集成电路研究分析十篇

发布时间:2024-04-29 08:59:50

集成电路研究分析篇1

【关键词】微电子学集成电路半导体

微电子学与集成电路是现代信息技术的基础,各类高新行业在具体发展中,均会对微电子学和集成电路进行应用。其中,集成电路选择半导体镜片作为基片,并结合相关工艺,将电阻、电容等元件与基片连接,最终形成一个具备完整电路功能的系统或是电路。较比集成电路微电子学是在集成电路的基础上,研究半导体和集成电路的相关物理现象,并有效的对其进行应用,满足各类电子器件需求的效果。基于此,本文对当前微电子学与集成电路展开分析,具体内容如下。

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

微电子技术的发展中,将微电子技术与其他技术联合应用,可以衍生出更多新型电子器件,为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合,可以极大的拉动产业的发展,推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律,其CaGR累计平均增长可以达到每年58%。

在未来一段时间内,微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比,如下为当前微电子的发展方向。

2.2.1硅基互补金属氧化物半导体(CmoS)

CmoS电路将成为微电子的主流工艺,主要是借助moS技术,完成对沟道程度的缩小,达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CmoS电路,改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性,再改善电路生产成本,从而使得整个系统得到提升,具有极高研究和应用价值。可以将CmoS电路将成为未来一段时间的主要研究对象,且不断对CmoS电路进行缩小和优化,满足更多设备的需求。

2.2.2集成电路是当前微电子技术的发展重点

微电子芯片是建立在的集成电路的基础上,所以微电子学的研究中,要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势,对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素,需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。

2.2.3微电子技术与其他技术结合

借助微电子技术与其他技术结合,可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多,积极为社会经济发展奠定基础。例如:微光机电系统和Dna生物芯片,微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合,可以发挥三者的综合性能,可以实现光开关、扫描和成像等功能。Dna生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合,能有效完成对Dna、Rna和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术,能够更为有效推动相关产业的发展,为经济发展奠定基础。

3微电子技术的应用解读

微电子学与集成电路的研究不断深入,微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中,对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。

在实际的微电子技术应用中,借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建,在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上,还可以自主或是被动的执行相关操作,具有极高的应用价值。对于Dna生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中,效果显著,对改善人类生活具有积极的作用和意义。

4结束语

微电子学与集成电路均为信息技术的基础,其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中,需要对集成电路和微电子技术展开综合解读,分析微电子技术的现状和发展趋势,再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读,为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考,进而推动微电子技术的发展,创造更大的产值,实现国家的持续健康发展。

参考文献

[1]张明文.当前微电子学与集成电路分析[J].无线互联科技,2016(17):15-16.

[2]方圆,徐小田.集成电路技术和产业发展现状与趋势[J].微电子学,2014(01):81-84.

[3]柏正香.集成电路测试数据的处理[J].微电子学,2010,40(01):149-152.

[4]可卿.微电子学和集成电路打交道[J].大学指南,2010(07):42-45.

作者简介

胥亦实(1994-),男,陕西省榆林市人。大学本科学历。现供职于吉林大学。主要研究方向为集成电路工程。

集成电路研究分析篇2

【关键词】集成电路版图;Sn7400;逆向解析

1.引言

随着我国微电子产业的蓬勃发展,集成电路自主设计需求迅速增加[1][2]。集成电路设计分为正向设计和逆向设计[3]。正向设计是根据芯片的功能要求设计电路,仿真验证后进行版图设计,再进行设计规则检验、电路和版图比较检验,最后进行后仿真检验。逆向设计是首先对已有的芯片采用化学方法进行分层拍照和提取纵向参数。从版图照片上提取电路,仿真验证后,根据现有的工艺条件,借鉴解析版图进行版图设计,最终达到指标要求[4]。集成电路版图设计是科学性和艺术性的结合,需要长期的实践才能设计出优秀产品,为了节约成本和学习先进经验,经常需要研究性能优良芯片的版图结构,相互借鉴,提高产品质量。

本文对Sn7400芯片进行了逆向解析,通过研究掌握了该芯片的设计思想和单元器件结构,对于双极型集成电路设计是十分有益的。

2.芯片分层拍照

本文解析的Sn7400芯片是双列直插式塑料封装,共14个管脚,包含四个二输入与非门。根据芯片编号规则判断为双极工艺制造。

首先将芯片放到浓硝酸中加热去掉封装,用去离子水冲洗、吹干后在显微镜下拍照铝层照片。再将芯片放到盐酸溶液中漂洗去掉铝层,用去离子水冲洗、吹干后放到氢氟酸溶液中去掉二氧化硅层,经去离子水冲洗、吹干后用染色剂染色,杂质浓度高部分颜色变深,冲洗、吹干后在显微镜下对去铝层(有源层)芯片拍照[5]。

采用图形编辑软件分别对两层照片进行拼接,获得版图照片。

3.单元结构

有铝层和去铝层照片表明芯片四个二输入与非门结构相同,只要分析一个与非门即可。该芯片一个二输入与非门无铝版图照片如图1所示。其中1a和1B为输入端,1Y为输出端。

该芯片是p衬底和n外延层,与非门主要由npn晶体管、电阻和二极管构成。npn晶体管结构如图2所示。

图2(a)和(b)分别为纵向npn晶体管版图和剖面图。纵向npn晶体管由于性能比pnp晶体管好,因此是双极工艺的主要使用晶体管。隔离区为p+注入,采用结隔离技术,隔离区接低电平,保证隔离区反偏[6]。图2(c)为二发射极npn晶体管版图,作为与非门的输入端,这种设计既减少了面积又提高了输入晶体管匹配度。图2(d)为隔离岛合并器件版图,是由一个npn晶体管、一个二极管和一个基区电阻构成,该设计减少了版图面积和寄生参数。

图3为电阻和二极管版图。图3(a)为基区电阻的版图,集成电路电阻的阻值是通过方块电阻计算的,基区方块电阻典型值为100~200Ω/,电阻越长阻值越大,电阻越宽阻值越小。图3(b)为二极管版图,外延层隔离岛为n区,隔离区为p区。

4.电路图和仿真

根据Sn7400芯片的铝层和去铝层版图照片提取了一个二输入与非门电路如图4(a)所示。采用pspice软件对电路图进行瞬态仿真,其中电源电压为5V,输入信号高电平为3.5V,低电平为0.2V,仿真结果如图4(b)所示。结果表明该电路实现了与非门的逻辑功能,电路提取正确。

5.结论

本文采用化学方法对Sn7400芯片进行了分层拍照,提取了电路图,仿真验证正确。从芯片的版图分析,该芯片采用npn晶体管、pn结二极管和基区电阻等器件单元,四个与非门版图一致且对称布局。该芯片采用典型的双极工艺,为了节省面积采用共用隔离区方法,为提高匹配度采用多发射极晶体管。电路为典型的ttL与非门电路。该芯片的版图布局体现了设计的合理性和科学性。

参考文献

[1]雷瑾亮,张剑,马晓辉.集成电路产业形态的演变和发展机遇[J].中国科技论坛,2013,7:34-39.

[2]汪娣娣,丁辉文.浅析我国集成电路布图设计的知识产权保护——我国集成电路企业应注意的相关问题[J].半导体技术,2003,28:14-17.

[3]朱正涌,张海洋,等.半导体集成电路[m].北京:清华大学出版社,2009.

[4]曾庆贵.集成电路版图设计[m].北京:机械工业出版社,2008.

[5]王健,樊立萍.CD4002B芯片解析在版图教学中的应用[J].中国电力教育,2012,31:50-51.

[6]Hastings,a.模拟电路版图的艺术[m].北京:电子工业出版社,2008.

作者简介:

王健(1965—),男,辽宁沈阳人,硕士,沈阳化工大学信息工程学院副教授,研究方向:微机电系统设计。

集成电路研究分析篇3

关键词:电子技术;研究型教学模式;教学考核

作者简介:丁国强(1974-),男,河南南阳人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,副教授;郭凌云(1981-),女,河南驻马店人,郑州轻工业学院外语系,助教。(河南郑州450002)

中图分类号:G642     文献标识码:a     文章编号:1007-0079(2012)14-0073-02

根据电子技术大规模集成技术发展现状,“电子技术”课程教学中理论性逐渐弱化,实践性不断增强,由此对现代电子技术课程教学模式提出了新要求。依据大学本科教育以培养高级工程技术人才的根本培养任务,适应郑州轻工业学院(以下简称“我校”)对于技术基础课程的基础理论够用、强化动手实践能力、培养具有创新精神的高素质技术应用型人才的培养目标,突出电子技术课程教学兼顾理论性的实用性和实践性原则来组织课程结构体系,适应现代电子技术发展及时更新教学内容的工科专业教学要求,本文总结了研究性教学模式在“电子技术”课程教学中应用的一些实践研究成果。

研究性教学要求教师在教学过程中创设探索研究的教学情境或者途径,在教师精心组织和指导下,通过学生自主探索、实践和学习过程,发现规律,总结和掌握基本的科学知识和方法,并能够应用解决实际问题。在研究性教学模式实施过程中,要求学生能够学会对课堂信息的收集、分析和判断,进而在课题研究和项目设计中发现更多的创新机会,在创造中体验成功和学习乐趣。

研究性教学模式立足于教材,具有明确的课堂研究目标、精心设计的课堂活动,以教材中蕴含的科学方法和科学思想为核心,注重学生在知识获取过程中的主动性探索能力和情感体验,要求学生根据个人实际能力制定研究课题和研究计划,并且相互配合、共同完成研究过程,进而培养学生间的科研协作精神与能力。这种教学模式在充分发挥学生个性特长、启发学生创新思维、提高学生素质等方面明显优于传统教学方式;研究性教学模式同时对教师教学能力提出了更高素质要求,教师必须能够根据教学内容、收集大量的资料、提供精心设计的问题与研究课题,能够帮助学生设计制定研究课题和研究方案,建立科学的研究性学习步骤和方法。

