集成电路设计研究方向精选(九篇)

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第1篇：集成电路设计研究方向范文

【关键词】电子信息科学与技术微电子课程体系建设教学改革

【基金项目】大连海事大学教改项目：电子信息科学与技术专业工程人才培养实践教学改革（项目编号：2016Z03）；大连海事大学教改项目：面向2017级培养方案的《微电子技术基础》课程教学体系研究与设计（项目编号：2016Y21）。

【中图分类号】G42 【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2018）01-0228-02

1.開设《微电子技术基础》的意义

目前，高速发展的集成电路技术产业使集成电路设计人才成为最抢手的人才，掌握微电子技术是IC设计人才的重要基本技能之一。本文希望通过对《微电子技术基础》课程教学体系的研究与设计，能够提高学生对集成电路制作工艺的认识，提高从事微电子行业的兴趣，拓宽知识面和就业渠道，从而培养更多的微电子发展的综合人才，促进我国微电子产业的规模和科学技术水平的提高。

2.目前学科存在的问题

目前电子信息科学与技术专业的集成电路方向开设的课程已有低频电子线路、数字逻辑与系统设计、单片机原理、集成电路设计原理等。虽然课程开设种类较多，但课程体系不够完善。由于现在学科重心在电路设计上，缺少对于器件的微观结构、材料特性讲解[1]，导致学生在后续课程学习中不能够完全理解。比如MOS管，虽然学生们学过其基本特性，但在实践中发现他们对N沟道和P沟道的工作原理知之甚少。

近来学校正在进行本科学生培养的综合改革，在制定集成电路方向课程体系时，课题组成员对部分学校的相关专业展开调研。我们发现大部分拥有电子信息类专业的高校都开设了微电子课程。譬如华中科技大学设置了固体电子学基础、微电子器件与IC设计、微电子工艺学以及电子材料物理等课程。[2]又如电子科技大学设置了固体物理、微电子技术学科前沿、半导体光电器件以及高级微电子技术等课程。[3]因此学科课题组决定在面向2017级电子信息科学与技术专业课程培养方案中，集成电路设计方向在原有的《集成电路设计原理》、《集成电路设计应用》基础上，新增设《微电子技术基础》课程。本课程希望学生通过掌握微电子技术的原理、工艺和设计方法，为后续深入学习集成电路设计和工程开发打下基础。

3.微电子课程设置

出于对整体课程体系的考虑，微电子课程总学时为32学时。课程呈现了微电子技术的基本概论、半导体器件的物理基础、集成电路的制造工艺及封装测试等内容。[4]如表1所示，为课程的教学大纲。

微电子技术的基本概论是本课程的入门。通过第一章节的学习，学生对本课程有初步的认识。

构成集成电路的核心是半导体器件，理解半导体器件的基本原理是理解集成电路特性的重要基础。为此，第二章重点介绍当代集成电路中的主要半导体器件，包括PN结、双极型晶体管、结型场效应晶体管（JFET）等器件的工作原理与特性。要求学生掌握基本的微电子器件设计创新方法，具备分析微电子器件性能和利用半导体物理学等基本原理解决问题的能力。

第三章介绍硅平面工艺的基本原理、工艺方法，同时简要介绍微电子技术不断发展对工艺技术提出的新要求。内容部分以集成电路发展的顺序展开，向学生展示各种技术的优点和局限，以此来培养学生不断学习和适应发展的能力。

第四章围绕芯片单片制造工艺以外的技术展开，涵盖着工艺集成技术、封装与测试以及集成电路工艺设计流程，使学生对微电子工艺的全貌有所了解。

4.教学模式

目前大部分高校的微电子课程仍沿用传统落后的教学模式，即以教师灌输理论知识，学生被动学习为主。这种模式在一定程度上限制了学生主动思考和自觉实践的能力，降低学习兴趣，与本课程授课的初衷相违背。[5]为避免上述问题，本文从以下几个方面阐述了《微电子技术基础》课程的教学模式。

教学内容：本课程理论知识点多数都难以理解且枯燥乏味，仅靠书本教学学生会十分吃力。因此，我们制作多媒体课件来辅助教学，将知识点采用动画的形式来展现。例如可通过动画了解PN结内电子的运动情况、PN结的掺杂工艺以及其制造技术。同时课件中补充了工艺集成与分装测试这部分内容，加强课堂学习与实际生产、科研的联系，便于学生掌握集成电路工艺设计流程。

教学形式：课内理论教学+课外拓展。

1）课内教学：理论讲解仍需教师向学生讲述基本原理，但是在理解运用方面采用启发式教学，课堂上增加教师提问并提供学生上台演示的机会，达到师生互动的目的。依托学校BBS平台，初步建立课程的教学课件讲义、课后习题及思考题和课外拓展资料的体系，以方便学生进行课后的巩固与深度学习。此外，利用微信或QQ群，在线上定期进行答疑，并反馈课堂学习的效果，利于老师不断调整教学方法和课程进度。还可充分利用微信公众号，譬如在课前预习指南，帮助学生做好课堂准备工作。

2）课外拓展：本课程目标是培养具有电子信息科学与技术学科理论基础，且有能力将理论付诸实践的高素质人才。平时学生很难直接观察到半导体器件、集成电路的模型及它们的封装制造流程，因此课题组计划在课余时间组织同学参观实验室或当地的相关企业，使教学过程更为直观，加深学生对制造工艺的理解。此外，教师需要充分利用现有的资源（譬如与课程有关的科研项目），鼓励学生参与和探究。

考核方式：一般来说，传统的微电子课程考核强调教学结果的评价，而本课程组希望考核结果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教学进度中的考核。课题组决定采用期末笔试考核与平时课堂表现相结合的方式，期末笔试成绩由学生在期末考试中所得的卷面成绩按照一定比例折合而成，平时成绩考评方式有随堂小测、课后习题、小组作业等。这几种方式将考核过程融入教学，能有效地协助老师对学生的学习态度、学习状况以及学习能力做出准确评定。

5.结语

第2篇：集成电路设计研究方向范文

关键词：职教集团；人才培养模式；专业建设

中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）12-0160-03

以集成电路为核心的微电子产业是国家的战略性新兴产业，其发展水平与产业规模已成为衡量一个国家经济发展，科技进步和国防实力的重要标志。在我国一系列相关政策的激励下，我国微电子产业已得到快速发展，我国也已进入世界集成电路大国。2011年，我国半导体销售额占世界半导体市场14.5%的份额，其中集成电路销售额占到世界集成电路市场的9.8%的份额。

江苏信息职业技术学院地处美丽富饶的太湖之滨——无锡。这里是我国微电子产业的发源地，也是当前发展最快、国内技术最先进、规模较大、产业系统最完整的国家微电子产业基地之一，云集了SK海力士半导体、海太半导体、华润微电子、江阴长电等一百六十多家著名的微电子制造、设计、封装及测试企业。微电子产业成为无锡传统的最具优势的支柱产业。

我院的微电子技术专业是学院成立最早的专业之一，伴随着我国微电子产业的成长与壮大。在近四十年的发展中，依托无锡发达的微电子产业，坚持走校企合作之路，通过创新人才培养的体制机制，改革人才培养模式，加强专业内涵建设，为我国微电子企业培养了大批优秀人才，是江苏省半导体行业协会的IC人才储备基地，无锡国家集成电路设计基地，集成电路设计人才培养基地。

