集成电路设计与集成系统范文

导语：如何才能写好一篇集成电路设计与集成系统，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：集成电路设计与集成系统；CDIO；一体化

1 CDIO一体化课程

CDIO一体化课程是一个由相互支持的专业课程和明确集成个人、人际交往能力以及产品、过程和系统的构建能力为一体的方案所设计出的课程计划[1]。即按照CDIO（构思-设计-实施-运行）理念，在不增加教学内容和时间的基础上，调整和优化原有教学的计划，以实现知识、能力和态度培养的一体化及专业技能与人文素养培养的一体化。同时，CDIO一体化课程也是“做中学”和“基于项目的教育和学习”（project based education and learning 简称PBL）的具体体现[2]。PBL区别于传统教学法实现了三个转变：以教师为中心转变为以学生为中心、以课本为中心转变为以项目为中心及以课堂为中心转变为以经验和能力为中心。强调学习的目的性和主动性。

2 集成电路设计与集成系统专业课程体系及问题分析

课程体系理论对课程计划的研究与设计起着指导意义，从一定程度上反映了对学科知识体系和学生能力培养的认知[3]。下面从课程组织上来分析集成电路设计与集成系统专业传统课程设计存在的问题。

集成电路设计与集成系统专业课程组织及问题分析。基于Grinter报告[4]，现将我校集成电路设计与集成系统专业的公共课，专业基础课和专业课等进行了重新划分，如表1所示。再对比麻省理工学院（MIT）的航空航天工程专业课程[5，6]，（MIT多年来被QS世界大学排名和世界大学学术排名评为世界第一，其已成为CDIO工程教育的标杆），讨论了基于CDIO一体化课程理念下我国集成电路设计与系统专业在课程设置上存在的问题：（1）工程实验课程比例低。工程分析与设计及工程实验类需要发挥学生能动性的课程仅为21%，远低于基础科学等理论课程.而麻省理工学院2014级航空航天工程专业课程体系中实践课程学分比例为45%；（2）人文社科类课程比例较低，不足10%。MIT航空航天工程专业课程体系中人文社科类课程学分比例为37%，人文社科类课程目标是培养学生作为一个公民应具有的基本素质和作为专业人士应具有的职业道德，在强调专业教育的同时不可忽视人文社科类的教育；（3）选修课比例不足。非限定性选修课程不足5%。而MIT课程体系中选修课程比例为55.8%，其中非限定性选修课程比例为24%。大量选修课的设置充分给予了学生学习的主动性，尊重学生个性发展及创新力的培养。

3 基于CDIO的集成电路设计与集成系统专业一体化课程体系模型研究

集成电路设计与集成系统作为一个典型的工科类专业，注重学生的动手能力、分析和解决问题的能力、创新能力及人文素养的培养。而课程体系的建立能从学科知识体系方向来引导学生各方面能力的培养。

集成电路设计与集成系统专业一体化课程设计。采取“自上而下”的总线型结构模式，如图1。即以项目设计为导向，先给出宏观、整体的概念，再由宏观到微观，由整体到局部，由项目所涉及的专业知识到专业知识所涉及的专业基础知识等展开整个课程。

对比传统课程体系具有明显的优势：第一，通过以职业方向为导向的规划，学生可根据自己兴趣选择适合自己的团队，达到因材施教的目的；第二，以组建团队来制定课程并完成项目，打破了传统的分班教学制，学生通过相互讨论，沟通以解决问题能培养团队合作意识。第三，实现了学科间的相互支撑及联系，学生每上一门课程都能明确该课程与先修课程和后续课程之间的联系，以及整个课程体系的学习目的。第四，经历了一到六学期的学习为最后项目的实现做好了充分准备，若以该项目为学生的毕业设计可提高论文质量，又避免了论文作假，抄袭等现象等。第五，从课程组织上看，以项目为主线展开的必修课程大大减少，除此以外的专业课程、专业基础课程和学科基础课程均作为选修课程，使学生拥有更多跨专业学习的选择机会。另外，人文社科类等公共课程贯穿于整个大学课程中，以实现专业技能与人文素养的一体化培养。

与此同时，该课程体系对当前的教学模式也提出了相应要求，比如学生学习方法和教师授课方式的改革，教师团队培养的改革，学生考核方式的改革，配套教材的改革等等。

结束语

围绕CDIO理念，重新构建了集成电路设计与集成系统专业一体化课程结构，即以专业方向指导项目，再以项目指导课程，将能力培养融入理论学习，将知识应用融入项目实践。希望借助课程体系改革，以实现集成电路设计与集成系统专业学生知识、能力和态度培养的一体化，专业技能与人文素养培养的一体化。同时，对我国高校工科类课程体系改革具有一定的指导意义。

参考文献

[1]顾佩华，包能胜，康全礼等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012，3：24-40.

[2]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，3：1-6.

[3]王伟廉.高等学校课程体系现代化研究[D].厦门：厦门大学，2004.

[4]孔寒冰.国际工程教育前沿与进展2007[M].浙江：浙江大学出版社，2009：179-192.

[5]张英.基于CDI0理念我国机械设计制造及其自动化专业本科课程体系研究[D].浙江：浙江大学，2014.

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[关键词]输电线路;融冰;监测系统

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0042-01

前言：目前在世界范围内自然灾害频繁发生，而输电线路容易受到各种极端天气的影响，其中较为严重的是低温雨雪对输电线路造成的危害。在我国，第一季度及第四季度，全国大部均面临低温雨雪天气。雨雪过程频繁，输电线路覆冰现象多发，对电网的影响巨大，也对人们正常的生产生活造成一定损失。本文通过对输电线路融冰过程进行分析，由此提出监测系统的设计与实现。

1.目前的融冰方式

1.1 交流短路融冰

人类使用交流电的历史已经很久，对交流电的各种利用也研究得比较广泛，利用交流电流融冰已经在国内外被普遍使用。目前国家电路系统中，交流线路所占比例大，例如湖南电网、应用交流电流进行融冰相对方便快捷，可从电网中直接取得电源。交流短路融冰的原理是在线路中造成局部短路，使导线发热至可以融冰。

包括三种类型：三相短路融冰、两相短路融冰、线―地单相短路融冰。对于进行技术改造困难，无法抵抗强覆冰的线路，交流短路融冰比较适合。但所需功率很大，因此只适合电压不超过220kV的线路，而不适合电压超过550kV的覆冰线路。