一、“电子技术”课程研究性教学模式

实施研究性教学模式的最终目标是培养学生专业基础及专业知识的实际应用能力,“电子技术”课程作为工科专业必修的技术基础课程,它必须以学科专业教学为基础,结合该课程教学专业对象和研究性教学特点,总结电子技术研究性教学模式实施方案。从专业应用角度看电子技术课程研究性教学模式实施大致分为研究与选用教材、专题调研、确立教学内容的研究课题、研究性学习与实践步骤、课题研究报告与教师的总结评价等几个阶段。首先依据专业培养目标和教学大纲要求,对选用教材进行深层次解读,充分备课,收集配备能够反映教学内容的电子电路设计原理图、电子器材,并尽可能充分地根据学生专业方向以及学生个人发展需要,对教学内容、教学层次分类,选择具有启发性、思辨性、趣味性的能够激发学生研究欲望的方法和问题,引导学生研究学习,课后安排学生利用网络手段收集阅读课堂相关的扩展性材料,学习课堂教学内容的具体应用性问题,以及如何对课堂教授的一些概念、观点等存疑。针对各学生现有的知识、思维等个体差异以及学生学习状态和进度不同,教师能够深入学生当中,及时了解其学习情况,有针对性地启发引导。对于比较复杂、学生感兴趣的问题,指导学生进行专门的问题调研,收集相关资料,最后确立一个比较有深度的问题作为研究课题。

研究性教学实质是学生主体的研究性学习和教师的科学指导。首先拟订研究性学习方案时,教师指导学生自主制订学习策略、内容及方法,教师能够为学生的研究性学习提供一些工具书籍、必备的实验器材或者提示网络查找的范围,为学生创造多种学习环境,如多媒体和网络化资源环境,指导学生注重电子技术理论与电子电路新技术及应用的紧密结合。学生主体进行自主学习中,要经历观察、调查、阅读、查询、归纳分析和整理等环节,尽可能多地掌握第一手资料,获取实验数据及模型,获得感性认识。在研究性学习达到一定阶段后写出阶段性总结报告,最终形成学习成果,包括课题研究报告、相关电路图等。课题研究报告以电子电路图、模型和电子文件为载体,将前面阶段学习过程、学习中遇到的困难及其解决方案一一写出来,并标明相关电路参数的计算过程。这一环节中学生应该及时将研究性学习成果进行交流、分析,实现相互启发、取长补短,从而形成科学合理的研究成果。这些环节训练可以强化学生探索科学的欲望、激励学生再研究,并使其在探索过程中获得成功的快乐,达到其自我价值发现的目的。

在总结评价阶段,师生共为评价主体,对学生知识、能力等方面进行综合评价,对本次研究成果给予肯定,将学生个体的成果提高到理性认识,每一个课题学生都会得出多种结果,尽管有些结果不是很完善,但只要有道理,在评价时均应给予热情的鼓励和肯定,增强学生的自信心,最后比较哪些方法较完善,哪些方案最优秀,哪些学生设计电子电路参数设置合理,并具有较高应用价值。不完善的设计方案以及不正确的参数设置会带来什么问题,都在师生共同评价过程中给予合理的解释和解答,在此过程中要求学生尽可能地进入实验室进行试验研究,在实验过程中学生实践得出自己的结论,并在实验中获得实际动手的机会和能力。

根据具体教学内容的不同,具体教学实践中可以不必遵循上述的研究性教学阶段,可以在其基础上进行具体的整合、添加和删除。

二、“电子技术”课程研究性教学模式的具体应用

对于高校教师而言,在正确定位讲授内容基础上才可能获得比较好的授课效果。“电子技术”作为一门重要的专业技术基础课,强调电学基本原理和基本分析方法以及实际电子技术应用学习,为后续专业课程应用电子技术打好基础。我校信息通信类电子技术课程教学要求是启发和培养学生在信息通信专业领域内设计应用电子技术的能力和素质,使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,切实提高学生实践操作能力,学会使用电子仪器,调试、测量电子电路基本方法,培养学生电子技术应用中分析问题和解决问题的能力。

“电子技术”课程具有较强的理论性,涉及基本电学概念和知识较多且分散,不同于电路等基础课“电子技术”课程中电子元器件参数分散性较大,分析计算电子电路时常用到近似计算,学生很不容易掌握正确的电子元件分析方法和技术,因此在教学过程中若要取得较好的教学效果,必须抓住重点、举一反三。模拟电子技术以研究信号放大控制等基本单元电路和多级集成电路应用为主线展开,其中基本放大电路是重点,学生应该掌握三种基本放大电路组态的静态、动态分析和电路特点及应用场合,在此基础上逐步深入掌握负反馈放大电路、集成运放电路、正弦振荡电路、功率放大电路和稳压电源等内容。数字电子技术部分教学内容包含逻辑数学、逻辑门电路、组合逻辑和时序逻辑电路、存储器、触发器、a/D与D/a转换器电路等内容。在学习放大电路诸如静态工作点、放大增益等概念之前,可以让学生直接面对各种不同参数的实际电路,引导学生改变电路元件参数,在电路连接调试出不同的现象,学生在观察输入输出信号波形中会猜测电路功能和作用,进而产生各种思考,如信号为什么会放大、为什么要加直流电源、直流电流改变后会对信号波形产生什么影响、放大增益由什么决定的等等问题,这些问题的产生会引发学生探索知识的兴趣,从而达到从实践中去感性认识的目的。

在研究型教学模式实施过程中,如学极管和三极管原理及外特性时,课堂上通过日常生活应用实例介绍其基本原理,如光控开关、音频放大器等,从而学生能够知道所学内容的实际用途,引导学生如何查阅相关的技术资料,如何设计制作这些电子装置,如何形成技术实施方案等课题研究环节;课后指导学生完成课题研究,在研究设计制作过程中,学生需要根据电子技术原理计算相关元器件的参数,在实践中强化其对课堂教授内容的理解和应用能力。其他诸如多波形信号发生器设计制作、立体声调音控制器设计制作、音频功放装置设计制作、直流稳压电源设计制作等等研究课题,这些研究课题基本上覆盖了模拟电子技术部分的全部讲授内容,具有趣味性、生动性和应用性等特点,能够激发学生学习的激情,在研究制作中学生能够体会到研究的乐趣、成功的喜悦;随着新技术发展数字电子技术部分更强调集成器件应用性学习,在保证基本知识和理论前提下,减少分立元件电路及小规模集成电路内容,淡化中小规模器件的内部具体电路,加重可编程逻辑器件内容部分,并积极引入eDa技术到课程教学中去,如门电路中只介绍晶体管的开关作用而避开其工作机理,重点介绍CmoS门电路的电气特性、逻辑功能;对于组合逻辑和时序逻辑电路及可编程逻辑器件部分,在强调数字电路的一般分析、设计方法基础上系统介绍小规模、中规模和大规模集成器件实现方法,突出常用集成组合逻辑电路的外特性,加强pLD器件电路特点、编程技术介绍。在研究性课题设计中,积极引入学生日常生活中常见的数字电子芯片应用例子,指导学生进行数字电子钟表系统设计、交通灯控制逻辑设计、汽车尾灯控制电路设计、数字温度计设计、电动车防盗报警器设计、电梯控制逻辑电路设计和出租车计费装置设计等等课题研究。

三、“电子技术”课程研究型教学考核

考核方式作为教学活动的指挥棒,能够有效地推动研究性教学的顺利开展,探索建立科学的电子技术课程研究性教学考核体系是成功实施研究性教学模式的关键部分。研究型教学模式考核特点是从记忆型、模仿型学习向思考型、创新型学习转变,注重定性考核和定量考核的有机结合、教学过程考核与教学结果考核的有机结合、知识掌握程度考核与问题研究能力考核有机结合、理论水平与工程实践能力考核有机结合等各个方面。

结合电子技术课程特点,研究性教学考核按照平时研究性学习、基础知识考核、知识运用能力等三个方面考核,根据具体情况,设置它们在最终考核中所占的权重。在考核形式上,主要有研究性报告、闭卷知识测试和开卷运用知识能力测试等。在每一个学期期中,应该进行常规期中闭卷考试,以检测研究性学习中学生对基础知识的掌握程度。对于考试成绩突出的学生,可以不参加期末考试,但是需要在完成阶段性研究报告基础上不断完善课题报告,形成论文,进行答辩。学生最终成绩由期中考试成绩、实验成绩、论文成绩和平时成绩四大部分组成。由于每个学生的研究课题都不一样,其考核的具体内容也应各不相同,这样可以有效地发挥学生的学习主动性和积极性,在一定程度上还可以控制考试作弊现象;这种考核方式可以增强“电子技术”课程教学的灵活性,对学生的考核也更全面,可以有力地推动学生自主研究性学习。

表1至表3列出了研究性教学班级(实验组i)和常规教学班级(对照组ii)在知识掌握情况调查、考试成绩比对、教学满意度调查的比较数据。其中实验组53人,对照组103人。表1是学生对相关知识点掌握情况调查统计数据,可以看出,研究性教学班级对大部分知识点掌握情况要好于对照组;表2是学生对不同教学方式满意度调查统计数据,满意程度分为四个档次,非常满意、满意、一般和不满意等,分别从授课方式、学习方式和考核方式等三个方面进行调查比较,可以看出学生对研究性教学模式的教学情况满意度要优于对照班级;表3是学生考试成绩统计数据,不论是从平均成绩、高分还是及格率来看都是研究性教学班级要高。综合来看,在“电子技术”课程中推广研究性教学模式,学习效果较好。

四、结论

研究性教学模式本质上是一种以科学研究主导教学过程的教学方法,该方法能够通过科学研究的知识应用过程,让学生在科学探索中获得知识、提高专业技能,实现理论教学与实践检验并重的教学理念,达到高校高素质应用型人才培养的目的。“电子技术”课程中研究性教学模式的应用实施,能够有效提高该课程的教学效果,为电学类应用型人才培养奠定良好的专业基础。

参考文献:

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[6]张建林.大学本科教学过程完整性与研究性学习[J].高等教育研究,