搭建职教集团平台，促进政行

企校合作，创新人才培养机制

教育部《关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》明确提出创新办学体制，鼓励地方政府和行业（企业）共建高等职业学校，探索行业（企业）与高等职业学校组建职业教育集团，发挥各自优势，形成政府、行业、企业、学校等各方合作办学，跨部门、跨地区、跨领域、跨专业协同育人的长效机制。为贯彻落实这一精神，由无锡市政府发起，我院牵头组建了由无锡市信电局、无锡市半导体行业协会、微电子企业及大中专院校共三十多家单位组成的微电子职业教育集团。本着“政府主导、行业指导、企业参与、院校主体”的原则，紧紧围绕无锡微电子产业的发展，充分发挥各自在产业规划、兼职教师选聘、实习实训基地建设和学生就业等方面的优势，促进“校企合作、工学结合”职业教育人才培养模式的改革，提高人才培养与社会需求的契合度，提升职业教育服务无锡微电子产业发展的能力，也为提升我院微电子技术专业建设水平提供了良好的契机。

依托微电子职教集团

为平台，深化“订单培养，

厂校互嵌”人才培养模式改革

（一）加大订单培养力度，提高人才培养与企业需求的契合度

依托职教集团平台，利用丰富的校企合作资源，专业先后与集团成员SK海力士半导体、华润上华半导体等多家微电子企业开展冠名办班、订单培养的人才培养模式改革。实践证明，这种“校企联手，量身定制”的订单培养使人才培养的目标更贴近企业需求，人才培养的质量更满足企业要求（见表1）。

以SK海力士微电班为例，订单培养的主要工作包括：校企共商制定人才培养方案，校企共同构建课程体系，根据企业的性质和岗位需求，在课程体系中加入韩语课程和装备类的课程；校企共同建设核心课程，开发教学资源；聘请企业工程师担任专业核心课程的教学，专业教师分批进入企业进行工程实践，提高教学队伍的“双师”素质；通过工学交替，顶岗实习，提高学生的岗位实践技能，实现实习与就业的零距离对接；通过企业奖学金的发放和企业文化的宣讲，企业文化与职业教育及早融合，大大提升学生的职业素养。冠名班的人才培养取得了良好的效果，全班39名学生，最终有26名被企业录用。与海力士的校企合作案例被评为2012年无锡市校企合作示范案例。

（二）积极探索“厂校互嵌”人才培养模式

专业积极推进“厂中校”、“校中厂”的建设。专业和无锡强芯微电子有限公司合作共建集成电路版图设计“校中厂”。企业工程师带着企业真实的项目进入“校中厂”，学生在工程师的指导下，以企业真实项目为载体，进行集成电路设计核心技能的模块化训练，并通过联网，与企业本部的工程技术人员共同完成大型设计项目。通过学生早进课题，早进团队，早进项目，在工程实践中培养高技能型、创新型人才，实现人才培养和企业需求无缝对接，企业也从中择优挑选学生直接就业。

专业还与环洲微电子公司合作共建“厂中校”，学生在“厂中校”中完成集成电路制造工艺轮岗实习。校企双方共同商定轮岗实习的教学计划。企业负责为学生安排从简单到复杂、从单一到综合的实习内容和工作任务，并指定师傅指导实习，定期安排工程技术人员针对不同的岗位进行专题讲座，提升学生职业素养；学生经过在实际工作岗位上真刀实枪的训练，专业技能得到了很好的提升，同时接受了企业文化的熏陶。实习结束后，企业指导教师和专业教师根据学生在实习过程中职业素质、专业能力的表现进行综合评价。

通过“订单培养，厂校互嵌”这些深层次的校企合作、工学结合的人才培养模式改革，学院培养了高素质、高技能的人才，企业挖掘和筛选到了优秀员工，学生训练了职业技能，提高了就业竞争力，达到了三方共赢的合作目标。

顺应产业链发展，构建

“以岗定课，课证融通”课程体系

根据微电子产业链的发展，确定了本专业所面向的岗位。通过广泛的专业调研和专业指导委员会的论证，分析了专业所需的基本技能、专业技能和综合技能，构建了与之相适应的课程体系。同时将半导体芯片制造工、集成电路版图设计员的技能培训与考证嵌入课程教学，使学生在毕业的同时获得相应的职业技能证书，提高就业竞争力（课程体系见图1）。

校企合作，加强专业

核心课程的改革与建设

专业核心课程建设是专业内涵建设的核心和难点。我院利用职教集团平台，与集团内多家企业深度开展校企合作，共建核心课程，开发教学资源。以《集成电路制造工艺》课程为例，我校和SK海力士半导体公司共建。该课程主要介绍了集成电路制造的工艺原理、工艺操作过程及工艺参数和工艺质量监测，是微电子技术重要的专业核心课程。在课程建设的过程中，通过对企业工作岗位设置、各岗位对应的工作任务及所需知识、技能的分析，对课程的体系结构进行了重新构建，确立了以集成电路制造工艺流程为基础的模块化教学理念。其中核心模块的五大项目完全针对企业的五大工艺岗位，突出与企业岗位对接。同时，根据企业岗位的需求选取教学内容，将企业对员工进行培训的内容融入课程教学中，使教学内容更好地与岗位实践相吻合（见图2）。该课程2009年通过院精品课程的验收，2011年成为无锡市精品课程。专业核心建设成果如表2所示。

校企合作，建设中央财政支持的

微电子技术综合实训基地

2007年，本专业获得中央财政支持的微电子技术综合实训基地建设项目。由中央财政、省财政和学院配套的近700万资金，与企业合作，建设了包含集成电路设计中心、芯片制造中心、组装中心、测试中心的实训基地，融教学、培训、职业技能鉴定、技术研发、生产等功能于一体。基地建设了100级的超净车间，配置了所需的动力设施、超净水设施及废气处理设施，购置了生产型设备和原材料，具备了生产性实训的条件（见图3）。

基地建成后，学生在接近真实的生产环境中进行《集成电路制造工艺》、《半导体专业实验》、《集成电路版图设计》等课程理实一体化的教学，利用真实的硅片进行氧化、光刻、封装、测试及版图设计的实训，实训结束后进行专业职业资格考证。在集成电路芯片制造中心，结合伊施德科技有限公司的薄膜传感器产品的生产进行光刻、薄膜制备工艺的生产与实训。

依托职教集团，打造“双师”

团队，助力高技能人才培养

学院建立了“校企双专业带头人制”，除校内专业带头人外，微电子技术专业聘请了集团内企业高级工程师担任校外专业带头人，把握专业建设方向，指导课程建设、实验实训室建设。专业也通过引进、企业工程实践、职业技能考证、横向课题开发、技术服务等途径，切实加强骨干教师的工程实践能力，提高教学团队的“双师”素养。近年来，我们从企业引进4名高级工程技术人员，有13名教师先后到职教集团内的企业进行工程实践，有3名教师获评高级工程师，有9名教师分别取得半导体芯片制造高级工证书或国家高级考评员证书。专业教师也积极与企业开展横向课题研究，为企业解决技术难题。先后聘请职教集团成员如SK海力士半导体、无锡强芯半导体、无锡派盟集成电路设计公司，无锡华润安盛科技有限公司等企业的工程技术人员作为兼职教师，用企业的真实项目和真实案例进行教学，提高教学内容与企业需求的契合度。“双师”素质的教学团队，为高技术技能型人才培养奠定了坚实的基础，微电子教学团队获学院首批优秀教学团队。

多年来，我院微电子技术专业依托无锡市强大的微电子产业和市政府对该产业的大力扶持，组建微电子职教集团，推动政行企校四方合作，创新人才培养模式，加强专业内涵建设，培养了大批适应产业需求、有发展后劲的高素质、高技能型人才。很多毕业生已成为我国微电子企业的骨干或领军人物。微电子技术专业也成为我院品牌特色专业，无锡市示范专业，江苏省示范建设院校重点建设专业，2012年江苏省首批重点建设专业群的核心专业。我们将继续推进体制机制的创新，深化人才培养模式改革，坚持走以提高质量为核心的内涵建设发展道路，着力提升我院微电子技术专业的水平，为无锡及长三角地区乃至我国的微电子产业做出更大的贡献。

参考文献：

[1]姜大源.职业教育学基本问题的思考（一）[J].职业技术教育，2006（1）：5-10.