1.2 直流融冰

直流融冰相对于交流融冰来说具有更多的优势：所需功率小、耗时短、融冰速度快，操作简便易行、对电网正常工作的影响较小等。在1972年前苏联开始使用二极管整流装置后，世界各国纷纷投入到对直流融冰技术的研究中。我国在2008年南方遭受极端天气之后，电力科研工作者对直流融冰装置和技术进行了自主研发，并在全国范围内进行推广，2009年至今每到覆冰期进行应用时，在应用规模和效果上表现优异，已走在世界先进水平。随着科技的不断发展进步，直流技术不断改革创新，整流元器件也多种多样，功能齐全，适合场景多。直流融冰技术应用越来越普遍。

1.3 过负荷融冰

过负荷融冰对于电压等级为110kV的地区特别适用，地区电网不需要断电，只需要提供足够的负荷就可以进行融冰。过负荷融冰也称为运行方式融冰，原理是通过调整电路的运行方式，而不用使电网停止工作，对覆冰的线路部分的负荷电流增大，来增加电能转化为热能的功率。这种融冰的方法简便，对电网的影响不大，只需对电网运行方式进行调整。过负荷融冰的方法较多，目前主要采用的是这几种方法：基于调度的调整潮流法、基于增加无功电流的融冰法、基于移相器的带负荷法等。目前我国电网仍然是使用220kV输电线路，和110kV线路存在很大联系，所以使用过负荷融冰方法也比较适合。

2.融冰方案分析

2.1 融冰电流计算不准确

选择何种融冰方法直接决定了融冰电流的计算方法，而融冰方法的选择又与融冰线路的特点以及该线路在电网中的功能等相关联。导线电阻、导线状态、线路长度、天气情况都对融冰的电流计算有很大影响。加拿大水电局根据线路覆冰的薄厚、环境的温度、风向以及风速、输电导线与水平地面间的距离、导线自身的电阻、吸热系数等数据，研发了一种计算融冰电流的程序。在我国，各级、各地电力研究院根据《电力系统分析程序》，也进行了一系列的研究方案。但是这些理论成果在实际应用中并不方便，同时准确度比较低，在具体情况中，对融冰电流的计算的把控并不是十分精确。

2.2 融冰时间计算不准确

从对国内外融冰系统的现状分析来看，对融冰时间的计算主要采用的方法是建立数学模型，所得假设比较保守固定，例如在实际情况下，输电导线上的覆冰并不是十分整齐的对称图形，而经常为椭圆、菱形、锥形、针状等不规则的形状。同时，在融冰过程中，覆冰比较薄的部分常常会出现水膜，水膜的出现将会使冰绕其重心旋转，融冰时间因此减少;同时，输电导线的震动和弯曲、融冰时的天气状况、环境中的风速、导线覆冰厚度与地面覆冰厚度不一致等都会对融冰时间计算的数学模型假设结果造成影响。实际上，融冰所需时间通常比假设的结果要久。

2.3 线路融冰的可行性

对于融冰线路的可行性进行分析，融冰电流需要的融冰电源的电压是关键。由于设备能力和实际情况的制约，系统存储无功的能力受限制。对于长度不超过169km的输电线路，如按交流短路融冰方式来说，最小融冰电流所需融冰电源为220kV，但无功功率同时限制了电源电压，若按照此种方式融冰，则无功功率应大于或等于2000Mvar;而对于550kV供电线路来说，不能使用220kV作为融冰电源，也不能使用550kV作为融冰电源。当环境温度在18摄氏度、无风，融冰电流不低于4000A时，可使用直流融冰的方法，所需功率由系统提供，不多于200MW。综上，要针对各种线路，与实际情况相结合，选择适宜的方案对线路进行融冰，才能高效快捷地完成融冰任务，保障广大人民群众的利益不受损失。

3.监测系统的设计

3.1 系统组成

输电线路融冰过程监测系统有很多种，通常包括对输电线路气象情况微小变化的监测，例如环境温度、湿度、风向、风速以及气压等;同时也可监测导线的覆冰状况，例如导线的弯曲程度和震动幅度等;此外还可监测导线的实际工作温度。监测系统的组成的基础是位于省级监控中心的主机，还包括下辖地市的电力部门监控中心的主机、线路通信分机、气象监测分机、专家系统等五个部分。通过这种输电线路融冰过程的监测系统，可对导线温度、覆冰重力动态变化、风向、风速、温度、湿度、压力、降水量进行从上到下的实时监测。

3.2 系统运行

该监测系统的运行方式如下：首先根据省级监控中心的主机根据时间变化得到的环境温度、湿度、风向、风速、大气压力、导线的覆冰状况、导线的弯曲程度和震动幅度、导线温度等信息，对此进行收集整理的同时，要通过线路通信分机对各地市的气象监测分机进行联系，将信息发送下去。根据建立的数学模型计算并分析各个监测地点融冰线路的覆冰、融冰状况变化情况以及当前导线的温度变化情况等。省级监测中心可对线路通信分机进行参数设置，可直接对地市级监测中心的结果进行处理分析，这样，能够有效地提高融冰线路监测系统工作的效率和灵活程度。

3.3 系统试验效果

采用上述的输电线路融冰过程监测系统进行试验。从线路覆冰开始监测，线路覆冰经过起始阶段，发展阶段以及稳定阶段，期间可能会出现短时间覆冰大面积脱落，当覆冰过程结束时对该线路进行融冰，通过省级监测中心所得信息，操作人员对线路进行直流融冰操作。监测分机将融冰情况实时经由通讯分机上传至监控中心，通过专家系统，可对导线温度进行调节，并记录测量数据，最终自动地绘制出一条温度随时间变化的曲线。通过该曲线可以清楚地了解整个现场覆冰融冰的情况。当线路覆冰程度为零时，系统通过地市级监测分机和通讯分机的反馈，可提醒操作人员停止融冰操作，结束融冰过程，避免导线温度过高引起不必要的损失。该试验表明，此系统对线路融冰具有很高的监测效果以及操作简便易行等优点。

结语

输电线路覆冰会造成很多问题和严重的后果，最直接的就是会给社会带来经济损失。所以线路的覆冰机理的研究、相关数学模型的建立、融冰过程的实现以及融冰过程的监测都十分重要。通过对融冰进行监测，可提高融冰效率，节约社会资源。

参考文献

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在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。

