籍高层次人才及其配偶、未成年子女和外籍高端技术人员，申请长期居留许可提供便利。

四、结束语

当今世界正处于电子信息时代，集成电路产业对于改变我们的生活方式，促进全球信息技术发展，提（下转79页）（上接28页）升各国综合国力具有重要的战略意义和现实意义。未来的张江，如何把握相关战略新兴产业快速发展的机遇，实现以集成电路设计企业为龙头，带动整个产业链的快速发展；如何把握建设张江国家自主创新示范区的重大机遇，集聚创新能力，优化产业结构，跻身世界一流集成电路产业竞争行列，任重而道远。

参考文献：

[1] 上海市经信委和上海市集成电路行业协会.2012年上海集成电路产业发展研究报告[M].上海：上海教育出版社，2012.

[2] 2011年度张江高科技园区产业发展报告[Z].

[3] 朱贻玮.中国集成电路产业发展论述文集[M].北京：新时代出版社，2006.

第8篇：集成电路设计与集成系统范文

两个月前,我们刚刚庆祝了中华人民共和国60周年华诞,在国庆庆典上我们直接感受到了祖国的繁荣和富强,感受到了作为炎黄子孙的骄傲和自豪,感受到了龙的传人对中华民族复兴的殷切期盼。此前温总理视察无锡和南通的高新技术产业并作了重要的讲话,温总理说:“国家要把经济结构调优调轻,要发展高新技术产业,现代服务业和环保产业。高新技术产业是一个智慧产业,其发展有三个要素:第一,就是要拥有高端产品,产业的核心技术。第二,就是高新技术也得面向市场。第三,必须具有优势的研发力量。研发新的技术,能够带动一个产业,一个行业,甚至起革命性作用的技术”。总理的话清晰地指明了我们集成电路产业的战略方向,并给了我们极大的鼓励和信心。正是在这样的背景下,今天,集成电路设计业界的各路精英以及产业链各个环节的朋友又一次在厦门相聚,共同探讨中国集成电路设计业的发展,共同谋划中国集成电路设计业的未来。厦门是一个历史悠久的城市,更是一个有深厚文化底蕴的城市,如今,厦门又在随着时代的步伐向高新技术城市的方向发展,对于这次会议能够在厦门成功举办,我谨代表中国半导体行业协会集成电路设计分会向福建省和厦门市的领导表示衷心的感谢。厦门还是一个与海峡对岸最近的城市,这也为两岸企业界与专家学者直接进行交流与沟通提供了最有利的契机和场所,请允许我代表中国半导体行业协会集成电路设计分会,并以我个人的名义,向莅临会议的台湾工研院院长史钦泰先生、虞华年先生以及所有与会的贵宾表示最热烈的欢迎。

下面,我讲三个问题。

1金融危机影响下的

中国集成电路设计业概貌

2008年以来,金融风暴席卷全球,世界经济遭遇重创,金融危机波及各个产业,中国集成电路设计企业也不同程度地受到影响。一些以出口为主要市场的企业,其销售额与利润均大幅下滑;一些主要为国外整机配套的企业,由于整机市场的衰退、或换代而受到直接牵连;作为“轻资产”的部分设计企业,在金融危机的冲击下,由于缺少担保资源而不得不面临资金链中断的困境。但是,70%左右的企业平静而理性地接受了金融危机的挑战,主动、及时地调整了自己的市场和技术策略,从而继续保持了增长的态势。

在集成电路设计产业的新兴地区业已出现了可喜的成果:厦门现在已有20～30家设计企业,09年已出现亮点,诸如硅思微电子以模拟技术见长,企业营业规模预计过2亿元;海芯微电子的12位A/D芯片已在计量仪器的市场中占80%的份额;优讯公司的通信芯片已具相当高的技术含量,主要销往国际市场。天津市晶奇微电子公司的大动态范围安全监控照相芯片基于全自主开发的多项专利,如全并行像素结构,使得Bg0350监控芯片在暗光特性,动态范围,噪声,工作温度等视频监控关键性指标方面,与Sony CCD PCX223有一比,完全可以取代进口,现已量产供货。南京英特神思公司开发的适用于各类传感器及与IC结合的芯片设计用的EDA软件,与国际主流EDA软件兼容,产品已被日本尼康等国际企业采用,它将对未来物联网的传感器开发产生积极作用。

根据各地区政府所统计的数据,和企业自愿披露的信息统计,中国集成电路设计业2009年预计销售总额为379.83亿元,同比增长11%,全行业平均净利润率为13%左右(最高为50%)。

据不完全统计,各地区集成电路设计业的销售额为:京津环渤海地区104.7亿元,长江三角洲地区132.1亿元,珠海三角地区90.5亿元,其它地区18亿元,以上合计345.3亿元;一些未进行确切统计的公司的销售额按已统计数额的10%估算,则2009年中国集成电路设计业总销售额预计为345.3×1.1=379.83亿元,详见表1。