[2]董艳艳，任利华，郭三华.职教集团化条件下专业群建设实践[J].职业教育研究，2012（7）：167-168.

[3]张志强.校企合作存在的问题与对策研究[J].中国职业技术教育，2012（4）：62-66.

第3篇：集成电路设计研究方向范文

关键词：2011年珠海软件行业；经济运行报告；软件出口；电子信息产业

中图分类号：F426文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）14-0026-03

2011年是“十二五”开局之年，在国家、省市各级政策的扶持下，在全行业的努力下，我市软件和信息服务行业保持稳健发展态势，产业增速平稳，产业结构不断优化，新兴产业成长迅猛，行业整体盈利能力增强，成为支撑全市电子信息产业发展的重要支撑力量。

1产业增速平稳，成为支撑全市电子信息业发展的重量动力

全年行业实现主营业务收入230.76亿元，同比增长22.58%，占电子信息产业的30.36%。实现增加值55.27亿元，同比增长17.02%，占全市GDP的3.94%。其中软件业务收入186亿元，同比增长26.39%。软件业务出口收入9.01亿美元，同比增长17.36%。软件业务收入位列全省第三，软件业务出口收入位列全省第二位。

2软件附加值增高，对电子信息产业升级拉动作用增强

全行业软件业务收入占主营业务收入80.60%，同比增长2.43个百分点。随着产业结构不断优化，“两化融合”等措施的持续推进，我市传统电子信息产业向高端新型电子信息产业转型升级趋势明显，嵌入式系统软件收入和集成电路设计收入合计达74.35亿元，占全行业软件业务收入的40%，同比增长9个百分点。

3新兴产业成长迅速，增速超全行业平均水平

在全国数字家庭、智慧城市、智能电网等工程的拉动下，珠海市IC设计、高端消费电子、数字内容研发、安防监控等领域业务快速增长。全年，我市集成电路设计收入实现7.71亿元，同比增长73.26%。数字内容产品和运营服务收入实现10.59亿元，同比增长88.43%。高端消费电子类软件产品收入59.71亿元，带动高端消费电子企业主营业务收入72.65亿元，同比增长30.38%。安防监控类软件产品收入2.69亿元，带动企业主营业务收入5.77亿元，同比增长45.34%。

4软件出口增速小幅上扬，嵌入式软件出口占比增大

全行业实现软件业务出口收入9.01亿美元，增长17.36%，其中，嵌入式软件出口7.81亿美元，软件服务外包出口2185万美元，软件产品出口9807.57万美元。嵌入式软件出口占比增大，软件产品和服务外包出口占软件出口比重仅为13.31%，同比下降7.82个百分点。软件出口合同登记发包地区主要为香港、美国、英国、日本、台湾。

5行业研发投入增大，盈利能力增强，税收贡献率提升

2011年行业加大了对研发的投入，全年研发经费支出21.26亿元，同比增长19.17%，研发投入占销售收入的比重为9.24%，软件研发人员数量也随之增加到18978人，同比增长18.06%。

随着研发投入的增大，企业自主创新能力和市场竞争能力增强，行业整体盈利能力提升较快，全年实现利润26.77亿元，同比增长32.07%，盈利企业占企业总数的58.16%，增长2.23个百分点。全行业应交税金总额9.64亿元，同比增长19.75%，大中型企业为税收主力军，超亿元企业应交税金总额7.90亿元，占全行业的81.95%。

6企业规模不断壮大超亿元企业成长迅猛

全行业主营业务收入超亿元企业有33家，新增2家，其中，超10亿元企业6家，新增1家，软件人员1000人以上的6家，其中2000人以上的4家。33家亿元企业中有30家主营业务收入保持增长，平均增速为23%。

7研发人员占比持续扩大，人均工资支出超CPI

2011年珠海市软件从业人员达3.95万人，较2010年增加5823人，研发人员占从业人员比重进一步扩大为48.28%。从业人员学历结构显示，本科学历人员仍是从业人员的主力，占比为53.21%，与去年同期基本持平。全年行业从业人员工资支出35.65亿，占主营业务成本的19.61%，人均年工资支出9.06万元，同比增长19.37%。

8软件企业集中香洲主城区，高新区唐家主园区产业聚集效益明显

由于企业对交通、生活、商务等配套条件的要求较高，珠海市软件企业主要分布在香洲区主城区和高新区。特别是高新区唐家主园区软件和集成电路产业功能区作用逐年增强，2011年功能区企业数量已占全市的45.85%，同比增长6.05个百分点，产业规模占全市的53.79%，同比增长6.88个百分点。

9企业创优创品牌意识增强，行业地位不断提升

到2011年底，珠海市累计认定软件企业239家，新增20家，登记软件产品1687件，新增232件。软件新产品著作权登记数353件，累计登记软件著作权1507件。全行业上市软件企业已达11家，新增2家，通过ISO9001认定企业94家，新增11家，CMM认证企业27家，新增2家。系统集成企业25家，新增7家，高新技术企业65家，新增12家。

2011年远光软件晋升福布斯潜力企业前20强，优特、东信和平、许继电气、赞同、同望入选国家重点新产品。远光软件、金山软件、派诺科技、安联锐视、炬力集成等企业入选“2011年广东省软件和集成电路设计100强培育企业”；炬力集成电路设计有限公司获评“广东省战略性新兴产业骨干企业”，广东省智能卡工程技术研究开发中心（东信和平）获评“广东省优秀工程技术研究开发中心”，清华科技园、南方软件园、远光软件、世纪鼎利、欧比特公司等企业入选“广东省科技服务业百强企业”；德豪润达入选“广东省优势传统产业转型升级示范企业”；世纪鼎利公司被认定为“广东省创新型试点企业”。

参考文献

[1]《2011年珠海市国民经济和社会发展统计公报》珠海市统计局国家统计局珠海调查队．

第4篇：集成电路设计研究方向范文

关键词:专利文献;EDA工具;低功耗

1引言

随着超深亚微米技术和系统芯片技术的日益成熟,便携式电子产品获得了迅猛的发展和快速的普及,开发周期也越来越短,对开发和生产成本的制约也日趋严格,对性能要求也越来越高。便携和无线通讯消费电子设备的功耗考虑已经成为很多产品规范的主要考虑因素。即便是有线设备以及在过去电池电力不成问题的其它产业领域,封装、稳定性和冷却成本也使得功耗成为更小尺寸工艺中的突出问题。特别是当设计转向90 nm以下工艺节点之后,功耗管理成为整个设计和制造链中的一个重要考虑。

功耗问题在集成电路设计中并不是一个新问题。从早期双极型晶体管的广泛使用到如今CMOS电路成为集成电路设计的主流,功耗一直是促成集成电路变革和发展的主要原因之一,但是当工艺节点进入90nm后,晶体管在亚阈值区的漏电流问题日益凸现,CMOS静态功耗骤增,功率管理开始成为一个重要的考虑因素。当工艺节点不断减小,即进入45nm以后,栅极氧化层厚度越来越薄,栅极漏电流增加,漏电流现象更加严重,功耗也会因此陡增。CMOS电路的低功耗优势面临着挑战,功耗又一次成为了阻碍集成电路持续发展的问题所在。

目前来看似乎还没有一种新的工艺可以马上解决低功耗的问题,电路结构、流水线、存储系统、总线、并行处理、编译、操作系统以及算法和应用程序设计等方面,都需要考虑降低功耗的方法。这就迫使业界必须从集成电路的设计初期就开始采用低功耗设计技术。但是现在产品设计的时间短,上市时间(time to market)紧迫,而这一重要因素能决定产品成败,因此最好在设计早期进行有效的功率评估,借助有效的EDA工具来完成低功耗设计能保证面市时间。因此下面我们就对几家重要的EDA生产商的技术及专利进行分析。

