集成电路知识范文10篇

为加快*省集成电路产业的发展，增强核心技术创新能力，培植高端产业，带动国民经济与社会相关产业和领域发展，经省政府同意，特提出以下意见。

一、充分认识加快发展集成电路产业的重要性

集成电路产业对于现代经济和社会发展具有高倍增性和关联度。集成电路技术及其产业的发展，可以推动消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及相关产业的发展，集成电路芯片作为传统产业智能化改造的核心，对于提升整体工业水平和推动国民经济与社会信息化发展意义重大。此外，微电子技术及其相关的微细加工技术与机械学、光学、生物学相结合，还能衍生出新的技术和产业。集成电路技术及其产业的发展已成为一个国家和地区调整产业结构、促进产业升级、转变增长方式、改善资源环境、增强竞争优势，带动相关产业和领域跨越式发展的战略性产业。

*省资源环境良好，集成电路设计和原材料生产具有比较优势，具有一批专业从事集成电路设计和原材料生产的企业及水平较高的专业人才队伍。*省消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及利用信息技术改造传统产业和国民经济与社会信息化的发展为集成电路产业的发展提供了现实需求的空间。各级、各部门要高度重视集成电路产业的发展，有基础有条件的地区要充分发挥地域优势、资源优势，加强规划，因势利导，积极组织和推动集成电路产业发展，加快招商引资步伐。省政府有关部门要切实落实国家和省扶持集成电路产业发展的各项政策，积极推动和支持*省集成电路产业的发展。

二、发展思路和原则

（一）发展思路。根据*省集成电路产业发展的基础，当前以发展集成电路设计和原材料生产为重点，建成国内重要的集成电路设计和原材料生产基地。以内引外，促进外部资金、技术、人才和芯片加工、封装、测试项目的进入，建立集成电路生产基地。

一、集成电路产业的特征

1、集成电路产业是信息产业的核心，是国家基础战略性产业。

集成电路（IC）是集多种高技术于一体的高科技产品，是所有整机设备的心脏。随着技术的发展，集成电路正在发展成为集成系统（SOC），而集成系统本身就是一部高技术的整机，它几乎存在于所有工业部门，是衡量一个国家装备水平和竞争实力的重要标志。

2、集成电路产业是技术资金密集、技术进步快和投资风险高的产业。

80年代建一条6英寸的生产线投资约2亿美元，90年代一条8英寸的生产线投资需10亿美元，现在建一条12英寸的生产线要20亿－30亿美元，有人估计到2010年建一条18英寸的生产线，需要上百亿美元的投资。

集成电路产业的技术进步日新月异，从70年代以来，它一直遵循着摩尔定律:芯片集成元件数每18个月增加一倍。即每18个月芯片集成度大体增长一倍。这种把技术指标及其到达时限准确地摆在竞争者面前的规律，为企业提出了一个“永难喘息”，否则就“永远停息”的竞争法则。

摘要：集成电路设计是一项理论基础要求高、综合性和系统性强、涉及面较广的任务，离不开计算机软件的辅助。开设《集成电路CAD》课程，有利于提高学生的实践能力、加深对专业课程的理解，是系统培养集成电路人才的有效手段之一。针对课程内容抽象的特点，在课堂教学时需通过融入行业前沿信息、设计案例，合理设置随堂练习题、讨论题以及课后习题等一系列内容，丰富教学内容、创造直观生动的课堂氛围，充分调动学生的学习积极性。针对实践性强的特点，通过分组进行课题设计、逐一开展设计报告、加重实践环节的考核比重等方法，可以培养学生的设计思维、提高学生的设计能力。