2非微电子专业集成电路设计课程实践

根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容

1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。

2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。

3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。

4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。丰富的实践操作内容

1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。

2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。

3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制

1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。

2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。

3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。

3结语

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为推动集成电路设计业更快发展，进一步加大产品创新力度、加强芯片与系统整机、应用之间的合作，突出物联网在集成电路设计未来发展中的核心作用，本届年会特选址在物联网发展核心城市――无锡市举办。无锡是我国微电子产业的发源地，2008年成为继上海之后的全国第二个微电子高技术产业基地。2009年，无锡的IC产能、制造技术全国排名第一，IC晶圆制造业销售收入145亿元，占江苏省91 %，占全国42%；无锡的IC封装测试处于全国第三，技术水平和单体规模全国第一，IC封测业销售收入89亿元，占江苏省的38%，占全国的18%。无锡目前拥有集成电路设计企业100余家， 2009年集成电路设计产业实现销售收入35.33亿元，全国排名第四，仅次于北京、深圳、上海之后。2009年8月7日，总理在视察无锡时提出“在激烈的竞争中，迅速建立中国的感知中国中心”这一重要指示。随后的2009年11月13日，国务院正式批准同意支持无锡建设国家传感网创新示范区（国家传感信息中心）。本届年会选择在国内物联网基础条件最完善、技术能力最先进、相关专业人才最集聚的城市――无锡召开，充分发挥了无锡雄厚的IC设计基础和物联网发展主导地位的巨大优势，必定进一步推动物联网与集成电路设计产业间的合作发展，将成为我国集成电路设计产业发展的重要转折点，具有重大的现实和历史意义，

本届年会以“加大产业整合，培育国产品牌，推动产业更好更快发展”为主题，突出集成电路设计与物联网的共赢发展，强调产品自主创新和精品意识，倡导行业上下游合作和国内外合作，促进新时期我国集成电路设计业的快速发展，推动集成电路产业链的互动。

会议分高峰论坛、专题研讨、产品展示三个部分，来自全球十多个国家和地区的近50家顶尖IC（集成电路）企业展示了各自最新的产品与技术，在大会第一天的高峰论坛上，新思、Cadence、明导、台积电、ARM、芯原、华润上华、华润矽科、展讯、锐迪科等知名企业的高层代表围绕产业现状、机遇与挑战、调整与创新、合作与共赢等相关议题，和与会代表分享了各自的观点。国家发改委、工业和信息化部、科技部、中国半导体行业协会、江苏省与其他省市有关领导；无锡市有关产业管理部门领导及市（县）、区经信局领导、重点园区负责人；“核高基”科技重大专项总体专家组及高端通用芯片实施专家组成员；国内外有关专家；国家集成电路设计产业化基地代表；国内外物联网和集成电路设计企业及IP服务厂商、EDA（电子设计自动化工具）厂商、Foundry（代工）厂商、封装测试厂商、系统厂商、风险投资公司和有关媒体代表等共700多人参加了会议。

大会第二天以分会场的形式举办了八场专题论坛，包括物联网与IC设计、华润上华与您共同成长、IC设计与EDA软件、TSMC开放创新平台、IP与IC设计、FOUNDRY与工艺技术、IC设计与设计服务、IC设计与封装测试，精彩内容使得会场座无虚席，让参会代表受益匪浅。特别是其中的物联网与IC设计分论坛，已深度涉足物联网领域的无锡IC设计企业代表，用生动的亲身体会向参会代表描绘出IC设计产业借助物联网实现突破发展的美好前景和宏伟蓝图。

中国半导体行业协会集成电路设计分会常务副理事长魏少军教授为大会做了题为“抓住战略性新兴产业发展机遇，推动设计产业更上一层楼”的主旨报告。他指出，战略性新兴产业的发展离不开集成电路，也为集成电路创造了全新的发展空间。集成电路责无旁贷地要担负起支撑产业升级，经济结构调整、发展模式转变的重任。显然，在这个全新的领域，集成电路设计企业要用创新的思维去积极探索和实践新的商业模式，走出一条新路。

针对产业现状以及发展趋势，魏少军副理事长为集成电路设计企业提出了几点建议：一要苦练内功，提升核心能力；二要加强与工艺的结合；三要加大新产品的开发力度；四要走出国门，努力开拓新市场；五要加大整合和重组力度。

“创造是制造的源泉，制造是创造的延伸，而集成电路设计是产品创新的源头”，在提到集成电路设计企业的未来发展时，中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长王芹生女士表示，“我们必须实施大品牌战略，建设从创造到制造的完整产业链，用创新迎接集成电路产业的未来。“以人为本”是未来集成电路市场的发展趋势，也是将我国建成集成电路产业强国的强大驱动力。我们相信在“以人为本”的不断创新中，在不久的将来，中华民族的伟大复兴一定能尽快实现”。

“物联网－IC设计发展的新机遇”，无锡市信息化和无线电管理局局长张克平以国内最专业、最权威的角度解读了物联网与IC设计产业共赢发展的必要性和必然性，并表示：“无锡将要举全市之力，汇全国之智，聚全球之才，全方位推进国家传感网创新示范区，作为推动物联网产业发展的重要切入点，IC设计产业的爆发式增长已大势所趋，要切实把握住这一重大机遇，为我国物联网和IC设计产业的发展作出贡献。”

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1 MPW服务概述

1.1 什么是MPW服务

在集成电路开发阶段，为了检验开发是否成功，必须进行工程流片。通常流片时至少需要6~12片晶圆片，制造出的芯片达上千片，远远超出设计检验要求；一旦设计存在问题，就会造成芯片大量报废，而且一次流片费用也不是中小企业和研究单位所能承受的。多项目晶圆MPW（Multi-Project Wafer）就是将多个相同工艺的集成电路设计在同一个晶圆片上流片，流片后每个设计项目可获得数十个芯片样品，既能满足实验需要，所需实验费用也由参与MPW流片的所有项目分摊，大大降低了中小企业介入集成电路设计的门槛。

1.2 MPW的需求与背景

上世纪80年代后，集成电路加工技术飞速发展，集成电路设计成了IC产业的瓶颈，迫切要求集成电路设计跟上加工技术；随着集成电路应用的普及，集成知识越来越复杂，并向系统靠近，迫切要求系统设计人员参与集成电路设计；为了全面提升电子产品的品质与缩短开发周期，许多整机公司和研究机构纷纷从事集成电路设计。因此，大面积、多角度培养集成电路设计人才迫在眉睫，而集成电路设计的巨额费用成为重要制约因素。