2EDA中的低功耗技术及专利

由于设计上的复杂度及缺乏EDA自动化手段的原因,长期以来设计师只能采取手工分析的方法来解决功耗问题,这样的方法由于缺乏灵活性,使得效率低下,上市时间长,芯片故障风险高,功耗及性能之间难以权衡。因此借助于EDA工具来完成自动化设计是非常必要的。

Cadence、Synopsys、Magma这几家公司的产品在EDA行业内占据有主导地位,他们的低功耗解决方案各有异同,在EDA工具的低功耗的相关专利中,Cadence公司的数量最多,其次是Synopsys和 Magma。其中Cadence公司在低功耗技术上共有34件专利,Synopsys共有5件低功耗专利,这包括被它收购的Synplicity和Avanti的低功耗专利,Magma是近几年兴起的EDA公司,但是唯一一家为客户提供数字 IC 热分析工具的供应商,该工具集成在Blast-Rail产品中,相关专利共有4件。本文将主要以Cadence的34件低功耗专利为样本来分析EDA工具的低功耗技术解决方案的发展。

3Cadence 的低功耗技术与专利

3.1 Cadence的低功耗技术

Cadence 的 低功耗解决方案(Low-Power Solution)是第一套完整的低功耗芯片设计、验证和实现的解决方案。而Cadence也成为首家能向设计师提供在寄存器传输级自动实现低功耗技术的解决方案的EDA公司,并保证能够在验证、前端实现和物理实现步骤的全过程使用一个通用的格式正确执行(如图1所示),它能满足设计工程师在较短的设计周期内追求低功耗的迫切要求,同时通过极高的测试覆盖率保证产品质量。这种解决方案可以看做一个集成环境。其中,Cadence的“Power Forward Initiative,PFI”工具通过使用CPF格式来实现低功耗设计。CPF是在设计过程初期详细定义节约功耗技术的标准化格式,从设计到验证再到实现均可标识,从而保证了整个流程的一致性。该解决方案既避免了费时费力的人工操作,也大大降低了与功耗相关的芯片故障,并在设计过程初期提供功耗的可预测性,促进了IP复用。而基于SystemVerilog的“开放式验证方法学(Open Verification Methodology,OVM)”是Cadence最新一代的高速硬件加速与模拟技术,Cadence Incisive功能验证及Encounter数字IC设计平台等,都是Cadence低功耗解决方案的重要组成部分。CPF是可在设计初期详细定义功耗架构的标准化格式,因此在设计流程初期就可提供功耗的可预测性,这对降低日益增长的设计成本及流片一次成功非常有利。将这种方法应用于低功耗设计,能降低风险,将手动调整的需要降到最低,使用强劲的验证方法,设计团队可以消除源自功能和结构缺陷的芯片故障风险,带来更高的效率和更短的上市时间,主要是指通过在流程中减少迭代次数,并控制芯片的重新投片,设计团队可以有效解决上市时间问题。还有就是改进的芯片质量(QoS):通过流程初期易于使用的“假设”探索,设计师可以确定最理想的功率结构,以实现目标规格。随后,实现流程中的优化引擎能够对时序、功率和面积目标进行最适当的权衡。

从2007年伊始,围绕针对低功耗IC设计的标准,两大EDA阵营就展开了激烈竞争。一方是由Cadence公司开发,Si2(Silicon Integration Initiative)的低功耗联盟(LPC)管理的CPF;而另一方则是由Synopsys、Mentor Graphics和Magma Design Automation公司支持的UPF。UPF和CPF都允许用户在整个RTL-to-GDSII设计流程中定义功率设计意图和约束条件,并且二者的实现方法也非常相似。

3.2 Cadence早期的低功耗专利

通过使用数据库检索得到Cadence降低功耗的专利共有34件,图2为Cadence公司的低功耗设计专利的申请年份分布图,以1999年为界限将专利分为两个阶段,在1999年之前仅有三件低功耗的专利;从1999年开始,关于低功耗专利的数量开始增加,除2004年以外,几乎每年都有一定数量关于低功耗的专利,到了2006年,仅是EDA中低功耗技术的专利数量就达到8件,可见cadence公司在推广低功耗技术解决方案的同时,也开始进行相关技术的专利布局。

1995年Cadence公司曾申请了三个关于EDA工具中降低功耗的专利,并于1997年获得授权,通过分析发现这三个专利的主要发明人相同,分别是Saldanha Alexander、McGeer Patrick,发明内容近似。这三件专利都是优化在门级电路综合时对输入端充电的功耗,所使用的功耗模型也相同,每个门电路输出端的功耗与扇出的个数成正比。

专利US5649166的发明点在于设计一个仲裁选择电路和一个仲裁门电路,该方案适用于有至少两个主要输入端的电路,仲裁门电路耦合到电路的主要输出端,该电路耦合到输入端,当冲裁电路重新选择时,重要门电路则耦合到新的输入端。专利号为US5696692的专利发明点是设计了一个条件选择的电路,包括一个两位的“或”树,和一个与门,将与门耦合到“或”树和主要输入端。通过加入仲裁电路或者条件选择电路的导通,控制晶体管的动态功耗。专利号为US5682519的专利也是通过电路控制开关节点的功耗。

这三件专利十分相似,但是从不同的角度来控制电路中晶体管消耗的能耗,可见Cadence公司对这一技术的保护力度。

3.3 Cadence近年来的低功耗技术

1999年后Cadence申请的专利被划分为近年来cadence的低功耗技术,这些专利最大的特点在于数量多,内容分布广泛,通过UPC分布的雷达图就能看出。发明点设计低功耗技术中的各方面,从系统级设计方法,到晶体管的功耗模型评估,从仿真到验证都有涉及。专利覆盖的范围与前面分析的Cadence公司正建立起一套完整的低功耗方案这一趋势是吻合的。

4Synopsys的低功耗技术与专利

Synopsys的低功耗技术相对比较少,资料显示Synopsys曾收购了Avanti,和Synplicity公司,因此对这两家公司的相关专利进行检索。共得到9件专利。

Synopsys的专利集中在多电压、是否采用电源关断、采用片上还是片外电源管理、低功耗IP的选择等方面。在这阶段的评估,一方面是通过对过往系统的评估经验,一方面可以通过快速原型设计,对设计原型进行功耗估算。

5Magma公司的低功耗技术与专利

MAGMA公司是唯一一家为客户提供数字IC热分析工具的供应商,该工具集成在这家公司的Blast-Rail产品中。这些工具采用了一种可升级的多项式泄漏模型,可获得片上温度变化的精确读数。用户在全芯片级上确认热点,并在工具判定热点后进行深入分析。通过检索发现,有四件相关专利,这些工具都采用了一种升级的多项式泄漏模型,可获得片上温度变化的精确读数。用户在全芯片级上确认热点,并在工具判定热点后进行深入分析。

6结论

EDA中的低功耗设计技术越来越受到重视,通过专利我们发现,几乎所有关于EDA的低功耗专利都是2000年以后的,并日益增加,这主要是因为现在产品的设计周期短,上市时间要求紧迫,因此需要借助EDA工具中的低功耗设计方案来实现功耗的自动优化。由此可见,EDA厂商不仅仅提供的是设计工具,还需要根据客户的设计需求提供问题的解决方案。

根据专利的重要性可将专利分为:核心专利,重要专利、普通专利。所谓核心专利是指在某一领域占有重要地位,他人很难避开的专利保护范围,具有很高的商业价值的专利;所谓重要专利是指在技术或者商业方面具有较高价值的专利。但是从EDA几个占据主导地位的公司申请的低功耗专利来看,还没有发现建立起战略性的专利布局。