关键词：集成电路；计算机辅助设计；教学方法；实践训练

一、引言

随着集成电路技术的不断发展，信息的存储和处理能力得到了爆炸式提升，使得信息技术（IT，Infor-mationTechnology）时代已升级到数据技术（DT，DateTechnology）时代。进入21世纪的第二个十年，信息技术已深入人们生产、生活中的方方面面，其在国民经济中的支柱作用愈发凸显。作为信息产业基础和关键的集成电路产业，在这个阶段也迎来了快速发展。从芯片特征尺寸的角度来看，从2010年的65nm发展到了2018年的7nm；从芯片功能和性能的角度来看，越来越多的电路模块被集成到芯片中，片上系统（SoC，SystemonChip）越来越智能，自2017年起，苹果公司和华为公司的SoC都集成有神经处理单元（NPU，NeuralProcessingUnit）；从市场分布的角度来看，亚太地区（尤其是中国）是全球规模最大的集成电路市场，市场需求将继续保持快速增长[1]，但市场份额主要被美、欧、日、韩等国家或地区的少数跨国公司所占有。芯片是一个国家综合国力的象征，没有芯片就没有电子世界，更没有21世纪的制造设计大国[2]。我国虽然拥有庞大的集成电路市场，但尖端核心技术均掌握在少数发达国家手上，随时有被“卡脖子”的风险，2018年初的“中兴事件”就是一个典型的例子。产业的振兴首先要从培养人才开始，集成电路设计是知识密集型行业，需要培养专门的设计人才。集成电路的CAD（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）技术几乎是伴随着集成电路产品的产生而出现的，虽然数字集成电路的设计方法已从CAD演进到EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化），但是模拟和数模混合集成电路的设计目前还是采用CAD技术。在高等教育院校的相关专业中开设“集成电路CAD”课程，加强设计思维培养和设计实例训练，是系统培养集成电路人才的有效手段之一，有利于提高学生的实践能力、加深对专业课程的理解。

二、教学内容安排

《集成电路CAD》是“电子科学与技术”专业高年级本科生的关键专业课程之一，主要覆盖模拟及数模混合集成电路领域。在学习该门课程之前学生需具备《模拟电子技术》《数字电子技术》《半导体器件物理》《微电子工艺》《集成电路分析与设计》等专业课程基础。本课程的教学内容有两个部分：一是课堂教学，共16学时。其中概论部分2学时，主要讲述集成电路的概念、发展历史及现状、集成电路的计算机辅助设计技术发展历史及现状、集成电路的设计方法及设计流程、集成电路CAD的主要内容等；用2个学时温习集成电路制造技术；专用集成电路的CAD设计方法及设计实例讲解共安排4个学时；CAD电路分析基础、电路元/器件模型各占2个学时；集成电路的版图设计、版图验证及后仿真各占2个学时。二是课程设计报告，共16学时。在开学第一课上做出安排，由班长或学习委员组织学生分组，5—7人一组，指定一名组长。每个小组从集成运算放大器、电压基准源、集成电压比较器、振荡器、低压差线性稳压器、开关电容电路、全定制逻辑电路（50门以上）以及其他方面选择一个设计课题，从开学第一周开始利用课余时间查阅资料，开展电路设计和仿真、版图设计和验证工作。同一小组中的同学在选定应用领域和设定电路指标参数时要体现出差异。从9—16周，各个小组陆续开展课程设计报告，每次课（2个学时）汇报一个课题。首先由组长介绍所选课题的基本情况，每一位同学补充介绍自己的设计和组内其他同学的差异，采用“PPT展示+CAD软件操作”的组合汇报模式。

一、企业对IC版图设计的要求分析

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。

为响应国家科技强国战略需求，突破核心关键技术，构筑先发优势，在未来全球创新系统中占据战略制高点，迫切需要培养大批新兴工程科技人才[1]。而集成电路产业作为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[2-3]，在中国制造大投入、大发展、大跨越的趋势下，集成电路的战略重要性日益突显。然而，我国的集成电路产业仍然未能实现真正意义上的突破，集成电路人才培养存在质和量上的不足。高等院校作为高端人才培养的主场地，如何紧密围绕我国集成电路产业快速发展对高水平人才的迫切需求，遵循集成电路发展规律[4-6]，培养出具有理论和工程实践相结合的综合创新型人才，这对集成电路专业实践教学体系提出了新的要求。在此大背景下，集成电路中心坚持“人才培养是根本、提升能力为关键、凝聚资源夯基础、科学研究促发展”的实验教学体系建设思路，提出以培养学生的工程实践能力和科研创新能力为核心目标的“四位一体”实验教学体系，实践教学覆盖现代集成电路产业链的主要技术与技能环节[7]，内容层次递进，为微电子与集成电路相关专业的综合创新型人才实践教学培养提供新方案。

