集成电路设计基础知识篇1
关键词：课程体系改革；教学内容优化；集成电路设计
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2015）34-0076-02
以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，2000年，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（18号文件），2011年1月28日，国务院了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，2011年12月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。2014年3月5日，国务院总理在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路（芯片）产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，2001年，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。
我校2002年开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。2012年，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。
一、专业课程体系存在的主要问题
1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握moS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CmoS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习；有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。
2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习moS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。
3.课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生（尤其是数学基础较差的学生）学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。
二、专业课程体系改革的主要措施
1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”；“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CaD”；“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。
我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CaD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1～12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CmoS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6～17周；再讲授“CmoS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8～19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研；同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。
2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。
在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。moS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授moS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。
对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CmoS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CmoS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为eDa工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。
三、结论
集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。
参考文献：
[1]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报，2010，（5）.
[2]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.
[3]谢海情，唐立军，文勇军.集成电路设计专业创新型人才培养模式探索[J].电力教育，2013，（28）.
[4]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究，2008，（22）.
集成电路设计基础知识篇2
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
集成电路设计基础知识篇3
【关键词】电子信息科学与技术微电子课程体系建设教学改革
【基金项目】大连海事大学教改项目：电子信息科学与技术专业工程人才培养实践教学改革（项目编号：2016Z03）；大连海事大学教改项目：面向2017级培养方案的《微电子技术基础》课程教学体系研究与设计（项目编号：2016Y21）。
【中图分类号】G42【文献标识码】a【文章编号】2095-3089（2018）01-0228-02
1.開设《微电子技术基础》的意义
目前，高速发展的集成电路技术产业使集成电路设计人才成为最抢手的人才，掌握微电子技术是iC设计人才的重要基本技能之一。本文希望通过对《微电子技术基础》课程教学体系的研究与设计，能够提高学生对集成电路制作工艺的认识，提高从事微电子行业的兴趣，拓宽知识面和就业渠道，从而培养更多的微电子发展的综合人才，促进我国微电子产业的规模和科学技术水平的提高。
2.目前学科存在的问题
目前电子信息科学与技术专业的集成电路方向开设的课程已有低频电子线路、数字逻辑与系统设计、单片机原理、集成电路设计原理等。虽然课程开设种类较多，但课程体系不够完善。由于现在学科重心在电路设计上，缺少对于器件的微观结构、材料特性讲解[1]，导致学生在后续课程学习中不能够完全理解。比如moS管，虽然学生们学过其基本特性，但在实践中发现他们对n沟道和p沟道的工作原理知之甚少。
近来学校正在进行本科学生培养的综合改革，在制定集成电路方向课程体系时，课题组成员对部分学校的相关专业展开调研。我们发现大部分拥有电子信息类专业的高校都开设了微电子课程。譬如华中科技大学设置了固体电子学基础、微电子器件与iC设计、微电子工艺学以及电子材料物理等课程。[2]又如电子科技大学设置了固体物理、微电子技术学科前沿、半导体光电器件以及高级微电子技术等课程。[3]因此学科课题组决定在面向2017级电子信息科学与技术专业课程培养方案中，集成电路设计方向在原有的《集成电路设计原理》、《集成电路设计应用》基础上，新增设《微电子技术基础》课程。本课程希望学生通过掌握微电子技术的原理、工艺和设计方法，为后续深入学习集成电路设计和工程开发打下基础。
3.微电子课程设置
出于对整体课程体系的考虑，微电子课程总学时为32学时。课程呈现了微电子技术的基本概论、半导体器件的物理基础、集成电路的制造工艺及封装测试等内容。[4]如表1所示，为课程的教学大纲。
微电子技术的基本概论是本课程的入门。通过第一章节的学习，学生对本课程有初步的认识。
构成集成电路的核心是半导体器件，理解半导体器件的基本原理是理解集成电路特性的重要基础。为此，第二章重点介绍当代集成电路中的主要半导体器件，包括pn结、双极型晶体管、结型场效应晶体管（JFet）等器件的工作原理与特性。要求学生掌握基本的微电子器件设计创新方法，具备分析微电子器件性能和利用半导体物理学等基本原理解决问题的能力。
第三章介绍硅平面工艺的基本原理、工艺方法，同时简要介绍微电子技术不断发展对工艺技术提出的新要求。内容部分以集成电路发展的顺序展开，向学生展示各种技术的优点和局限，以此来培养学生不断学习和适应发展的能力。
第四章围绕芯片单片制造工艺以外的技术展开，涵盖着工艺集成技术、封装与测试以及集成电路工艺设计流程，使学生对微电子工艺的全貌有所了解。
4.教学模式
目前大部分高校的微电子课程仍沿用传统落后的教学模式，即以教师灌输理论知识，学生被动学习为主。这种模式在一定程度上限制了学生主动思考和自觉实践的能力，降低学习兴趣，与本课程授课的初衷相违背。[5]为避免上述问题，本文从以下几个方面阐述了《微电子技术基础》课程的教学模式。
教学内容：本课程理论知识点多数都难以理解且枯燥乏味，仅靠书本教学学生会十分吃力。因此，我们制作多媒体课件来辅助教学，将知识点采用动画的形式来展现。例如可通过动画了解pn结内电子的运动情况、pn结的掺杂工艺以及其制造技术。同时课件中补充了工艺集成与分装测试这部分内容，加强课堂学习与实际生产、科研的联系，便于学生掌握集成电路工艺设计流程。
教学形式：课内理论教学+课外拓展。
1）课内教学：理论讲解仍需教师向学生讲述基本原理，但是在理解运用方面采用启发式教学，课堂上增加教师提问并提供学生上台演示的机会，达到师生互动的目的。依托学校BBS平台，初步建立课程的教学课件讲义、课后习题及思考题和课外拓展资料的体系，以方便学生进行课后的巩固与深度学习。此外，利用微信或QQ群，在线上定期进行答疑，并反馈课堂学习的效果，利于老师不断调整教学方法和课程进度。还可充分利用微信公众号，譬如在课前预习指南，帮助学生做好课堂准备工作。
2）课外拓展：本课程目标是培养具有电子信息科学与技术学科理论基础，且有能力将理论付诸实践的高素质人才。平时学生很难直接观察到半导体器件、集成电路的模型及它们的封装制造流程，因此课题组计划在课余时间组织同学参观实验室或当地的相关企业，使教学过程更为直观，加深学生对制造工艺的理解。此外，教师需要充分利用现有的资源（譬如与课程有关的科研项目），鼓励学生参与和探究。
考核方式：一般来说，传统的微电子课程考核强调教学结果的评价，而本课程组希望考核结果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教学进度中的考核。课题组决定采用期末笔试考核与平时课堂表现相结合的方式，期末笔试成绩由学生在期末考试中所得的卷面成绩按照一定比例折合而成，平时成绩考评方式有随堂小测、课后习题、小组作业等。这几种方式将考核过程融入教学，能有效地协助老师对学生的学习态度、学习状况以及学习能力做出准确评定。
5.结语
集成电路设计基础知识篇4
关键词：微电子；eDa；整合；实践教学
thecombinationofeDaandthecoursesofmicroelectronics
ZhangZhenjuan,Shimin
nantonguniversity,nantong,226019,China
abstract:eDaintegrateelectronictechnology,computertechnology,intelligenttechnologyandsoonmanykindsofapplyingsubject.eDaisthecombinationofthepractice,electronictechnology,computerabilityandcomprehensiveability.thispaperintroducestheimportanceofintroducingadvancedeDatoolsinmicroelectronicsprofessionalcourseaccordingtoitsfeature.theteachingdesignandimplementationispresentedinthecombinationofeDaandthecoursesofmicroelectronics.