排名前35位的56个企业(占全行业企业总数的12%)的销售额总和为228.85亿元,占行业总额的60.25%。国内设计业除了总体销售总额有持续增长外,还充分利用了国内的加工资源,对整个集成电路产业的发展做出了应有的贡献,例如,士兰、上华和华越98%左右的加工能力在为国内设计业服务,中国设计企业利用中芯国际、和舰与华虹的产能分别达到了16%~35%,利用通富微电、江阴长电、天水华天的封装产能分别达到了16~90%。

排名前35位的中国设计企业,其2009年销售额的预计增长率见表2。

2 金融危机影响下

中国集成电路设计业的表现

面对金融风暴对经济的冲击,企业无非是三种出路,一是淡出市场,具体表现是破产或转产(即退出所从事的产业);二是顶住压力,渡过难关,卧薪尝胆,以求再战;三是积极调整,适应需求,以新思路、新技术、新产品来开拓新市场,扩大企业的生存和进一步发展的空间。

下面列举一些表现:

2009年,在中国集成电路设计行业的480余家企业中,约有70家企业表现为第一种情况,破产者、改行者陆续有之。少部分企业则呈现第二种情况,例如有些企业对2.5代移动通信芯片的研发投入了大量人力与物力,而3G标准推行后,运营商迅速进入3G时代,使2.5G的产品失去市场。但是这些企业没有后退,根据市场形势变化,迅速加强市场调研,抓紧利用已有的技术优势和成果继续再战。

大多数中国集成电路设计企业没有被金融危机击垮,而是以“重整河山”的勇气和积极的态度面对金融风暴的冲击。从上表可以看出,在排名前35位的企业中,约有70%的企业仍实现了正增长,约有10%的企业基本持平,只有约20%的企业同比有所下降。

造成销售额增长率下降主要有以下几个因素:

1、 世界市场需求萎缩对出口依赖型企业的打击。

2、 国内部分企业的产品同质化现象严重,中低档产品的价格竞争异常激烈,成“一片红海”之势。

3、 自身的不足和缺陷。随着电子消费产品下乡优惠政策的出台,中国市场巨大的刚性需求又一次得以显现,在世界经济危机的沙化漠原中如同一片绿洲充满了生命力。使得一些国际企业和台湾企业也受到了极大的诱惑和吸引,这些企业利用其传统的高端产品技术及其价格的优势迅速针对中国的中低端集成电路与整机市场的需求,快速的开发对路产品,在家电下乡这一大市场中获得较大的收益。同比之下,国内企业的收效是有限的,一是因为竞争进一步加剧,同时在同一个市场的需求下,暴露了我国集成电路设计企业生产的集成电路品种针对系统整机明显的不配套性。这也说明即使有好的政策和市场也往往由于自己的缺陷,竞争力不强而坐失商机。家电下乡就像一面镜子,照出了我们企业存在的不足。需要引起我们高度的重视,这也是激励我们改进的重要收获。

设计企业具有:以知识和人才为主要财富、资产轻型化、产品要不断创新换代等显着的特质。市场变化迅猛因而要求企业必须具有很高的综合应变能力。而我们有些企业在关键时刻虽然面临商机,但却找不到必要的筹资渠道和支持门路,贷款困难,资金链十分脆弱,因而研发资金捉襟见肘;更有甚者,某些企业的股东难以承受金融海啸的拍打,在急功近利思想的驱使下,提前撤资,造成企业运营轨道的断裂。

面对金融风暴的突然袭击,我们的大部分企业采取了积极的应对举措,从而缓解了市场变化对企业运营的影响。例如晶门科技受摩托罗拉从手机市场淡出的影响,其主打产品销售大幅下滑,但该企业迅速转向内地市场,与京东方、CEC等大型企业合作,在TFT大尺寸高端产品方面取得了重要突破,即将走出低谷。

设计企业与制造企业、封装企业共同开发新工艺,将产品创新的链条延伸到加工和封装环节。在“以设计主控加工”的模式探索中取得了一系列进展,如杭州士兰3年投入8亿元研发高频高压器件工艺,在LED显示屏的研制中取得重要进展,今年国庆在天安门广场上矗立的50×5m2的两幅巨型显示屏,就是士兰在国际竞标中取得的重大成果。虽然身受金融风暴的冲击,但是士兰仅在2009年一年缴税就超过1亿元。又如比亚迪与宁波中伟共同开发了高压、高频器件工艺,并通过技术的合作完成了企业并购和重组,成立了宁波中伟半导体公司;上海贝岭业已完成以设计主控工艺加工的转变。

此外士兰、比亚迪、贝岭、华为、中兴通讯、海尔、京东方、长虹等整机企业积极与设计企业相结合,有可能打造新型的IDM企业;