一、“四位一体”实验体系构建

在新工科的大背景下，实验中心提出以“教学与科研、工程相融合”的培养理念，形成了以培养学生的动手实践能力和创新能力为核心目标的“四位一体”实验教学体系，如图1所示。该体系覆盖现代集成电路产业链的主要技术与技能环节，由“通识实验”、“专业实验”、“科研创新实验”与“综合交叉融合实验”四大模块构成，兼顾物理、器件、电路、设计、工艺等集成电路学科核心内容，适应于培养集成电路人才运用理论分析问题、解决问题等能力，具有覆盖面广、实用性强和创新性等鲜明特色[8-11]。该实验教学体系在知识结构上从通识课程一直延伸到专业课程，在实验与实践环节上从校内实验室延伸到校外实践基地。实验内容层次递进，通过实验教学最终实现工程实践与系统实验相融合、科学研究与实验相融合、虚拟实验与实践实验相融合以及理论课程与实验相融合。（一）通识实验模块。通识实验主要面向本科一年级与二年级的学生开设。对于实践性较强的微电子与集成电路专业而言，能够熟练的掌握计算机程序语言以及扎实的物理与电子基础理论知识，可以为后续的专业课程学习奠定基础。因此，在通识实验模块，将程序类实验、物理类实验、电子线路类、信号与系统类实验作为核心内容，四大类实验之间的层次递进关系以及开设的学期如图2所示。通识实验课程设置坚持由易到难的原则，从计算机程序设计语言类实验入门，进而开设大学基础物理实验；在掌握一定的基础知识后，为进一步培养学生的知识综合能力，在第三学期开设难度稍高的综合物理实验。随着知识点的积累、理解能力以及动手能力的提升，逐渐开设与专业基础相关的电子线路类、电路信号与系统类、半导体物理类实验。实验内容由浅及深，层次递进，进而达到培养学生的实验能力以及实验兴趣的目的。通识实验模块的实验教学活动，着重在于培养学生的实验兴趣，规范化的实验操作习惯，熟练掌握常规仪器设备（示波器、电流源、信号源、函数发生器、频谱分析仪等）的操作方法，以及处理实验数据和撰写实验报告的能力。实验的考核方式以及所占的比重为：实验预习（40%）+实验过程（40%）+报告为主（20%）。在课程设置时间上，实验课程一般滞后于理论课程四个星期左右，目的是使得学生在充分理解理论知识点，即实验原理的前提下，带着思考问题进入实验室，有目的、有计划地进行实验，充分实现理论课程与实验教学相融合。（二）专业实验模块。基于通识实验模块，学生已经具备了一定的实验能力且积累了一定的与专业相关的基础知识，具备了专业实验的能力。为了进一步优化实验教学体系，新的实验体系对专业实验的内容进行合理优化，保留传统优势、经典的实验项目，摒弃与优化落后的实验项目，在此基础上，根据科学研究的最前沿，加大科学创新实验以及综合性实验在总实验项目中的比重，使专业实验体系结构更为合理，并构建了半导体器件实验、工艺实验、物理实验、虚拟仿真实为主的六大实验平台，如图3所示。每个实验平台下包含若干与专业主干理论课程紧密相关的专业实验，这些专业实验的内容涵盖面广，由验证型实验→综合设计型实验→创新型实验，实验内容层次递进，相互关联，构成专业实验的核心内容。1.集成电路实践操作教学实验。集成电路实验教学示范中心主要承担学生的实践操作教学实验，主要包含半导体器件物理实验、半导体工艺检测实验以及半导体物理实验三大平台，包含30个实验项目，涵盖半导体材料、器件、电路的物理、电学特性测试与分析等方面的内容。实验内容继续秉承由浅及深的原则，由简单的验证性实验逐渐过渡到创新型与综合性试验。目前为止，创新型与综合设计型实验已经占据总实验项目的62%。此外，学院成立了我国西部地区唯一具备集成电路生产实习条件且应用于实验教学的超净工艺实验室，学生亲自动手实践完成器件设计、工艺操作和样品的测试一系列环节，加深对集成电路制造主要流程与技术的理解。专业实验的考核方式兼顾实验过程与实验结果。对于创新型与综合性实验项目，侧重于考核实验过程，新增实验小组答辩环节，考核范围覆盖实验方案设计、实际动手操作能力、测试结果、实验报告以及答辩表现等环节。专业实验与集成电路学科覆盖的物理、器件、电路、系统等专门知识一致，同时与集成电路材料、设计、制造、封装、测试的产业需求相符，在培养学生扎实基础的同时提高了学生的工程实践能力以及综合创新能力。2.集成电路设计与制造虚拟仿真教学实验。虚拟实验与实践操作实验相结合是未来实验发展必然趋势。优化后的实验平台中增加了“工艺”、“器件”、“集成电路设计”虚拟仿真三大实验平台，各个模块既有自身的侧重，又相互联系支撑，共同通过虚拟和仿真技术、多媒体、网络通信等技术手段，强化理论教学的效果。