Keywords:microelectronics;eDa;combination;practice
进入21世纪，信息科学和技术发展方兴未艾，依然是经济持续增长的主导力量。微电子技术是当今世界发展最快的技术之一，是信息化产业的基础与核心技术。而eDa(electronicsDesignautomation)技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具，它利用软件来仿真系统的硬件工作过程，使产品的开发周期大为缩短，性能价格比大幅度提高。我校在第二届教职工代表大会上提出了着力培养学生的创新精神和实践能力。作为高校，教育的基本方针是“提高教育质量,培养创新人才”，要为社会培养知识、能力、素质全面发展的综合型创新人才。微电子专业是一个工程性和实践性很强的专业，这就要求教学应定位于使本专业毕业生具有较高的工程素质、较强的实验技能和动手实践能力，这些素质和能力需要通过实践教学体系来培养。但是，一方面学生实验经费有限，一方面又要提高学生的实验技能，这就形成了矛盾，并且从企业反馈的信息来看，我们培养的微电子专业学生的动手能力弱，一些eDa工具软件不会使用。将eDa技术引入到微电子专业教学中能很好解决这两者之间的矛盾，将传统经典理论与新知识、新技术很好地融会贯通，加强应用技能的培养和使用现代设计方法，引入现代化的教学手段，开辟具有现代化实验条件的实验室，增加反映最新电子技术发展的实验内容，帮助学生适应信息社会对人才的新要求，并和企业最新技术实现无缝对接。
1在实验实践教学中引入eDa技术的重要性
1.1提高学生的知识层次和技能水平
eDa技术是现代电子设计发展中必不可少的，eDa技术广泛应用于科研工作和企业新产品的研发中，并广泛用于专用集成电路的开发，同时，全国各种电子技术设计竞赛将eDa技术作为选手必须掌握的基本技能。在实验教学中引入eDa有利于学生掌握eDa这种工具，拓宽知识面，提高学生的实践能力、创新能力和计算机应用能力，提高知识层次，提高学生就业率，为今后较快胜任工作打下基础。
1.2缓解实验设备和经费不足的压力
eDa技术是用软件的方式来设计硬件，这种硬件设计软件化可以大大简化电子系统的实验，并可根据学生的设计不受限制地开展各种实验，既可实现规定功能的硬件系统又可达到课程的教学目的。这样，学校无形中增加了许多实验设备，大大缓解了实验设备和经费不足的压力。
1.3有利于教师自身素质的提高和教学、科研水平的提高
eDa涉及电子、通信、计算机、自动化等电子信息类专业课，辐射面很宽，同时它又是一门发展迅速、工程性强、须紧密结合技术发展前沿的现代电子设计技术课程。这就要求教师有宽广的知识面和工程项目经验，并能结合当前与今后的发展趋势编写相应的eDa教材包括实验教材，提高教师的教学水平。同时引入eDa到电子技术实验实践教学中，将促进教师对该项新技术的学习和掌握，有利于教师在不断的学习过程中提高科研水平。
2eDa技术与课程内容整合的教学设计
将eDa技术全面与微电子专业课程紧密结合，设计的eDa实践教学首先应做到系统全面性，同时兼顾集成电路工艺仿真和器件仿真，在实践教学体系中兼顾专业基础、工艺制造、集成电路设计，强化理论基础、综合素质、创新能力的培养，使学生经受了融合理论、实验、技能和设计的系统技术训练。与此同时提高eDa工具的先进性，集成电路设计的发展依赖于先进的eDa工具，摒弃目前高校实验室中旧的eDa设计工具，采用新的和产业接近的集成电路设计工具，才能从根本上解决高校实践教学环节与当今iC产业发展脱节的问题。
2.1eDa技术与微电子专业课程内容的整合
根据我校人才的培养目标，电子信息学院对微电子专业课程体系进行了改革，解决基础与发展、基础与应用、理论与实践、重点内容和知识面的矛盾。现已整合为专业基础课程和专业课程，每门课都配置了相应的实验课、实践课，其中的实践环节教学目的和教学内容设置系统规划，各有侧重。在专业基础实验课程中，主要安排对模拟和数字基础内容进行验证，掌握基础知识和基本应用方法以及实验技能。在理论课程和实验课程结束后安排1～2周的实践教学环节，提出设计任务和要求，运用eDa软件进行系统的集成。在专业课程中，为使学生更好地接近工程设计，专业课程基本上都设置了一定学时的实验课，这些实验课采用了eDa的一系列软件进行仿真，巩固理论知识。同样在课程结束后开设了实践环节，与专业基础课相对应，实践环节着重实战演练，真枪实弹进行相应的练习，例如针对集成电路工艺这门课，在32总学时中设置了6个学时的实验课，课程结束后开设了微电子工艺课程设计，这样既学习了理论知识又掌握了eDa软件和实践技能。
2.2eDa课时与理论课时的整合
电子工程系近2年由学院带队去兄弟院校，如山东大学、苏州大学实地调研，调研他们微电子专业在课程设置、教学计划修订、实践实验环节等诸多方面的情况，调研他们设定这些内容的可行性及合理性，结合我院的实际情况合理地配置每一课程的eDa课时与理论课时，例如硬件描述语言这门课程总学时为32学时，其中理论课时与eDa课时各占一半，这是基于语言课程要以具体操作为主的考虑。
2.3eDa资源整合
相同功能的eDa软件和硬件开发系统种类繁多，如数字系统设计工具有maxplusⅡ，QuartusⅡ等，模拟电路设计工具有pspice，Hspice等，系统建模与分析工具有matlab和opnet等，版图设计工具有Cadence，Synopsys，Zeni和Laker，集成电路封装与多芯片组件有ansys，autocad等。另外我们引入新技术，将半导体器件与工艺技术(tCaD)纳入微电子专业课程实践体系中去，将SoC/SopC等先进技术引入实验课堂，提高学生的电子线路系统设计能力。这样无论是在专业基础课方面，包括电路、模拟电子技术及数字电子技术，还是专业课程方面，包括半导体物理实验、集成电路工艺、集成电路CaD、集成电路封装等，这些课程都与eDa密切联系，将eDa融入到微电子专业几乎每一门课程中去，这样不仅可提高学生学习的兴趣，同时也巩固了学生的理论知识，也为今后同学们就业打下基础。
2.4eDa模块整合及教材编写
eDa技术涉及知识面较宽，应用领域广泛。不同的课程可能运用了相同的eDa开发工具，例如数字电子技术与复杂数字系统这两门课程都应用QuartusⅡ开发工具。我校电子工程系对每门专业课程都指定了课程负责人，要求课程负责人全程负责。课程负责人不仅负责本课程教学大纲的制订、本课程教材的选订、本课程的教学，而且负责本课程eDa实践环节教学指导书的编写、eDa教学内容的设计。教师依托学校eDa实验中心，要在科学技术的发展、市场的需求等多方面因素的影响下，及时修改不断完善教材的内容，同时系内经常组织课程负责人之间互相探讨，以整合的方式进行整体教学设计，在相同的eDa模块上体现各自课程的特点。