通过专利分析可知,不同低功耗技术的EDA支持没有形成体系。因此,有效的低功率设计要求设计团队、IP供应商以及工具和解决方案提供商之间展开协作。只有通过实施连贯一致的方法,并将这些方法运用在供应链赖以存在的整个工具领域,电子行业才能真正解决低功率设计所面临的不断增长的挑战。

作者简介

徐文苑,工业和信息化部软件与集成电路促进中心专利分析师,集成电路设计硕士,研究方向为微处理器设计,主要从事处理器技术领域的专利分析。

第5篇：集成电路设计研究方向范文

关键词:红外遥控;编码芯片;低功耗

ASIC Design and Implement of the Encoder Chip for Remote Control

LI Xin,JIA Huai-bin,LU Ting

(School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110178, China)

Abstract: This paper introduces the design of a new encoder IC of remote control, which adopts the infrared remote transmission system. The data frame which consists of leader code, 16 bits custom codes, 8 bits key codes and their 8 bits inverse codes transmits after a 38 KHz carrier waveform. The chip saves two oscillator capacitances by using single pin oscillator. The IC realizes utmost 11 different custom codes and 66 key codes through 14 feet jump line and it does not need for custom codes to jump to connect diode and only packs 16 pins. The test result indicated that this chip can latch the code accurately, has the low operating voltage (VDD=1.8~3.3V), low power consumption(Pd=200mW), long time no keys pressed into standby mode(Idd

Keywords: remote control; encoder IC; low power consumption

1引言

随着电子技术的飞速发展,新型大规模遥控集成电路的不断出现,使遥控技术有了日新月异的发展[1,2]。红外遥控作为一种单向红外通讯技术,因其具有性能稳定、使用方便以及成本低廉等特点[3],在国防、工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用非常广泛[4]。然而传统的遥控芯片存在引脚较多,电路复杂,并且功耗较高等问题[5]。为降低红外遥控发射系统的生产成本,减少红外遥控编码芯片的元件,提高市场竞争力,给出了一种新型红外遥控编码芯片的设计,最大限度减少元件数量,降低封装成本,实现低功耗设计。

2红外遥控编码芯片电路的原理

红外遥控编码电路包括:振荡电路、分频及时钟产生电路、上电复位电路、按键扫描及按键输入电路、ROM及ROM控制电路和指令码生成及发射电路,系统框图如图1所示。其引脚功能如下,VDD:电源;VSS:地;OSC:晶体振荡器输入;CCS:客户码选择输入端;KI/O0―KI/O10:键输入/输出引脚;REM:指令码输出引脚。

电路接通电源之后,上电复位电路产生清零信号对电路进行复位,当无按键按下时,内置环形振荡器起振,通过分频电路和时钟产生电路产生按键扫描信号对KI/O0―KI/O10进行扫描,电路处于待机状态;一旦有按键按下之后,由OSC输入晶体振荡信号,编码电路开始工作,分频电路及时钟产生电路向各级电路提供所需的时钟信号;按键扫描电路将CCS与KI/O0-KI/O10之间的连结关系扫描到ROM读控制电路,读ROM控制电路从ROM中读出客户码,并将其送入指令码生成电路;同时按键扫描电路将KI/O0-KI/O10之间的连接方式扫描到ROM读控制电路,读ROM控制电路从ROM中读出键码,并将其送入指令码生成电路;指令码合成电路将客户码和键码合成完整的指令码,在引导码发射以后,经载波调制形成完整的指令码后从REM发射出去。

3红外遥控编码芯片电路设计

3.1 振荡器电路设计

振荡器电路由外接455 kHz的单脚晶体振荡器和内置低频环形振荡器组成,产生整个编码芯片所需的时钟信号和控制信号,如图2所示。晶体振荡器具有振荡频率准确、稳定等优点,因而可为编码电路提供精准的时钟频率;图2下半部分为设计的单脚晶体振荡电路,由RC振荡电路和起稳频作用的石英晶体构成,其中反馈电阻和电容集成在芯片内部,只留一个PAD在外面连接晶振,这种结构的单脚晶体振荡器不仅结构简单节省元件和封装成本,而且稳定性好、准确性高。EN2为使能端,OSC2为输出端,当EN2为低电平时,即当按键按下时,OSC2端向编码电路提供精准的455 kHz时钟频率。同时芯片还内置了一款低频的环形振荡器(图2上半部),频率范围为50-70 kHz,在无按键按下时为按键扫描电路提供扫描时钟,同时关断晶体振荡器,环形振荡器的频率比较低,可以有效地降低电路的待机功耗。

3.2 上电复位电路及时钟产生电路

(1)上电复位电路

由P型倒比管、N型倒比管电容和反相器组成的上电复位电路如图3所示,电源刚接通时电容C2两端的电压为零,经反相器输出正脉冲作为清零信号,使电路内需要清零的单元在开机后清零。PMOS在电源接通后,因栅极被下拉到低电平而导通,VDD经过PMOS对电容C1充电,当充电到高电平时输出变为低电平,清零过程结束。

(2)时钟产生电路

该电路主要将振荡频率分频为各部分电路所需要的频率和控制时序:①晶体振荡频率经12分频产生38 kHz的占空比为1:3的载波频率;②晶体振荡频率经过120分频产生电路的主时钟频率。主时钟经过分频产生按键检测时钟,扫描时钟,控制电路时钟和指令码生成电路时钟等模块所需要的时钟信号。待机状态的按键扫描时钟是由内置的环形振荡器经2选1选择器进入10分频电路产生的。时钟产生电路采用行波分频器如图4所示,上半部分为12分频电路,下半部分为10分频电路,整体电路可实现120分频。

3.3按键扫描及按键输入电路

只需引脚跳线的按键扫描输入/输出电路如图5所示,在无按键状态,由低频环形振荡器提供扫描信号发生电路的振荡时钟,键扫描电路工作并产生扫描时钟,键扫描时钟译码电路产生11位时钟信号进入KO端,键扫描信号变化规律为1111111111011111111101111111110111111111011111111101111111110111111111011111111101111111110111111111011111111101111111111,周而复始,并从引脚KI/O0―KI/O10输出。当检测到有按键按下时,则两个跳线引脚同时出现两个低电平的扫描脉冲,即产生按键输入信号,由KI端进入编码电路。

11个按键扫描输入/输出引脚(KI/O0―KI/O10)能够同时实现扫描信号与输入信号的功能,11个引脚加上GND按照排列组合的方式可实现66个按键功能,而且采用引脚直接跳线,与其他类型的红外遥控编码芯片相比相同的按键数节省5个PAD,大幅地节省封装成本,同时节省了跳线二极管。

3.4 客户码和键码编码电路

编码电路所采用的编码格式为NEC格式[6],NEC编码格式的特征:①使用38 kHz载波频率;②引导码间隔是9 ms + 4.5 ms;③使用16位客户代码;④使用8位数据代码和8位取反的数据代码。NEC 协议通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制。逻辑“1”由0.56 ms的38 kHz载波和1.68 ms的无载波间隔组成;逻辑“0”由0.56 ms的38 kHz载波和0.56 ms的无载波间隔组成;结束位是0.56 ms的38 kHz载波,如图6所示。

客户码的作用是区分不同类型的被控对像,客户编码一共有16位,由ROM中的数据决定,通过修改ROM中的内容来更改客户码,这样可以应不同用户的要求来设计客户码。芯片的客户码一共有11种,可通过引脚CCS与输入输出引脚KI/O0-KI/O10中的任一引脚相连接来进行选择,引脚之间无需任何二极管,CCS端配置内部上拉电阻,不需要外接上拉电阻,与传统的遥控芯片相比减少了元件的使用。