虚拟仿真实验平台涵盖集成电路产业链的主要环节，兼顾工艺、器件、电路等多方面的培养要求，具有综合性、实用性和创新型的鲜明特点。以《氮化镓发光二极管工艺制造与光电特性虚拟仿真实验》为例，该实验取材于西安电子科技大学国家级科研成果，主要实验内容为器件虚拟工艺制造、光电特性仿真。AlGaN单量子阱GaNLED器件实验项目中的氮化镓发光二极管可以采用AlGaN、InGaN等作为单量子阱材料，学生可以根据需要的光波波长选择相应的量子阱材料，并可以根据需求改变器件的结构和材料参数，进而分析器件的光电特性。在虚拟环境中完成器件的设计，学生能够更直观地学习半导体集成器件的微观结构以及工作原理，并剖析影响器件性能的主要因素，引导学生逐步探索物理现象的本质，巧妙地解决了由抽象到具体，理论到实践的环节，弥补了工程实践中的某些薄弱环节。此外，利用虚拟仿真平台实现此实验，可以克服真实实验耗时长、成本高、环境要求苛刻、危险性大等弊端，使学生能够增强对所学理论课程的理解和掌握[12]，增强学生的理解能力与逻辑思维能力，提升人才培养质量。3.科研创新模块实验。通过专业实验模块的训练，学生已经具备了独立实验的能力以及基本的综合创新能力。为了进一步提高学生的科研创新思维，同时为学有余力以及科研思维活跃的学生提供更高展示能力的平台，学院在本科实验中增加科研创新实验模块[13]。高校的实验室拥有先进的实验设备，科研能力较强的师资队伍，科研创新实验模块充分利用实验室优势资源以及教师的科研创新能力，实现科研反哺实验教学。学院主要通过各类科研训练计划、课程设计、毕业设计等环节，在教师的指导下，提高学生的科研创新实践能力，实现科研创新与实验教学相融合。以本科生的科研训练资助计划（URTP）为例，URTP是在国家级和省级大学生创新训练计划的基础上，采用项目化的运作方式，通过设立创新基金和本科生资助申报的方式确定立项并给予资金支持，形成了全方位的本科生科研训练资助计划体系，鼓励学生在导师的指导下独立完成项目研究。该项科研训练项目鼓励本科生、申请专利，全面提升本科生的科研创新能力。面向本科生的科研训练计划核心是支持本科生开展科研训练，学生参与URTP的过程本质上是在进行研究性的学习，注重学生参与研究的学习过程，并鼓励本科生产生一定的科研成果。该计划为学有余力的学生提供直接参与科学研究的机会，引导学生进入科学前沿，了解学科发展动态。学生通过发现问题，激发创新思维，积极主动地探索知识的新领域，从而体验一种全新的研究性学习的乐趣。特别是参与科研训练计划的学生可以无条件进入开放实验室，在导师的指导下自主完成项目，实现科学研究与实验教学相结合。4.综合交叉融合模块实验。学科之间的综合交叉融合可以拓宽学生的思维及视野，激发学生的创新意识和动力，而且对当今高水平大学的学科协同发展和创新人才培养机制的完善具有重要的意义[14-15]。实验中心根据半导体与集成电路产业需求，优化实践教学体系，增加综合交叉融合实验模块，着重培养具有国际竞争力的多层次、复合型、创新型集成电路领域人才。综合交叉融合实验模块主要以两种载体实现学科之间的融合。其一，以各类学科竞赛为载体。积极组织学生参加大学生创新试验计划项目和各类学科竞赛、丰富学生课外创新活动，培养学生创新实践能力。以传统竞赛项目全国大学生电子设计竞赛为例，它重在于考核学生的动手创新实践能力以及综合运用知识的能力，竞赛命题范围广，涉及到数模集成电路设计、单片机、电源、物联网、大数据、云计算以及人工智能等方面的知识点。这势必要求带队教练根据自身专业所长对参赛学生进行专门的单项实践训练，学生在掌握基本原理的基础上，根据具体题目将不同学科知识综合交叉运用解决实际问题。其二，以学生毕业设计或者科研训练项目为载体，开展学科之间的交叉融合项目。以本科学生毕业设计项目“硅基二极管可重构偶极子天线关键技术研究”为例，此项目属于半导体与微波通讯的交叉结合课题，研究此课题必须掌握半导体器件物理、固体物理、半导体工艺制造等方面的数理基础知识，此外，必须熟悉微波通讯中等离子体与微波的相互关系以及天线的工作原理。基于半导体硅基二极管构成的偶极子天线具有传统金属天线无可比拟的优点，即体积小，且天线在没有激发的状态下，雷达散射截面可以忽略不计，具有隐身的性能；不改变物理结构的同时实现可重构；辐射方向范围宽等优点。这种交叉融合的新型天线为雷达与通讯系统性能的提升提供了一条有效的技术路径。优化后的实验体系中通过增加综合交叉融合实验模块的比重，实现工程实践与实验教学的相融合，不仅显著提高学生的创新实践动手能力以及综合运用知识解决实际工程问题的能力，而且产出了一系列具有影响的交叉创新成果，学科综合优势进一步提高，学科整体水平和创新活力显著提升。

