集成电路概念范文

导语：如何才能写好一篇集成电路概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词关键词：CDIO ； 模拟电路； 教学改革

中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2013）011004802

0引言

随着我国经济的不断发展，社会和企业对人才的需求也日益增长，而传统的人才培养模式往往重视理论而轻视学生的实践与创新，强调知识的学习而忽略对学生能力的培养，从而导致现如今很多毕业生的综合素质偏低，实际工作能力较差，不能满足社会及企业的需求。因此，如何培养理论与实践、专业知识与综合素质兼备、适应社会和产业发展需要的创新型应用人才成为我国高等教育改革的热点。近年来，在教育部的支持下，CDIO（Conceive Design Implement Operate）教育模式被很多高等学校在教学改革中推行，旨在培养高素质创新人才，提高学校人才培养的质量。CDIO意味着构思、设计、实施和运行，它把教育和实践训练过程比作产品从研发到运行这个生命周期。它实质上是以工程项目为基础，让学生在学习过程中接触工程实践，培养学生的自主创新能力。

1《模拟电路》课程教学现状

（1）教材。 该课程的教材比较偏重于理论知识的描述，而关于实践部分的内容偏少；课程的基本概念太多，专业术语抽象难理解，学生学习起来感觉比较枯燥、难学；课程内容太多而学时安排有限，部分内容未做要求，导致知识不连贯。

（2）教法。 教师在讲授该课程时，往往会采用传统的讲授法，在讲授过程中侧重于讲解电路的原理及过程，定量的去分析计算电路的参数等理论性较强的内容，而很多内容与工程实践相脱节，从而使学生提不起兴趣，产生厌学情绪，导致学生复杂的电路不会分析，简单的工程电路看不懂。

（3）学法 。 近年来随着高考的扩招，报考计算机、电子、通信等热门专业的学生也越来越多，学生的整体素质有所下降，缺乏自主学习能力。同时有些学生并不是因为兴趣爱好报考这个专业的，在学习该课程的过程中，遇到一点点困难就打退堂鼓，失去信心，这种被动的学习会导致学生越学越没兴趣，越学越差。

（4）实验。 理论学习的目的就是要把理论与实践结合起来，将理论应用于工程实践中，因此，学校应重视学生的实践练习。然而由于学生太多，而实验场地又有限，实验课往往都是分组进行的，一个学期下来，学生做不了几次实验，实践得太少；同时该课程的实验多以验证型实验为主，缺少设计型的实验。一般实验室里都有现成的电路模块，学生只需接接线、调调电阻、读读结果，虽然练习使用了示波器、函数发生器等电子设备，但对于一些电子元器件的性能并不能得到深入的理解。

（5）考核。 现行高校该课程的考核方式比较单一，重视理论考试而忽略了对实践的考核。而学生只要期末将这些基本概念、基本原理背熟，即使这门课程什么都没学会，应付考试还是可以的。这种考核方式导致大多学生为了通过考试而学习，并非是出于兴趣、爱好，培养出来的学生仅仅是考试的机器，缺乏学习和创新能力。

2基于CDIO理念的《模拟电路》教学改革与实践

传统《模拟电路》教学中存在的种种问题，主要是由于重视理论而忽略工程实践造成的，因此考虑将以工程项目为基础的CDIO思想贯穿于《模拟电路》的教学活动中，进行以下教学改革。

2.1专业教师角色转换

现阶段高等院校的专业教师授课方式比较单一，授课内容重理论而轻实践，由于教师缺乏工程实践经验导致学生的工程能力和团队能力得不到锻炼与提高。因此，为了提高学生的工程创新能力与工程实践能力，就要求教师不断地提高自己的工程教学能力，不但要具备扎实系统的理论知识，同时要具备相当丰富的工程经验。从某种意义上来说CDIO教学模式提高了对教师的要求，同时也增强的教师自身的能力。

传统的教学模式中，教师是整个课堂活动的主体，学生则是被动接受知识。而CDIO理念下，培养的是学生的学科专业知识、工程创新能力与实践能力等综合素质，学生是整个教学活动的主体。因此，教师要将CDIO的思想传递给学生，积极大胆地改变教学方式，将传统的讲授与灌输角色转变为课堂的设计者与引导者，使学生由被动的学习变为主动的参与，引导学生自主地发现问题、分析问题、解决问题，驱动学生的学习动机与学习积极性。

2.2课堂教学改革

在模拟电路的课堂上经常出现这样的现象：老师在讲台上讲的津津有味，而学生在下面听的昏昏欲睡，这主要是由于枯燥的理论使学生提不起学习的兴趣。将CDIO的观念贯穿于课堂教学中，就是强调学生的自主能动性，因此，作为专业课教师，在教法上要多下功夫，不断引导学生思考，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。

（1）课题导入。 导入是课堂活动中的一个重要环节，精彩的导入，不但可以营造一个轻松的教学气氛，促使学生情绪高涨，激发学生的兴趣，同时能够使学生明确学习目标，更快地进入到学习情境中。教师可以根据不同的教学内容采用实物、实验、演示、提问、悬念、故事等多种不同的导入方法。比如在讲解静态工作点稳定电路这一节内容时，可以采用提问式导入，先提问学生：“基本共射放大电路中存在的问题？”引导学生分析并得出结论：“Q点不稳定，输出波形会出现失真”，根据这个思路继续引导，要想得到不失真的放大信号，就要对电路进行改进，演示出改进后的电路图并与原电路图进行比较分析。这样很流畅地引出本节内容的重点，学生也容易理解。

（2）教学手段。 在教学过程中，采用多媒体与板书相结合教学手段。对于一些比较抽象，学生不容易理解的内容（如PN结的形成、BJT内部载流子的传输过程、集成运放内部电路结构等），可以通过幻灯片形象直观地演示给学生，便于学生理解的同时，激发学生学习的兴趣；采用多媒体教学信息量大，可以收集很多与现实生活相关的资料，如机器人、电视机、遥控汽车、报警电路、密码锁等，也可以给学生介绍电子技术在移动通信、工业控制等多个领域的高科技前沿技术，在激发学生兴趣的同时提高教学质量；同时，电路设计自动化、计算机辅助分析等仿真软件里各种参数的元器件应有尽有，学生可以根据所学理论、结合自己的兴趣，随心所欲地设计并仿真电路，大大提高了学生自主学习的积极性。然而，对一些公式的推导、计算来说，由于多媒体演示的速度和节奏过快，学生的思路有时会跟不上进度，结合板书讲解效果会更好。因此，教师应将多媒体与板书有效地结合起来，扬长避短，使得教学效果更佳。

（3）课堂讨论 。 基于CDIO的思想，为了充分发挥学生自主学习的能力，培养学生的创新精神，课堂讨论的教学形式被运用于模拟电路的课堂教学活动中。在分组讨论的过程中，学生是课堂的主体，而教师只是引导者，各小组成员通过对相关问题进行分析、讨论、综合、归纳后得出结论。这种讨论的方式一方面活跃了课堂气氛，增加了学生与教师之间的交流，同时对开发学生的智力、培养学生的逻辑思维能力、锻炼学生的理论研究能力、口头表达能力、协调组织能力、团队合作能力等综合素质具有突出的作用。