实施MPW技术服务必须有强有力的服务机构、设计部门和IC生产线。

1.3 MPW服务机构的任务

① 建立IC设计与电路系统设计之间的简便接口，以便于系统设计人员能够直接使用各种先进的集成电路加工技术实现其设计构想，并以最快的速度转化成实际样品。

② 组织多项目流片，大幅度减少IC设计、加工费用。

③ 不断扩大服务范围：从提供设计环境、承担部分设计，到承担全部设计、样片生产，以帮助集成电路用户或开发方完成设计项目。

④ 帮助中小企业实现小批量集成电路的委托设计、生产任务。

⑤ 支持与促进学校集成电路的设计与人才培养。

1.4 MPW技术简介

（1）项目启动阶段

MPW组织者首先根据市场需要，确定每次流片的技术参数、IC工艺参数、电路类型、芯片尺寸等。设计时的工艺文件：工艺文件由MPW组织者向Foundry（代工厂）索取，然后再由设计单位向MPW组织者索取。提交工艺文件时，双方都要签署保密协议。

（2）IP核的使用

参加MPW的项目可使用组织者或Foundry提供的IP核，其中软核在设计时提供，硬核在数据汇总到MPW组织者或Foundry处理后再进行嵌入。

（3）设计验证

所有参加MPW的项目汇总到组织者后，由组织者负责对设计的再次验证。验证成功后，由MPW组织者将所有项目版图综合成最终版图交掩膜版制版厂，开始流片过程。

（4）流片收费

每个项目芯片价格按所占Block的大小而非芯片实际大小计算。流片完成后，MPW组织者向每个项目提供10~20片裸片。需封装、测试则另收费。

2 国外MPW公共技术平台与公共技术服务状况

（1）MPW服务机构创意

1980年，美国防部军用先进研究项目管理局(DARPA)建立了非赢利的MPW加工服务机构，即MOS电路设计的实现服务机构MOSIS（MOS Implementation System）服务机构，为其下属研究部门所设计的各种集成电路寻找一种费用低廉的样品制作途径。MPW服务机构与方式的思路应运而生。加工服务内容：从初期的晶圆加工到后续增加的封装、测试、芯片设计。

（2）MOSIS机构的发展

考虑到MPW服务的技术性，1981年MOSIS委托南加州大学管理。在IC产业剧烈的国际竞争环境下，培养集成电路设计人才迫在眉睫。1985年，美国国家科学基金会NSF支持MOSIS，并和DARPA达成协议，将MPW服务对象扩大到各大学的VLSI设计的教学活动;1986年以后在产业界的支持下，将MPW服务扩大到产业部门尤其是中小型IC设计企业；1995年以后，MOSIS开始为国外的大学、研究机构以及商业部门服务。服务收费：国内大学教学服务免费，公司服务收费，国外大学优惠条件收费，国外公司收费较国内公司要高。

（3）其它国家的MPW服务机构

法国：1981年建立了CMP(Circuit Multi Projects)服务机构，发展迅速，规模与MOSIS接近，对国外服务也十分热心。1981年至今，已为60个国家的400个研究机构和130家大学提供了服务，超过2500个课题参加了流片。1990年以前，CMP的服务对象主要是大学与研究所，1990年开始为中小企业提供小批量生产的MPW服务。由于小批量客户的不断增加，2001年的利润比2000年增加了30%。

欧盟：欧盟于1995年建立了有许多设计公司加盟的EUROPRACTICE的MPW服务机构，旨在向欧洲各公司提供先进的ASIC、多芯片模块（MCM）和SoC解决方案，以提高它们在全球市场的竞争地位。EUROPRACTICE采取了"一步到位解决方案"的服务方式，用户只要与任何一家加盟EUROPRACTICE的设计公司联系，就可以由该公司负责与CAD厂商、单元库公司、代工厂、封装公司和测试公司联系处理全部服务事项。

加拿大：1984年成立了政府与工业界支持的非赢利性MPW服务机构CMC(Canadian Microelectronics Corporation)联盟，是加拿大微电子战略联盟(Strategic Microelectronics Consortium)的一部分。目前，CMC的成员包括44所大学和25家企业。CMC的服务包括：提供设计方法和其它产品服务，提高成员的设计水平；提供先进的制造工艺，确保客户的设计质量；提供技术及工艺的培训。

日本：1996年依托东京大学建立了VLSI设计与教育中心VDEC(VLSI Design and Education Center)，开展MPC（Multi-Project Chip）服务。VDEC的目标是不断提高日本高校VLSI设计课程教育水平和集成电路制造的支持力度。2001年，共有43所大学的99位教授或研究小组通过VDEC的服务，完成了335个芯片的设计与制造。VDEC与主要EDA供应商都签有协议，每个EDA工具都拥有500~1000个license；需要时，这些license都可向最终用户开放。VDEC还对外提供第三方IP的使用，同时，VDEC本身也在从事IP研究。

韩国：1995年，在韩国先进科学技术研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology)内建立了集成电路设计教育中心IDEC(IC Design Education Center)。

可以看出，世界各先进国家都认识到IC产业在未来世界经济发展中的重要地位，在IC加工技术发展到一定阶段后，抓住了IC产业飞速发展的关键；在IC应用层面上普及IC设计技术和大力降低IC设计、制造费用，并及时建立有效的MPW服务机构，使IC产业进入了飞速发展期。纵观各国MPW服务机构不尽相同，但都具有以下特点：

① 政府与产业界支持的非赢利机构；

② 开放性机构，主要为高等学校、研究机构、中小企业服务；

③ 提供先进的IC设计与制造技术，保证设计出的芯片具有先进性与商业价值；

④ 提供IC设计与制造技术的全程服务。

3 我国MPW现状

我国大陆地区从上世纪80年代后半期开始进入MPW加工服务，从早期利用国外的MPW加工服务机构到民间微电子设计、加工的相关企业、学校联合的MPW服务，到近期政府、企业介入后的MPW公共服务体系的建设，开始显露了较好的发展势头。

3.1 与国外MPW加工服务机构合作

1986年，北京华大与武汉邮科院合作利用德国的服务机构，免费进行了光纤二、三次群芯片组的样品制作，使武汉邮科院的通信产品得以更新换代。此后，上海交大、复旦、南京东南大学、北京大学、清华大学、哈尔滨工业大学都从国外的MPW加工服务中获益匪浅。东南大学利用美国MOSIS机构的MPW加工服务，采用0.25和0.35 ìm的模数混合电路工艺进行了射频和高速电路的实验流片。

在与国外MPW服务机构的合作方面，东南大学射频与光电子集成电路研究所取得显著成果。建所初期就与美国MOSIS、法国CMP建立合作关系。1998年以境外教育机构身份正式加入MOSIS，同年，利用MOSIS提供的台湾半导体公司的CMOS工艺设计规则、模型及设计资料开发了基于Cadence软件设计环境的高速、射频集成电路，完成了5批0.35ìm、3批0.25ìm CMOS工艺共40多个电路的设计与制造，取得了许多国内领先、世界先进水平成果。2000年东南大学射光所还与法国的CMP组织正式签订了合作协议。