二、实验教学体系成效

通过优化实验内容，增加虚拟仿真实验平台以及增加科研创新实验模块与综合交叉融合实验模块的比重，不断深化实践教学改革和完善实践教学体系，从而切实提高了大学生的工程实践动手能力。截至目前，国家级集成电路设计与制造虚拟仿真实验教学中心拥有Silvaco、Synopsys、Cadence、Mentor等公司授权和自主研发的软件多套，拥有23台高性能计算服务器和300多台PC机，可实现年150000人/时虚拟教学实验任务。学院在3大模块9个虚拟仿真实验平台基础上，开设了52个虚拟仿真实验项目，所有虚拟仿真实验项目均对本科生开放，充分发挥学生学习的能动性。而且，学院已经与国内多家知名企业建立了战略合作伙伴关系，累计共派出200余人前往合作企业（院所），例如英飞凌、意法半导体、应用材料、德州仪器等国际知名微电子企业进行实习。企业为前来实习的学生提供与专业相关的实习岗位，并指派实习导师，与校内导师共同协助指导学生的毕业设计项目。同时，企业还在校内设立专项奖学金并赠送先进的仪器设备与软件，并提供培训课程，使得学生可以了解目前业界最先进的数字集成电路设计理念、方法、工具以及实例，对专业知识有更直观更深入的认识。在学生科技创新与创业方面，优化后的“四位一体”实验教学体系实施后，学生的实践创新与创业能力得到极大的提升。以国家、省部级各类学科竞赛为平台，对大学生进行课外创新、实践能力培养。学生科技成果丰硕、学科竞赛喜获佳绩，图4为新旧实验体系（2013年与2017年）学生科技创新与创业成果比较分析。此外，在新的实验体系实施后，学生获奖的级别也在逐年上升。以2018年为例，获得国家级别奖项有：获得2018年美国数学建模竞赛国际一等奖13人，国际二等奖10人；获得2018年中国大学生计算机设计大赛全国二等奖5人，第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖2人，全国大学生嵌入式系统专题邀请赛国家一等奖1人，全国大学生瑞萨杯信息科技前沿专题邀请赛国家三等奖1人。创业方面，实验中心成功培育孵化学生创业项目8项，目前实现PreA轮融资企业2项，天使投资项目2项，企业估值约2.5亿元。数据表明，“四位一体”实验体系实施后能够给学生提供更多的工程实践机会，学生的科技创新获奖不仅种类与数量呈现逐年递增的趋势，而且获奖质量得到进一步提升。