集成电路研究分析篇4

【关键词】电子综合技术;任务驱动;项目化;课程设计

一、《电子综合技术》课程定位

1.《电子综合技术》课程是电类相关专业的核心基础课程

在电子信息专业的课程体系中,《电子综合技术》是核心职业基础课程和特色课程之一。它将原有课程体系中的模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合,通过该课程的学习和技能训练,一方面了解电子技术的基础知识、手段、应用及发展,使学生获得必要的电子技术通用知识和通用技能;另一方面也为学生学习后续的专业知识和专业技能打下扎实的基础。

2.《电子综合技术》是电子类专业岗位资格证书“pCB设计”、“电装中高级工”、“电调中高级工”考证的对口课程

电子信息专业的学生,要求毕业前必须获得电子组装与调试、pCB设计、电子维修等岗位资格证书中的一种。本课程所讲授的主要知识都与专业职业资格技能鉴定有着密切的联系,通过本课程的学习,学生能初步形成从工程实际中提出问题、以科学手段分析和解决问题的实践、创新能力。

3.《电子综合技术》是培养学生职业素养的重要课程

通过电子技术课程的学习和技能训练,有利于学生职业能力的提高和职业习惯的养成,通过严格执行考勤制度、进出实训或实际工作场地制度,不定期进行的设备整理测试训练;以及由分组讨论、任务分析、设计、组织实施、汇报点评等教学环节的教学做一体化教学实施,培养了学生的创新精神,同时使学生亲身体会了团队合作的重要性,提高了职业素养。

二、课程设计的理念

本课程设计的理念是淡化课程之间的界限,采用理论教学与实训操作相结合的"理实一体化"的模式,将模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合,在教学过程中锻炼学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力,培养科研素质和创新意识,注重学生综合应用能力的培养。

三、课程设计思路

1.根据专业培养目标和岗位能力要求,确定课程内容

以电子与信息技术专业领域职业岗位群的职业素质、职业能力培养为目标,将国家职业资格培训、技能鉴定与人才培养方案有机地结合起来,基于工作过程,分析行动领域、转化学习领域、开发学习情景和项目载体,突显“基础类课程综合化、技术类课程理实一体化、技能训练类课程项目化”的特点。根据人才培养目标,结合相关课程内容以及经济产业特点及学生的生源条件,确定课程标准。

2.课程知识和技能目标与典型电子产品生产工作过程相结合

结合符合企业、岗位要求的课程知识和技能目标,分析工程实际,得出典型电子产品生产工作过程包括:电子线路设计、pCB设计制作、元器件筛选、电子工艺技术、电子测量技术、调试排故技术、产品包装技术、技术文件准备及销售维护,并通过维护反馈对原设计进行改进,进一步提高产品质量,进入良性循环。

3.项目内容注重选取基础和特色典型电子产品

将来自于生产实际、常见典型产品及教师科研项目进行提炼,作为载体引入到电子技术的课程教学。典型电子产品注意选取基础电子产品和特色电子产品,并适当引入高端电子产品,以期通过电子综合技术课程教学,既保证基本知识、通用技能的获取以满足岗位基本要求,又学习先进的技术和时代倡导的发展理念,培养学生的创新精神,同时兼顾岗位性质不同涉及具有一定特色的电子产品。

4.采用多种教学方式,以技能训练带动课程知识学习

采用灵活多样的学习情景设计,如:元器件筛选、电子工艺、功能电路设计安装与调试等,均可设计为课程技能训练任务;考虑学生的认知规律和课程特点,采用多种教学方式,如:项目教学法、演示法、互动教学法、答辩式、演讲式、分组讨论法等,并通过来自生产实际的项目训练和安全用电知识传授,达到课程标准提出的职业能力要求。基础学习情境以训练主要知识点、基本技能和基本工艺能力为主,应用学习情境以训练学生综合应用能力、安装测试能力为主,综合学习情境以训练简单设计能力、创新能力和解决实际问题能力为主。每一个学习情境都包括了资讯、计划与决策、实施、检查与评估等环节,相当于进行了一个完整的工作过程。

四、课程目标

1.知识教学目标

(1)基本器件方面:了解常用半导体二极管、三极管、线性集成电路和常用数字集成电路的基本工作原理、特性和主要参数,并能合理选择和使用这些器件。

(2)基本电路原理及结构方面:熟悉共射、共集放大电路,差动放大电路,互补对称功率放大电路,负反馈放大电路,集成运算放大电路的结构、理解它们的工作原理、性能及应用。会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能,能分析较复杂数字逻辑电路的逻辑功能。

(3)应用电路方面:整流滤波电路的结构、工作原理、性能及应用;熟悉三端稳压器件的应用;了解正弦和非正弦信号产生电路;运算放大器做比较器的应用;模拟信号的取样及放大电路。

2.技能教学目标

(1)掌握常用电子电路元器件、半导体器件的识别、使用和测试方法。

(2)掌握常用工具的使用方法;掌握手工焊接技能;掌握常用测试仪器的操作;掌握数字电路中常用仪器仪表的使用;学会电路的搭建和电路板的的制作。

(3)能够按照原理测试电路;能够独立按照要求调试电路;能够排除电路简单故障。

(4)了解单级放大电路的分析方法。能估算单级放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻,了解多级放大电路的分析方法。在深度负反馈条件下,掌握利用虚短或虚断估算电路电压放大倍数的方法。串联型稳压电路的计算。掌握理想运放的基本运算规则。能根据工作要求,完成简单数字逻辑电路的设计。能通过对数字集成电路芯片资料的阅读,了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法;能分析和排除数字逻辑电路中出现的故障。

3.素质目标

(1)通过电子综合技术课程的学习,了解电子世界,了解电子电路的实际应用,激发同学们的学习兴趣,促使其加深认识所学专业,培养专业归属感。

(2)通过学习,加深学生对行业的认知,初步了解电子产品生产的工艺规范,提高实际操作技能,学会主动地学习,达到能够独立进行任务操作的水平。

(3)通过亲自动手制作和测试,加深对电子电路的了解,学习电子电路的设计与分析方法,培养独立思考、勤于思考、善于提问的学习习惯,进一步树立崇尚科学精神,坚定求真、求实和创新的科学态度。

(4)通过任务的完成,增强学生的自信心,加深对电子技术理论的理解与应用,培养学生的成就感、荣誉感和团结合作精神及纪律观念。

五、课程结构

本课程分两大模块——模拟电路、数字电路。每个模块由诺干项目,每个项目由3-5个任务。模拟电路部分有:半导体器件研究、稳压电源的研究、低频电压放大电路的研究、音频功率放大电路的研究和正弦振荡电路的研究等五个项目;数字电路部分有:门电路与组合逻辑电路的研究、触发器与时序逻辑电路的研究、脉冲信号的产生与整形电路的研究、集成数/模转换器与集成模/数转换器的研究等四个项目。并在课程最后设计综合项目:家用设备定时控制电路的制作。将基础知识、基本技能和综合素质的掌握贯穿于教学项目。

1.模拟电路模块

项目一:半导体器件研究(8学时)(如表1所示)

项目二:稳压电源的研究(8学时)(如表2所示)

项目三:低频电压放大电路的研究(8学时)(如表3所示)

项目四:音频功率放大电路的研究(20学时)(如表4所示)

项目五:正弦振荡电路的研究(12学时)(如表5所示)

2.数字电路模块

项目一:门电路与组合逻辑电路的研究(8学时)(如表6所示)

项目二:触发器与时序逻辑电路的研究(16学时)(如表7所示)

集成电路研究分析篇5

[关键词]教育理念数字电子技术教学模式教学研究

一、前言

《数字电子技术基础》是电类、自控类等诸多专业的一门重要的专业技术基础课程,是一门理论性和实践性都很强的专业技术课程。如何将理论教学与实践教学予以有机结合是教学过程中需要重点解决的问题,它直接关系到学生对本课程的学习效果,同时也关系到诸多后续课程的学习效果。正基于此,本文对该课程理论与实践教学的方法进行了相应的探索与研究。

二、理论教学研究

《数字电子技术基础》以组合与时序逻辑电路的分析与设计方法为核心,将数字电路的设计、实现方法与可编程逻辑器件相结合,融入现代数字系统设计理念,以培养“电子产品生产与设计”岗位群为课程目标,是电类等相关专业的基础课程,也是培养电子产品设计、分析、调试和制作能力的专业技能课程。因此,掌握好《数字电子技术基础》的教学内容,对本专业及相关专业学生的后续核心专业课程的学习和技能培养具有重要意义。

数字电子技术主要内容有逻辑电路基础、组合逻辑电路、触发器与时序逻辑电路、数模转换器和可编程逻辑器件及应用等主要内容。

如何才能合理有效地进行课堂理论教学?主要考虑以下主要环节

(1)认真研究教学大纲,确定理论教学需要掌握的相关内容及其掌握程度。确定教学的重点、难点及其知识点间的衔接关系。由于电子技术、计算机技术的飞速发展,电了器件正在向低压、低功耗和纳米技术转变。电子技术从分离元件、小规模集成电路、大规模集成电路到超大规模集成电路。电路时展要求不同,需对原来教学内容进行适当调整,主要涉及:①要求能够保证基本概念、基本原理和基本分析方法这三个基础要求;以分析器件、模块的外部特性为主,基本掌握器件的内部方框结构、外部特性和主要参数、掌握各种单元电路的基本概念和基本分析方法。②要求能够反映新理论、新技术。考虑到集成电路的应用前景,学习过程中应以集成电路为主导,以分立元件及门级电路为基础,将二者有机结合在一起。③要求能够结合实际工程应用与理论的衔接。尽量避免复杂的推导过程,着重于功能电路的定性分析及实际应用。④针对选用教材的内容进行分析研究。对已经不符合时展要求的内容进行合理精简;对基本概念等骨干内容进行强化;对集成门电路、集成触发器、集成定时器等mSi功能电路加强理解;针对成熟的典型应用电路进行重点研究。