3eDa在微电子课程体系中的实施
在微电子专业课程体系中，为提高学生对电子电路的分析和设计能力，在各时段各课程都整合了eDa开发工具。电子技术基础及模拟集成电路设计课程运用了电路仿真软件：CaDenCe，HSpiCe，SpeCtRe-VeRiLoG，集成电路CaD、集成电路原理等课程运用了CaDenCe，HSpiCe，LaKeR，数字电路及硬件描述语言、复杂数字系统设计等课程采用了moDeLSim，nC-VeRiLoG，半导体器件及集成电路工艺、微电子材料制造设备等课程运用了tCaD开发工具。通过对微电子专业课程体系的系统规划，我们借助于eDa的系列工具和半导体专业实验室，从专业基础课到专业必修课、专业选修课，使学生经受了融合理论、实验、技能和设计的系统训练，让微电子专业学生掌握先进的eDa工具及集成电路设计的流程和基本的设计方法，培养一批综合素质高、专业基础知识扎实、动手操作能力强、具有创新意识的合格人才。
参考文献
集成电路设计基础知识篇5
关键词：电子科学与技术培养目标课程体系建设
1.引言
常州工学院立足于常州，服务于长三角地区，该地区是国内电子行业和产业的发达地区之一，对电子类人才的需求量非常大。随着该地区经济发展和产业结构升级，社会对人才的需求逐步呈现出多样化和高层次化的要求。面对新形势的发展需要，培养适应社会经济发展和行业技术升级要求的应用型本科人才成为当务之急。电子科学与技术专业的人才培养需要符合口径宽、适应性强、基础扎实、发展潜力大等要求，因此课程体系的建设十分重要。
2.人才培养目标
培养方案和培养目标的制定要充分考虑相关高校、社会的需求，以及学校与专业的具体情况等各方面因素，并以行业技术进步、企事业单位需求和毕业生的反馈为参考依据。
通过对电子科学与技术专业的调研，以社会需求为导向，确定理论基础实、口径宽、实践能力强、知识结构合理的全面培养模式和培养目标，以综合素质培养和工程技术应用能力培养为主线，统筹编排课程体系，充分考虑和遵循学生的认知规律，以学生为主体，制定一套切实可行的、适合应用型本科人才的电子科学与技术专业培养方案和人才培养目标，以适应市场对电子工程技术人才的需求，提高学生的实践和创新能力，从而增强学生的就业竞争力。
电子科学与技术专业的人才培养目标为：适应信息产业化的发展需要，培养具有良好思想道德素质和科学文化素质的应用型本科人才，使学生具有扎实的基础知识和专业知识，具备设计、制造与生产实践能力，具有不断学习进步与更新知识的能力，能够及时跟踪并掌握新理论和新技术，在电子电路与系统、电子材料与元器件、半导体工艺等领域从事分析、设计、制造与测试等工作。为了实现以上人才培养目标，在培养计划的制订尤其是课程体系建设方面提出了更高要求。
3.课程体系建设
为了实现培养计划和人才培养目标，电子科学与技术专业的课程体系建设主要包括以下内容。
（1）课程体系模块化、层次化的应用能力培养体系。
课程体系以应用能力培养为核心，分为学校级、学院级和系部级三个层次。学校级通识课程模块层次教授电子科学与技术专业的基础知识，主要包括基本数学能力、英语能力、物理能力、计算机能力及思想道德法律等基本知识。构建以电气学院专业基础课程模块层次为电类一级学科为基础的知识结构培养体系，学院基础的培养为知识面的拓宽打下良好基础。系部级的电子科学与技术专业课程培养为毕业生的就业和继续深造提供专业技术知识。分级课程建设体系造就了毕业生基础知识扎实、理论知识雄厚、专业技术知识丰富、动手能力强等特点。
（2）理论与实际应用相结合的专业课程建设。
专业课程体系分为理论基础课程和实际应用课程两个层面，除了必备的工程数学与物理知识外，在专业知识方面，逐步建立电子材料、制造工艺、电子器件、基本单元电路、宏单元、子系统及系统的课程体系，打通自顶向下和自底向上的知识培养通路。以半导体物理和器件物理核心的课程体系构成了微电子学与固体电子学的理论基础，为制造工艺和电路设计提供知识的基本结构。以信号与系统、电路设计与测试的核心课程体系作为电路的理论基础，为电路方面能力的培养形成电子系统的知识基本结构。知识结构的分层次化、理论与实际相结合的培养体系覆盖了整个电子科学与技术专业的知识能力点，全方位培养毕业生的理论基础与工程实践能力，重点培养从系统角度审视具体电子技术的能力。
（3）以微电子技术为主干的专业课程体系。
电子科学与技术专业的知识以微电子技术为核心，可以划分为两大体系：第一是半导体材料、器件和制造工艺；第二是集成电路设计与测试。在半导体材料、器件和制造工艺上，除了传统与新型集成电路方面的应用，还与相关新型电光源、光伏材料与器件、光电材料与器件在知识结构上具有互通性。均以半导体材料为核心，引申到其他半导体材料与器件，在理论与实际应用和制造工艺上具有相似性。集成电路设计与测试涵盖了微电子和光电子技术的电路与测试方面的内容，在电路方面，新型电光源的器件、核心芯片、驱动电路等，光伏器件与电路、光电子电路与信号检测，与标准集成电路设计与应用具有共同性。在测试方面，涵盖了电学测试与可靠性测试，完整地建立了功能测试与性能测试的基本概念。电子科学与技术专业的另一个特色是在设计与应用电子系统时，具备其他专业所不具备的电路工艺与器件的底层知识，从而在电子系统的设计与分析中具备更强的理解能力。
（4）全方位的课程实践能力培养体系。
电子科学与技术专业的课程体系以理论与实践相结合为设置理念，在课内实验、课内实践、独立授课实验、课程设计、科研实践、实习及毕业设计等方面全方位构建实验实践体系，重点培养毕业生的动手能力和实践能力。除了电气学院的实验中心和实验室外，电子科学与技术专业有两个专业实验室：集成电路设计实验室和集成电路测试实验室。为教学、科研提供全方位的服务。集成电路设计实验室主要提供学生在系统设计、电路设计、器件与工艺实验等方面的专用软件。集成电路测试实验室主要提供电路测试、半导体材料、半导体器件、半导体工艺等各方面的实验。在电子技术的材料、器件、电路设计、制造、测试等流程方面提供全方位服务。在实验室开放上，实验室开放给所有教师与学生使用，鼓励学生进入实验室参与教师的科研与参与毕业设计。
（5）教学与科研结合，校企结合的工程技术能力培养体系。
