集成电路教学全文(5篇)

摘要：为了培养率集成电路技术人才，在集成电路实验教学中，提出采用PBL模式开展集成电路实验教学，以问题为导向，分析电路原理、综合CMOS工艺流程、完成集成电路设计任务。在集成电路实验教学实践中，根据教学目标制定问题，应用PBL模式使学生加深理解CMOS工艺和集成电路功能实现之间的联系，激发了学生的专业兴趣，提高了教学质量，具有良好的教学实践价值。

关键词：集成电路；PBL；实践教学；创新能力

引言

在电子信息化时代，集成电路已经广泛应用、并直接影响日常生活、生产制造、和军工国防，半导体集成电路已经成为社会发展的重要生产力之一，为此需要大力发展半导体集成电路工业，大力培育半导体集成电路技术人才。高校实验室是培养创新和实践能力重要基地，开展实践与创新相结合的实验教学，才能更多、更有效地培养满足社会急需的微电子技术人才[1]。集成电路是一种技术更新周期非常短的行业，教学中传统课程内容不符合实际工作需要，过多的偏重于数字系统和模拟电路设计理论[2]，缺乏综合性[3]，实践性内容较多、难度较大，对学生理论基础要求高，学生积极性不高[4]，达不到实际的教学效果。为此把问题导向教学模式（ProjectBasedLearning，PBL）引入集成电路实验教学，开展实验教学探索，用问题引导学生将集成电路工艺和半导体器件的集成电路版图设计结合起来，提高实验教学质量，实践证明，采用PBL模式开展集成电路实验教学，引导学生理论联系实践，培养了学生的创新能力，具有良好的教学实践意义。

1PBL教学模式

PBL是让学生以小组的形式，自发地解决课程学习中的实际问题以及问题背后的科学真理，将学习过程置身于解决复杂问题的情景中，从而调动学生的主观能动性[5]。PBL有三大基本要素：问题情境、学生和教师。首先从问题出发，问题情境是课程的组织核心，学生根据这一个问题情境，分析，寻找解决问题的最优方法，理解问题在现实中的意义；学生是问题的求解者，学生经过思考，在老师的指导下，通过小组合作，确定问题如何解决，通过这种途径的学习，把新旧知识整合；教师是学生的解决问题的伙伴和指导者，在学生碰到困难时，进行解疑答惑，为学生解决问题营造良好的学习环境和氛围[6]。在集成电路实验教学过程中，由于集成电路加工设备非常昂贵，加工周期很长，在实验教学中无法实现，为此在实验教学中需要完成的教学目标是：学生根据CMOS工艺要求设计集成电路，而且设计的集成电路必须符合CMOS工艺流程和设计规则。在这个情景问题中，学生把CMOS工艺每一个步骤的具体内容、CMOS工艺流程、电路原理、电路功能的学习内容综合起来，才能让设计的集成电路在加工完成后实现预期的功能。

2PBL教学模式在集成电路实验教学中的实施

0引言

高校专业及课程的设置应该与社会发展相适应，才能更好地发挥学校的功能，源源不断地为相关产业输送所需的人才，推动社会快速地发展。《国家集成电路产业发展推进纲要》明确指出：“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期。”因此，高校有必要加大集成电路相关专业及课程的改革力度，以满足国家集成电路产业的发展需求。

1集成电路设计相关教学的重要性

虽然改革开放以来，我们国家在几乎各个领域都取得了举世瞩目的成就，甚至很多高技术电子产品也都可以自主研发。但是事实上，由于我们自己不能自主设计制造作为核心技术的集成电路，必须从国外购买，所以一方面给我们的国防、关键基础行业等增加了不可预知的风险，另一方面也使我们相关产业的公司利润极低，极大地制约了其发展。客观地讲，我国在集成电路技术研究方面的起步不算太晚，但是由于各种原因，前期进展缓慢，相反欧美日等发达国家却抓住契机飞速发展，因此导致我们与这些发达国家的差距越来越大。1999年从德国学成归来的王志功教授起草了《关于国家设立集成电路设计人才培养专项基金，开展中国芯片工程的建议》，呈送给中央相关部委，得到了李岚清副总理等中央领导的高度重视，进而制定了正确的发展战略，从而使我国在集成电路领域掀起一轮研究热潮。经过十余年的发展、积累，我国集成电路相关的产业链逐渐完善，且培养了大批具有相关知识背景的高素质人才。随后，国家也在政策资金等方面，不失时机地给以引导培育。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》《、电子信息制造业“十二五”发展规划》《、集成电路产业“十二五”发展规划》等重要文件中强调了要大力发展集成电路。尤其，在2014年6月工业和信息化部公布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，并随后设立了“国家集成电路产业投资基金”。高校肩负着为社会输送所需的高素质人才的使命，因此为了配合国家集成电路产业发展的大战略，高校应该及时了解集成电路产业发展对人才素质的需求变化，不断审查、完善、革新集成电路相关的课程及教学。