（4）重视课外教学。由于课堂上的时间有限，所学的知识也是有限的。因此，那些对该课程内容比较感兴趣的学生就需要在课后花更多的时间继续学习。为了便于学生之间知识的相互沟通和交流，可以建立课外兴趣小组，同时配有专门的辅导教师负责指导。辅导教师利用课余时间对这些学生进行工程培训，旨在培养学生的自主性、过程性和创新性。同时引入一些竞争机制，比如在院系里开展科技文化节、电子设计大赛等活动，一方面可以锻炼参赛者的创新精神、自学能力、团队合作能力、组织交流能力等综合素质，另一方面可以给低年级的学弟学妹树立榜样，吸引更多的优秀学生加入到兴趣小组。

（5）实验课程的改革与实践。现阶段很多高校模拟电路实验都是分组进行的，有些学校由于资源有限，3、4个同学挤在一台机器上做实验，而且所做的实验基本上是以验证性为主，采用现成的电路模块，学生只需把电源负载连进电路即可，这种实验课并不能很好地锻炼学生的独立设计及创新能力。教师可以将实验内容、实验原理、实验过程等资料挂在网络上，方便学生提前预习。同时根据不同层次的学生，可以设置不同难易程度的实验内容，鼓励那些比较优秀的学生做更深入的设计型实验。在实验的过程中，将硬件实验软件仿真实验有效地结合起来，首先将自己所设计的电路通过Multisim软件进行仿真，仿真通过后就可以在面包板上搭建实际电路并调试。整个实验过程不但让学生对各种电子元器件、对课堂上所学的理论知识有了更深刻的认识，同时还提高了学生的动手能力及创新能力。

参考文献参考文献：

＼[1＼]王国玲，陈强.《模拟电子线路》教学改革初探＼[J＼].集美大学学报，2011，12（4）：117120.

＼[2＼]林艺真.CDIO高等工程教育模式探析＼[J＼].哈尔滨学院学报，2008，29（4）：137140.

＼[3＼]康亮，毛炼成，洪晓鸥.CDIO教育模式在电子技术实验课程中的应用与探讨＼[J＼].上海第二工业大学学报，2012，29（1）：5861.

＼[4＼]曹海平，管图华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践＼[J＼].实验室研究与探索，2013，32（1）：140142.

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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.

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中国集成电路测试产业投资咨询报告

报告属性

【报告名称】中国集成电路测试产业投资咨询报告

【报告性质】专项调研：需方可根据需求对报告目录修改，经双方确认后签订正式协议。

【关键词】集成电路测试产业投资咨询

【制作机关】中国市场调查研究中心

【交付方式】电子邮件特快专递

【报告价格】协商定价（纸介版、电子版）

【定购电话】010-68452508010-88430838

报告目录

一、集成电路测试概述

(一)集成电路测试产业定义、基本概念

(二)集成电路测试基本特点

(三)集成电路测试产品分类

二、集成电路测试产业分析

(一)国际集成电路测试产业发展总体概况

1、本产业国际现状分析

2、本产业主要国家和地区情况

3、本产业国际发展趋势分析

4、2007国际集成电路测试发展概况

(二)我国集成电路测试产业的发展状况

1、我国集成电路测试产业发展基本情况

2、集成电路测试产业的总体现状

3、集成电路测试行业发展中存在的问题

4、2007我国集成电路测试行业发展回顾

三、2007年中国集成电路测试市场分析

(一)我国集成电路测试整体市场规模

1、总量规模

2、增长速度

3、各季度市场情况

(二)我国集成电路测试市场发展现状分析

(三)原材料市场分析

(四)集成电路测试区域市场分析

(五)集成电路测试市场结构分析

1、产品市场结构

2、品牌市场结构

3、区域市场结构

4、渠道市场结构

四、2007年中国集成电路测试市场供需监测分析

(一)需求分析

1、产品需求

2、价格需求

3、渠道需求

4、购买需求

(二)供给分析

1、产品供给

2、价格供给

3、渠道供给

4、促销供给

(三)市场特征分析

1、产品特征

2、价格特征

3、渠道特征

4、购买特征

五、2007年中国集成电路测试市场竞争格局与厂商市场竞争力评价

(一)竞争格局分析

(二)主力厂商市场竞争力评价

1、产品竞争力

2、价格竞争力

3、渠道竞争力

4、销售竞争力

5、服务竞争力

6、品牌竞争力

六、影响2007-2010年中国集成电路测试市场发展因素

(一)有利因素

(二)不利因素

(三)政策因素

七、2007-2010年中国集成电路测试市场趋势预测

(一)产品发展趋势

(二)价格变化趋势

(三)渠道发展趋势

(四)用户需求趋势

(五)服务发展趋势

八、2008年集成电路测试市场发展前景预测

(一)国际集成电路测试市场发展前景预测

1、国际集成电路测试产业发展前景

2、2010年国际集成电路测试市场的发展预测

3、世界范围集成电路测试市场的发展展望

(二)中国集成电路测试市场的发展前景

1、市场规模预测分析

2、市场结构预测分析

(三)我国集成电路测试资源配置的前景

(四)集成电路测试中长期预测

1、2007－2010年经济增长与集成电路测试需求预测

2、2007－2010年集成电路测试行业总产量预测

3、我国中长期集成电路测试市场发展策略预测

九、中国主要集成电路测试生产企业(列举)

十、国内集成电路测试主要生产企业盈利能力比较分析

(一)2003-2007年集成电路测试行业利润总额分析

1、2003-2007年行业利润总额分析

2、不同规模企业利润总额比较分析

3、不同所有制企业利润总额比较分析

(二)2003-2007年集成电路测试行业销售毛利率分析

(三)2003-2007年集成电路测试行业销售利润率分析

(四)2003-2007年集成电路测试行业总资产利润率分析

(五)2003-2007年集成电路测试行业净资产利润率分析

(六)2003-2007年集成电路测试行业产值利税率分析

十一.2008中国集成电路测试产业投资分析

(一)投资环境

1、资源环境分析

2、市场竞争分析

3、税收政策分析

(二)投资机会

(三)集成电路测试产业政策优势

(四)投资风险及对策分析

(五)投资发展前景

1、集成电路测试市场供需发展趋势

2、集成电路测试未来发展展望

十二、集成电路测试产业投资策略

(一)产品定位策略

1、市场细分策略

2、目标市场的选择

(二)产品开发策略

1、追求产品质量

2、促进产品多元化发展

(三)渠道销售策略

1、销售模式分类

2、市场投资建议

(四)品牌经营策略

1、不同品牌经营模式

2、如何切入开拓品牌

(五)服务策略

十三、投资建议

(一)集成电路测试产业市场投资总体评价

(二)集成电路测试产业投资指导建议

十四、报告附件

(一)规模以上集成电路测试行业经营企业通讯信息库(excel格式)

主要内容为：法人单位代码、法人单位名称、法定代表人(负责人)、行政区划代码、通信地址、区号、电话号码、传真号码、邮政编码、电子邮箱、网址、工商登记注册号、编制登记注册号、登记注册类型、机构类型……