(2)针对涉及的不同教学内容,确定不同的教学方法。以理论教学与实验教学相结合为原则,运用现代教育理论,从有助于提高教学效果的角度出发,考虑适时、适度、合理地使用多媒体。采用由浅入深、由实践到理论、由定性到定量的方法开展教学。将需要用多媒体辅助教学的知识点挑选出来,针对相应的电子课件进行整理,以期达到良好的教学效果。

除了以上主要环节之外,教师应当关注最新的技术信息动态,结合其相应特点,融于理论教学过程中。对于一些具有代表性的技术产品进行分析与讲解,激发学生的学习兴趣,提高自主学习的积极性,从而达到现代化教学的总体要求。

三、实践教学研究

通过理论教学使得学生能够掌握数字电路的基本原理与分析方法,这只是第一步。更重要的是要针对学生的分析、设计和创新能力进行培养。所以实践教学是不可或缺的重要环节。

实践教学主要包括两大环节,即实验环节与课程设计与实习环节,下面分别予以阐述

(1)实验课程的内容设置必须与理论教学内容紧密结合,能够达到强化理论学习的根本目的,促进学生对相关理论的消化吸收并提高学生的学习热情。在实验手段方面,应当在重视传统实验方式的前提下,引入现代化的实验教学手段,运用计算机技术,引入虚拟实验内容。eDa技术是电子设计领域的一场革命,它对改革实验内容、形式、方法起到了重要的引导作用。已经成为现代教育体系的重要环节。所谓在实验教学中引入eDa技术就是充分地运用各种

计算机软件,如mULtiSim、pSpiCe、pRoteL99Se、powerpCB、QuartusⅡ等。VHDL与VerilogHDL是通过语言实现硬件电路设计,一般采用自上而下的设计方法,通过分析系统总体所要实现的功能,自上而下地将系统总体功能分解成各模块的功能,通过实现各模块的功能设计来完成整个系统硬件电路的设计。实验课不应局限在单纯的数据测试与记录上,更应侧重于学生能够对电路性能的比较,能够即时仿真,分析电路故障,设计出符合要求的数字系统。在强调现代化实验手段的同时,也不要忽视传统型的实验手段,二者之间的比重必须合理分配,而且针对不同的实验目的与实验内容进行科学安排。同时,针对实验教学中涉及的层次问题必须深入研究,

实验分为基础型、设计型和创新型三个层次。基础型实验侧重于”训练常用电子仪器的使用方法和数字电子基础电路的基本测试方法,它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关,要求能够充分体现课程的实践性;“设计型实验”是具有特定功能的数字系统的综合与实现,是学生将理论与实践相结合的过程,也是学生知识、能力和素质同步提高的阶段;“创新型实验”是数字电路的电子系统的设计和实现,是学生将所学习的知识进行综合运用的过程,也是学生进行交叉学科知识整合的过程,更是提高学生综合实践能力、培养创新能力的过程。

在实验教学中,要鼓励学生自拟实验项目,将课堂教学与实践教学相融合,有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

(2)课程设计与实习是实践教学的另一核心环节。该环节相对与实验教学而言,涉及内容与环节更多,要求的层次更高,所以更应引起相应的重视。课程设计与实习旨在完成系统的理论教学与实验学习之后,针对具体的设计任务,在教师的指导下,独立地完成设计任务,具体成果往往要求是能够通过调试的具体产品。在此过程中,需要注意以下主要环节

①题目选定必须谨慎。所选定的设计任务必须依托于本课程的理论教学与实验教学内容;必须在功能要求方面给学生留有一定空间;必须在一定程度上体现当今的技术发展趋势要求。

②时间分配必须合理。由于课程设计与实习往往需要经历1-2周的时间,所以指导教师必须对整个期间做出合理的安排,对整个设计过程的各个主要环节了然于胸,涉及:任务分配总体讲解资料查找方案确定虚拟试验板极调试设计完成报告书写答辩完成各个环节,教师必须真正起到富有成效的指导作用。

以上所述就是在实践教学过程中涉及的主要环节。在把握总体原则的基础上,教师应当针对不同的情况,具体问题具体分析以确保实践教学任务的顺利完成。

四、典型教学案例

在《数字电子技术基础》理论教学内容中,组合逻辑电路与时序逻辑电路是两大核心环节。在讲解组合逻辑电路相关内容过程中,针对当今技术发展趋势,结合集成技术发展日新月异的客观现实,重点讲解了中规模集成电路内容,包括:编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、加法器、数值比较器等。针对mSi学习的特点,侧重于如下讲解思路,即:功能说明框图讲解功能表讲析逻辑符号说明芯片引脚说明典型应用电路讲解。总体效果非常理想。另外,结合多年教学研究心得,重点强调了如何更好地分析功能表?如何针对功能表中的信号种类不同进行总表的行、列分割?使得学生理解得特别透彻,学会了一种通用而高效的学习方法。

在讲解时序逻辑电路过程中,在完成利用触发器设计计数器这一传统方法的同时,针对典型的芯片,如:74HC161、74HC163、74HC160、74HC390等进行了细致的讲解并列举了大量的设计实例,从原理分析到注意环节详尽阐述,学生反映良好。

在《数字电子技术基础》实验教学内容中,针对设计型实验,突出对典型计数器集成电路的应用。在“数字时钟”设计型实验中,要求用不同类型的典型芯片、选择不同的设计思路进行设计,通过实际检验,达到了很好的教学效果,提高了学生的实验积极性与分析、设计能力,达到了实践教学的总体要求。

以上内容就是本人在理论教学与实践教学中体会深刻的案例,结果表明确实非常具有代表性而且结合了当今电子技术发展的趋势,在日后的教学中会予以进一步的拓展与深化。

五、结束语

数字电子技术的发展日新月异,先进的技术与崭新的教育理念注定会不断涌现。有关理论与实践教学的研究注定永远不会停止。作为从事高等教育工作的一线教师,必须不断地学习新的知识,融合先进的教育理念,将所积累的知识高效地传输给学生,为整个社会培养人才体系贡献自己的聪明才智,履行教师作为知识传授者应尽的社会责任。

[参考方献]

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[2]乔庐峰.VerilogHDL数字系统设计与验证.北京:电子工业出版社,2009

[3]康华光.电子技术基础[数字部分].北京:高等教育出版社,2006

[4]石焕玉.基于信息技术的高师学科教育改革探索.教育技术资讯,2006年1月

[5]石焕玉.基于网络的创新教学模式研究与应用.琼州学院学报,2008年10月

集成电路研究分析篇6

[关键词]牵引供电系统可靠性研究现状

中图分类号:U223.6文献标识码:a文章编号:1009-914X(2017)04-0137-01

引言

伴随着我国高速客运专线兴建的如火如荼,对其可靠性也提出了更高要求。牵引供电系统作为客运专线的核心构成,是连通外部电网和动车车辆的纽带,负责将外部高压电网的交流电源经过适当处理并转换为动车车辆需求的电压电流制式的电能。高速客运专线的迅速发展也给牵引供电系统的可靠运行提出了严格要求。

1牵引供电系统可靠性研究的意义

实际上,牵引供电系统可靠性贯穿于客运专线的规划、设计、装备制造、施工、运营管理直至寿命终结的整个生命周期的各个阶段,并渗透到变电、监控、保护等不同环节。牵引供电系统作为整个系统中的重要组成,可以说,牵引供电系统可靠性是客运专线固有属性的具体体现。

安全是客运专线服务宗旨的第一要领,安全就要可靠,可靠才能安全。然而,高速客运专线装备制造、设计、施工、运营中的安全隐患和工程风险也有发生,更需要各环节的安全可靠。牵引供电系统是客运专线运营的动力源泉,没有牵引供电系统的安全可靠,也就谈不上客运专线的安全可靠,更谈不上客运专线的服务宗旨的实现。

2牵引供电系统可靠性国内外研究现状

铁路牵引供电系统的可靠性早就引起了广大学者的关注和研究。1993年,文献[1]建立了接触网的可靠性模型,但没有涉及牵引变电所的可靠性研究。随着铁路的发展,人们意识到建立铁路可靠性标准的重要性。1999年,文献[2]是铁路可靠性较早的标准。2002年ieC62278作为en50126的发展,给出了最初的铁路供电可靠性的评估[3],但不是定量的,所以难以在实际评估中应用。2004年,文献4首次定义了铁路牵引供电系统可靠性,但遗憾的是却没给出定量的分析方法及模型,因此,需要探索新的铁路供电可靠性建模方法和定量的可靠性评估标准。

相比大电力系统可靠性研究而言,铁路供电系统的可靠性研究人员相对少,研究成果也相对少,而且不少成果借鉴于大电力系统的研究。目前的牵引供电系统的可靠性研究内容多集中在接触网、牵引变电所失效分析等方面,研究思路多集中在结构方面。

2.1基于Fta的牵引供电系统可靠性分析

文献[5]将Fta成功应用于牵引供电系统的可靠性研究中,解决了模型的定性分析和定量计算问题。其中,文献[6,7]用Fta分析了at供电方式的牵引供电系统各故障原因之间的逻辑,并用其所提出的近似方法计算了模型顶事件发生的概率;文献[8]则用Fta发现了接触网系统存在的故障起因和失效机理。现有文献验证了Fta应用于牵引供电系统可靠性研究的可行性和有效性,该方法既能定性分析也能定量计算,满足了牵引供电系统可靠性研究的基本需求。

2.2基于遗传算法和神经网络的牵引供电系统可靠性研究

文献[9]成功将遗传算法应用到牵引供电系统的可靠性分析中,给出了如何运用遗传算法进行牵引供电系统可靠性模型拟合的具体方法。文献[10,11]给出了详解答案,不仅建立了腕臂系统的模型,而且可以利用有限元计算大量的响应数据。可以说,这两篇文献开辟了一条研究复杂铁路系统可靠性的新方法。

2.3牵引供电系统RamS评估

文献[12]在故障树分析的基础上解决了如何运用可信性理论实现接触网可靠性的模糊评估的问题。文献[13]介绍了如何利用可信性理论来实现牵引供电系统的RamS模糊评估。一个系统的可靠性、可用性、维修性和安全性的四个方面的研究紧密相连,息息相关,牵引供电系统的可靠性研究已经拓展到RamS的综合评估,文献[14]提出了牵引供电系统RamS评估的层次性,提出的牵引供电系统的RamS指标不仅考虑了越区供电,而且这些指标的表达式都基于各部件的可靠性参数,为牵引供电系统的组合RamS研究提供了良好的理论依据。

3结语

通过以上分析,牵引供电系统的可靠性研究更多地借鉴电力系统可靠性的研究,随着可靠性理论的发展而深入。牵引供电系统的可靠性研究的发展需要融入我国高铁近年来的运营大量经验数据,为我国高铁牵引供电系统的可靠设计、运营、维护提供理论支撑。

参考文献

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[5]小瑜,吴俊勇.高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法[J].电网技术,2007,31(11):27-32.