键码的作用是区分不同的按键,一共有8位,对于每个按键,其编码信息是唯一的,该芯片可提供66个键码,键码的数据也是存储于ROM中的,但键码的存储顺序必须预先确定,顺序确定后就能确定键码在ROM中的地址,这样就可以确定66个按键的功能。

(1)客户码编码电路设计

当电路由待机状态进入工作状态时,按键扫描电路开始工作产生周期性的扫描时钟,对键盘扫描,将由引脚CCS与输入输出引脚KI/O0-KI/O10之间连结方式决定的客户码扫描到电路内部,根据不同的连结方式产生不同ROM2客户码读地址,读使能有效时,在读时序控制下输出进入ROM2的读时序控制电路。ROM2中存储有客户码编码的所有数据,针对不同的遥控编码格式,根据不同编码格式对客户码种类的要求,设计掩模ROM2的存储阵列。读ROM2时序控制电路提供8位的地址从ROM2中读出客户码,并将其送入指令码合成电路。 (2)键码编码电路设计

按键扫描电路同时会把66键按键输入信息描到电路内部,因受扫描方式的限制,键控脉冲只能用于识别键位,不能作为编码电路使用的指令脉冲,66个按键编码存储于掩模ROM1中,键码的形成过程实际上是一个脉冲转换的过程,即将键控脉冲转换成键码脉冲的过程。ROM1 时序控制电路向ROM1提供12位读地址从ROM1中读出相应按键所对应的键码,并在相应的时序将键码送入指令码合成电路,如图7所示。

3.5 指令码生成电路

指令码合成电路主要完成将客户码和键码合成完整的指令码,在引导码发射以后,在载波调制之下形成完整的指令码后发射出去,如图8所示。对于NEC编码格式指令码生成电路的设计,采用计数器、移位寄存器加上控制逻辑在时钟的协调下完成。按下按键36ms后,发码允许信号打开,计数器开始记数,D触发器持续输出一个高电平和一个低电平,作为遥控器引导码。指令码周期为108 ms,发射周期溢出信号到来后就重新发射引导码,并改变引导码的占空比;第一次发射指令码时,引导码占空比为2:1(9 ms : 4.5 ms);以后发射引导码的占空比为4:1(9 ms : 2.25 ms)。

在计数器的值达到预定的值后,移位寄存器启动,在控制逻辑的控制下首先移出高8位客户码,同时将客户码高8位反码送入寄存器。客户码低8位设置码反码与高8位客户码反码按位相异或后作为低8位客户码输出。相应的时刻8位键码送入移位寄存器,在移出8位键码的同时,8位键码反码依次移入移位寄存器,键码发射完之后,再发射键码反码,最后在发射指令控制逻辑的控制下发射一位结束位,这时所有指令码发射允许信号都为“0”,在发射功能码反码时送入寄存器的值全为“0”,使得控制电路产生指令码发射完毕信号,在余下的指令周期中输出低电平。

引导码发射有效信号到来指令码发射信号未到时,发射引导码,同时载入38 kHz的载波,当指令码发射允许信号到来时,引导码发射截止,开始发射指令码,并加上38 kHz的载波信号。

4仿真分析

利用UltraSim对整体电路进行数字逻辑仿真,验证电路的客户码设置规则和键码的正确,验证多键保护功能,验证双键功能以及连续发射功能。对输入输出口的性能进行瞬态仿真,根据spice参数调整输出口的驱动能力。图9是基于整体电路在连续按键情况下的仿真结果,在按键按下36 ms后开始输出调制波形,首先输出的是完整的编码周期,由9 ms + 4.5 ms的引导码、低八位客户码、高八位的客户码、八位按键码、八位按键码反码和结束位组成;接着输出的是重复码,由9 ms + 2.25 ms的引导码以及结束位构成。根据NEC的编码格式可知图9中低八位的客户码为1000 0000,高八位客户码为0010 0000,八位按键码为1100 0010,八位按键码反码为0011 1101。

5芯片的实现及测试

芯片采用P阱2.5μm CMOS铝栅工艺进行流片,采用全定制的版图设计方法,减小了芯片面积,降低了生产成本,图10为绘制版图和裸片版图,芯片采用SOP-16封装形式。

测试电路如图11所示,可以看出该芯片的元件少,采用单脚晶体振荡,节省两个振荡电容,节省客户码跳变二极管。针对11种客户码和66种按键码的连接方式,用红外测试仪检测芯片发射的波形,测试通过率100%;发射电路能够实现对功能码的正确发射,图12为某种按键情况下发射的波形。芯片的性能测试结果表明,芯片能够在较低的电压范围内工作(VDD = 1.8～3.3 V),芯片在长时间无按键按下进入待机模式,其静态电流Idd

6总结

采用单脚晶体振荡器及新型的按键扫描技术,设计了一种新型红外遥控编码专用芯片,芯片封装引脚少,电路简单,功耗低,能够实现对NEC编码格式指令码的准确发射。流片后测试结果表明,芯片平均功耗为200 mW,长时间无按键按下进入待机模式(Idd

参考文献

[1] 郭迪忠.红外电子技术[M].国防工业出版社,2001.

[2] 孙肖子,张健康,张梨.专用集成电路设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003:pp5-6,pp256-300.

[3] Khoman Phang, David A. A CMOS Optical Preamplifier for Wireless Infrared Communication [J].Analog And Digital Signal Processing, 1999, 46(7):18-24.

[4] 周卫,詹宜巨,等.一种通用学习型红外遥控器设计与实现[J].广东自动化与信息工程,2005(2):18-19

[5] 杨凯,崔炳哲.数字逻辑电路的ASIC设计[M].北京:科学出版社.2004:pp121-150.

[6] 何书森. 实用遥控电路原理与设计速成[M]. 福州: 福建科学技术出版社, 2002.

作者简介

李新,博士,副教授,研究方向为数模混合集成电路设计。

第6篇：集成电路设计研究方向范文

关键词：广告；信息；控制局域网络总线

中图分类号：G2文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 10-0000-02

Advertisement Issue System's Hardware Design

Zhang Lijun,Wang Quanrui,Miao Qinglin

(Henan Science and Technology Institute,Xinxiang453003,China)

Abstract:Advertising system,used to crowded places in the bus schedule and release information of people.In these places to set the LCD screen,use the control area network bus to transfer data,this approach greatly reduces the intensity of the work and increase efficiency,and thus advertising system has a certain practical significance and economic benefits.

Keywords:Advertisement release;Information release;CAN

一、系统中使用的各种元器件

系统硬件设计中使用到了AT89S系列单片机、OCMJ4X8C液晶模块、SJA1000等器件。

（一）单片机

本系统应用的单片机主要是AT89S51/52/53。AT89S52/53的片内RAM和ROM比AT89S51要大。这里就用AT89S51为例来介绍。AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机。AT89S51系统内部自带了一种电路――看门狗（WDT），如果某些应用场合需要监视工作，那么只需要对软件进行相应的设置就可以了，不需要增加电路。AT89S51集成的Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程，方便了系统的调试。

（二）液晶模块OCMJ4X8C

液晶模块OCM4X8C的汉字图形采用128×64点阵型，不但能显示汉字，还可以显示图形。该模块与CPU直接相连，以8位并行及串行两种连接方式与CPU连接。可以实现光标显示、画面移位、睡眠模式等多种功能。