(二)规模以上集成电路测试经营数据库(excel格式)

主要内容为：主要业务活动(或主要产品)、行业代码、年末从业人员合计、全年营业收入合计、资产总计、工业总产值、工业销售产值、工业增加值、流动资产合计、固定资产合计、主营业务收入、主营业务成本、主营业务税金及附加、其他业务收入、其他业务利润、财务费用、营业利润、投资收益、营业外收入、利润总额、亏损总额、利税总额、应交所得税、广告费、研究开发费、经营活动产生的现金流入、经营活动产生的现金流出、投资活动产生的现金流入、投资活动产生的现金流出、筹资活动产生的现金流入、筹资活动产生的现金流出……

十五、报告说明

(一)报告目的

(二)研究范围

(三)研究区域

(四)数据来源

(五)研究方法

(六)一般定义

(七)市场定义

(八)市场竞争力指标体系

(九)市场预测模型

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【关键词】高等职业教育 模拟电子技术 教学方法

《模拟电子技术基础》作为高等职业院校电子、机电类等专业的一门重要的专业基础课程，理论性和实践性都很强。深入探讨其教学方法并有效实施，对学生熟悉掌握电子线路知识以及培养学生能力有着十分重要的作用。一直以来，作为一名担任专业基础的教学与研究的教师，在教学中，坚持“理论与实践并重”的教学理念，在理顺知识体系架构、高效发挥课堂教学效率的基础上，不断总结经验，使教学得到很好的效果。

第一步：整体把握、精选内容

明确课程在整个教学计划中的地位和作用、基本要求、基本内容和本课程与后续课程的联系，在分立元件构成的电子线路和集成电路构成的电子线路上，集成电路的应用范围迅速扩大，集成电路是在分立元件电子线路的基础上发展起来的，而从事电子技术工作必须熟悉分立元件电子线路。所以选择授课内容时，应以分立元件构成的单元电子线路为基础，以“分立元件电路为集成电路服务”的原则来突出集成电路，为进一步学习、研究和应用集成电路打好扎实的基础。

第二步：重点突出、应用为主

在教学内容上则突出高职教育的特点，主动适应社会实际需要，注重应用性、针对性，注重培养学生的应用能力和解决实际问题的能力。基础理论要以应用为目的，以必需、够用为度，以掌握概念、强化应用为重点。模拟电子技术基础有很强的实用性，对过去模拟电子技术基础偏重过细的计算，而对运用讲得偏少，特别是模拟集成电路的运用，学生毕业后工作有很难适应之感。传统的教学模式重在细节，而忽略了整体概念，不利于学生“应用能力”的培养。因此授课时应有侧重点，着重于新的思想、方法和应用，着重于所谓粗线条分析。应与实际电路相结合，让学生对电路的应用有更清楚、更实际的认识。

第三步：充分调动、主动学习

学生一般都有强烈的求知欲望和参与意识，上课时应充分调动学生的积极性。教师上课时，应先提出一些问题，让学生带着问题听课，并积极思考，与教师一起去解决问题。这样学生就能提高兴趣，增强学习的主动性。如在讲一个新电路时，可以从一个熟知的电路人手，设计一系列由浅入深、由易到难的问题，形成一个指向明确、思路清晰、具有内在联系的问题链引导学生不断地解决问题，不断地改进、完善，从而使一个原本简单、熟悉的电路逐渐演变成一个具有新功能和新特点的新电路。授课时，以提出问题、分析问题、解决问题为线索，提高学生分析、解决问题的能力。

第四步：读图训练、提高能力

读图即是阅读一些典型图例，弄清其信号通道、元件作用、电路功用及一些特殊环节的工作原理。《模拟电子技术基础》课程内容抽象，且很多概念有独立性，重复记忆少，学生难学易忘，并且往往是学完以后还不知这些知识用在何处，怎么联系。而一张综合电路图通常包含好几个单元的概念，覆盖面广，综合性强。读懂一张图可以帮助学生把各单元的知识，甚至其他学科的知识纵向、横向地联系起来，使知识系统化。同时，读图还是培养学生自学能力及分析判断能力的重要方法。实践证明，读图训练是提高学生学习兴趣、发展学生综合能力的有效途径，也是《模拟电子技术基础》课程一个必不可少的教学环节，它为教学双方提供了广阔的学习空间。

第五步：讲究方法、自主学习

《模拟电子技术基础》要求学生既要掌握一定的理论知识，又需要学会分析电子线路。要使学生尽快适应电子技术基础的学习，在传授知识的同时，关键还要教给他们正确的学习方法，提高他们的自学能力，培养良好的学习习惯。我要求学生课前进行预习，把不懂的内容记录下来。听课时，有重点地听课，这样才能提高学习效率。其次，要求学生会记笔记，教会学生做好课堂笔记，有利于学生接受和掌握新知识。再者，要求学生课后复习，巩固课堂所学知识，加深对所学知识的理解，使之掌握得更牢固。

第六步：结合实验、重在实际

电子技术基础是一门具有工程特点和实践性极强的课程，为帮助学生理解、应用所学的理论知识，应进行相应的实验。可以根据给定的实验电路图连线，然后测试电路的性能指标，让学生学会常用电子仪器的使用和测试方法，学会阅读和查阅电子器件（特别是集成电路块）的外引线和功能表，学会分析电子电路的故障和排除故障的方法，培养学生进行电子电路实验最基本的技能和实验动手能力，使学生毕业后能在很短的时间内适应工作环境，着手实际工作。注重实践，加强实验教学和实践活动，培养创新能力。现在的高职学生都具有文化程度参差不齐、理论基础水平较薄弱的特点，面对复杂且枯燥的理论推导以及难记的式子，学生往往缺乏学习热情。所以，在教学过程中我采用重实践、轻理论的策略，这样既能激发学生的学习热情，又能通过实践来掌握理论，在实践中巩固理论，用理论指导实践，从而达到较好掌握知识、提高实践能力、创新能力的目的。如在《模拟电子技术》半导体及放大电路教学中，其主要目的是使学生学习并掌握半导体器件的特性、使用、测试方法以及放大器工作原理等。我把一些实际单元电路小制作搬到课堂上，有针对性地把教材需要掌握的知识和单元电路融合起来，并且在实验报告编排上也下点工夫，就会收到事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]李雅轩. 模拟电子技术，2000（9）.