[6]陈绍宽.基于事故树分析的铁路牵引供电系统可靠性评价[J].铁道学报,2006,28(6):123-129.

[7]S.K.Chen,t.K.Ho,B.H.mao.ReliabilityevaluationsofRailwaypowerSuppliesbyFaulttreeanalysis[J].ietelectr.powerappl.,2007,1(2):161-172.

[8]万毅,邓斌,李会杰,等.基于Fta的接触网系统可靠性研究[J].铁道工程学报,2005,12(6):55-59.

[9]谢将剑,吴俊勇,吴燕.基于遗传算法的牵引供电系统可靠性建模[J].铁道学报,2009,31(4):47-51.

[10]万毅,邓斌,柯坚,等.基于神经网络RBF的接触网可靠性分析[J].铁道学报,2005,27(6):39-42.

[11]万毅,邓斌,李会杰,等.铁路接触网系统可靠度的仿真计算[J].应用基础与工程科学学报,2005,13(3):307-312.

[12]杨媛,吴俊勇,吴燕.基于可信性理论的电气化铁路接触网可靠性的模糊评估[J].铁道学报,2008,30(6):89-93.

[13]杨媛,吴俊勇,吴燕.基于可信性理论的电气化铁路牵引供电系统RamS的模糊评估[J].北京交通大学学报,2008,32(5):89-92.

[14]杨媛,吴俊勇,张小瑜.外部电力系统对高速铁路供电的RamS评估及其灵敏度分析[J].电力系统自动化,2007,31(20):98-102.

集成电路研究分析篇7

【关键词】电力电子集成现状趋势

我们在研发电力电子技术以及生产、维护装置上要投入大量的人力、物力,因此极大的限制了电力电子装置的普及使用,让电能使用技术的进步和发展被约束。根据相关研究表明,电力电子集成技术是制约电力电子技术发展的主要原因。因此深入的研究电力电子集成技术对电力电子技术的普及具有重要的现实意义。笔者在本文中首先分析了电力电子集成技术的概念和重要意义,然后探讨了集成技术的形式和层次,最后分析了研究的现状以及发展方向,以期进一步提升电力电子集成技术的运用和发展。

1电力电子集成技术的概念和重要意义

1.1概念

早在几十年前就已经出现电力电子集成概念,1946年,在美国诞生第一台计算机――eniaC,随着计算机技术的发展和进步,出现了晶体管计算机,由此出现集成电路。集成电路的出现让人类科技获得突飞猛进的发展和进步,出现了早期的单片集成,同时初步形成集成的片内系统(SystemonChip―SoC)理念。但是在单片集成上存在显著地问题如导热、电流小等,这些情况致使单片集成的适用范围难以普及。当前,电力电子集成化思想已逐渐明确,以电力电子功率模板为基础对单片集成技术进行革新,形成了更加完善的集成化理念。

1.2重要意义

电力电子集成技术的提升和电力电子行业的发展息息相关。这对复杂的电力电子集成系统的研发比较有利,会有效的降低设计成本以及设计的人力、物力投入,进一步创新电力电子行业的技术,对电力、能源以及工业生产的自动化产生深远的影响。同时电力电子领域的技术密集产业以及劳动等问题可以被电力电子集成技术的发展和进步过程中很好的解决。

2集成技术的不同层次和形式

2.1单片集成

在加工的过程中使用半导体集成电路方法是在同一片硅片上集成制作电力电子电路中的功率器件、驱动、控制和保护电路,其主要思想为SoC单片系统概念。和其他集成方式相比,这种集成方式的集成度最高,比较适合自动化、大批量生产,成本较低,但是制造工艺差别较大,还存在传热、高压隔离等问题。所以单片集成的难度较高,当前使用的范围较小。随着新型半导体材料制造工艺的进步和提升,其会有较大的发展,大功率是未来发展的方向。

2.2混合集成

所谓的混合集成技术,是一种封闭操作的混合技术,其主要是在一块模版中组合功率器件、保护电路等相关的硅片,进而通过相互独立的工作形式形成一个个独立的工作的单元。该混合集成技术能够把产品加工过程中高压隔离等问题很好的解决,同时具有高密度集成的优点,由于具有体积小、质量轻等特性,在电子集成领域被广泛的运用。但是因为其内部存在电磁兼容的问题,需要进一步提升其可靠性。

2.3系统集成

机器的有机组装被大量有实体设备的出现而实现,对组合和搭配合理的制定可以形成机器系统。因为电力电子技术在不断变化之中,对系统进行集成的过程中,进行系统集成可以使用电路设备以及和此相关的设备,进一步提升系统的完整性。功能是集成的重点,集成不同的功能能够发挥更大的作用,同时要求的集成技术要求较低。运用这样的方式集成组合系统,和未集成的系统相比,其不仅体积较大而且重量也很大,集成线路所具备的优势无法系统的发挥。

3主要研究内容及现状

3.1电力电子集成模块的电路技术和磁技术

集成模块是电力电子集成模块研究的主要内容,作为一种主电路其具有一定的通用性能,其中还具有驱动电路、控制电路等原件,具有较高的技术性。在选择研究目标以及性能提高上具有显著的作用,使用的工程中能耗会被进一步降低,该技术方案可靠性较强。在研究主电路的过程中可以使用直流/交流变换电力开关等器件,保障有效的使用电子集成模块。

3.2新型电力电子器件

在研究新型电力电子器件的时候,SiC器件和Si器件是研究的主要对象,主要研究改进工艺,我们主要致力于研究怎样有效地降低器件的损耗,保障发热水平,开发模块的散热装置。

3.3电力电子集成模块的封装技术

混合集成是国内在电力电子集成方面的主要方式,所要要重点的研究电力电子集成模块的封装技术。当前铝丝键合技术是集成上使用的主要技术,不仅更便于使用,而且投入的成本较低;但是也具有一定的缺点:

(1)没有较大的键和点面积、传递热速度较慢;热点比较集中,容易出现芯片局部过热的情况,破坏芯片。

(2)电流不易扩散容易在局部集中,在开关等绝缘处较易出现过电情况。

(3)铝丝之间的电流分布不均匀,出现的电流会集中在局部。

所以在对键和技术进行研究的同时,可能会有很多问题,因此我们主要对多芯片模块技术进行研究。对其进行研究,不仅要借鉴加工以及组装集成电路的方法,同时在安装的时候还需要集中不同的裸片,开展多层的互联工作,保障制作的模块具有完整的功能。

3.4电力电子集成模块的计算机仿真、辅助设计理论和方法

ipem具有较高的集成度,同时工艺以及结构相对复杂,其设计的领域以及技术问题比较多如:电路、控制、材料、传热等,必须在计算机仿真以及辅助设计工作,但是现在开发出的软件不能胜任这项工作,要集中电磁场、传热、电路等多种仿真和辅助设计工具有效的结合才能实现目的,这给仿真和辅助设计工具的开发提出的更高的要求。

4电力电子集成技术的发展趋势

如今,新型半导体材料的改善以及加工工艺的提升,未来单片集成的方向和发展趋势必然为大功率,这有利于适用范围的扩大和推广使用。混合集成的集成程度以及技术上的发展优势比较突出,所以,未来电力电子集成技术而言,市场前景比较大。深入的研究电力电子集成模块的磁技术和电路技术并对其加以改善,有效的提升电路的性能,降低损耗。今后,电力电子集成技术的发展方向为功率原件、电路元件等效应集成上发展。保障高度集成元件内部,让生产成本更低,满足自动化生产的需要。

5结束语

随着电力电子技术的产生和发展我们利用电能的方式发生了很大的改变。同时人们使用电能的观念也由于电力电子技术的发展而有所改变。但是就电力电子技术的实际发展情况来看,存在的主要问题为电力电子装置的应用范围有限。对集成技术的现状进行研究,分析电力电子集成技术未来的发展趋势,和实际的科学技术有效的集合在一起,采用最优的集成形式,有效的推进实用化、产业化集成技术的发展。

参考文献

[1]D.Boroyevich,J.D.wykF.C.Lee,顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述(下)[J].变频器世界,2007(02).

[2]D.Boroyevich,J.D.wyk,F.C.Lee,Z.Liang,顾廉楚.电力电子系统集成化的前景概述(上)[J].变频器世界,2007(01).

[3]钱照明,张军明,谢小高,顾亦磊,吕征宇,吴晓波.电力电子系统集成研究进展与现状[J].电工技术学报,2006(03).

[4]顾亦磊,汤建新,吕征宇,钱照明.电力电子系统集成技术发展的若干新思路[J].电力电子技术,2005(06).

[5]王兆安,陈桥梁.集成化是电力电子技术发展的趋势[J].变流技术与电力牵引,2006(01).