（三）独立CAN控制器SJA1000

1.SJA1000的内部结构。

（1）接口管理逻辑IML。CPU发出的命令由IML接收，CAN寄存器的寻址受IML控制，IML还负责向CPU提供系统中程序运行时产生的中断信息及状态信息。

（2）信息缓冲器。含发送缓冲器TXB和接收缓冲器RXFIFO，CPU经IML把要发送的数据写到TXB里面。

（3）位流处理器BSP。数据被BSP处理后经过BTL输出到总线。

（4）验收滤波器ASP。

（5）位时序处理逻辑BTL。

（6）错误管理逻辑EML。

（7）内部振荡器和复位电路。

2.SJA1000的验收滤波器。

（1）验收滤波器组成。SJA1000验收滤波器由四个验收码寄存器：ACR0、ACR1、ACR2、和ACR3；四个验收屏蔽寄存器：AMR0、AMR1、AMR2和AMR3。这8个寄存器在SJA1000的复位模式下可由CPU进行设置。通过这些设置，可对接收信息进行非常灵活的滤波。

（2）验收滤波原理。SJA1000的验证滤波原理是仅当报文中的位与验收码的对应位相同，或屏蔽位的对应位为“1”时，SJA1000接收到的报文才会被放入RXFIFO，这是因为SJA1000使用模式的不同、用户对验证滤波器的设置以及标准帧与扩展帧的区分，报文的某些位被用于验证滤波。

二、系统硬件各部分电路设计

系统硬件主要包括总控制器、街口控制器和终端控制器。限于篇幅，在此只给出硬件框图和关键部分的电原理图。

（一）系统网络设计

总控制器与上位计算机通信采用RS-232标准。总控制器与街口控制器间的通信以及街口控制器与终端控制器间的通信均采用CAN总线。总控制器和终端控制器通过CAN总线（外总线和内总线）相连，都是扩展一片SJA1000，再通过82C250分别挂接在总线上。而街口控制器需要扩展两片SJA1000、两片82C250，构成两个CAN总线的接口，分别挂接在内总线和外总线上。

（二）总控制器硬件设计

总控制器硬件电路包括CPU、电源模块、串行通信模块、CAN总线通信模块、键盘及显示模块、晶振电路以及存储器模块等几部分组成。

1.CPU模块。CPU是整个电路的核心，采用AT89S51，外部扩展了其它的集成电路，包括AT93C66、MAX232、SJA1000等。

2.电源模块。电源模块负责给总控制器各部分电路供电，采用三端稳压器件7805设计。三端稳压器件7805是最常用的线性降压型DC/DC转换器，它能把正12V左右的电压转换为稳定的正5V输出电压。为了防止外部电源电压波动对电路造成不良影响，需要在7805的输入和输出端加上滤波电容。

3.串行通信模块。串行通信模块连接至上位机，使用RS-232总线进行通信。RS-232总线电平与TTL电平不同，需要进行电平转换，系统中采用MAX232芯片实现这个功能。另外，AT89S51的在线编程功能也需要通过RS-232总线连接到上位计算机。

4.CAN通信模块。CAN通信模块通过外总线连接所有的街口控制器；采用独立CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器82C250集成电路设计，其电路设计如图1所示。需要说明的是，在总线的两端最好增加一只电阻（120欧姆），以尽量减少信号反射。

5.存储器模块。存储器主要负责存储一些系统中的固定信息。结构是采用串行EEPROM。

（三）街口控制器硬件设计

街口控制器的设计与总控制器基本相同。当内总线上的节点与两个CAN通信模块通信时，由街口控制器负责信息中转。整个系统中，无论是硬件资源还是软件资源，大部分都可以共享。这样既节省了系统的开销，又增加了系统的容量，提高了系统的可靠性。总控制器可以挂接110个街口控制器，每个街口控制器可以挂接110个终端控制器，CAN通信网络中最多可以有12100个终端控制器，同时，通信距离可以达到10km以上，完全可以满足广告系统设计需要。

（四）终端控制器硬件设计

终端控制器框图如图2所示。

液晶显示模块是终端控制器重要组成部分。当没有用户按键时，存储在EEPROM中的信息循环显示，达到广告的目的。

参考文献：

[1]吴昊,余建国,李琳.基于通信控制器的远程控制系统的设计.微计算机信于息,2008,24,4-1:59-63

[2]辉亚男,冷文浩.CAN总线应用层通信协议的设计与实现.计算机工程与设计,2008,29,3:669-671

[3]邬宽明.现场总线技术选编(1)上.北京:北京航空航天大学出版社,2003:102-130

[4]BOSCH.CAN Specification,version2.0.Robert Bosch GmbH,1991:70-94

[5]Philips Semiconductors.PCA82C250/251-Data sheet,1997:80-95

[6]PhilipsSemiconductors.SJA1000stand-aloneCANcontrollerData-sheet,1997:90-120

第7篇：集成电路设计研究方向范文

瘦瘦的工科女生张明慧很不简单，从2008年考上东北大学自动化专业以来，大学四年，她参加的大小创新型竞赛无数，其中省级以上竞赛奖励12项，国家级以上奖励9项。2010年1月由她设计的“基于自主寻迹智能车控制电路”成功申请为国家实用新型专利。此外，她还有1项实用新型专利以及1项计算机软件著作权登记。

很多人都疑惑：一个女孩子，怎么和汽车较上劲了？而且还是节能减排的新能源汽车？和别的女孩不太一样，张明慧从小就喜欢动手操作，热衷科研创新，这是她选择读自动化专业的源动力。

上大学后，张明慧才发现，读自动化专业原来非常辛苦。专业需要掌握电路、计算机、仪表器等方面的基础知识，学习内容几乎囊括了所有电类、机械类专业。因为专业知识面广，该专业学生的课业负担比其他学生重很多，一学期差不多开设15门课左右。虽然喜欢动手做东西，但张明慧还是把学习成绩放在了首位，她明白成绩不好，什么都白搭，学习成绩必须保持在90分以上，才有精力把剩余时间用来参加竞赛。

而在竞赛过程中，张明慧常常发现自己的专业知识不够用。比如想用单片机带喇叭唱歌，结果就是不唱。这有可能是时钟频率不对，占空比不对，也可能是中断程序没进去，初始化寄存器有错误等等。

遇到困难时，张明慧总是先自己想各种方法来解决：“参加竞赛，学会自己去处理、解决一些实际的难题，一方面检验了课堂的理论知识，另一方面也提高了我的专业学习能力。竞赛培养了团队协作的能力，也培养了勇于克服困难、认真完成任务的责任感。”

目前，张明慧正在作留学准备，她打算出国学集成电路设计。

学姐建议：

在校期间一定要多参加竞赛，培养自己的实践动手能力和思考能力，还有团队协作能力。

想报考自动化专业的同学，在报考之前详细了解学校的培养计划，提前规划安排学习时间，在完成必修课的同时，尽量抓住实践的机会，提高动手能力。

小贴士

新能源汽车专业的就业

第8篇：集成电路设计研究方向范文

关键词：斜坡补偿 自适应 降压变换器

中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0160-01

1 引言

当峰值电流控制模式开关电源变换器工作在连续电流模式且占空比大于50%时，系统会发生次谐波振荡。此时需要加入一小斜坡进行补偿来防止次谐波振荡[1-2]。为了解决次谐波振荡的问题，本文设计了一种自适应斜坡补偿电路。

2 自适应斜坡补偿电路的设计

本文所设计的适用于Buck DC-DC变换器的自适应斜坡补偿电路如图1所示，主要由运算放大器OPA，电阻R1-R4，晶体管M1-M9和电容C1组成。

如图1所示，R1和R2对Vin进行分压得到V1，其分压比为0.35。运算放大器OPA、晶体管M1以及R3产生一个与Vin和Vout相关的高精度电流，NMOS晶体管M2和M2构成电流镜，镜像比例为1：A，晶体管M4用来抑制M3的沟道调制效应，并可以防止晶体管M3在Vin很大时被击穿。M5-M8以及R4构成自偏置共源共栅电流镜，对I2进行复制从而得到电流源I3，镜像复制比例为1：B，电流源I3对C1进行充电，因而斜坡电压的斜率可表示为：