2集成电路设计相关课程配置的协调性

无生产线设计模式称为大陆集成电路产业的基本模式，更具体地讲，当前集成电路产业主要分为设计、制造、封装和测试几个相对独立的部分，相应地，高校就应该设立相应的专业方向及课程，使学生能够掌握相应的专业技能，以便于毕业后能够胜任相关领域的工作。然而，作为一个大学生来讲，由于大学期间课程学时有限，不可能仅仅通过课堂的学习掌握所有知识，所以应该有针对性地、系统地协调相关课程的学期安排及课程类型安排，一方面要保证每一方向课程体系的完整连贯性，另一方面又能给学生以足够的自由选修其它的相关方向的课程。比如，大一可以安排认知实习或相关课程，通过深入浅出的讲解，可以让学生对整个集成电路产业链及技术链有一个宏观的系统认识，也利于学生有目的性地选择感兴趣的、想深入学习研究的专业方向及其所需的相应课程；大二、大三则应该安排一些专业基础课及专业选修课，一方面要考虑到覆盖面、保证每个方向的课程完整性，另一方面要确保课程安排的顺序正确，课程类型合适；大四可以安排方向性更强的专业限选课及毕业设计。集成电路设计、制造、封装和测试又是密不可分的，王志功教授认为一个合格的集成电路设计人员应该具备系统、电路、器件、工艺及工具几个方面的知识。下面我们主要从具有代表性的集成电路设计角度来讨论。具体到特定高校，特别是集成电路相关专业开设时间不长的高校，由于学科及课程设置的历史原因以及集成电路相关师资力量、实验环境建设需要时间周期较长，所以不可能一蹴而就地开设所有相关的课程。通常，传统通信系统专业比较强的院系课程会偏重系统、电路以及工具等，而传统微电子专业比较强的院系则课程会更偏重工艺、器件、电路及工具等。总而言之，电路及其设计工具是集成电路设计的核心知识，因此我们也将以其为核心来讨论，兼顾一下其它相关的课程。

3集成电路设计相关教学的实施建议

一、完善课程设置

合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。

二、变革教学理念与模式

CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SARADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。

三、加强EDA实践教学

首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。

四、搭建校企合作平台

【摘要】为解决以往“模拟集成电路设计”课程教学中出现的学生课堂学习没动力、课外作业忙应付、考核方式不合理等问题，本文提出了一种该设计类课程的教学方法改革方案与措施。基于学生学习的特点，该教学方法主要从课程内容新颖化、学习时间平时化、设计能力综合化、教学手段多样化、考核方式多元化等方面进行改革。该教学方法的特点主要为根据学生学习特点设置、注重平时的学习过程、课内课外学习相结合。教学改革方案实施四年以来，受益学生约200人，教学效果良好，获得了学生很高的评价。

【关键词】模拟集成电路设计；课内外结合；综合评价

0引言

“模拟集成电路设计”课程是大学本科阶段电子科学与技术专业的核心课程，在整个专业中起到承上启下的作用。该课程以前期“电路原理”、“模拟电子技术基础”和“微电子基础”等专业课程为基础，培养学生的模拟集成电路设计能力为目标，为后续“ASIC设计”等课程培养学生较完整的硬件设计能力提供基础和知识储备。通过本课程的学习，旨在使学生了解和掌握各种模拟集成电路的基本概念和原理；分析和设计各种模拟集成电路的基本方法；了解模拟集成电路设计中遇到的新问题及电路技术的新发展；能够运用所学知识对简单模拟集成电路进行电路分析、仿真和设计[1-2]。

1课程教学过程中存在的问题

以往该类课程教学中主要存在以下一些问题：（1）课堂学习没动力以往的课堂教学，上课主要以教师讲授为主，以介绍理论知识为多，比较注重知识的理论推导和证明，推导过程枯燥、复杂，课程内容不形象。在这种“灌输式“的授课形式下，学生被动地接受知识，课程学习枯燥，学习兴趣不高，学习动力严重不足。（2）课外作业忙应付在以往教学过程中，课外学习主要以书面作业为主，大部分同学作业马虎、不认真，只为应付老师而做，而且还存在抄袭的现象，作业的完成情况不能反映出学生对授课内容的真实掌握水平。（3）考核方式不合理以往的考核方式主要以考试为主，期末考试成绩所占比例很大，平时成绩比例较小，这样导致学生不重视平时的学习积累，考试前“押宝”、记题，考试“压力山大”，所学的知识记忆也不深刻，仍然没有牢固地掌握。综合以上几点学情，我们需要从课堂授课、课外学习以及考核方式这三方面对课程内容进行改革。把从“老师教为主”的课堂授课形式转变为“学生学为主”的形式，从“课堂教学为主”学习模式转变为“课内课外结合”的模式，从“注重结果”的评价方式转变为“结果与过程相结合“的综合评价方式。

2教学实施策略及方法

摘要：以集成电路设计课程为依托，针对微电子技术专业的学生，挖掘与专业核心课程关联的内容，学习集成电路行业发展的相关政策，在课程内容中引入相关的企业案例。

关键词：集成电路设计；育人案例；效果评价 

引言

集成电路产业作为我国当今着力发展的战略支柱产业，对于我国微电子行业的发展和创新来说具有十分重要的地位。随着中兴事件、华为事件、中美贸易战等威胁到我国科技发展的众多事件的发酵，国人也逐渐提高了对集成电路产业的关注度。这有利于激发学生的爱国主义热情和积极拼搏、努力奋斗的职业使命。

1教学设计的背景

我校自微电子技术专业开设以来，集成电路设计课程就应运而生，前后经历了示范校建设、骨干院校建设、诊断改进等一系列的课程建设和改革，有着较深的育人理念和知识沉淀。作为一所高职院校本门课程的德育目标就是培养具有良好的职业道德，较强的专业能力、方法能力和社会能力，能满足生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体、美、劳全面发展的军工特质高素质技术技能人才,因此将课程思政融入其中探索新的育人培养模式是非常有必要和有意义的。

2教学设计的实践