作者简介

潘元忠(1963-)男,壮族,广西壮族自治区上林县人。大学本科学历。现供职于广西水利电力职业技术学院,主要研究方向为电工基础、电子技术。

集成电路研究分析篇8

【关键词】电子商务;点击流;用户行为;动态转换;预测和展望

1.引言

伴随着信息技术的快速发展,互联网使得实时、低成本以及隐性地收集用户个人活动的详细信息成为了可能。点击流数据成为了一种研究网上消费者的新范式[1]。点击流数据以一个完整,及时和精确地方式捕获了各种各样的信息。这些数据覆盖了用户的行为,例如浏览的路径,购买的产品和点击的广告,这为研究者们和从业者们尝试去了解用户作出的选择行为提供了很大的帮助。许多研究者已经探究了来自于销售单一类型产品的网站的点击流数据,例如汽车产品和书籍等。相对于获取单一类型的网站点击流数据,从综合性的电子商务网站上收集到的点击流数据将会远比这类数据复杂。电子商务网站的数据通常会封装一个人的行为历史的相当多的细节信息,而且这过多的细节信息会使得数据集本身庞大而冗杂,导致了数据挖掘上的困难,因而点击流数据的复杂性让学者们止步难前,因此,厘清点击流数据在电子商务网站用户行为研究的发展和现状,不仅对于往后电子商务网站用户行为的研究,对于其他领域的研究也都具有非常重要的意义。

本文系统地回顾了点击流数据和电子商务的发展相关关系。在这个基础上,本文详细地梳理了当前点击流数据在电子商务应用中的不足,并提出即时地感知用户的兴趣的重要性,引出优化个性化服务的方向,有助于学术领域和实践领域系统地把握已有的研究成果,并在此基础上开展进一步的研究。

本文的结构安排如下:第二部分对电子商务网站上的点击流路径进行分析;第三部分对电子商务网站上的用户购买转换行为进行分析;第四部分综述电子商务用户的兴趣挖掘和聚类算法研究;最后是总结与未来研究展望。

2.电子商务网站的点击流路径分析

2.1电子商务网站的分类系统

电子商务的成功离不开大量数据的支持。任何公司或者组织的成功必然离不开决策的正确性,而点击流数据就是这种正确性决策最可靠、最有效的数据基础。当前的电子商务网站如同雨后春笋,正因为意识到了点击流数据所蕴含的巨大能量,使得如何更有效地利用点击流数据已经成为了现代商业竞争优势的必备利器。

在线商店运用多种信息如人口特征,购买历史等来寻找消费者。如今数据越来越多,而对于点击流数据的利用并不充分,点击流数据不仅提供了用户在浏览网页时的页面顺序信息,还提供了他们阅览时的路径信息。

在人机交互的角度,考虑用户在电子商务网站的目的,文献[2]提出了一个分类方案作为电子商务网站的一个通用的分类系统。点击流数据会潜在地成为一种非常充裕的数据资源的原因是每一个URL的全文或者HtmL内容都是已知的。使用分类系统是为了侧重于对应每一页浏览的页面的类别。每一个页面都被分类为七个类别中的一个:主页,帐户,分类,产品,信息,购物车,订单,以及进入/退出页面。主页是一个通用的新任务的起点。帐户页面是用来登录,地址变更,以及查看订单状态的。分类页面呈现的是商品、类别或者是搜索结果的列表。产品页面包含了详细的产品信息,产品的描述,价格信息,可用性和产品评论。购物车页面是用于加入或删除产品的,以及输入购买信息。订购页面是表示一个已经下单的确认页面。进入/退出页面表示一个时间段的开始或结束。但是这种分类系统会覆盖了页面内容的其他信息,没有考虑到广告、图形和文本信息等其他信息。

2.2基于用户路径的分析模型

路径信息可能包含了一个用户的目标、知识以及兴趣等信息。路径从一个新的视角来预测消费者行为,具体而言,路径对事件的次序进行了编码,为购买作准备,而不是单独地寻找一个购买的场合。大多研究的分类方式是较为粗糙的,仅对用户的目标明确与否进行区分,但是这也暗示了根据一个用户的路径可以得知这个用户的目标,并有可能预测未来的行为。

前人的研究中的选择模型来从路径中提取信息。但是没有考虑准确性和连续性属性。文献[3]对对应于网页组任务的结论进行了建模,确实考虑了一些连续的信息,但他们通过任务对应页面的收集来对页面层的行为进行建模,因而信息并不详细。文献[4]借鉴了过去的工作提出了一个新的选择模型,考虑了准确性和连续性。特别地,他们还构建了一个统计模型,访问者在浏览网站的时候,它可以分析他们逐页的浏览情况,并将自身的自回归多项式概率模型与多元多项式模型和潜在组模型进行比较。

文献[5]对用户的浏览路径进行了马尔科夫描述,用类别的首字母作为缩写简洁地表示路径。例如,字符串“HCpe”(Home,Category,product,exit)表示一用户从主页开始搜索一本书,转到分类页面去查看结果,在考虑了个人产品后停留产品页面,结束这个时间段。其中,此文通过假定一个用户没有浏览任何页面持续时间为20分钟来表示时间段的结束。但是并没有对一个时间段间隔的定义作出较为合理的解释,因为这将会导致用户的浏览路径变得不一样;并加入了一个混合的过程,消费者的模型参数可以在一个时间段内切换,以表明浏览行为有可能由于消费者当前目标或心情而千差万别并突然转变。

文献[4]提出的统计模型可以对未来的路径进行概率评估,包括用户是否会进行购买,并可以普遍用于预测网站上的任意路径。例如,哪一类用户更有可能会去浏览另一个产品的页面,或者在接下来的五个点击内就完全离开这个网站了?并且这个模型可以被用于网页设计和设置营销混合变量,例如,如果知道一个用户在这个网站购买的可能性较少,可以在页面中通过加入有帮助的链接来动态地改变网站的设计;而对于有可能购买的用户来说,网站可以变得更简化。另外,使用这个模型的预测可以改善购买转换率,它可以大幅提高运营利润。但是他们只是单纯地去了解序列信息的作用,所用数据为期1个月,并通过传统的分类方案进行分析,这可能会导致研究结果不具备代表性。而该文提出的自回归性可能提供了未来优化此类概率模型研究的一个有趣的方向。

当然网页设计有很多方面,广告和促销是这个问题的重要元素。路径分析并不是否定或者取代研究这些方方面面问题的需要。但对于购买行为的预测能力因导航路径能反映用户目标而得到改善。结合消费者行为的结构模型可能会对路径信息有更好的使用。

3.电子商务网站的动态转换行为

3.1动态转换行为定义

购买转换指的是,网页浏览者在一个网上零售商处浏览期间进行购买的百分比。这是一个电子网站的成功的一个关键指标,因为它提供了访问者转变为消费者的一个度量。尽管电子商务的发展快速,网上购买转换率仍然很低。一些大型的网上零售商如,等的购买转换率的范围在1~2%。电子商务的管理者们希望了解影响了购买转换率的因素,以及如何通过动态地适应消费者的行为表现来提高他们的购买转换率。

网上购物与线下购物的差异中最突出的特点是访问虚拟商店所需的低廉交通成本。在线下购物行为的研究中,构建消费者商店选择和购买决策模型的一个重要部分是从一家店去到另一家或多家店的成本(包括有形成本和心理成本)。与此相反,客户访问在线商店网站实际上是无成本的。这对观察到的行为有不少的影响。首先,因为成本要低得多,网上购物者更可能会没有目的地访问一间商店。在线下购物环境中,购物者仅仅是花费时间和精力去拜访商店就会产生成本,他很少会空手回来。因此,我们注意到网上购物的转换率很低。第二,访问网站的低成本使得购物者可能会推迟购买的决定然后下次访问再购买。相反地,在线下购买环境中,由于再次访问的经济规模非常有限,所以购物者可能会急于完成购买以避免产生更多的交通费用。由于这些原因,我们更可能会看到在线购物者为了一个购买决策多次访问同一家商店,即使是为了较低参与度的购买决策。

3.2动态转换行为的影响因素

文献[6]构建了一个概念化框架,在框架中购买概率是访问效应和购买阀值效应的结果,但他们主要的研究焦点是对购买前考虑时间的影响因素的描述性分析,没有对购买的转换行为进行考虑。文献[7]通过购买基数概率、对购买有正面效应的访问、对购买的负面购买阈值效应、访问效应和购买阈值的差异性、随着时间变化的效应和从不购买的浏览者这六个部分构建了个人层面的转换行为概率模型。类似于文献[8]的模型,moe等人使用倾向基数和增量效应来表示访问净效应,该模型明确提出了购物者差异以及随着时间的动态变化。这个模型对转换行为提供了一个更为有效和有用地检测手段,但是其忽视了每次访问中发生的不同的活动,如访问序列,人口统计特征和网站设计等因素。

当消费者熟悉了新的环境时,他们会累积更多的经验,从而减少需要累积足够多的信息去购买的访问量。然而同时这些用户受到商店的影响就会越少,因此需要增加说服他们去购买的访问量。访问效应和购买阀值的大小可能会随着消费者在购物环境下的购物经验而变化。例如,在同个网站的重复访问会对购物减少影响,因为消费者有可能习惯了环境的刺激。购物阀值可能会减少,因为消费者在重复购物中获得了熟悉感,或者购物经历是舒适的,因此在将来再次购买的可能性会更高。在另一方面,有些人在早期的访问就有可能性会购买(也许是为了体验这个购买过程是怎样的),但是随着购买次数的增加,新鲜感会消退,他对购买的抵触情绪有可能会增强;这似乎暗示了感知用户兴趣变化的重要性。

4.结论与展望

本文使用内容分析法,详细地回顾了关于电子商务用户行为的研究,补充完善了现有的基于点击流数据关于电子商务用户行为的文献综述。在这些文献的基础上,本文系统地回顾了点击流数据和电子商务的理论和发展,阐述了电子商务网站的浏览路径分析;并对其用户的购买转换行为进行分析;同时,本文详细地梳理了感知用户的兴趣的重要性。这为学术界和实践界系统理解已有研究成果提供了有效的帮助。

由于点击流数据自身的海量性和复杂性,当前学者们对其在电子商务用户行为的研究还是很不完善的。第一,对于时间段间隔的定义还存在着争议;第二,电子商务的其他分类方案可能会改变现有研究模型的预测准确度;第三,现有的研究虽然能够分析用户的浏览路径,但用户兴趣的动态性变化,并不能针对地对用户提供更优质的个性化服务。