电子科学与技术专业的教师承担了多项纵向与横向项目，系部鼓励教师与学生一起参与科研项目，为学生实验实践能力的培养提供良好的实验实践平台和科研平台，从而从项目角度提供给学生实训机会。在校企产学研联盟方面，电子科学与技术专业紧密联系常州和周边地区的企业，如银河电子、天合光能、常州普美、常州欧智等多家企业，形成校企联盟。参考卓越计划的实施，电子科学与技术专业经常邀请外校和企业专家对学生开展前沿性科学讲座与培训，为毕业生的能力培养和就业提供指导。
4.实践的效果
通过培养方案与人才培养目标的制定，重点进行电子科学与技术专业的课程体系建设，并通过多年教学与科研实践，进行以下方面的实践，取得了良好效果。
（1）完善电子科学与技术专业的课程体系，建立材料、器件、工艺、电路、测试和系统的能力点分布。
（2）从社会需求角度和人才知识结构出发，逐步对课程体系进行调整，增强课程体系之间的内在联系，减少或删除部分实用性不强的课程，增设社会急需的专业课程。
（3）强调应用能力培养，强化理论知识教学，增加实践教学环节，增强学生的实践应用能力，培养学生综合应用电子科学与技术专业知识的能力。
（4）探索开设提高学生动手能力和操作能力的集中性实践环节和创新环节，探讨校企结合培养人才的新模式。
根据对本校历届电子科学与技术专业本科毕业生的跟踪调查，九成以上的毕业生去向为长三角地区，平均每年有20%的毕业生进入国内知名高校读研继续深造，其余进入各企事业单位。通过对接收毕业生的各高校、企事业单位，以及毕业生进行的调查和反馈，本校电子科学与技术专业的课程体系建设能够培养学生扎实的理论知识和熟练的实践能力，有利于学生做好职业生涯规划，能够促进毕业生快速进入新领域和岗位，用人单位满意度高。
5.结语
通过几年对电子科学与技术专业课程体系的建设与实践，基础课、专业基础课和专业课的设置逐步得到了发展和优化，梳理清楚了本专业各方面能力的培养，知识点和能力点的分布更系统化和体系化，并通过实践进行了验证和完善，为毕业生的就业和进一步深造打下了坚实的基础。
参考文献：
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[7]邸志刚，贾春荣.电子科学与技术专业培养体系改革及构建.中国电力教育，2013（7）：59-60.
集成电路设计基础知识篇6
数字电路教学设计项目教学学习兴趣现代化电子技术飞速发展，数字电路更是以系统集成化、设计自动化、用户专业化和测试、智能化的趋势出现。数字电路教学中如何能应对电子技术的发展，同时又遵循高等职业教育以职业为基础、以能力为本、理论够用为度的原则，圆满完成课程的教学任务，用项目教学法是行之有效的手段。
一、关于项目教学法
1.项目教学的概念
项目教学法，是围绕一个实践项目而展开的教学活动，其目的是在项目实施过程中使理论与实践教学同步进行，从而充分调动学生参与的积极性，提高学生解决实际问题的综合能力。
2.项目教学法的关键
项目教学法的关键，是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个合适的项目教学方案。这样，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力。
3.项目教学法的优点
项目教学法，是让学生实施一个具体的项目，学生学习的目的很明确，能极大地调动学生的学习积极性，提高学习兴趣。项目教学法大多要分小组完成，通过小组内及小组间的充分交流、讨论、决策等，提高学生合作能力，强化学生的团队意识。而合作能力和团队意识，恰恰是当前社会化大生产所要求的基本素质。项目教学法在实施过程中会涉及到很多学科知识，能促进课程间的整合。
二、项目教学法的教学实践
数字电路课程是高职电气专业一门承上启下的专业基础课，具有较强的逻辑性、应用性和工程实践性。内容包括数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路、时序逻辑电路基础、时序逻辑集成电路、半导体存储器与可编程逻辑器件、数模和模数转换器和脉冲信号的产生与整形共8章节。按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体教学设计要求，本门课程以培养灵活应用常用数字集成电路来实现逻辑功能的能力为基本目标，打破学科课程的设计思路，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。本课程可以分成6个项目完成，分别是：全加器电路设计、抢答器的设计与制作、同步计数器电路设计、数字钟电路的设计与制作、用可编程逻辑器件设计数字钟电路和a/D和D/a转换功能仿真。第1到3章划为第一个项目，内容是：全加器电路设计。以下就以第一个项目为例完成教学设计。
1.教材分析
这部分内容包含3个章节：数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路。每章节后面都有本章小结、思考题与习题、技能要求和实训内容以及书最后的实验内容部分。很显然，编者也在强调技能和实训的重要性，但在进行教学设计时采用项目教学法能很好地体现实践能力为主。
2.教学设计
此部分内容重点是掌握逻辑函数的表示方法，会进行逻辑函数的变换和化简；能正确理解基本门电路逻辑功能；会用基本逻辑门电路设计简单组合逻辑电路。如何把内容连贯，用某个项目来体现，我们可以结合实验内容以及常见的电路来解决。那么，学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，在具体设计过程中，还以相关专业的典型产品为载体，使工作任务具体化，产生具体的学习项目。项目的难度要适中，要适合学情，让学生都能动手参与，能充分调动他们的积极性，使学习更有目的性，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识。本项目内容是全加器的电路设计。采用全加器的设计这样的项目内容，那么，组合逻辑集成电路，此部分章节中的编码器、译码器与数码显示器等内容暂时就使用不到，我们可以把这些内容划分到下一个项目中去，而只是涉及到它的前面一部分内容二进制加法器。这样，不会显得项目量过大，知识太拥挤，学生学习困难的问题。
3.教学过程的组织实施