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【关键词】集成电路； 生产； 测试； 技术

集成电路测试贯穿在集成电路设计、芯片生产、封装以及集成电路应用的全过程，因此，测试在集成电路生产成本中占有很大比例。而在测试过程中，测试向量的生成又是最主要和最复杂的部分，且对测试效率的要求也越来越高，这就要求有性能良好的测试系统和高效的测试算法。

一、数字集成电路测试的基本概念

根据有关数字电路的测试技术，由于系统结构取决于数字逻辑系统结构和数字电路的模型，因此测试输入信号和观察设备必须根据被测试系统来决定。我们将数字电路的可测性定义如下：对于数字电路系统，如果每一个输出的完备信号都具有逻辑结构唯一的代表性，输出完备信号集合具有逻辑结构覆盖性，则说系统具有可测性。

二、数字集成电路测试的特点

（一）数字电路测试的可控性 系统的可靠性需要每一个完备输入信号，都会有一个完备输出信号相对性。也就是说，只要给定一个完备信号作为输入，就可以预知系统在此信号激励下的响应。换句话说，对于可控性数字电路，系统的行为完全可以通过输入进行控制。从数字逻辑系统的分析理论可以看出，具有可控性的数字电路，由于输入与输出完备信号之间存在一一映射关系，因此可以根据完备信号的对应关系得到相应的逻辑。

（二）数字电路测试的可测性 数字电路的设计，是要实现相应数字逻辑系统的逻辑行为功能，为了证明数字电路的逻辑要求，就必须对数字电路进行相应的测试，通过测试结果来证明设计结果的正确性。如果一个系统在设计上属于优秀，从理论上完成了对应数字逻辑系统的实现，但却无法用实验结果证明证实，则这个设计是失败的。因此，测试对于系统设计来说是十分重要的。从另一个角度来说，测试就是指数字系统的状态和逻辑行为能否被观察到，同时，所有的测试结果必须能与数字电路的逻辑结构相对应。也就是说，测试的结果必须具有逻辑结构代表性和逻辑结构覆盖性。

三、数字电路测验的作用

与其它任何产品一样，数字电路产出来以后要进行测试，以便确认数字电路是否满足要求。数字电路测试至少有以下三个方面的作用：

（一）设计验证 今天数字电路的规模已经很大，无论是从经济的角度，还是从时间的角度，都不允许我们在一个芯片制造出来之后，才用现场试验的方法对这个“样机”进行测试，而必须是在计算机上用测试的方法对设计进行验证，这样既省钱，又省力。

（二）产品检验 数字电路生产中的每一个环节都可能出现错误，最终导致数字电路不合格。因此，在数字电路生产的全过程中均需要测试。产品只有经过严格的测试后才能出厂。组装厂家对于买进来的各种数字电路或其它元件，在它们被装入系统之前也经常进行测试。

（三）运行维护 为了保证运行中的系统能可靠地工作，必须定期或不定期地进行维护。而维护之前首先要进行测试，看看是否存在故障。如果系统存在故障，则还需要进行故障定位，至少需要知道故障出现在那一块电路板上，以便进行维修或更换。

由此可以看出，数字电路测试贯穿在数字电路设计、制造及应用的全过程，被认为是数字电路产业中一个重要的组成部分。有人预计，到2016年，IC测试所需的费用将在设计、制造、封装和测试总费用中占80%-90%的比例。

四、数字电路测试方法概述

（一）验证测试 当一款新的芯片第一次被设计并生产出来时，首先要接受验证测试。在这一阶段，将会进行全面的功能测试和交流（AC）及直流（DC）参数测试。通过验证测试，可以诊断和修改设计错误，测量出芯片的各种电气参数，并开发出将在生产中使用的测试流程。

（二）生产测试 当数字电路的设计方案通过了验证测试，进入量产阶段之后，将利用前一阶段调试好的流程进行生产测试。生产测试的目的就是要明确地做出被测数字电路是否通过测试的决定。因为每块数字电路都要进行生产测试，所以降低测试成本是这一阶段的首要问题。因此，生产测试所使用的测试输入数（测试集）要尽可能的小，同时还必须有足够高的故障覆盖率。

（三）老化测试 每一块通过了生产测试的数字电路并不完全相同，其中有一些可能还有这样或那样的问题，只是我们暂时还没有发现，最典型的情况就是同一型号数字电路的使用寿命大不相同。老化测试为了保证产品的可靠性，通过调高供电电压、延长测试时间、提高运行环境温度等方式，将不合格的数字电路筛选出来。

（四）接受测试 当数字电路送到用户手中后，用户将进行再一次的测试。如系统集成商在组装系统之前，会对买回来的数字电路和其它各个部件进行测试。只有确认无误后，才能把它们装入系统。

五、数字电路测试的设计

统计数据表明，检测一个故障并排除它，所需要的代价若以芯片级为1的话，则电路板级为10，系统级为102，使用现场级为103。随着集成电路技术的快速发展，对集成电路的测试变得越来越困难。虽然对测试理论和方法的研究一直没有间断或停止，但还是远远不能满足集成电路发展的需求。过去先由设计人员根据功能、速度和电性能要求来设计电路，然后再由测试人员根据已设计好的电路制定测试方案，这种传统的做法已经不能适应实际生产的需求。

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【关键词】Proteus；集成电路；仿真

Proteus是一款集单片机和SPICE分析于一体的电子仿真软件，功能非常强大，可以同时满足电类各个专业课的教学，Proteus仿真软件7.5版的元器件库中包含了CD4000系列、74系列大部分数字集成电路及LM系列等几百种模拟集成电路，非常适合用于集成电路应用课程的实践教学。为此，笔者分析了Proteus仿真软件在课堂教学、实训、课程设计等各个方面的实践教学应用情况。

1.Proteus在课堂教学中的应用

目前适合高职院校集成电路应用课程教学的教材相对较少，加上集成电路种类繁多，我们在实际教学中以集成电路厂家给定的datasheet文件为基础自编实训教材，选取的几十种常用集成电路中大部分在Proteus元件库中有仿真模型，可以搭建电路进行仿真演示，如NE555、LM324、OP27、LM386、LM317、MC34063、LM3914、LM331等。在集成电路应用教学中，最核心的是集成电路的功能演示。在以往没有使用Proteus软件的情况下，教师只能使用PPT等多媒体手段，针对电路的原理和功能进行枯燥的讲解。使用Proteus软件后，借助软件的可操作性及过程的动态显示，可以通过变换电路形式、设置输入信号参数、调用虚拟仪表进行测量等人机互动功能来增加学生的兴趣和对知识的理解。

如在讲述NE555集成电路的多谐振荡功能时，我们并不急于按照图1来讲述NE555的内部结构和功能，而是使用Proteus搭建如图2所示的电路，使用电压探针监视充放电电容C1上的电压，观察第3脚上的电平颜色变化，可以很清楚的看到当电容C1上的电压升到4V时，Q从高电平变成低电平，电容上的电压开始变为下降，当电容上的电压下降到2V时，Q从低电平变成高电平，电容上的电压开始变为上升，如此反复形成振荡。通过计时还能发现，振荡的周期大概为20多秒，基本与理论上的公式符合。在观察了仿真现象和验证了公式之后，再来理解图1所示的NE555内部结构和功能就容易的多。

在对图2使用Proteus进行仿真时，还可以清晰看到电容C1被NE555控制进行反复的充电和放电，充放电的转换电压正好为2V和4V，也就是1/3VCC和2/3VCC。这样通过软件仿真可以轻松理解NE555电路的特点，而不需要去花很多时间来剖析繁琐的内部模块和结构。对于其他集成电路的教学，也是直接通过电路图来仿真就可以轻松掌握其引脚的功能。