三、结束语

根据国家和地方的有关文件精神，为规范我市集成电路产品的认定工作，明确相关的组织管理、工作程序、认定标准和要求，特制定本办法。

第一条:本办法所称集成电路产品，是指通过特定加工将电器元件集成在一块单晶片或陶瓷基片上，执行特定电路或系统功能的产品（包括单晶硅片，即呈单晶状态的半导体硅材料）。

本办法是为集成电路产品的生产企业享受优惠政策制定的审定办法和认定程序。

第二条:根据上级规定和授权范围，*市科学技术局会同*市国家税务局负责管理全市集成电路产品的认定工作：

（一）审定、授权我市的集成电路产品认定机构；

（二）监督检查我市集成电路产品的认定工作，审核批准认定结果；

第一章总则

第一条为了加快*软件产业和集成电路产业发展，根据《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，结合本市实际情况，制定本规定。

第二条按照其有关部门规定，经认定的软件企业和集成电路企业，除享受《若干政策》、国家及本市支持高新技术产业发展政策外，同时执行本政策规定。

第三条本市软件企业和集成电路企业的认定机构和认定程序，由市信息办会同市计委、市经委、市科委、市外经贸委、市教委、市财政局、市质量技监局等部门按照国家有关规定确定。

第二章软件产业

第四条由市政府安排5亿元软件产业发展专项资金，支持软件产业基础设施建设、重点软件项目、软件技术成果转化和产业化,并为相关国家项目提供匹配资金。

2007年7月4日，今天早上九点我们微电子04级全体同学在首钢nec门口集合，在姜老师和鞠老师的带领下跟随首钢nec工作人员开始了我们的参观实习。虽然天气炎热，但是同学们秩序井然，而且大家参观的热情高涨，充满了兴奋与好奇。

在工作人员的陪同下，我们来到了首钢nec的小礼堂，进行了简单的欢迎仪式后，由工作人员向我们讲解了集成电路半导体材料、半导体集成电路制造工艺、集成电路设计、集成电路技术与应用前景和首钢nec有限公司概况，其中先后具体介绍了器件的发展史、集成电路的发展史、半导体行业的特点、工艺流程、设计流程，以及sgnec的定位与相关生产规模等情况。

ic产业是基础产业，是其他高技术产业的基础，具有核心的作用，而且应用广泛，同时它也是高投入、高风险，高产出、规模化，具有战略性地位的高科技产业，越来越重视高度分工与共赢协作的精神。近些年来，ic产业遵从摩尔定律高速发展，越来越多的国家都在鼓励和扶持集成电路产业的发展，在这种背景下，首钢总公司和nec电子株式会社于1991年12月31日合资兴建了首钢日电电子有限公司（sgnec），从事大规模和超大规模集成电路的设计、开发、生产、销售的半导体企业，致力于半导体集成电路制造（包括完整的生产线――晶圆制造和ic封装）和销售的生产厂商，是首钢新技术产业的支柱产业。公司总投资580.5亿日元，注册资金207.5亿日元，首钢总公司和nec电子株式会社分别拥有49.7％和50.3％的股份。目前，sgnec的扩散生产线工艺技术水平是6英寸、0.35um，生产能力为月投135000片，组装线生产能力为年产8000万块集成电路，其主要产品有线性电路、遥控电路、微处理器、显示驱动电路、通用lic等，广泛应用于计算机、程控和家电等相关领域，同时可接受客户的foundry产品委托加工业务。公司以“协力·敬业·创新·领先，振兴中国集成电路产业”为宗旨，以一贯生产、服务客户为特色，是我国集成电路产业中生产体系最完整、技术水平最先进、生产规模最大的企业之一，也是我国半导体产业的标志性企业之一。

通过工作人员的详细讲解，我们一方面回顾了集成电路相关的基础理论知识，同时也对首钢日电的生产规模、企业文化有了一个全面而深入的了解和认识。随后我们在工作人员的陪同下第一次亲身参观了sgnec的后序工艺生产车间，以往只是在上课期间通过视频观看了集成电路的生产过程，这次的实践参观使我们心中的兴奋溢于言表。