为了推动大陆的MPW服务，射光所从2000年开始利用美国MOSIS机构为国内客户服务，建立了MPW服务网页，向公众及时流片时间及加入MPW的流程和手续。2001年，射光所通过MOSIS利用TSMC的0.35和0.25ìm CMOS工艺为清华大学、信息产业部第13所、南通工学院完成了3批10多个芯片的设计制造。目前，10多个高校、研究机构、企业成为射光所MPW成员。

3.2 高校、企业、研究机构合作实现MPW服务

90年代，上海复旦大学开始着手建立国内MPW加工服务机构；1995年，无锡上华微电子公司开始承担MPW加工服务，并于1996年组织了第一次MPW流片；1997年至1999年在上海市政府的支持下，连续组织了6次MPW流片，参加项目有82个；2000年受国家火炬计划、上海集成电路设计产业化基地、上海市科委及上海集成电路设计研究中心委托又组织了3次35个项目的MPW流片。清华大学与无锡上华合作，针对上华工艺，开发了0.6ìm单元库，开始了MPW加工服务，并将校内的工艺线用于MPW加工服务。近年来，在863 VLSI重大项目规划指引下，在上海、北京、深圳、杭州等地陆续成立了集成电路产业化基地，进一步推动了MPW加工服务的开展。清华大学从2000年开始，利用上华0.6ìm CMOS工艺为本校以及浙江大学、合肥工业大学组织了4次MPW流片，总共实现了106项设计；上海集成电路设计研究中心与复旦大学，于2001年利用上华1.0和0.6ìm CMOS工艺和TSMC的0.3ìm CMOS工艺，为产业界、教育界进行了8次MPW流片，实现了109个设计项目。

随着中国半导体工业飞速发展，将会在更多的先进工艺生产线为MPW提供加工服务，许多境外的半导体公司也在积极支持我国的MPW加工服务。随着上海、北京多条具有国际先进水平的深亚微米CMOS工艺线的建成，国家级的MPW计划会得到飞速发展。

3.3 台湾地区的MPW加工服务

1992年在台湾科学委员会的支持下，成立了集成电路设计和系统设计研究中心CIC。其目的是对大专院校的集成电路/系统设计提供MPW服务，对集成电路/系统设计人员进行培训，并推动产业界与学院的合作研究项目。到目前为止，CIC已为超过100家的台湾院校提供了MPW服务，总计有3909个IC项目流片成功，其中，76家大专院校有3423项，40多家研究所和产业界有486项。在EDA工具方面，有多家的IC/SYSTEM设计工具已运用在MPW的设计流程中。到目前为止，已有91家大专院校安装了14 100多个EDA工具的许可证，另外，0.6ìm 1P3M CMOS、0.35ìm1P4M CMOS、0.25 ìm1P5M CMOS和0.18ìm1P6M CMOS的标准单元库已开始使用。除了常规MPW服务，CIC还向大专院校提供培训：2001年有7000人次，每年还有2次为产业界提供的高级培训。

台湾积体电路制造股份公司（台积公司：TSMC）从1998年提供MPW服务，成为全球IC设计的重要伙伴。2000年以来台积公司提供了100多次MPW服务，并完成了1000个以上IC芯片项目的研制。目前，台积公司已分别与上海集成电路设计研究中心、北京大学微处理器研究开发中心合作，提供MPW服务。

4 我国大陆地区MPW服务基地的建设

由于大陆地区原有微电子研究机构的历史配置，在进入基于MPW服务方式后，这些研究机构先后都介入了IC设计的MPW服务领域，并开始建立相应的MPW服务基地。

4.1 上海复旦大学与集成电路设计研究中心（ICC）

上海复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室在上海市政府支持下，于1997年成立了"上海集成电路设计教育服务中心"。主要任务是IC设计人才培养和组织MPW服务。1997~1999年组织了6次MPW流片。2000~2001年上海市科委设立"上海多项目晶圆支援计划"，把开展MPW列为国家集成电路设计上海产业化基地的重点工作。在市科委组织下，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室与ICC实现强强联合，面向全国，于2000年组织了3次、2001年组织了5次MPW流片。ICC于2001年底正式与TSMC达成合作协议，开展0.35ìm MPW流片服务。2002年与中芯国际集成电路制造（上海）有限公司（SMIC）合作推出本土0.35ìm及以下工艺的MPW流片服务。从ICC设立的网站(icc.sh.cn) 可了解MPW最新动态和几乎所有的MPW服务信息。

4.2 南京东南大学射频与光电子集成电路研究所

1998年，南京东南大学射光所以境外教育机构的身份正式加入美国MOSIS，并签订有关协议，由此可获得多种工艺流片服务。2000年5月与法国的CMP签订了合作协议。1999年底受教育部委托，举办了"无生产线集成电路设计技术"高级研讨班。从2000年开始建立了MPW服务网页，通过网页向公众公布流片时间及加入MPW的流程和手续，目前，高速数字射频和光电芯片测试系统已开始运行，准备为全国超高速数字、射频和光电芯片研究提供技术支持，有许多高校、研究单位、公司已成为射光所MPW成员。

4.3 国家集成电路设计产业化（北京）基地MPW加工服务中心

在北京市政府的支持与直接参与下建立了"北京集成电路设计园有限责任公司"。正在建设中的国家集成电路设计产业化（北京）基地MPW加工服务中心由北京华兴微电子有限公司为承担单位，联合清华大学、北京大学共同建设。

4.4 北方微电子产业基地TSMC MPW技术服务中心

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而近年来全国工程教育认证标准发生较大的变化，电子科学与技术专业的电类课程设置，逐渐被光学类课程所取代，影响了各高校专业培养方案的制定。本文通过总结国内各高校电子科学与技术专业基础与核心课程设置的经验，分析本科专业对应于电子科学与技术一级学科所属的各二级学科的基础知识，对于将集成电路设计设置为电子科学与技术专业核心课程，来完善电子科学与技术专业课程体系设置进行了探讨。

1 全国工程教育认证标准

全国工程教育认证是我国高等教育为了融入世界得到全球高等教育界的认可而开展的认证，自2007年开始试点实行。近些年来，全国工程教育认证标准已经成为各高校制定专业培养方案的导向标准。