C1的负极接电流采样电路对开关管采样的信号Vsense，实现斜坡信号和Vsense的叠加。通过适当的设置（1）式中的R3、C1、A和B，即可得到符合要求的斜坡补偿斜率。

3 仿真结果

本文采用NEC 0.35 μm _30V_BCD工艺以及Cadence对电路进行了仿真。图2为Vout=3.3V时，输入电压与斜坡补偿斜率mc的仿真曲线图。仿真结果显示，当输入电压Vin从6V到18V线性增大时，斜坡补偿斜率mc逐渐减小。将本文设的斜坡补偿电路引入峰值电流控制模式开关电源变换器系统中，图3为在Vin=6V情况下，输出电压和电感电流仿真曲线图，仿真结果显示，电路工作在连续电流模式且占空比大于50%时，电路可以稳定工作。

4 结语

本文设计了一种适用于Buck型峰值电流模式DC-DC变换器的自适应斜坡补偿电路。仿真结果显示，该斜坡补偿电路的补偿斜率能跟随输入电压的变化而变化，且该斜坡补偿电路能使峰值电流控制模式的Buck型峰值电流模式DC-DC变换器稳定工作。

参考文献

[1]刘雪飞，丁召，郝红蕾等.一种降压型DC-DC变换器动态斜坡补偿电路的设计[J].微电子学，2013，43（2）：206-209.

[2]周泽坤，王锐，张波.一种自适应斜坡补偿电路[J].电子科技大学学报，2007，36（1）：47-49.

第9篇：集成电路设计研究方向范文

关键词： 0.18μm CMOS；限幅放大器，有源负反馈；级间反馈

10-Gb/s 0.18-μm CMOS Limiting Amplifier

WU Jun, WANG Zhi-gong

（Institute of RF- & OE-ICs, Southeast University, Nanjing 210096, China）

Abstract: Using SMIC 0.18-μm 1P6M mixed-signal CMOS process, a 10Gb/s limiting amplifier is realized. Without any inductors, the bandwidth of the amplifier is effectively increased while maintaining a flat frequency response by using a third-order interleaving active feedback. The post-simulation indicates that it can work at the bit-rate of 10Gb/s, and has a small-signal gain of 46.25 dB, a -3-dB bandwidth of 9.16 GHz, and an input sensitivity of 10mV@10Gb/s. It can achieve a output swing of 760 mV when loaded by 50Ω external resistors. The circuit consumes a DC power of 183 mW from a 1.8V supply voltage. The active area is 500μm×250μm.

key words:0.18μm CMOS；limiting amplifier；active feedback；interleaving feedback

1引言

光接收机通常包含光电二极管（PD）、跨阻放大器（TIA）、主放大器（MA）、时钟恢复与数据判决电路（CDR）等几个模块。主放大器的作用是把由TIA产生的小的电压信号放大到CDR能够可靠工作所需要的幅度。通常，高速率光纤通信系统前端放大电路由SiGe、GaAs和InP等工艺制作，它们成本高，集成度低。而CMOS工艺在集成度方面有着较大的优势。但通常只能提供低的电流效率、低的驱动能力和低的截止频率（fT），因而需要采用一些电路技术来弥补这些缺陷。限幅放大器常用的扩展带宽的方法有电感并联峰化、Cherry-Hooper放大器[1]、负密勒电容[3]、按比例缩小尺寸[2]和有源负反馈[3]等。本次设计采用了三阶有源负反馈放大器级联并加入级间反馈抑制过冲的方法[4]。在不使用电感的情况下，实现了46 dB增益和10 GHz带宽的限幅放大器。

2电路设计

本次设计的限幅放大器的整体框图如图1。

整个放大器包括直流偏移消除电路、主放大器、输出缓冲以及低通滤波器。整个系统采用差分结构，以减低电源噪声的影响。

本次设计采用多级放大器级联扩展总的增益带宽积的方法得到所需的增益和带宽。采用的基本放大单元为三阶放大器。传统三阶放大器的系统响应中具有三个极点，因而闭环后会产生严重的稳定性问题，使得闭环响应中产生很大的过冲。因此，通过加入级间反馈，使得系统频率响应中的过冲大大减小的同时，仍然保持较大的带宽和增益[4]。

主放大器的结构框图如图2。

图中12个差分放大器为主放大器，上半部分的2个差分放大器为级间反馈放大器，下半部分的4个差分放大器为有源负反馈放大器。在第四级没有采用级间反馈，因为信号经过前三级放大以后，足以使第四级放大器进入大信号工作区，在第四级保留部分过冲既可以加快其转换速度，又不会在时域响应中产生振荡。前两级的电路原理图如图3。

阻性负载，C为总负载电容，并假设每一级放大单元都具有相同的阻性和容性负载（因为反馈单元的尺寸远小于主益，R和C与主放大单元相同。则图3中系统的传输函数为：

式中右侧的两个因式为对H（s）的分母进行因式分解而得到的两个传输函数，分别记为HA（s）、HB（s）。可以看到，HA（s）反馈系数为2.62Af（s），其频响中含有较大过冲；HB （s） 的反馈系数为0.38Af（s），其频响可能呈现过阻尼特性，它可以均衡HA（s）引起的过冲，得到平坦的响应特性，这就是级间反馈的基本思想。

使用HSPICE对其进行电路级仿真，并选择合适的MOS管与电阻参数，得到的系统幅频特性曲线如图4。

如图可见，HA（s）在高频段（8~12GHz）有较高的增益，而低频段（2~8GHz）增益较小；而HB（s）在低频段（2~8GHz之间）有较高增益，高频段（8~12GHz）增益较低。通过两级的串联调谐，使得整个系统在很宽的频带内具有稳定的增益。

3版图设计

本次设计采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS工艺，使用Virtuoso版图设计工具进行设计。芯片版图如图5所示，核心面积为500μm×250μm。

版图采用对称设计，信号从芯片左侧焊盘输入，右侧焊盘输出。上下焊盘接电源和外接滤波电容。

4后仿真结果

使用Spectre进行后仿真，AC仿真结果表明系统的小信号增益为46.25dB，-3dB带宽为9.16GHz。在1.8V电源下功耗为183mW。输入10Gb/s峰峰值为10mV的差分信号进行瞬态仿真，输出眼图如图6所示。

可见，在此信号作用下，输出信号能够限幅,且几乎不存在码间干扰，差分输出摆幅接近800mV。

5结论

采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS工艺设计了10Gb/s 限幅放大器。主体采用4级级联的三阶有源负反馈放大器，并加入级间反馈抑制过冲。后仿真结果表明，该电路能够工作在10Gb/s速率下，小信号带宽9.16GHz，增益46.25dB。在输入10mV差分信号时，输出信号眼图良好，输出摆幅为760mV。

参考文献

[1] Chris D. Holdenried, James W. Haslett and Michael W. Lynch, Analysis and Design of HBT Cherry-Hooper Amplifiers with Emitter-Follower Solid-State Circuits, vol. 39, NO. 11, pp. 1959-1967, Nov. 2004

[2] Eduard Sackinger, Wilhelm C. Fischer, A 3-GHz 32-dB CMOS Limiting Amplifier for SONET OC-48 Receivers[J], IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 35, NO. 12, pp. 1884-1888, Dec. 2000.

[3] S. Galal and B. Razavi, “10-Gb/s limiting amplifier and laser/modulator driver in 0.18 μm CMOS technology,” IEEE J. Solid-State Circuits vol. 38, no. 12, pp. 21382146, Dec. 2003.

[4]Huei-Yan Huang, Jun-Chau Chien and Liang-Huang Lu, A 10Gb/s Inductorless CMOS Limiting Amplifier with Third-Order Interleaving Active Feedback[J], IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 42 NO. 5, pp. 1111-1120, May. 2007

作者简介

吴军，硕士研究生，研究方向为光通信集成电路设计；