北京君正充分发挥自主知识产权的CPU core-Xbust的潜能,利用Android开放结构;北京创毅视讯抓住CMMB标准,这两家公司积极调动资源迅速开发新的信息平台和应用平台,并与开发商、增值商、系统应用商结成全新的联盟,推出新一代的产品, 2010年两个企业的销售额预计均可望有2-4倍的提升。

锐迪科微电子已经成为有相当实力的射频集成电路设计公司,是国内能够提供包括收发器芯片、功率放大器芯片、天线开关在内的完整射频前端解决方案的IC厂商,打破了阻碍中国通信产业发展的“短板”和瓶颈,可以提供3G(TD-SCDMA)、2G/2.5G(GSM/GPRS)、大灵通(SCDMA)、小灵通(PHS)全系列移动通信核心射频芯片。

格科微电子(上海)有限公司已经获得多项关于 CMOS 图像传感器结构和工艺方面的美国专利。格科微电子的 CMOS 图像传感器产品可以在较低的成本达到 CCD 传感器的图像品质水平,并在功耗、系统集成方面享有 CCD 无法比拟的优势。该公司已占据了全球低端图像传感器超过 50%的市场份额。

江苏隆智半导体、北京芯技佳艺与中芯国际、上海华虹合作,推出了NOR-Flash系列芯片。该系列产品采用90-110nm工艺,最大容量为64M。目前,世界Flash市场总额约为250亿美元,其中NAND-Flash约为160亿美元,NOR-Flash约为90亿美元。NAND主要用于数据存储,存取速度较慢,但容量要大(目前最高32G),对加工工艺要求很高,目前在45nm左右;NOR主要用于编码存储,对工作速度和功耗要求高,但容量不大(目前最高512M)加工工艺一般在90-180nm。因此NOR很适合我国的市场需求和加工条件。先行起步,是经济和客观的正确选择。

杭州国芯充分利用所掌握C-Core的技术优势,开发了多种芯片,2009年销售额预计增长135%,呈现出逆势上扬的可喜局面。

3对今后工作的思考和建议

3.1 产品注重功能多样化

创新与变革是集成电路产业发展的主旋律。

集成电路产业到今天,不断表现出新的趋势和特征:一方面继续专注于CMOS技术,沿着摩尔定律前进;另一方面,产品多功能化趋势日益明显。技术首先是为民所用“More than MOORE”恰恰是贯彻了这个宗旨,所以提供创新产品为己任的设计行业与设计企业应把功能多样化作为我们发展的重要战略。

3.2 实施产品品牌战略

注重产品品牌的培植,是改善市场秩序、完善产业发展环境做强产业的重要举措。我们讲品牌,是指那些在市场中已得到客户广泛认同的产品,其产品的性能、质量、价格和服务均是取得认同的要素,产品在大量使用后已积累了很好的商誉。今天市场上秩序动荡,同类化的产品不是靠性能、质量、价格、服务全面综合能力的竞争,仅仅靠降价去吸引客户,最终是丢失质量、丢失性能,产业和用户均难逃两败俱伤的下场。注重产品品牌和铸造品牌的过程就是企业和产业成熟的过程、市场稳定的过程,和实现社会经济发展的过程。

3.3 开辟新市场

① 2009年9月,第13届全国商密产品展览会在京举行,展示了一个事实:安全产品市场充满了商机。近年来国家用于数字认证系统,包括增值税发票认证系统、金融数据密码机、智能IC卡及密钥、加密传真机等数字安全产品已达6.71亿台(套),其中芯片由国内13家企业供给,深圳国民技术公司已成为这一领域的佼佼者。

② 以节能、减排和低碳能源应用为代表的绿色集成电路市场。目前,除在LED市场有所作为,其余如太阳能、风力发电等领域尚为集成电路设计企业未开垦的处女地。

③ 汽车综合信息平台。汽车电子预计是今后发展迅速的、大有可为的市场,应像对手机、PC、电视等智能平台一样予以密切关注。在汽车电子领域已取得一定成效的比亚迪公司就此提出了“One Car One Wafer”的口号。

④ 就智能卡而言,城市只剩下“红海”空间,而农村仍存在巨大的市场空间,并对智能卡的低功耗、安全和成本提出了新的需求。

⑤ 新技术和新应用的市场。比如移动互联网、物联网以及传感网带来的新技术和新应用市场。MEMS微机电系统将在上述的新应用市场中大有用武之地。

针对上述新市场我们认为在以后的发展中要特别注意如下几点:

1、 创新,不仅仅是技术的创新,更要注重技术+产品+品牌+商路的综合创新。所谓“商路”,就是能够使得产品变为商品的渠道和技巧,不仅要和加工制造企业建立战略伙伴关系,更要和增值开发商、应用开发商建立产业联盟。