2011年之前的标准 2011年之前的全国工程教育认证标准指出，电子科学与技术专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事信号与信息处理的新型电子、光电子和光子材料及其元器件，以及集成电路、集成电子系统和光电子系统，包括信息光电子技术和光子器件、微纳电子器件、微光机电系统、大规模集成电路和电子信息系统芯片的理论、应用及设计和制造等方面的科研、技术开发、教育和管理等工作。

可以看出，2011年之前的全国工程教育认证标准对于电子科学与技术专业的知识要求非常强调电学方面的基础知识，特别是集成电路和集成电子系统方面的知识，光学方面的知识只是作为辅助。

2012年之后的标准 2012年之后的全国工程教育认证标准指出，电子科学与技术专业包括电动力学、固体物理、微波与光导波技术、激光原理与技术等知识领域的核心内容。2012年之后的全国工程教育认证标准对于电子科学与技术专业的知识要求较以前有了大幅度的简化，同时也可以看出，电子科学与技术专业的标准更多地强调了光学方面的知识，而减少了电学方面的知识要求，对于集成电路方面的知识没有做具体要求，只是提出各高校可以根据自己的特长设置特色课程。这个标准似乎更适合光电子科学与技术这样的本科专业，当然目前国内并没有光电子科学与技术这样的本科专业，却有光信息科学与技术和光电信息科学与工程这样的本科专业，也就是说此要求跟光学专业的要求是比较接近且有所交叉重叠的。

2 国内高校本科专业课程设置

《电子科学与技术分教指委本科指导性专业规范》指出，电子科学与技术专业涵盖的学科范围广阔，以数学和近代物理为基础，研究电磁波、荷电粒子及中性粒子的产生、运动、变换及其不同媒质相互作用的现象、效应、机理和规律，并在此基础上研究制造电子、光电子各种材料及元器件，以及集成电路、集成电子系统和光电子系统，并研究开发相应的设计、制造技术。

清华大学的电子科学与技术本科专业课程设置与2012年之后的全国工程教育认证标准更为接近，在对电学方面的基础知识进行要求的同时更加强调了光学方面的基础知识，而复旦、同济、上海交大、浙江大学、东南大学等众多高校的电子科学与技术本科专业更多地强调了集成电路、集成电子系统方面的知识，多数都把集成电路方面的知识作为必修的考试科目专业知识。

3 学科知识体系的对应关系

《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中指出，工科类一级学科电子科学与技术，涵盖了物理电子学、电路与系统、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术等4个二级学科。电子科学与技术本科专业应该涵盖一级学科所属各二级学科物理电子学、电路与系统、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术等方面的基础知识，也就是说本科专业应该涵盖固体物理或半导体物理、半导体器件、集成电路、电磁场等方面的基础知识是比较合理的，这样既有利于本科学生将来在本学科领域的继续深造学习，也有利于适应社会需要而就业。

4 结束语

综上所述，集成电路设计这样的课程应该作为电子科学与技术专业核心课程进行设置，有条件的高校还可以分别设置模拟集成电路设计和数字集成电路设计这样的课程作为专业核心课程。这样既能满足本科指导性专业规范的要求，也能满足为后续硕士博士研究生阶段的继续深造打下基础，还能适应国家大力发展集成电路设计与制造产业的要求。这样就需要中国工程教育认证协会对全国工程教育认证的电子科学与技术专业标准做出修改，不再过多强调光学方面的基础知识，而是更多地要求集成电路与集成电子系统方面的知识，这样能引导国内各高校回归到加强电学方面的知识教育的道路上来。

在我国大力支持集成电路设计产业发展的大环境下，本文对于将集成电路设计设置为电子科学与技术专业核心课程，来完善电子科学与技术专业课程体系设置进行了探讨。本文探讨的内容希望能够为全国工程教育认证电子科学与技术专业标准的设定提供参考，也可以为兄弟院校相关专业的课程设置提供借鉴。

参考文献

[1]中国工程教育认证协会.工程教育专业认证标准（试行）[S].2011.

[2]中国工程教育认证协会.工程教育认证标准[S].2012.

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关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才

作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]

一、学科背景及问题分析

1.学科背景

21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。

湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

2.存在的问题与影响分析

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。

二、建设思路

电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：

第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。

第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。

第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。

第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。

三、建设内容

微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。

电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。

（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。

（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。

（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。

（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和国家级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。

四、总结

本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

参考文献：

[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.

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随着国际各大半导体制造企业进入中国，中国的半导体测试业伴随半导体设计/制造业一样进入国际化。中国的半导体测试业必须选择恰当的切入点，在满足现有低端测试服务的基础上，大力开拓中端市场；在高端市场上积极开展合作，引进技术，争取跨越式发展。

测试对设备的新要求

随着IC设计、制造业的快速发展，高速、高密度、SOC、ASIC等新型芯片不断出现，对测试设备提出了高速、高密度、通用性、高性/价比的要求。但高速、高密度、高性能的要求，必然导致测试系统的工艺、结构、器件性能、复杂性的提高，从而使得测试系统体积增加、成本提高。虽然新技术、新器件的使用，提高了测试系统的速度和性能，降低了功耗和成本，但测试性能永远要高于被测芯片的性能，新型高性能IC的速度达到几百兆甚至几千兆，通道数达到几百个到几千个。所以高端、高性能的测试系统仍然是高价格、大体积的特点。

国际上先进的测试设备制造商都针对主流测试市场推出中、高档测试设备、但任何一款测试设备都不能满足不断更新的测试需求，性能、价格的矛盾，适应性和复杂性的矛盾仍需解决。各大测试设备制造商（如泰瑞达、爱德万）都先后提出测试系统的开放性和标准化，使系统具有灵活配置、不断升级、快速编程，以适应各种测试需求。但目前国际化的测试系统开放性标准仍未形成。主要是各大测试设备制造商都希望采用各自的标准。所以目前测试系统的开放标准都有局限性。

国内测试市场正以前所未有的速度增长，随着中国CAD设计水平的提高，将会有大量的各类SOC、ASIC等国产芯片出现，贴近测试市场，提供快速、灵活配置，优良的技术服务，符合国内市场需求价位的国产测试设备，将是最受欢迎的测试设备。为此,北京自动测试技术研究所早在1998年就开展了开放性测试系统的研发，我们采用国际仪器、测控行业推行的开放性、标准化总线VXI、PXI总线，使我们的设备从低端到中高端产品都建立在统一的开放性、标准化总线结构上，保证了产品的兼容性、延续性、开放性及标准化的特点，加快了产品的升级换代。利用其开放性、标准化特点，可方便插入各仪器制造商提供的通用VXI、PXI测量，测试模块灵活配置系统。这对今后大量涌现的数模混合、SOC芯片测试提供了大量测试资源。能够根据测试需求，以最优性/价比配置系统。