由于ic的集成度和性能的要求越来越高，生产工艺对生产环境的要求也越来越高，大规模和超大规模集成电路生产中的前后各道工序对生产环境要求更加苛刻，其温度、湿度、空气洁净度、气压、静电防护各种情况均有严格的控制。

为了减少尘土颗粒被带入车间，在正式踏入后序工艺生产车间前，我们都穿上了专门的鞋套胶袋。透过走道窗户首先映入眼帘的是干净的厂房和身着“兔子服”的工人，在密闭的工作间，大多数ic后序工艺的生产都是靠机械手完成，工作人员只是起到辅助操作和监控的作用。每间工作间门口都有严格的净化和除静电设施，防止把污染源带入生产线，以及静电对器件的瞬间击穿，保证产品的质量、性能，提高器件产品成品率。接着，我们看到了封装生产线，主要是树脂材料的封装。环氧树脂的包裹，一方面起到防尘、防潮、防光线直射的作用，另一方面使芯片抗机械碰撞能力增强，同时封装把内部引线引出到外部管脚，便于连接和应用。

验证模拟电子技术是一门所有电类工科专业必修的专业基础课［1］，学生通过该课程的学习可以掌握半导体物理器件、单级和多级放大电路、集成运算器、稳压电源等知识，为后续微机原理应用、单片机技术、高频电子技术等专业课程学习做好知识铺垫［2］。然而，传统的模拟电子技术教学以课本理论公式讲授推导为主，以采用模拟实验箱或实验台的验证性实验为辅，具有物理概念抽象、分析方法复杂、动手设计困难等特点［3］。因此，学生普遍反映该课程学习起来困难，考试通过率不高，学习兴趣不足。随着我国国民经济的不断发展，集成电路行业已经被视为与钢铁和石油工业同等重要的、具有战略意义的国家命脉行业，其技术水平和产业规模已经成为衡量一个国家经济发展、技术进步、工业先进、国防实力的重要标志［4］。特别是在“新理念、新结构、新模式、新质量、新体系”的新时代工科建设背景下［5］，如何培养出优秀的适合集成电路行业需求的大学本科毕业生已经成为了各本科院校亟待解决的问题。为了培养学生的集成电路设计能力，提高学生对于电子科学与技术专业的认同度和兴趣感，本文探究了一种面向集成电路设计的模拟电子技术教学改革方法，使用Cadence和HSPICE仿真软件对模拟电子技术课本中的典型电路进行仿真分析，进而验证其理论的正确性。

1传统模拟电子技术教学

1．1传统模拟电子技术理论教学模式。传统的模拟电子技术理论教学采用教师课堂知识灌输形式，即教师通过板书和PPT的方式在课堂上给学生讲授推导书本中的理论公式，通过已学的知识来推导和验证新的理论和公式［6］。例如在学习第二章“基本放大电路”时，教师是通过图解法和微变等效电路法来推导放大电路的静态工作点和交流电压增压。图1为采用图解法求解的单管共射电路，图中通过虚线把晶体管和外围电路分开，当输入信号ΔUI为0时，在晶体管的输入回路中既应该满足输入特性曲线，又应满足外围电路参数，因此:UBE=VBB－iBRb(1)图2为单管共射电路的输入特性曲线，由1式可以确定图中的输入回路负载线，其中斜率为-1/Rb，输入回路负载线与输入特向曲线的交点Q就是电路的静态工作点。图3为单管共射电路的输出特性曲线，与输入回路一样，在输出特性曲线中静态工作点既应在IB=IBQ曲线上，又应满足外围电路特性:UCE=VCC－iCRC(2)由2式可以确定图3中的负载线，其中负载线的斜率为-1/RC，IB=IBQ与输出特性曲线的交点即为静态工作点Q，其纵坐标值为ICQ，横坐标值为UCEQ。通过图解法可以求出单管共射电路的静态工作点Q，采用微变等效电路法可以求解电路的H参数，计算电路的电压增益、输入电阻和输出电阻等［7］。同样，集成运算放大电路、放大电路的频率响应、波形的发生和信号转换等章节都是采用传统的公式推导法来向学生讲解的。传统的模拟电子技术理论教学虽然可以使学生掌握课本中的基本概念和定理，但是繁杂的64物理概念以及抽象的公式推导过程往往让学生感觉到入门难、理解难、掌握难，仅仅依靠课堂理论灌输的教学模式就成为了一种“空对空”的教学模式［8］。1．2传统模拟电子技术实验教学模式。传统模拟电子技术实验教学主要采用模拟实验箱或模拟实验台模式，即学生通过导线插针在现有的实验箱或实验台上连接各种电子元器件或模块来搭建模拟电路的方式［9］。传统模拟电子技术实验教学模式虽然可以通过现有的模拟实验箱或实验台验证课本理论，较为灵活的设计简单模拟电路。但是，传统的模拟电子技术实验教学模式存在诸多缺点:(1)传统的模拟实验箱或实验台一般采用导线插针方式，在实验过程中容易发生插针折断堵塞插孔情况，影响设备德正常使用。(2)随着机箱设备的老化，设备内部经常出现导线或底座虚断、接触不良等情况，造成实验结果的失真。(3)由于传统实验箱或实验台采用模块集成方式，一般只包含了课内验证实验模块，难以激发学生的发散思维和创新能力。