项目教学法的教学步骤，具体是以下六个步骤：情景设置，操作示范，独立探索，明确项目，协作学习，学习评价。本项目可以包含这几个模块：（1）完成基本门电路的测试；（2）用74LS00实现多种逻辑功能；（3）用基本门电路设计全加器电路。每个模块参考学时都可以是4学时，它们的学习目标不相同，由浅入难，循序渐进，慢慢引导学生掌握理论知识，增加实践经验。每个模块除了列出的工作任务以外，根据学生层次的不同，还可添加相应的拓展知识。模块一逻辑门电路测试工作任务包含测试ttL门电路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86逻辑功能并记录测试数据和整理归纳总结，列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86逻辑表达式，状态真值表。它相关的理论知识：基本逻辑运算和复合逻辑运算，基本门电路逻辑功能，逻辑函数的基本表达式。模块二用与非门电路实现多种逻辑功能工作任务有用74LS00实现下列逻辑功能：或非F=a+B、与或F=aB+CD、4输入与F=aBCD、异或和同或。相关理论知识：逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简方法，逻辑函数表达式。模块三全加器的设计与制作工作任务：用基本门电路设计判奇电路，用基本门电路设计半加器电路，用基本门电路设计全加器电路。相关理论知识：组合逻辑电路的分析方法，用基本门电路实现组合逻辑功能。全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路，全加器的逻辑图如图所示。
集成电路设计基础知识篇7
关键词学科建设数字电路知识结构教学架构
中图分类号：G642文献标识码：a
数字电路教学在电子科学与技术学科教育中占据非常重要的地位，要培养出大量合格的、具有创新精神和实践能力的高素质人才，适应数字电子技术的最新发展，必须有合理的教学架构做保障。它直接影响到课程的衔接、专业的建设、学校的发展。如何理顺教学思路，科学的创建教学架构？在宝贵的教学时间里，夯实基础，讲述精华，畅谈发展。引导并挖掘学生的自学潜力，培养学生自主学习、善于总结、探索思考。只有激发了学生学习的积极性，才可能使教学成果保持长久的生命力。
1跟踪前沿、坚持特色，不断完善课程教育平台
数字电子技术是当前发展最快的技术之一，器件已从当年的中、小规模集成电路发展到今天的大规模、超大规模集成电路。数字逻辑的设计方法也在不断地演变和发展，并涵盖了更为广泛的内容，对传统的“数字电路”课程的教学体系、教学内容、人才培养模式和任课教师提出了挑战。如何培养和造就基础厚、专业宽、能力强、素质高的电子工程师，成为我们专业基础教育必须认真思考的主要内容。
学科内容的发展是教学改革的催化剂，发达国家一直在积极探索新的电子电路设计方法。在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革并取得了巨大成功。在电子设计技术领域，可编程逻辑器件的应用，已得到了很好的普及，为数字系统的设计带来了极大的灵活性。由于pLD可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方法进行重构，使得硬件设计可以如同软件设计那样方便快捷，因而极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计理念。随着可编程逻辑器件集成规模不断扩大、自身功能不断完善，以及计算机辅助设计技术的提高，现代电子系统设计领域的电子设计自动化技术应运而生。采用软硬件结合的方法先进行软件仿真再搭建硬件电路通过综合实验，培养学生独立思考能力与创新能力，利用现代数字系统设计的方法进行数字系统设计的能力，以达到巩固理论教学内容，提高学生工程设计能力和独立工作能力的目的。
加强实验教学层次化，基础实验培养学生侧重掌握基础知识、基本技能；综合实验要求学生根据提示自己拟定实验方案和设计实验电路，着重培养学生对中、大规模数字集成电路的应用能力。
2明确目标、坚持教改，不断加强课程基本建设
数字电路课程隶属于学院基础教学部，它是计算机、电子、通信、自动控制等学科的技术基础课。在教材建设上，具备以下特点：（1）注重基础，知识结构合理，为后续课程的学习、教学打下良好基础；（2）考虑系统，知识模块互相交互，建立清晰的数字系统总体概念；（3）体现时代，结合数字技术的重大发展，及时反映前沿方向，以适应数字技术快速发展的需要；（4）加强实践，理论教学与实践教学结合，注重能力培养和智力开发，培养学生的创新思维和创新意识；（5）拓展应用，有较广的适应面，以满足开发应用各类数字系统的需要。
教材建设始终放在首位，挑选优秀教材作为理论教学使用。同时，介绍同类教材中的姣姣者给教师及学生作为教参，从中选出具有代表性的题目作为例题、考试题。并且将有些内容综合起来作为阶段小结，使学生前后内容不脱节。有些经典例题经常出现在不同章节教学环节上，加深理解，课堂内容讲述、实验课继续讨论、eDa仿真完成。
在教学实践中，课程组不断总结教学经验，萃取精华，修改讲义，始终保持讲义的质量，为教材建设与编写积累了丰富的素材，打下良好基础。
在课程教学梯队的建设上，做好如下工作：（1）知识储备，专业基础课教师平时应注重提高自己的专业文化底蕴，在精通本课程内容基础上了解并掌握后续课程内容，有效地实现承上启下。（2）软硬兼顾，根据课程发展特点，在传统教学基础上掌握eDa技术，提高软件编程能力，利用现代数字系统设计的方法进行数字系统设计。（3）瞄准前沿，跟上芯片发展特点，通过科研实践了解并掌握大规模集成电路的开发与应用。（4）启发思维，在教学过程中，理清一条主线，放宽学生思路，活跃课堂气氛，激发创新热情。（5）不断更新，知识的结构要与学科的发展保持同步，才能做到讲好过去积累的，教会如今新型的，看到未来发展的。
3注重实践、因材施教，提高学生综合创新能力
我校拥有部级电工电子实验示范中心，中心以一流的硬件条件、高素质的教学队伍、科学的管理手段、鲜明的光电特色，不断进行教学改革。为实现培养电子信息科学与技术的高端人才，注重基本理论的掌握、基本知识的运用和基本技能的训练。
实验课程分层设置：基础验证型实验；综合设计型实验；研究创新型实验；从不同的知识结构，通过合理配置不同层次的教学模块，实现了对不同专业的多目标、多层次人才培养模式。数字电路实验以传统实验为基础，结合eDa技术，注重融合数字电路新知识、新技术、新方法及教研、科研成果，着重培养学生的综合素质、实践能力。
通过科技创新实践活动把实验教学与科技创新竞赛、工程实践、自制仪器和科研等活动紧密结合，着重培养学生的个性和创新应用能力。
科研成果促进了教学的发展，每年有百余名学生参与科研工作，教师指导学生自制实验仪器设备，在创造经济效益的同时直接带动了教学效果的显著提升。