Proteus软件在仿真时，是以动画的形式显示的，同时也可以使用仿真软件上帧进按键，每按一下前进一帧。在讲解和演示时可以在停顿的时间里做更多的穿插讲解，也增加了学生的理解。

2.Proteus在实训教学中的应用实践

传统的电子产品设计过程中，从选定题目开始，首先要确定集成电路型号和使用的方案，之后开始设计电路图，购买元器件，进行PCB打样，最后进行焊接调试[1]，整个过程中还需要使用到若干仪器、仪表和工具。如没有达到设计功能，整个过程或者部分环节就可能需要反复进行。采用PROTEUS软件后，只需要搭建完整的电路图就可进行功能测试和评估，还可以通过调整元器件参数使整个电路性能更佳。这样就无需多次购买电子元器件、PCB打样和焊接调试等费时费力的工作，等仿真结束并确定了元器件和电路图后，一次性完成元器件购买、PCB制作和焊接调试的工作。

例如，如图3所示的在三运放差分放大器的实训中，根据理论计算和图中电阻阻值设置，VO=2.1（V2-V1），使用软件仿真时给定V2=0.2V，V1=0.1V，则通过虚拟测量VO正好为2.1V。通常利用软件仿真得到正确的结果并不容易，调试结束之后，大部分学生均能取得下列认识：

（1）测量可知运放的输入端电流基本为0，即运放的虚断概念；

（2）测量可知运放的输入的+、-两端的电压差基本为0，即运放的虚短概念；

（3）运放通常需要给正负双电源才能正常工作，而且电源极性不能搞反；

（4）运放输出的电压值不可能超出电源范围；

（5）仿真电路图中运放的各输出点电压都能通过理论计算得到，而且误差不大。

（6）如将运放更换为LM324运放，将得到的VO将不再是2.1V，误差比较大，可见OP27的精度比LM324高，原因是其输入失调电压才10uV，而LM324的2mV。

3.Proteus在课程设计中的应用实践

在学习A/D变换集成电路时，作为本课程的课程设计项目之一，我们选择使用ICL7107集成电路来制作一个LED数字电压计。传统的做法是老师给定完整的电路图，学生用1-2周的时间在实验板上焊接调试完成，其中A/D变换的原理、电路的原理及作用等的讲解和分析还是要使用黑板或者PPT来完成，大部分学生很难理解，实训时只能按图接线，出了问题找老师解决，完全不能在理解原理的基础上根据故障现象进行分析和判断，更不能独立消除故障。

在使用Proteus软件后，可以很方便地按照电路的模块进行功能演示、原理解说和故障的分析判断。如图4的电路，可以使用Ptoteus演示出双积分A/D变换器将电压转换成时间间隔的过程，在仿真的过程中，学生理解了积分电阻和积分电容所起的作用。又如图5的电路，可以演示出ICL7107所需要的负电压的产生过程。学生在电脑上仿真成功后，对照仿真电路图进行焊接，然后再根据仿真的现象对焊接完的电路板进行调试，如出现故障，也能借助仿真软件的虚拟仪表来进行测试，帮助进行最终的故障分析和定位。

4.Proteus软件在实践教学中的特点

Proteus软件在集成电路应用课程中起到了很好的作用，最突出的特点是学生的积极主动性有了显著的提高，作为一个电子仿真软件，Proteus对其他电类课程也可以起到较好的辅助教学作用，主要的优点如下：

（1）可以达到学生自主学习为主的目的。原则上只要有电脑就可以学习，学生课后也能在自己的电脑上进行学习，虚拟的元器件和仪器仪表也不可能被损坏，学生也不会怕触电怕短路，能做到大胆尝试，增强独立解决问题的能力，减少学习的依耐性[2]。

（2）解决学校实践条件不足的问题。利用学校已有的机房轻易实现一人一机的实践环境。传统实验室需要元器件、电源、万用表、示波器、常用工具等硬件设施，容易损坏，难于管理，仿真教学和学习相对容易的多。

（3）设计性实验替代验证性实验。传统的实训受到已有元器件的限制，实训往往按部就班，不能开发学生的主观能动性，不利于培养产品研发和设计的能力，仿真软件的使用可以使学生在虚拟的环境中充分发挥自己的想象，设计出不同的电路方案。

5.结束语

Proteus仿真软件为集成电路应用等电子类课程的教学提供了比较方便的途径，解决了很多传统时间教学无法解决的问题，但它毕竟是虚拟的环境，只能作为教学的补充，要让学生真正学习到电路的设计、生产、调试和维修方面的技能，还需要多动手接触实际的电路实物，否则哪怕用的再多，也只能是纸上谈兵，不能完全使用虚拟的仿真来替代实际的实验和实训。

参考文献

[1]吴小花，吴先球.Proteus电路设计与仿真在教学中的实践[J].计算机系统应用2010，19（2）.

[2]陶洪，钱驰波.仿真软件Proteus在《数字电子应用》课程教学中的应用[J].常州信息职业技术学院学报，2009，8（1）.

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知识经济时代，社会经济的发展越来越依赖于科学技术的进步，电子信息产业作为高新技术行业，又以集成电路（IntegratedCircuit，IC）的设计为前沿。作为21世纪的朝阳产业，IC设计能力反映了一个国家信息产业的硬实力，深刻地影响着人们生产、生活的方法面面，对于一国的经济社会发展起着举足轻重的作用。随着集成电路的规模依据摩尔定律不断呈指数级别地飞速增长，已经实现可以将整个系统集成到一块单硅芯片上，片上系统（SystemonChip，SoC）的概念应运而生。然而对于大规模的SoC开发，无论从设计的费用、周期还是可靠性方面考虑，传统的方法均已不能满足需求。加之集成电路产业分工的日益细化,外包模式被更多企业采用，出于对商业风险、市场机会和材料成本的考虑，集成电路产业越来越多地使用知识产权核(IntellectualPropertyCore，IPCore)2复用的设计方法。“集成电路设计业已步入IP模块的年代，IP开发、搜索、集成与服务是当前设计业发展的瓶颈,知识产权在集成电路设计业发展中的地位至关重要。”3据中国电子信息产业发展研究院（简称CCID）统计，2007年全球SoC市场已达750亿美元，占国际IC市场的29%，其中全球SoC产品设计85%都采用IP核为主的预定制模块，IP核的销售额达到40亿美元以上4。2012年，国家工信部软件与集成电路促进中心(以下简称CSIP)调研报告显示，移动互联网时代的到来使得全球半导体产业发生着深刻的变化，而且必将会从量变转入质变，其中一个重要的方面就是智能手机和平板电脑产业引发的SoC“核”竞赛。国家集成电路人才培养基地专家预计，到2015年，中国芯片市场规模将超过1万亿元，SoC“IP核”价值将更为可观。5随着我国集成电路产业自主研发产品种类的不断增加，中国IC企业也越来越多地涉足SoC设计，对IP核的需求持续快速增长。CSIP调研显示，截止2011年12月，100%的中国IC企业都使用了第三方提供的IP核，其中34.2%的企业IP核采购支出占预算比例达20%～40%，18.4%的企业IP核采购支出甚至占到了40%以上，整体技术依存度畸高。关于影响国内IP核产业发展的主要因素调查表明，54%的企业认为首要问题是知识产权保护，许多企业不愿意推广自己的IP核，原因几乎一致，主要还是担心知识产权保护不力，辛辛苦苦研发出来的技术被别人盗用或滥用。6由于对如何依靠我国现行知识产权法律保护IP核缺乏了解，除个别IC企业掌握少量自主知识产权的IP核外，绝大多数国内IC企业仍处于技术需求方的弱势地位。不仅如此，“掌握核心技术的很多国外IP核供应商对国内知识产权的保护也表示怀疑，拒绝将该IP核在中国交易”7使得中国IC企业难以获得高质量的IP核，并且动辄被怀疑存在抄袭等侵权行为8，更毋宁说进行技术交流与学习创新。