2面向集成电路设计的模拟电子技术教学

2．1面向集成电路设计的模拟电子技术理论教学模式。面向集成电路设计的模拟电子技术在理论教学上采用“工程向导法”的教学思路，首先由教师结合生活实例提出一个具体的工程问题，让学生知道所学知识可以使用到日常生活中去，进而激发学生的学习热情。然后教师采用传统的教学方式，通过课堂讲授向学生传输工程项目所需的理论知识和定理，与传统理论课堂教学模式相比，面向集成电路设计的课堂理论教学在知识点讲授上按照“知识链”模式，即教师在教学内容安排上不再按照传统知识章节的顺序，而是以工程项目为导向，把做工程项目所需的知识点串在一起讲解。以设计“集成运算放大器”为例，集成运算放大器一般包括:偏置电流产生电路、差分输入放大电路、中间放大电路、功率放大电路四部分模块电路组成［10］。因此教师在课程内容安排上首先讲解偏置电流产生电路和电流复制电路，可以通过电流镜和微电流源的工作原理来讲解。然后讲解差分输入放大电路，通过差分输入放大电路的电路结构以及如何提高电路的共模抑制比为出发点进行讲解。接着讲解单级放大电路和多级放大电路的电压放大原理，最后讲解功率放大电路，主要向学生讲解功率放大电路如何提高电路的带负载能力。这样学生具备了基础知识之后就可以动手设计运算放大电路。在向学生讲解设计工程项目所需的基础知识之后，教师再引导学生学习设计模拟集成电路所用到的EDA(ElectronicDesignAutomation)软件，这里以在模拟集成电路设计行业被广泛使用的EDA软件Cadence和HSPICE为例。由于Cadence是在Linux操作环境下运行的，因此教师首先给学生讲授简单的Linux操作环境和基础指令，使学生能够初步掌握Cadence的运行方法，接着教师引导学生在Cadence中进行工程项目的原理图设计，最后使用Cadence把所设计的电路网表文件导入到HSPICE软件中进行参数仿真。使用HSPICE可以对所设计电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析以及蒙特卡罗最坏情况分析等。2．2面向集成电路设计的模拟电子技术实验教学模式。面向集成电路设计的模拟电子技术实验教学采用“教师引导，学生开放设计”的教学模式。教师以“大作业”形式每学期给学生布置5～6道实验课题，制定好项目参数。学生课下搜集项目资料，自主设计电路架构并且进行仿真验证，最后提交项目结项报告。通过学生设计的电路参数是否达标以及结项报告的内容完整性给成合理的评判成绩。图5为指导学生设计的基于CMOS工艺库的运算放大器原理图，共分为三级:偏置电流产生电路、输入级差分放大电路、中间级放大电路。学生把原理图输入到Cadence中可以生成电路参数网表，再使用HSPICE仿真软件进行参数调试。最终可以仿真电路的开环增益、输入共模抑制比、电源抑制比等参数。

3结语

1微电子学与集成电路解读

微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。

2微电子发展状态与趋势分析

2.1发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发→以组件为基础的混合元件（锗集成电路）→半导体场效应晶体管→MOS电路→微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2发展趋势