测试服务业的新机遇

到2010年，全国集成电路产量将要达到500亿块，将占当时世界市场份额的5％，满足国内市场50％的需求，基本形成具有一定规模的产业群和较为完整的产业链。集成电路产业是由设计业、制造业、封装业和测试业等四业组成。测试业的生存和发展与IC产业息息相关。

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【关键词】集成电路 理论教学 改革探索

【基金项目】湖南省自然科学基金项目（14JJ6040）;湖南工程学院博士启动基金。

【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0255-01

随着科学技术的不断进步，电子产品向着智能化、小型化和低功耗发展。集成电路技术的不断进步，推动着计算机等电子产品的不断更新换代，同时也推动着整个信息产业的发展[1]。因此，对集成电路相关人才的需求也日益增加。目前国内不仅仅985、211等重点院校开设了集成电路相关课程，一些普通本科院校也开设了相关课程。课程的教学内容由单纯的器件物理转变为包含模拟集成电路、数字集成电路、集成电路工艺、集成电路封装与测试等[2]。随着本科毕业生就业压力的不断增加，培养应用型、创新型以及可发展型的本科人才显得日益重要。然而，从目前我国各普通院校对集成电路的课程设置来看，存在着重传统轻前沿、不因校施教、不因材施教等问题，进而导致学生对集成电路敬而远之，退避三舍，学习积极性不高，继而导致学生的可发展性不好，不能适应企业的要求。

本文结合湖南工程学院电气信息学院电子科学与技术专业的实际，详细阐述了本校当前“集成电路原理与应用”课程理论教学中存在的问题，介绍了该课程的教学改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校电子科学与技术专业学生的专业兴趣，培养学生的创新意识。

1.“集成电路原理与应用”课程理论教学存在的主要问题

1.1理论性强，课时较少

对于集成电路来说，在讲解之前，学生应该已经学习了以下课程，如：“固体物理”、“半导体物理”、“晶体管原理”等。但是，由于这些课程的理论性较强，公式较多，要求学生的数学功底要好。这对于数学不是很好的学生来说，就直接导致了其学习兴趣降低。由于目前嵌入式就业前景比较好，在我们学校，电子科学与技术专业的学生更喜欢嵌入式方面的相关课程。而集成电路相关企业更喜欢研究生或者实验条件更好的985、211高校的毕业生，使得我校集成电路方向的本科毕业生找到相关的较好工作比较困难。因此，目前我校电子科学与技术专业的发展方向定位为嵌入式，这就导致一些跟集成电路相关的课程，如“微电子工艺”、“晶体管原理”、“半导体物理”等课程都取消掉了，而仅仅保留了“模拟电子技术”和“数字电子技术”这两门基础课程。这对于集成电路课程的讲授更增加了难度。“集成电路原理与应用”课程只有56课时，理论课46课时，实验课10课时。只讲授教材上的内容，没有基础知识的积累，就像空中架房，没有根基。在教材的基础上额外再讲授基础知识的话，课时又远远不够。这就导致老师讲不透，学生听不懂，效果很不好。

1.2重传统知识，轻科技前沿

利用经典案例来进行课程教学是夯实集成电路基础的有效手段。但是对于集成电路来说，由于其更新换代的速度非常快，故在进行教学时，除了采用经典案例来夯实基础外，还需紧扣产业的发展前沿。只有这样才能保证人才培养不过时，学校培养的学生与社会需求不脱节。但目前在授课内容上还只是注重传统知识的讲授，对于集成电路的发展动态和科技前沿则很少涉及。

1.3不因校施教，因材施教

教材作为教师教和学生学的主要凭借，是教师搞好教书育人的具体依据，是学生获得知识的重要工具。然而，我校目前“集成电路原理与应用”课程采用的教材还没有选定。如：2012年采用叶以正、来逢昌编写，清华大学出版社出版的《集成电路设计》;2013年采用毕查德・拉扎维编写，西安交通大学出版社出版的《模拟CMOS集成电路设计》;2014年采用余宁梅、杨媛、潘银松编著，科学出版社出版的《半导体集成电路》。教材一直不固定的原因是还没有找到适合我校电子科学与技术专业学生实际情况的教材，这就导致教师不能因校施教、因材施教。

2.“集成电路原理与应用”课程理论教学改革

2.1选优选新课程内容，夯实基础

由于我校电子科学与技术专业的学生，没有开设“半导体物理”、“晶体管原理”、“微电子工艺”等相关基础课程，因此理想的、适用于我校学生实际的教材应该包括半导体器件原理、模拟集成电路设计、双极型数字集成电路设计、CMOS数字集成电路设计、集成电路的设计方法、集成电路的制作工艺、集成电路的版图设计等内容，如表1所示。因此，在教学实践中，本着“基础、够用”的原则，采取选优选新的思路，尽量选择适合我校专业实际的教材。目前，使用笔者编写的适合于我校学生实际的理论教学讲义，理顺了理论教学，实现了因校施教，因材施教。

表1 “集成电路原理与应用”课程教学内容

2.2提取科技前沿作为教学内容，激发专业兴趣

为了提高学生的专业兴趣，让他们了解“集成电路原理与应用”课程的价值所在，在授课的过程中穿插介绍集成电路设计的前沿动态。如：从IEEE国际固体电路会议的论文集中提取模块、电路、仿真、工艺等最新的内容，并将这些内容按照门类进行分类和总结，穿插至传统的理论知识讲授中，让学生及时了解当前集成电路设计的核心问题。这样不但可以激发学生的好奇心和学习兴趣，还可以提高学生的创新能力。

2.3开展双语教学互动，提高综合能力

目前，我国的集成电路产业相对于国外来说，还存在着相当的差距。要开展双语教学的原因有三：一是集成电路课程的一些基本专业术语都是由英文翻译过来的;二是集成电路的研究前沿都是以英文发表在期刊上的;三是世界上主流的EDA软件供应商都集中在欧美国家，软件的操作语言与使用说明书都是英文的。因此，集成电路课程对学生的英语能力要求很高，在课堂上适当开展双语教学互动，无论是对于学生继续深造，还是就业都是非常必要的。