二、中国集成电路IP核发展的战略措施分析

集成电路设计产业是电子信息产业发展的制高点，集成电路IP核作为集成电路设计的关键性技术成果对于产业的发展意义重大。我国集成电路设计产业遇到的困难主要是缺乏自主知识产权的集成电路IP核，导致IP核对外技术依存度畸高。为此，需要推动我国集成电路设计产业知识产权战略，提升集成电路IP核的开发、获取和保护能力，以促进我国集成电路产业的健康、快速发展。本文认为可以考虑从以下三方面着手：

（一）加强IP核知识产权法律协调保护力度集成电路IP核的知识产权保护方法，国际IP核标准化组织VSIA（虚拟插槽接口联盟）的《IP核保护白皮书》9中归纳了三种保护途径，第一种是依靠知识产权法律的“威慑”作用防止IP核被非法传播与使用，否则将借助司法程序予以制裁。第二种是借助合同、契约等方式，如通过许可证协议等方式阻止IP核被非授权性使用，以达到“防卫”的效果。第三种则是通过水印和指纹等技术手段，对IP核的合法性进行“检测”和追踪。我国借鉴了VSIA的相关方案，相继制定了《集成电路IP核保护大纲》等11项行业标准，但如上述国家机构的一系列调研报告表明的情况实施效果不甚理想。究其原因，主要是《集成电路布图设计保护条例》（以下简称《IC条例》）制订后保护思路的单一与保护力度的松懈。2001年《IC条例》的颁布让业界普遍认为依靠《IC条例》就足以解决集成电路设计保护方面的所有问题。实则不然，鉴于集成电路IP核技术的复杂性与侵权的隐蔽性，集成电路IP核的知识产权保护通常较为困难。技术上，IP核已经发展到系统级别，依据设计流程上的区别可细分为多个类别。按照《IC条例》的规定只能对其中部分形式的IP核进行保护，却容易忽视其它类别的IP核可以纳入《著作权法》《专利法》《反不正当竞争法》等的保护范围10，造成我国大量IP核创新成果的知识产权保护缺失。结合产业和技术发展，加强IP核知识产权法律间的协调保护力度，提升企业等创新主体的IP核知识产权保护意识和保护能力，无疑将有助于促进我国自主知识产权IP核数量的增加和设计质量的提高。另外，有担心加强IP核知识产权法律保护力度可能会更有利于跨国公司而不利于我国本土企业IP核知识产权获取，实际大可不必。集成电路IP核等信息产业知识产权领域的一个显著特点就是容易出现相互制约的知识产权。只要我国企业能够凭借后发优势获得一定数量的IP核知识产权，特别是如果能够掌握或者突破部分IP核通用或核心技术的知识产权，则能够拥有与跨国公司交叉许可的谈判资本，至少可以大幅要求降低许可使用费用，同时形成良性循环并逐步实现全方位的赶超。值得注意的则是我国《反垄断法》关于知识产权反垄断的配合还需完善，以防止某些跨国公司凭借市场支配地位，通过搭售非必要专利、打包许可过期专利、限制竞争的技术回授等方式，滥用知识产权限制竞争，2015年初我国发生的高通公司垄断案等已经敲响了警钟。从这个意义上讲，加强集成电路设计业的知识产权法律间协调保护力度，不仅要加强对权利人正当利益的保护，还应该加强对于权利人滥用知识产权权利的惩处力度。

（二）加快IP核知识产权海外技术收购步伐全球化时代的知识产权战略不能隅于一国之内，随着我国整体经济实力的增强，中国企业也开始越来越多的迈出国门，参股投资、兼并收购国外的公司企业。中国的集成电路产业也应该部署自己的海外战略，其中尤其应当重视对于所收购企业创新能力的考察，特别是知识产权价值的评估。审时度势地加快IP核知识产权海外技术收购步伐能够帮助我国集成电路设计企业在较短时间内获得自己作为权利人的IP核知识产权。进行IP核跨国收购应对国际上与集成电路设计IP核业务有关的公司情况进行分析判断。目前国际上，与集成电路设计IP核业务有关的公司主要有四大类11:一是以IP核授权或出售为主要赢利途径的专业IP核公司，如ARM、Rambus、MIPSTechnologies等。二是大型的集成器件制造商(IDM)公司，如TI、Samsung、Freescale等，由于长期的技术积累，拥有大量供内部重复使用的IP核；三是电子设计自动化（EDA）软件公司，如Synopsys、Cadence、Mentor等，为推广EDA软件，这些公司大都开发了许多可供用户使用的IP核，配合EDA工具一起销售；四是晶圆代工（Foundry）厂，如TSMC、UMC、Charter等，为吸引更多的客户到本公司加工流片，大都提供了包括标准单元库在内的FoundryIP核供客户免费使用。我国集成电路IP核海外收购的主要对象应该是正处于创业期的小型专业IP核公司。大型的集成器件制造企业和电子设计自动化软件公司除非经营遇到极大困难或为调整发展方向欲转售相关业务的，如IBM公司将笔记本业务与相关知识产权转让中国联想，否则一般很难切入收购相关IP核等知识产权。而晶圆代工厂的IP核由于多属于非核心技术且通常免费提供，收购意义也不大。容易忽略的是各国创新孵化器、高技术园区乃至高等院校内的IP核创新成果或知识产权。国外公司对此一直十分重视，据报道，有世界知名的跨国公司就通过其在中国设立的子科技公司，逐个与上海高校科研处签订收购高校发明成果的合作框架协议或合同，而类似的情况还不在少数12。收购相关创新成果一则可以掌握最新技术，二则可以通过知识产权占领被申请国市场，如果是通过PCT申请渠道还可能在多国享有合法的垄断权利，更为重要的是有助于整合国外人才促进本国具有自主知识产权的相关技术研发。中国的IP核海外收购可以学习、借鉴跨国公司的经验和案例，本着互惠互利的原则，以公平合理的价格收购有潜力的国外专业IP核公司。当然在收购中最好聘请优秀的律师事务所、专利事务所和会计师事务所等中介机构进行充分的知识产权风险、价值分析与评估，避免产生不必要地法律纠纷乃至遭遇知识产权的陷阱。