综上所述,未来的研究可以从以下几个方面探讨和阐述电子商务用户的行为如何能在点击流数据的支持下得到更深入的分析。

1.更合理地定义时间段的间隔,即搜索周期。许多的研究对于时间段的间隔的定义都不一致,例如15分钟,20分钟等。没有一个通用的标准将会使得收集到的数据分析结果有差异,我们难以分析这些差异造成的影响。因此,后续研究应当结合时间段即搜索周期的合理定义,防止错误的数据分析,以便得到更为优化的研究结果。

2.重视其他的电子商务分类系统开发。现有研究多使用由文献[2]提出的一个电子商务网站的通用分类系统,或增加其分类,或减少其分类。但是这种通过页面分类来抽象化网页的行为,会导致关于页面内容的图形和文本信息的损失。因此,其他的分类方案可能会改变现有研究模型的预测准确度。而局限于通用分类系统的原因,对于这个问题的探讨在目前的研究是比较缺乏的。

3.感知并挖掘用户即时的意图。对电子商务用户的浏览路径进行分析即是为了捕捉用户的内心活动。在电子商务企业的角度,留住老客户,发觉潜在新客户是他们的目标,而在用户的角度,如何能从中获取自己希望得到并对之满意的服务是他们的需求。因此,感知用户的动态兴趣,并及时地推荐或获取更优质的服务是未来十分重要的方向。

最后值得一提的是,从综合性的电子商务网站上收集到的点击流数据将会远比现有的我焕嘈脱芯渴据复杂。如何能有效地收集并利用这些点击流数据也是一个难题。相信如何利用点击流数据为电子商务用户即时提供更有效地个性化服务是未来研究的重要方向,这不仅是电子商务企业,也是用户们希望看到的。

参考文献:

[1]李p双,文,LiShuangshuang,等.点击流:一种研究网上消费者的新范式[J].心理科学进展,2007,15(4):715-720.

[2]Redish,Janice(2002),“information-RichwebSites:Challengesandopportunities”,/cmu.pdf.Lastaccessedoctober2002.

[3]Sismeiro,CatarinaandRandolphe.Bucklin(2003),“modelingpurchaseBehavioratanecommercewebsite:aConditionalprobabilityapproach”,andersonSchoolatUCLa,workingpaper.

[4]montgomery,a.L,etal.,2004.modelingonlinebrowsingandpathanalysisusingclickstreamdata.marketingScience23(4),579―595.

[5]Cadez,igor,DavidHeckerman,Christophermeek,andpadhraicSmyth(2000),“VisualizationofnavigationpatternsonawebSiteUsingmodelBasedClustering”,technicalReportmSRtR-00-18,microsoftResearch.

[6]putsis,williamp.,Jr.,narasimhanSrinivasan.1994.Buyingorjustbrowsing?thedurationofpurchasedeliberation.J.marketingRes.31(august)393―402.

集成电路研究分析篇9

关键词:虚拟仪器同步数据采集电能质量

1概述

随着电力电子技术的应用与发展,电力系统中的非线性负载越来越多,直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用,这些非线性负荷会引起电网电流、电压波形发生畸变,造成电网的谐波“污染”;冲击性、波动性负荷,如电弧炉、轧钢机、电力机车等,运行中不仅产生大量的高次谐波,还引起电压波动、闪变以及三相不平衡等一系列的电能质量问题。电能质量研究的主要内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。电能质量问题一方面导致供用电设备本身的安全性和使用寿命降低,严重影响电网自身的安全经济运行。而另一方面,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及,对电能质量及可靠性的要求越来越高。无论从电网运行的需要考虑,还是从供电用户的需要考虑,加强对电能质量的监测都是非常必要的。

本课题的主要研究目的就是开发出能够适合中小型企业安装使用的在线式供电电能质量监测系统,该系统具有较好的适用性和全面的功能,可在线实时监测供电电源的各项指标,具有精度高、实时性好、可扩充性强、界面友好、维护方便、可在线测量并具网络远传通讯功能的优点。通过该系统,一方面电力供电企业可以实时掌握用户的具体情况,更有效、更有针对性的提供供电服务;另一方面企业用户可以改善用电状况,减少故障风险,从而有助于整个供用电网络的稳定、高效运行。

2系统结构

电能质量分析及及其监测是一个复杂的系统工程,涉及到电力系统、自动控制、现代通信等多个方面。本课题结合供电系统既有的电能质量测试分析方法、测试装备进行了开发,设计方案以工业控制计算机为核心,利用通讯总线和分布式监测采集单元。配有高性能数据采集卡,实现快速、在线、准确测量各项电力参数;利用labview软件强大的虚拟仪器设计能力,结合合理的数字信号处理算法,实时分析供电系统电压偏差、频率偏差、谐波、负序、电压波动和闪变等重要指标,并对其供电质量和运行性能予以综合评价和处理意见,同时具有显示、打印、保存等各种功能,整个系统的结构如图1所示。

3工作原理及实现

3.1信号测量及调理电路为了配合现场应用的需要,标准信号为取自电流互感器的5a左右交流电流和取自电压互感器的100v左右交流电压,经接口转换电路模块统一变换成±10v间的电压信号,同时将多路变换完成的信号集中通过接口接入数据采集卡。

为了达到准确的测量,电压互感器和电流互感器要有较大的线性工作区和良好的动态响应,在电压、电流出现较大波动和闪变时能够保持足够的精确度。从电压互感器和电流互感器得到的电压信号和电流信号首先经过隔离保护电路,即通过光电耦合隔离强弱电信号,有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰。

3.2数据采集卡数据采集卡是实现测量的关键设备,能够按照预先设定的采样率将模拟信号转变为数字信号,随后通过数据总线送至计算机。考虑到电能质量测量对于电压、电流信号的同时性要求比较高,因为若同一位置的电压、电流不同步,那么所进行的功率、相位差等测量就没有了物理意义,因此,设计选用阿尔泰公司生产的pci2008高速多路同步采集卡进行采集。该卡是12位16路同步采样的ad卡,采用pci2.2总线标准,通过率为25k/通道,单卡总通过率可达400k,为了确保采样精度,每通道均通过pga103仪表放大器缓冲后接入4通道同步采用保持ad芯片ad7874,pga103为程控增益放大器,这样就可以根据每一路输入信号电压的大小来通过软件编程设定每一路采样通道的增益,使得12位ad转换器的分辨率能够尽可能的大,增加测量的精度。在电能质量国家标准中规定谐波测量仪器的频率测量范围是0~2500hz,根据采样定理,采集卡的采样率不应小于信号频率的两倍,即此时要求采样率要达到5khz以上,pci2008卡足以满足电能质量在线监测的要求。

3.3工业控制计算机工业控制计算机的结构与一般pc机类似

但加强了对抗电磁辐射干扰(emc)、抗机械振动方面的设计,能够在比较恶劣的工作环境下连续长时间工作。相比dsp、单片机等构成的系统,工控机具有计算能力强、存储容量大,便于实现数据管理和网络通信等优点。考虑到数据采集设备通常运行在工业现场,常常有较强的振动、电源干扰和电磁干扰,设计中采用了高性能工业计算机作为数据采集系统软件运行的计算机平台。

3.4虚拟仪器设计系统软件利用labview虚拟仪器技术开发。在软件开发过程中采用了模块化和多线程的开发设计方法。系统软件功能模块结构如图2所示,按照主要功能划分为若干相对独立的模块,主要包括数据采集与存储、数据库及通信、谐波分析、负序分析、电压闪变、功率分析、波形记录、查询报表、综合评价等功能模块。

数据采集与存储模块的主要任务是将原始电压电流信号采集并变换成数字信号,然后显示出波形和频谱,存储并输出数据文件,在每路通道设计有校正放大环节,通过软件调节通道线性标定值来实现,使之在输入信号相同的情况下,各通道最终的测量数据也相同。ad转换后的结果送往fifo存储器,这是一种“先进先出”式的存储器,可以保证进行连续数据采集时不会丢失数据。采用fifo的结构可以不必在每次ad转换结束后马上将数据取走,而是将数据缓存在fifo存储器内,等若干次采样结束后再将所有转换后的数据一次性读走,大大提高软件执行的速度,也极大地方便了程序的编写。

数据库及通信模块负责存储、使用、管理数据和进行通讯数据交换。谐波分析、负序分析、电压闪变、功率分析等模块依据电能质量参数测量的相关公式和原理,利用数字信号处理算法,完成整个电能质量的监测。波形记录、查询报表模块用于对测量和分析数据结果的直观显示和汇总报表功能。而电能质量综合评价模块可以根据监测的数据进行综合评定,给出当前具体的电能质量水平。

4结论

本文针对目前用户和电力供电部门普遍关心的电能质量问题进行研究,系统在设计时采用了高可靠性的硬件电路和模块化设计,操作方便,开发周期短,具有优异的工作性能。现场测试和用户使用情况表明,该系统运行稳定,功能完备,设计已经达到了较高水平,具有良好的实用价值和广阔的市场前景。

参考文献:

[1]杨淑英.电能质量监测装置研究[j].电力系统及其自动化学报.2004(02)

[2]王宾,潘贞存,宋洁.基于低压用户侧的电能质量监测研究[j].电力系统及其自动化学报.2004(01)

[3]张涛,程志友,梁栋,王年.电能质量模糊综合评估方法研究[j].中国仪器仪表.2009(01)

[4]陈国磊,舒双宝,季振山.电能质量监测高速数据采集系统的设计和实现[j].电力系统保护与控制.2009(03)

集成电路研究分析篇10

摘要:复旦大学微电子学专业拥有悠久的历史,形成了“基础与专业结合,研究与应用并重,创新人才培养国际化”特色。在教育部第二批高等学校特色专业建设中,通过课程体系的完善、课程建设及培养方法的改进和创新两方面的努力,复旦大学微电子学专业的特色得到挖掘和拓展。