2、 应用是创新的重要推动力。特别要重视“应用专利”。设计企业不应只为应用企业提供通用芯片,在芯片越来越复杂的情况下,设计公司应具备提供“芯片+软件+解决方案”的能力,从而形成自己独特的“应用专利”。发展集成电路产业,不仅要关注传统的产业结构,也要关注增值开发商、应用开发商的增长,他们是我们产业的重要联盟,只有芯片开发商、增值开发商、应用开发商都得到发展和壮大,才可能带来市场的繁荣和应用的繁荣。

3、 企业做强优于做大,一般而言指资产规模大、营业规模大,谓之“大”。强则有4个体征:营业规模、核心技术竞争力、良好的盈利能力和品牌。我认为中国的设计企业应尽快出现多个营业额大于3亿美元、净利润高于20%(毛利40~60%)的企业。才可在激烈的竞争中与国际型大企业一决高低。

4、 打造产业经济链

自深圳2009年泛珠三角创新应用高峰论坛又一次取得了共识,产品的创新可以兴旺一个企业,如i-phone对苹果的影响,技术的创新可以带动一个产业的持续发展,比如3G对移动通信产业,甚至连技术提供模式的创新都可以催生出新的产业机会,比如MTK TURN-Key解决方案对山寨手机产业。然而产业链的创新属于生态系统级的创新,可以带动整条产业链上下游的协同发展,并确保和光大产品的创新、技术创新、技术提供模式创新的成果,使产业各个环节的资源在一起协调配置发挥最大的效益,是提升产业经济的重大革新。产业链的创新是产业发展到一定阶段后的必然产物,需要产业的各个环节自发的有针对性的聚集和沟通,达到心理上的融合,是以提升经济效益为目标,才能打造垂直一体化(IDM)形成真正的产业经济链。这就意味着芯片设计、制造(含封测)、应用、分销、系统整合,已成了一个鲜活的整体。深圳作为公认的电子应用设计之都,已在整个产业链资源整合的征程上迈出了强有力的步伐,并呈现了明显的产业集聚格局。

除了地域上的趋向外,我们也需要有大企业出台,援手这种创新的整合,最终打造中国的集成电路产业经济链。华润集团、中国电子和中国电子科技集团均已在战略规划和资本层面上做出了安排。整合以创新为主体的设计企业的序幕已经展开。

5、 充分利用国家的政策和专项资金加速设计企业做强做大的步伐。如2009年4月国务院出台了“电子信息产业调整和振兴规划”;8月份启动创业板;2009年10月,筹谋已久的“核高基”国家重大专项也已启动。国家对于行业的发展给予的扶助也正向广度和深度发展,今年在国家发改委有关司局的倡导下,设计分会组织了行业内有关企业和产业化基地对我国的集成电路市场和应用进行了较为深刻的调研,并在现有的产业资源可以支撑的市场需求中,首先对五大类集成电路应用领域进行了规划,旨在打造中国品牌。拟申请一个有明确经济考核目标的产业化专项,以夯实产业基础,并希望成为承接“核高基”项目的产业平台和资源重组与结构调整的平台,工信部、财政部实施多年的电子生产发展基金,每年针对集成电路产品层面,与时俱进的强化着对集成电路企业的推动。

在经历了全球性金融危机的冲击后,弱小的设计业受到了磨练,也体会到自强不息的喜悦,但是在今天的竞争环境下,面对国际化企业的挑战,没有国家政策的必要扶持是不客观的,所以,全行业依然企盼着作为普惠性政策的新18号文件的出台。

中国的集成电路设计业是一个植根于本土的产业,是一个拥有庞大市场需求的产业,是一个有所作为、也应该有更大作为的产业。作为行业协会,我们理应继续为大家提供更好的服务,争取各级政府对设计业的大力支持,开拓各种交流信息的渠道,建立不同层面的沟通平台;作为企业,一定要克服浮躁作风,客观冷静的分析和明确自己的市场定位,随时根据市场的变化对自己的技术和产品策略进行必要的调整,以创新为本,摒弃最低端的价格竞争方式,逐步在国内以至在世界市场上建立自己的品牌,为企业做强做大、为中国做强做大不断做出新的贡献。

21世纪是信息产业大有可为的时代,是集成电路技术面临新的革命的时代。为此我们希望两岸的集成电路业界同仁能够携手合作,共同为集成电路产业的春天再创辉煌。在CCD、光纤之后,或许在不久的将来,新的诺贝尔奖金获得者就在我们中间出现,我们期待着。

现在,北方已经是寒风凛冽,但厦门依然是春色满园。金融风暴可以造成一时的萧条,但绝对不会阻挡住人类社会前进的步伐。

第9篇：集成电路设计与集成系统范文

集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。

一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点

集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。

集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。

集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。

版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。

二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系

集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。

专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。

Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。

以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。

在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。