（三）加大IP核知识产权研发保护资金投入集成电路设计是个高投入高风险的行业，属于技术和资本密集型产业。集成电路设计研发费用一般要占到销售额的近15%，而后获取知识产权保护还需要投入一定的经费，更毋宁说进行海外并购等。“我国集成电路产业十年以来科技投入1000多亿元，但相比国际大企业，国内全行业投入只是英特尔公司的1/6。”13加大IP核知识产权研发保护资金投入，对于目前技术积累薄弱、自主知识产权缺乏、融资成本高昂的国内集成电路设计企业而言无异于注入强劲的动力源泉。资本在促进集成电路产业发展的重要性和必要性已经获得认可，通过政府财政引导加股权投资基金协同运作的方式被认为是有效的手段。事实上，美国半导体业融资的主要渠道就是依靠风险投资基金支持。中国台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地就与其六年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系。我国也可以考虑：政府通过一定的政策，配合财政、税收、信贷等措施，引导社会资金投入国内集成电路IP核设计等相关产业，而公司股权、所获得集成电路IP核的知识产权许可使用收益等均可以作为投资回报；或者采用设立投资基金的方式，以基金投资公司为平台，扶持国内集成电路IP核设计企业克服资金短缺的困难、进行技术创新和知识产权保护等工作。2014年6月，由工业和信息化部、发展改革委、科技部、财政部等部门编制，国务院批准的《国家集成电路产业发展推进纲要》正式实施，提出要着力发展集成电路设计业，强化企业创新能力，加强集成电路知识产权的运用和保护。与此同时，继北京之后，上海、武汉、深圳、合肥、沈阳等多地都加速打造地方版IC产业股权投资基金，据悉国家也将投入巨资以促进IC产业发展。相信包括集成电路IP核在内的我国IC业必将产生一大批创新性的技术成果，同时，也为企业加强对相关技术的知识产权保护、完善管理奠定了良好的基础。当然，还可以考虑进一步细化基金支持项目，如果在可能的情况下，有必要建立一个或多个专门针对集成电路IP核等核心技术和知识产权的收购基金，以支持我国集成电路产业的海外技术并购。

三、结语

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一、何谓芯片？

要了解芯片，首先要明白“集成电路”和“半导体”两个概念。1958年9月12日，在美国德州仪器公司担任工程师的“杰克·基尔比”发明了集成电路的理论模型。1959年，曾师从晶体管发明人之一肖克莱率先创造了掩模版曝光刻蚀方法，发明了今天的集成电路技术。而半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、砷化镓等，用于制造芯片。

我们所说的集成电路指的是采用特定的制造工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及元件间的连线，集成制作在一小块硅基半导体晶片上并封装在一个腔壳内，成为具有所需功能的微型器件

芯片是指内含集成电路的半导体基片（最常用的是硅片），是集成电路的物理载体。

二、中国芯片发展现状

目前中国芯片发展现状可用四个词概括：发展很快，落后两代，技术受限，产品低端。

中国芯片制造工艺落后国际同行两代。中国目前只能量产28纳米级芯片，而国外可完成7纳米级产品制造；产能严重不足，50%的芯片依赖进口；同时中国的产能和需求之间结构失配，实际能够生产的产品，与市场需求不匹配；长期的代工模式导致设计能力和制造能力失配、核心技术缺失；投资混乱、研发投入和人才不足等问题，导致中国集成电路产业目前总体还处于“核心技术受制于人、产品处于中低端”的状态，并且在很长的一段时间内无法根本改变。

为什么中国制造不出高端芯片？先要了解芯片制造过程。芯片制造主要分为三大环节：晶圆加工制造、芯片前期加工、芯片后期封装。其中技术难度最大最核心的是芯片前期加工这个环节，分为上百道制程，每道制程都有相应的装备。在这些装备里面，技术难度最大的就是光刻技术。中国半导体技术主要是在第一和第三环节。第二个环节中的技术装备大部分处于空白，所以高端的整个芯片都需要进口。

光刻机精度，芯片制造的卡脖子环节

制约集成电路技术发展的有四大要素：功耗、工艺、成本和设计复杂度，其中光刻机就是一个重中之重，核心技术中的核心。

一些装备由于其巨大的制造难度被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号，最主流的说法是两大装备：航空发动机和光刻机，最先进的航空发动机目前的报价在千万美元量级，但是最先进的光刻机目前的报价已经过亿美金。

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即从信号源（麦克风、输入式传感器等）和被控元件（电机、显示器件或者扬声器等）两头同时画起，最终将电路板上的全部元件绘制完毕。（5）可以利用网络、图书资源，找到相类似的电路原理图，然后根据实际电路板进行更改图纸，这种方法对绘图而言相对更简单些。应当说明，实际运用时很难依靠一种方法来“反绘”原理图，一般采用多种方法的综合才能快速正确的完成绘画工作。现以图一所示“楼道声光控开关”灯泡不亮故障为例进行说明，该电路板是以集成电路CD4081为核心构成的。首先画出电源电路，从网络上查找到该集成电路的资料：CD4081是一个包含4个与门的CMOS电路，其中第14引脚和第7引脚分别是5伏电源的正极与负极，反向思维可查找出电源的整流二极管与滤波电容，元件如图一所示，对应的铜箔如图二所示，画出的原理图如图三所示。其次以信号输入端开始反绘，即从驻极体话筒开始画起，当然也可以从光敏电阻画起，顺藤摸瓜，依次画电阻，电容，三极管、集成电路，再画晶闸管，细加整理后如图四所示。当您“反绘”电路板时，也不一定采用与作者一样的步骤，可以“两边挤”的方法，即画好电源后，可从话筒和晶闸管两边同时开始，一直将所有电路画完为止。根据“反绘”出的原理图分析工作原理可知：当5V供电为零时、麦克损坏时、Q1击穿时、CD4081烧坏时或Q2断路均会造成灯泡不亮故障。经检查为三极管Q2击穿，声音无法到达集成电路，从而导致灯泡不会发光，更换三极管后工作正常。

2局部“反绘”

在实际维修过程中，维修人员面对更多的是庞大而复杂的电路板，此时，没有相应的原理图维修工作变得更为困难“，反绘”原理图要画出全部电路板吗？不！绘制全部原理图是不可能的，也是完全没有必要的。维修者更多关心的是有故障部分的电路，此时只要根据故障现象、电器工作原理、电路板上元器件的外形大致判断故障部位，只需将“可疑”部位仔细“反绘”出原理图之后，再加以分析排除故障即可。绘制时可找到供电电路，而后采用如下方法：（1）以三极管为核心绘出原理图。（2）以集成电路为核心进行绘制。电路实物中，集成电路是非常“显眼”的元器件，很容易看到和辨别型号。这为画图提供了方便。（3）以电路板上“特殊元器件”为中心进行绘制，比如：电视机的高频头、高压包、行激励变压器、电源管、行管等；VCD的激光头接插件、各种电机、开关；冰箱的压缩机、温控器等等，这些特殊的元件为快速绘图提供了突破口。（4）以信号流向进行绘制。比如视频信号、伴音信号、控制信号。（5）根据局部电路板上的字符进行绘制。比如电视机电路板上标有RFAGC、V-SIZE、ACK、ABL、AGC；VCD电路板上所标注的APC、RF等字符。这些字符具有特定的意义，从而理解了该部分电路的功能，加快了绘图的步伐。由于三极管、集成电路的在电路中更为普遍以及其重要性，故单独列为两项，其实二者都可以作为“特殊元件”放在第三项中。现以一昆仑B3110型黑白电视机出现图像上下压缩故障的绘图为例。由电视原理知道：该故障发生在场扫描电路，从经验上可知场扫描电路一般是个集成电路，而且常固定在散热片上，这样从这个思路出发很快找到该电视机电路板上的μPC1031H2为场扫描集成电路，该部分电路板的底层如图五所示。图五