关键词:特色专业建设;复旦大学;微电子学;创新人才培养

复旦大学“微电子学与固体电子学”学科有半个多世纪的深厚积累。20世纪50年代,谢希德教授领导组建了全国第一个半导体学科,培养了我国首批微电子行业的中坚力量。60年代研制成功我国第一个锗集成电路。1984年,经国务院批准设立微电子与固体电子学学科博士点,1988年、2001年、2006年被评为国家重点学科。所在一级学科于1998年获首批一级博士学位授予权,设有独立设置的博士后流动站和长江特聘教授岗位,建有“专用集成电路与系统”国家重点实验室,1998年和2003年被列入“211”工程建设学科,2000年被定为“复旦三年行动计划”重中之重学科得到学校重点支持,2005年获“985工程”二期支持,建设“微纳电子科技创新平台”。

长期以来复旦大学微电子学教学形成了“基础与专业结合,研究与应用并重,创新人才培养国际化”特色。近年来,在教育部第二批高等学校特色专业建设中,我们根据国家和工业界对集成电路人才的要求,贯彻“国际接轨、应用牵引、注重质量”的教学理念,制定了复旦大学“微电子教学工作三年计划大纲”并加以实施,在高端创新人才培养方面对专业教学的特色开展了深层的挖掘和拓展。

一、课程体系的完善和课程建设

微电子技术的高速发展要求微电子专业课程体系在相对固定的框架下不断加以更新和完善。

我们设计了“复旦大学微电子学专业本科课程设置调查表”,根据对于目前工作在企业、大学和研究机构的专业人士的调查结果,制定了新的微电子学本科培养方案。主要修改包括:

(1)加强物理基础、电路理论和通信系统课程。微电子学科,特别是系统芯片集成技术,是融合物理、数学、电路理论和信息系统的综合性应用学科。因此,在原有课程基础上,增加了有关近代物理、信号与通信系统、数字信号处理等课程,使微电子学生的知识覆盖面更宽。

(2)面向研究、应用和学科交叉的需要,增加专业选修课程。如增加了电子材料薄膜测试表征方法、射频微电子学、铁电材料与器件、perl语言、计算微电子学、实验设计及数据分析等课程,为本科生将来进一步从事研究和应用开发打下基础。

(3)强调能力和素质训练,高度重视实验教学。开设了集成电路工艺实验、集成电路器件测试实验、集成电路可测性设计分析实验及专用集成电路设计实验等从专业基础到专业的多门实验课。

在课程体系调整完善的同时,还对于微电子专业基础课和专业必修课开展了新一轮的课程建设。包括:

(1)精品课程的建设。几年来,半导体物理、集成电路工艺原理、数字集成电路设计经过建设已经获得复旦大学校级精品课程。其中半导体物理和集成电路工艺原理课程获得学校的重点资助,正在建设上海市精品课程。另有半导体器件原理和模拟集成电路设计正在复旦大学校级精品课程建设之中,有望明年获得称号。

(2)增加全英语教学和双语教学课程。为了满足微电子技术的高速发展和学生尽快吸收、学习最新知识的需求,贯彻落实教育部“为适应经济全球化和科技革命的挑战,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”的要求,在本科生专业课的教学中新增全英语教学课程3门,双语教学课程4门。该类专业课程的开设也为微电子专业的国际交流学生提供了选课机会。

(3)教材建设。为了配合课程体系的完善和补充更新专业知识,除了选用一些国际顶级高校的教材之外,还依据我们的课程体系组织编写了一系列专业教材和论著。有已经出版的《深亚微米FpGa结构与CaD设计》、《modernthermodynamics》、《现代热力学-基于扩展卡诺定理》,列入出版计划的《半导体器件原理》、《超大规模集成电路工艺技术》和《计算机软件技术基础》。另外根据课程体系的要求对实验用书也进行了更新。

为了传承复旦微电子学的丰富教学经验和保证教学质量,建立了完备的教学辅导制度,如课前试讲、课中听课及聘请经验丰富的退休老教师与青年教师结对子辅导等。每学期听课总量和被听课教师分别均超过所授课程和任课教师人数的50%以上。对所有听课结果进行了数据分析,并反馈给任课教师,为教师改进教学提供了有益的帮助。在保证教学内容的情况下,鼓励教师尝试新的教学手段,实现所有必修课程的电子化,建立主要必修课程的网页,完全公开提供所有课件信息,部分课件获得超过15000次的下载量。青年教师还独创了“移动课堂”的授课新方法,该方法能够完整复制课堂教学,既能高清晰展示教学课件的内容,又能把教师课上讲解的声音、动作及临时板书全部包含在内,能够使用大众化的多媒体终端进行播放,随时随地完美重现课堂讲解全过程。

通过国际合作的研究生项目及教师出国交流,复旦大学微电子学专业教师的教学水平得到进一步提升。在研究生的联合培养项目(如复旦-tUDelft硕士生项目、复旦-KtH硕士生/博士生项目等)中海外高校教师来到复旦全程教授所有课程,复旦配备青年教师跟班听课和担任课程辅导。这使得青年教师的授课理念、授课方式及授课水平都有大幅提高。同时,由于联合培养项目及其他合作项目,复旦的青年教师也被邀请参与海外高校的教学,担任对方课程的主讲,青年教师利用交流的机会,引进海外高校的一些课程用于补充复旦微电子的培养方案。这些都为集成电路专业特色的挖掘和拓展起到重要的作用。

经过几年的努力,微电子专业的教学水平普遍得到提升,在教学评估中得到各个方面的好评。

二、培养方法的改进和创新

培养适应时代要求的微电子专业创新人才也需要在培养方法上加以改进和创新。

针对微电子工程的特点,在坚持扎实的理论的基础上,强调理论联系实际,开展实践能力训练。在学校的支持下,教学实验室环境得到及时更新,几个方面的实验教学在国内形成特色。

(1)本科的集成电路工艺实验可以在学校自己的工艺线上完成芯片的清洗、氧化、扩散、光刻、蒸发、腐蚀等基本工艺制作步骤,为学生完整掌握集成电路制造的基本能力提供了很好的实际训练。

(2)在集成电路测试方面,结合自动化测试机台(安捷伦SoC93000ate),开设了可测性设计课程,附带实验。

(3)集成电路设计课程都附带课程项目实践,培养了学生实际设计能力和素质,取得很好效果。

通过课程教学训练学生创新思维和分析问题的能力。尝试开设了部分本科生和研究生同时共同选修的研讨型课程。在课程学习的过程中,本科生不仅可以得到研究生的指导,在课堂上就某些课程内容进行探究,还可以在开展课程设计时在小组内和研究生同学共同开展小型项目研究,对于提高本科生进一步学习微电子专业的兴趣和培养他们发现问题解决问题的能力有很大的帮助。

参加科研无疑是培养学生创新能力的一个最为有效的途径。配合复旦大学的要求,微电子学专业在本科阶段,持续设置多种科研计划,给予本科生进实验室开展科研以支持。

(1)大一的“启航”学术体验计划。计划鼓励大一学生在感兴趣的领域进行探究式学习和实践,为学生打造一个培养创新意识,锻炼学术能力的资源平台。“启航”学术体验计划的所有学术实践项目均来自各个微电子专业的导师,学生通过对感兴趣的项目进行申报与自荐的形式申请加入各学术实践小组。引导学生领略学科前沿,体验研究乐趣。

(2)二、三年级曦源项目。项目建立在学生自主学习和创新思想的基础上,鼓励志同道合的同学组成研究团队,独立提出研究方向,寻找合适的指导教师。加入自己感兴趣的研究方向的团队。在开放课题列表中寻找合适的课题方向,并向该课题指导教师进行申请。还有更多的学生在大三甚至更早就进入各个研究小组,参与教授领导的各类部级、省部级项目及来自企业、海外等的合作项目的研究。在完成的计划和项目成果之外,学生们还在收集文献资料、获取信息的能力,发现问题、独立思考的能力,运用理论知识解决实际问题的能力,设计和推导论证、分析与综合的能力,科学实验、发明创造的能力,写作和表说的能力等方面,都有不同的收获。

通过学生参加国际交流活动及外籍教师讲授课程给学生提供国际化的培养,提供层次更高、路径多元的培养方案,培养了学生的国际化眼光,开拓了学生的培养渠道。

几年来,微电子学专业学生的出国交流人数逐年增长,从2008年起,共有20位本科生赴国外多个高校交流学习。交流的项目包括双学位、长学期和暑期项目等,交流时间从3个月到2年不等,交流学校包括美国(耶鲁、UCLa等)、欧洲(伯明翰、赫尔辛基等)、日本(早稻田、庆应等)及我国港台高校。大多数同学在交流期间的学习成绩达到交流学校的优秀等级,同时积极参加交流学校教授小组的科研工作,得到了很好的评价。个别同学由于表现优异在交流结束回国后被对方教授邀请再次前去完成毕业论文;也有同学交流期间)参加国际级大师的科研小组工作,获益匪浅,直研后表现出强于一般研究生的科研能力。可以看到,国际交流不仅为同学们提供了专业知识和研究能力的不同培养模式,也为他们提供了更加广阔的视野和体验多种文化的机会,为他们今后的发展和进步打下了很好的基础。自特色专业建设以来,每学期均新开设“前沿讲座”课程,课程内容不固定,授课人为聘请的海外教师,有的来自海外高校,有的来自海外企业,课程均为全英语课程或双语教学课程。这类课程直接引进了海外高校的课程和教学方式,不仅学生受益,同时也培养了复旦微电子专业的青年教师。企业还提供与课程内容直接相关的软件,在改善教学环境的同时,还为学生参加科研提供了培训。

经过2年多特色专业项目的建设,复旦微电子学专业在巩固已有教学特色基础上,在高端创新人才培养方面进行了深层的挖掘和拓展,取得了一系列的成果。

通过以上各方面的努力,集成电路特色专业方向的本科生培养体系更加完善,成为培养具备集成电路研发能力的高端人才与工程师的优质基地,正在努力实现为学术界和产业界培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强、实现能力强和具有国际竞争力的高层次集成电路研发人才与产业工程师的目标。