在完成理论教学和实验教学基础上，设计好课程设计内容。通过课程设计，让学生体会如何对实际课题全面分析、功能划分、制定流程、单元设计仿真、级联调试、撰写报告。以此养成良好的科研习惯，从根本上做好对学生的素质培养。对一些乐于动手，喜欢实践的学生，可以经常参与实验室的各种活动，以锻炼提高他们的能力。以各种大赛为契机，以固定和非固定的形式组织各种特长小组，培养锻炼学生的综合能力、激发学生专业兴趣、增强创新意识、提高创新能力。实现理论与实践互补的完整教学系统及特色人才培养，改变传统实验教学的思路，满足社会的需求，已成为实验室建设的方向。
基金项目：吉林省孵化器科研项目
参考文献
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集成电路设计基础知识篇8
关键词:计算机电路基础;动态教学模式;课程建设;教学现状;教学特色
中图分类号:G642文献标识码:B
1引言
课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。自2003年教育部开展精品课程建设以来,精品课程在实现优质教学资源的开放与共享、促进高校教学水平的提高、推动高校优化师资队伍结构、更新教学内容、创新教学方法和手段等方面显示了强大的生命力和良好的示范性。
“计算机电路基础”是我校计算机类专业的重要专业基础课程,它使学生通过学习计算机电路的基本概念、基本原理和典型电路的实用性分析,掌握计算机电路的有关知识,学会计算机电路的应用设计技巧,为计算机组成、数字信号处理、单片机技术应用等后续课程打下坚实的基础。但由于计算机专业和电子专业掌握的知识点不同,教学计划和各门课程的授课时数都有所限制,一些电类基础课程(如电工基础等)已经不可能作为独立的课程列入教学计划,那些沿袭传统的教学理念、教学模式已不适用于目前的教学环境。本文从课程的衔接、培养学生解决实际问题能力和课程建设几个角度入手,阐述了“计算机电路基础”课程的动态教学模式。
2课程存在的问题和改进方法
我校“计算机电路基础”课程存在以下一些问题。
首先,理论知识系统性太强。鉴于计算机专业和电子专业的侧重点不同,课程涉及电路的基本概念和基本分析方法、模拟电路和数字电路的基本知识和基本内容。这在大多数学校是作为三门课程开设的(分别为“电路分析基础”、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”),现在把它们压缩成一门课,而且总学时只有64学时,外加一个平均48学时的小学期实习课,这是学生感到学习有困难的根源。
其次,理论联系实际不够。学生对于理论知识学习的热情仅限于考试合格,并没有真正把理论知识和实践有机地结合起来,学习兴趣和信心,而且比较被动,通常是教师教什么学生就记什么。
最后,教学手段有待改进。“计算机电路基础”课程的教学方式仍旧比较传统,随着教学技术手段的快速发展,该课程也应当脱离一个粉笔一节课的模式,积极探索教学方法和手段的改革。
针对上述几个突出的问题,我们在建设“计算机电路基础”课程过程中也注意采取了相应方法。例如,在教材内容的选择上贯彻重点基础理论知识不能丢和实践联系密切的理论知识不能少的原则。针对计算机专业学生的特点,我们出版了《计算机电路基础》教材,达到因材施教的目的;在理论联系实际方面,除教材内容精心安排之外,还专门安排一个小学期进行集中实习,使学生可以真正理论联系实际,加强动手能力的训练,为毕业设计打好基础;在教学手段和方法上,任课教师都采用多媒体教学方式、多形式、多方位、多角度地展现教学材料,提高学生的学习兴趣,开通了对应的教学网站,网站上有丰富的教学资源供学生随时随地下载,有互动的论坛,供学生和教师答疑解惑。借助良好的交互性,学生学习更加主动,学习积极性学习效率显著提高。综上所述,这些都改变了传统的教学模式和方法,实现一种动态的教学模式。
3课程内容动态变化
学习“计算机电路基础”这门课程,要求学生有较扎实的数学、物理等知识,如果在授课时只考虑教材的逻辑体系而忽视学生的知识基础,学生听课就会如同雾里看花,教师课后辅导也是苦不堪言。因此从实际出发改革课程内容,打破学科性,减少理论性势在必行。我们强调基础理论部分要突破一成不变的格局,内容以必需、够用为度,着重基本概念、基本物理过程和基本公式的应用,淡化繁琐的理论推导。例如半导体器件部分,以建立必要的概念为一种尺度,不必过多讨论二极管、三极管、场效应管等半导体器件的内部结构,也不必在载流子如何运动等问题上花大量理论课时,而将重点放在掌握半导体器件的特性、测试和使用方法上。又例如逻辑门部分,也只需按要求了解它们的基本工作过程,不必详细讲解各种逻辑门内部电路的原理,只要在负载特性和连接特点上下功夫。教学内容的动态变化会使学生更快掌握并应用新知识。
讲授“计算机电路基础”的时候,也要突出计算机专业的特色,紧密结合计算机专业的后续专业课程学习。比如计算机组成原理等课程,就要涉及到寄存器、存储器、加法器、编码器、译码器等具体元器件的原理和使用。在讲授涉及到专业课程的知识单元时,要多选讲这些元器件能解决的具体问题或具体应用方法,使学生在学习专业课程时碰到类似问题可以迎刃而解。
4加强学生实践能力的培养
专业基础知识教学非常重要,但是学习基础知识的目的在于应用。如果只强调系统传授知识,而忽视知识应用能力的培养,教育出来的学生只能是没有实际本领的“书呆子”;如果只注意到教学要依赖于能力发展的一面而忽视教学可促进能力发展的一面,那么也势必使学生缺乏独立获取新知识的能力,缺乏知识应用能力和开拓创新精神。在课程建设的过程中,我们尝试从下面几方面切实培养学生应用基础理论知识的本领和分析解决实际问题的能力。
4.1培养训练学生的动手能力
在传统教学中,实验只是作为理论教学的辅助环节,内容多是验证基本定律和定理,更严重的是实验环节不重视操作和创新能力的培养。实习实践教学环节可以改变以往验证性实验为主的实验内容,增强实践操作性和设计创新性的内容;并在课程结束后开展集中实训课程,着重培养学生综合运用所学知识的能力。实验实习课程也可以作为一门独立的课程考核,从学生最关心的“问题”上动态加强学生动手能力的培养训练。
4.2培养学生独立分析和解决问题的能力
指导学生实习实验时,教师不应对过程讲得过于详细,否则学生没经过大脑思考就按照老师讲解的步骤照猫画虎,有的学生甚至连实习实验做的是什么都没搞清楚,更何谈动手能力的提高呢?要安排一些强制性预习内容(如要求学生在实验前选好仪表的量程;了解芯片各管脚的作用;熟悉实验步骤和相应的表格等)。培养学生查阅相关资料、分析和解决问题的能力,增强学生参与实习实验的深度。