绘图时以集成电路μPC1031H2为中心，从其1脚开始，先画出与1脚相连的所有元件，由图五可以看出：1脚与7C9的负极、7C8的负极和7C7的一脚相接；2脚接12V电源（由于电路板太大摄图时被截掉），接下去画出与3脚相接的元件，依次画下去，如图六所示。为说明问题，图六只画了1、2、3、5、6、8脚外的元件。这样将局部电路画出来之后，分析该部分电路的工作原理，测量一些电阻值、电压点或支路电流，为维修工作提供依据。从而找到相应故障元件并加以排除。当然运用局部“反绘”时，也可以根据具体故障元件画得再少些，比如上例关于场扫描电路故障，根据工作原理可知，该故障与μPC1031H2的第四、六脚关系最大，这时其它引脚电路可以不画出。本文来自于《电子科技》杂志。电子科技杂志简介详见

3“反绘”原理图的知识储备

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Abstract: In order to lead the student to study digital circuit course better, it developed a digital circuit experiment system by LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), it included all contents of the digital circuit, such as logic algebra, combination circuit, trigger, sequential circuit, pulse produce and adjustment, digital to analog conversion and analog to digital conversion, this experiment system strengthened the students’ perceptual knowledge, and increased the students’ interest.

关键词: 虚拟仪器;LabVIEW;数字电路;实验

Key words: Virtual Instrument;LabVIEW;digital circuit;experiment

中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0197-02

1系统介绍

虚拟仪器充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示以及文件管理等智能式的功能,把传统仪器的专业化功能软件化,使之与 PC 机结合起来融为一体,这样便构成了一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了 PC 机智能资源的全新的仪器系统。

本着“好学、好用、好懂”的原则进行开发,利用labview语言的良好人机交互优势极其方便的各种控件,开发出用于数字电路课程辅助教学的实验系统,充分发挥虚拟仪器的优点,通过各种控件形象地模拟逻辑信号,把抽象的理论感性化,改变了滞后的实验设备和死板的实验模式,特别是这套系统直接用在课堂教学上,调动了学生的主动性和创造性,使学生更容易理解相关的知识,其起始界面如图1所示。

系统内容基本涵盖了数字电路的全部内容,包括逻辑代数、组合逻辑电路、触发器、时序电路、脉冲产生整形与DA转换等。

1.1 逻辑代数实验模块此模块主要包括逻辑代数的原理性知识,是整个数字电路课程的基础,能否掌握此部分知识关系到后续课程内容的理解和掌握。内容主要涉及基本逻辑运算及复合逻辑运算,基本公式及其它常用公式,真值表、表达式、逻辑图及最小项等逻辑函数表示方法,通过此模块学生可以加深对理论性知识的理解,为后续内容学习打下基础。

此部分通过labview的逻辑控件,以信号灯的形式模拟逻辑变量,用不同颜色代表不同的逻辑变量0或1,如红灯或绿灯代表1,白灯代表0。通过颜色变化加强学生的感性认识,以更好理解、掌握知识。

以基本逻辑运算为例,如图2所示,“与运算”输入两个逻辑量均为1(两个均为绿灯)时,输出为1(绿灯),“或运算”1个输入为1(绿灯),1个输入为0(白灯),则其输出为1(绿灯),“非运算”输入为1(红灯)则输出为0(白灯)。而且各种组合灯的变化和真值表相对应,增强了认识。

1.2 组合逻辑电路模块此模块为组合逻辑电路,是数字电路的核心内容之一,内容包括组合逻辑电路分析、设计及常用集成电路,常用集成电路主要包括编码器、译码器、加法器、数据选择器、数值比较器等常用集成电路及其各种应用。

此模块中,通过模拟,提供了完整的实例,形象地展示了电路的分析和设计过程,加深了理解。特别对于各种常用集成器件,通过各种信号模拟,展示出各种集成器件的引脚、特征及应用情况,更形象、更直观,便于学生理解各种集成模块的功能,而又不必过分关注其内部结构。

典型示例数据选择器的扩展应用如图3所示。用不同颜色逻辑信号代表输入/输出变量及控制变量,形象表示出输入信号在不同控制信号变化下的输出情况,使抽象理论变得感性化,便于理解。

1.3 触发器模块此模块内容主要包括基本RS触发器、同步触发器(同步RS触发器、D触发器及同步JK触发器)、主从JK触发器(主从RS触发器、维持――阻塞边沿D触发器、主从JK触发器、T触发器及T′触发器)。

触发器具有记忆功能,是构成时序电路的基础,掌握其内容是学习时序电路的基本要求,但部分触发器结构复杂难理解,因此,本部分主要从功能角度出发,弱化结构要求。

通过信号灯的变化描述触发器的变化过程,即触发器何时保持原态,何时置0、置1,何时进行状态翻转,结合触发器特征表,非常容易理解触发器功能及其实现条件,同时避免了死记硬背的弊端。

1.4 时序电路模块此模块主要包括时序逻辑电路,是数字电路的核心内容之一,内容主要包括时序电路分析(同步时序电路分析和异步时序电路分析)、常用时序电路(主要包括寄存器、同步计数器、异步计数器和集成计数器及其应用)。

此模块主要包括数字电路的另一类电路时序逻辑电路,由于时序概念的抽象性,学生掌握起来难度较大,因此,通过信号的模拟,加大感性认识,使学生更好理解知识内容。

典型示例74LS160置数法如图4所示,用不同颜色逻辑信号代表输入/输出变量及控制变量,通过软件的运行,显示了数字循环变化的完整过程,通过变化可以看出数字何时开始增加,何时通过置数重新开始计数,同时可以观察到数字变化过程中时钟信号的变化,使学生在掌握计数器工作过程的同时更深入理解了时序的概念。此外,可以通过改变输入变量,模拟任意进制数字。

1.5 脉冲产生整形与模/数及数/模转换模块模块包括555集成电路、模/数及数/模转换,由于脉冲的产生整形与模/数及数/模更为抽象,理解起来难度更大,因此,通过形象化的模拟,使学生能够理解其概念、意义及过程,达到预期目标。

典型示例D/A及A/D转化如图5所示。通过信号模拟,可以形象看出A/D转换过程是通过采样、保持、量化、编码四步完成,同时可以把数字量和模拟量进行对应观察,更容易理解两者的关系。设置了正弦波、三角波、锯齿波、方波信号,通过多种不同信号的变化加深理解。通过对信号频率的设置,体现出频率的变化对信号采集的影响,充分理解采样频率。

2结论