3.结语

集成电路自二十世纪五十年代被提出以来，经历了小规模、中规模、大规模、超大规模、甚大规模，目前已经进入到了片上系统阶段。虽然集成电路的发展日新月异，但目前集成电路相关人才的学校培养与社会需求存在很大的差距。因此，对集成电路相关课程的教学改革刻不容缓。基于此，本文从“集成电路原理与应用”课程理论教学出发，详细阐述了“集成电路原理与应用”课程教学所存在的主要问题，并有针对性的提出了该课程教学内容和教学方法的改革措施，这对培养应用型、创新型的集成电路相关专业的本科毕业生具有积极的指导意义。

参考文献：

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但随着技术的不断发展，出现了混合集成电路设计的概念，从而克服了采用分离器件设计电路所存在的问题。混合集成电路DC/DC系统相对于传统的用分离器件设计的电源变换电路系统来说，具有高性价比、高可靠性、高速度、设计周期短等一系列的优点。

本文结合Fairchild公司设计的系列产品，对混合集成电路DC/DC变换器的设计原理、性能及应用等进行了分析研究。

混合集成电路DC/DC变换器的集成化设计方案

根据用户需求和设计的目的不同，Fairchild公司推出的混合集成电路DC/DC变换器主要采用两种设计方案。而每一种设计方案，电路的设计上又有细微的差，可以满足不同用户的需要。

1　混合集成电路DC/De变换器设计方案1

在混合集成电路DC/DC变换器中，内部电路集成了控制器、驱动器和MOSFE了等三种离散器件。对于每一类产品，其内部电路设计采用的离散器件可以包括三种离散器件中的全部或部分，具体的设计可根据用户的实际需要进行设计。混合集成电路DC/DC变换器设计方案l的电路原理如图1所示。

从混合集成电路DC/DC变换器设计原理图可以看出，该电路中主要包括控制器、驱动器和MOSFE了等有源器件模块。在实际使用时，电源输出端需要外接电感、电容等器件对输出电压信号进行滤波，同时，输出的电压信号需要接到电路的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器含有控制器、驱动器和MOSFE了等有源器件，其整机效率可以高达95％，电源变换系统性能高，相对于标准模块具有更高的性价比。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效应低，输出电压纹波低，温度范围宽。

2　混合集成电路DC/DC变换器设计方案2

混合集成电路DC/DC变换器设计方案2是在一片混合集成电路DC/DC的设计中采用了两片专用或优化了MOSFET的同步BU CK电源转换拓扑结构，其电路原理如图2所示。

采用方案2设计的混合集成电路DC/DC变换器中，两个MOSFET器件具有互补的作用，以降低开关损耗，而这两个器件的设计位置可根据设计者的实际需要进行布局。该芯片还内置直通保护电路，可以有效防止电路上下桥臂的直通，大大地提高了电路的可靠性。在驱动电路设计部分，不仅比常规的电源变换设计增加了驱动能力，减少MOSFET的开通关断损耗，还把Boost-trap二极管也集成在芯片内部，以简化外部用户系统电路的设计。

DC/DC变换器的电压输出端需要外接电感和电容，对输出电压信号进行滤波，以满足用户系统电路的需要。变换器输出的电压信号需要接到芯片的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用此方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驱动集成电路加两个功率MOSFE了的设计方法，寄生效应极低，输出电压纹波低，工作温度范围宽，且节省了大量的板空间。

接口设计

采用Fairchild公司DC/DC变换器方案设计的电源变换器具有较大的电压输入范围，可根据需要在3.3～24V之间调整，该公司DC/DC变换器的输出电流可达到30A，输出电压范围根据需要可设计为高到输入电压的90％或低到O.8V。

Fairchild公司的DC/DC变换器除了基本的电压输入、输出端口外，一般还有HDRV(上桥臂MOSFET驱动引脚)、LDRV(下桥臂MOSFET驱动引脚)、GLDO(门驱动信号引脚)、DISB(禁止信号引脚)、PWM(脉宽调制信号引脚)、BOOT(反馈信号引脚)等信号端口，具体到各型器件则会有微小的差异。

功耗情况

消费类电子产品由于使用环境以及自身条件的限制，用户对所选用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是电源变换器等便携式设备。

以Fairchild公司的产品为例，其混合集成电路DC/DC变换器采用集成化方案设计，并力求减小MOSFET的开通关断损耗，整机效率可高达95％。由于该变换器具有较高的转换效率，因此内部电路热损耗低，在实际使用中只需要使用较小的散热器或不用散热器，从而可以降低系统电路的总体设计成本。

封装形式与尺寸

由于数码相机、摄像设备、媒体播放器、桌面电脑等电子设备的外型力求小巧，因此这类产品对内部电路设计中器件的选用也同样要求小巧而高效。

很多电源公司都采用了更小更薄的封装形式，以节省系统电路的设计空间。如Fairchild公司的FAN5069采用了SSOP-16封装形式，尺寸仅为1.1mm×5mm×6.4mm，FDMF8700采用SMD封装形式，尺寸仅为O.8mm×8mm×8mm。

混合集成电路DC/DC变换器的在系统应用

混合集成电路DC/DC变换器在系统电路中应用时，需要提供必要的外接器件和控制信号。

在变换器的输入端，需要输入合适的控制信号及直流电压，以保证电路内部的各分离器件按设计的意图工作。同时，为了滤除输入电压信号上的噪声，建议在输入电压和地之间接入旁路电容，其容值应大于1μF。

在变换器的电压输出端需要接入合适参数的电感、电容，以滤除输出电压上的噪声。混合集成电路的输出电压需要通过自举电容接到电路的反馈引脚，以保证电路能够正常工作。

混合集成电路FDMF8700为Fairchild公司推出的采用混合集成电路设计方案2的一种产品，其特点有：输入电压典型值12V，开关频率最大可达500kHz，输出电流最大可达30A，器件内在的适应性门驱动，内部集成的自举二极管，器件最高效率大干90％，低压锁定，输出电压可禁止，采用微型SMD封装形式，产品制造使用无铅材料。FDMF8700电源变换器的典型应用电路如图3所示。

图3的电路中，DISB端为输出禁止信号，可以方便地开关整个电源。PWM端为脉宽调制信号，用来驱动上桥臂和下桥臂的MOSFET，VIN和VCIN端为输入电压信号，VOUT端为输出电压信号，输出电压通过自举电容CBOOT反馈到变换器的BOOT端。详细电路设计请参照该芯片的技术说明书。

上图应用电路中输入信号和各外接器件参数的选取可根据用户实际需要来具体确定。

结语

本文以Fairchild推出的系列产品为例对混合集成电路DC/DC变换器的设计与应用进行了分析研究。