4.3重视综合实习实训课
通过一个学期的理论学习,集中安排2～3周的综合实习实训是很必要的。学生通过对电路的设计、焊接、调试等步骤,加深对理论知识的理解,同时受到工程设计方面的训练,提高综合能力,提高实践动手能力和设计创新能力。我们的实习实训课内容按照循序渐进的原则,分验证型、设计型、综合设计型三阶段进行。
5课程建设的特色
在“计算机电路基础”课程建设中,我们的做法具有以下特色。
5.1课程内容的整合
“计算机电路基础”涵盖了三门主要课程的教学内容,教材的选择是比较大的问题。若选用现成的教材,学生至少要选择三门相关的参考书,这样会严重影响知识的连贯性,给学生学习带来很大困扰。为此,我们编写课程建设需要的教材,为慎重起见,先以讲义形式在校内使用,经过几年试用逐步完善,形成了适合课程建设要求的应用型教材。
5.2现代化教学手段
“计算机电路基础”课程有配套的多媒体课件,教师通过动画演示,对其中的重点、难点作详细讲解。本课程涉及到电路分析、中大规模集成芯片等内容,如果全部在黑板上作图演示,学生注意力很难集中,还很难完成课程的进度要求。而采用多媒体教学手段,直观易懂,单位课时内传授的信息量也比较大,可以开拓学生的视野,使复杂抽象的问题形象化。
5.3活跃课堂气氛
由于该课程理论性与逻辑性较强,学生学习时存在相当难度,对于一些基础差、反应慢的学生来说学习难度更大。为了调动大多数学生的学习主动性,除部分改变演讲
式的授课方式外,教师还在习题和思考题上作了一些设计。我们还经询学生的意见,调整授课内容、进度、方式,尽量使之与学生的认知水平相适应,鼓励学生随时提出问题,发表不同的见解。除固定答疑时间外,还在网络上设立讨论区,教师轮流值班,对提出的问题都会给予热情的回应。通过多样化、讨论式地解答问题,学生对所学的知识印象更加深刻,掌握得更加牢固。
5.4建立互动性较强的教学网站
“计算机电路基础”课程开发了交互性比较强的教学网站,网站上除了有电子版图书、教学资料、课堂讲义、多媒体课件等内容外,还提供在线测试、课程教学论坛、教学录像等互动性很强的内容,用于辅助课堂教学。网站不仅仅是课堂教学的补充,还是教师和学生讨论问题的乐园,学生也会把自己学习中得意的地方拿到讨论区“晒一把”,对课堂教学有较大的促进作用。
6结语
作为计算机专业的重要专业基础课程,“计算机电路基础”为后续课程打下基础。更为重要的是,要发挥计算机专业的特色,强调实用、够用的原则,动态调整教学内容和教学模式,加强学生分析、解决实际问题的能力和实际操作能力,这才是“计算机电路基础”教学改革的必由之路。
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集成电路设计基础知识篇9
一、集成电路布图设计的概念
集成电路的布图设计是指一种体现了集成电路中各种电子元件的配置方式的图形。集成电路的设计过程通常分为两个部分：版图设计和工艺。所谓版图设计是将电子线路中的各个元器件及其相互连线转化为一层或多层的平面图形，将这些多层图形按一定的顺序逐次排列构成三维图形结构；这种图形结构即为布图设计。制造集成电路就是把这种图形结构通过特定的工艺方法，“固化”在硅片之中，使之实现一定的电子功能。所以，集成电路是根据要实现的功能而设计的。不同的功能对应不同的布图设计。从这个意义上说，对布图设计的保护也就实现了对集成电路的保护。
集成电路作为一种工业产品，应当受到专利法的保护。但是，人们在实践中发现，由于集成电路本身的特性，大部分集成电路产品不能达到专利法所要求的创造性高度，所以得不到专利法的保护。于是，在一九七九年，美国众议院议员爱德华（edward）首次提出了以著作权法来保护集成电路的议案。但由于依照著们法将禁止以任何方式复制他人作品，这样实施反向工程也将成为非法，因此，这一议案在当时被议会否决。尽管如此，它对后来集成电路保护的立法仍然有着重要意义，因为它提出了以保护布图设计的方式来保护集成电路的思想；在这基础上，美国于1984年颁布了《半导体芯。片保护法》；世界知识产权组织曾多次召集专家会议和政府间外交会议研究集成电路保护问题，逐渐形成了以保护布图设计方式实现对集成电路保护的一致观点，终于在一九八九年缔结了《关于保护集成电路知识产权条约》。在此期间，其他一些国家颁布的集成电路保护法都采用了这一方式。
虽然世界各国的立法均通过保护布图设计来保护集成电路，但关于布图设计的名称却各不相同。美国在它的《半导体芯片保护法，）中称之为“掩模作品”（maskwork）；在日本的《半导体集成电路布局法》中称之为“线路布局”（cir—cuitlayout）；而欧共体及其成员国在其立法中称布图设计为“形貌结构”（topography）；世界知识产权组织在《关于集成电路知识产权条约》中将其定名为布图设计。笔者以为，在这所有的名称中以“布图设计”一词为最佳。“掩模作品”一词取意于集成电路生产中的掩模。“掩模作品”一词已有过时落后之嫌，而“线路布局”一词又难免与电子线路中印刷线路版的布线、设计混淆。“形貌结构”一词原意为地貌、地形，并非电子学术语。相比之下，还是世界知识产权组织采用的“布图设计”一词较为妥当。它不仅避免了其他名词的缺陷，同时这一名词本身已在产业界及有关学术界广泛使用。《中国大百科全书》中亦有“布图设计”的专门词条‘
二、布图设计的特征
布图设计有着与其他客体相同的共性，同时也存在着自己所特有的个性。下面将分别加以论述。
1.集成电路布图设计具有无形性
无形性是各种知识产权客体的基本特性，，因此也是布图设计作为知识产权客体的必要条件。布图设计是集成电路中所有元器件的配置方式，这种“配置方式”本身是抽象的、无形的，它没有具体的形体，是以一种信息状态存在于世的，不象其他有形物体占据一定空间。
布图设计本身是无形的，但是当它附着在一定的载体上时，就可以为人所感知。前面提到布图设计在集成电路芯片中表现为一定的图形，这种图形是可见的。同样，在掩模版上布图设计也是以图形方式存在的。计算机辅助设计技术的发展，使得布图设计可以数据代码的方式存储在磁盘或磁带中。在计算机控制的离子注入机或者电子束曝光装置中，布图设计也是以一系列的代码方式存在。人们可通过一定方式感知这些代码信息。布图设计是无形的，但是其载体，如掩模版、磁带或磁盘等等却可以是有形的。
2.布图设计具有可复制性
通常，我们说著作权客体具有可复制性，布图设计同样也具有著作权客体的这一特征。当载体为掩模版时，布图设计以图形方式存在。这时，只需对全套掩模版加以翻拍，即可复制出全部的布图设计。当布图设计以磁盘或磁带为载体时，同样可以用通常的磁带或磁盘拷贝方法复制布图设计。当布图设计被“固化”到已制成的集成电路产品之中时，复制过程相对复杂一些。复制者首先需要去除集成电路的外封装；再去掉芯片表面的钝化层；然后采用不同的腐蚀液逐层剥蚀芯片，并随时拍下各层图形的照片，经过一定处理后便可获得这种集成电路的全部布图设计。这种从集成电路成品着手，利用特殊技术手段了解集成电路功能、设计特点，获得其布图设计的方法被称为“反向工程”。
在集成电路产业中，这种反向工程被世界各国的厂商广泛采用。集成电路作为现代信息工业的基础产品，已渗透到电子工业的各个领域，其通用性或兼容性对技术的发展有着非常重要的意义。因此，而反向工程为生产厂商了解其他厂商的产品状况提供了可能。如果实施反向工程不是单纯地为复制他人布图设计以便仿制他人产品，而是通过反向工程方法了解他人品功能、参数等特性，以便设计出与之兼容的其他电路产品，或者在别人设计的基础上加以改进，制造出更先进的集成电路，都应当认为是合理的。著作权法中有合理使用的规定，但这种反向工程的特许还不完全等同于合理使用。比如，合理使用一般只限于复制原作的一部分，而这里的反向工程则可能复制全套布图设计。改编权是著作权的权能之一，他人未经著作权人同意而擅自修改其作品的行为是侵权行为，但这里对原布图设计的改进则不应视为侵权。
集成电路设计基础知识篇10
【关键词】电子线路设计与应用课程项目教学 教学设计
【中图分类号】G 【文献标识码】a
【文章编号】0450-9889（2012）09C-0045-02
电子线路设计与应用是自动化类专业必修的行业通用能力模块，是自动化类专业的基础核心课程，参照高、中级维修电工的国家职业技能标准（电子部分），以工作任务为引领、职业技能为导向构建以工程项目模块的课程体系，以项目为中心，培养学生的综合技能。本文以“简单数字抢答器的设计与制作”为例，探讨高职电子线路设计与应用课程项目驱动式教学设计。
一、教学能力目标及学习模式设计
（一）教学能力目标设计
1 专业能力目标。具体如下：（1）能借助常用仪器仪表判断集成芯片的好坏；（2）能对电子线路性能进行测试与分析，熟练使用常见的电子仪器仪表；（3）能根据电路图对电路进行安装、调试、维修；（4）能按照最优化设计理念对电路功能进行改进与改造；（5）会对电子产品加工进行组织安排、管理等。
2 方法能力目标。具体如下：（1）会识别和测试常用tiL、CmoS集成电路产品；（2）能进行相应资料信息的查询、收集与整理；（3）能应用autoCaD完成简单数字抢答器的原理图、接线图设计，用面包板完成项目实际制作；（4）能分析和排除项目中的简单故障等。
3 社会能力目标。具体如下：（1）能够做到安全生产、规范操作，节约用电；（2）具有良好的职业素养与职业道德；（3）具有质量、效益、成本意识；（4）能够正确表达和展示工作成果，有良好的沟通能力等。
（二）学习模式设计
电子线路设计与应用课程的教学对象是电气自动化类专业一年级学生，学生的主要情况为：具有一定的电工操作技能，获得了维修电工初级上岗证，但是自学能力不足；具有一定的认知能力与学习主动性，但专业知识综合应用能力不足；学生之间的水平参差不齐，软件应用能力不足。根据以上学生情况分析，本项目以2人为一组，实行“先进带后进”的学习模式，让学习先进的学生与学习后进的学生组成一组，相互学习，共同进步，激发学生学习的积极性。
二、教学过程设计与实施
（一）确认项目任务
“简单数字抢答器”项目是电子线路设计与应用课程的第一个项目，应激发学生的学习兴趣，为该门课程的学习打下良好基础。该项目既包含理论知识，又有一定的实践操作可行性，能起到承上启下的作用，使学生转换思维，运用新的知识、技能解决实际问题。可将“简单数字抢答器”项目分为五个子任务：逻辑代数的认知；逻辑门电路正确使用；不同类型集成门电路的接口；常用集成门电路的逻辑功能识别与检测；会使用常用集成门芯片、按钮、指示灯以及合适的连接线制作简单数字抢答器电路，能应用autoCaD画出电路的原理图、接线图，能安装、调试、维修电路等。
（二）制定项目教学计划
要制定合理的教学计划，需要根据不同专业和学生的实际情况而定。对于电气自动化技术类专业的学生来说，他们已经完成应用数学、电路、模拟电子技术、au-toCaD绘图及应用等课程的学习，能够正确使用工具、仪表，会进行电路的布线与操作，具备一定的分析问题、解决问题的能力。“简单数字抢答器”项目教学计划大致可分为：各项目小组制订项目计划，所有小组共同论证项目计划的可行性以及需要改进的地方；对设计的“简单数字抢答器”原理图进行分析，明确元器件连接和电路连线；应用autoCaD画出布线图；制作电路的元器件清单以及调查所需元器件的市场价格，购买所需元器件，并完成元器件的检测工作；根据布线图制作“简单数字抢答器”电路；完成“简单数字抢答器”电路整体功能检测和简单故障排除；完成项目报告及心得体会。
（三）项目教学实施
项目教学实施本着“人人参与、人人实践”的原则，是一个理论与实践紧密结合的过程，它既注重项目设计与制作的过程，又注重项目完成的成果，鼓励学生发挥聪明才智，设计出功能更加完善的项目电路图，注重创新思维的培养，同时锻炼学生的动手能力，充分调动学生的主观能动性，使学生乐于学习、乐于探索。“简单数字抢答器”项目教学的实施方案如下：
测试常用集成门芯片的逻辑功能，如测试芯片74LS08，74LS32，74LS04（CD40106）、4LS00（CD4011）的逻辑功能；通过亲自布线，掌握常用集成门芯片对信号的控制作用；了解常用74系列门电路的管脚排列；正确使用面包板，正确安装元器件与集成芯片，布线合理，符合工艺要求，具有成本意识与安全意识；画出简单数字抢答器的电路原理图以及布线线图；实际安装制作简单数字抢答器电路；检测、调试、维修简单数字抢答器电路；验收简单数字抢答器电路，并完成项目报告。
三、学习评价设计
项目考核均采用“三位一体”评价模式，即学生自我评价、班组评价、教师（师傅）评价。理论与实践一体化的综合评价模式中，学生不仅会自行设计与制作简单数字抢答器电路，而且能提出该电路的设计与制作缺陷，能对该电路进行一定的电路改造，能自由表达自己的观点，重点培养学生的表达能力与自信心。
（一）期末总评设计
期末总评采用“235”考核方式，即平时成绩20％+期末理论综合考核30％+项目能力考核50％。
（二）项目能力考核评价设计
项目能力考核评价设计详见表1。
（三）期末理论综合考核设计