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大規模集成電路設計范文1
關鍵詞：微電子學；實驗室建設；教學改革；
1微電子技術的發展背景
美國工程技術界在評出20世紀世界最偉大的20項工程技術成就中第5項——電子技術時指出：“從真空管到半導體，集成電路已成為當代各行各業智能工作的基石”。微電子技術發展已進入系統集成(SOC—SystemOnChip)的時代。集成電路作為最能體現知識經濟特征的典型產品之一，已可將各種物理的、化學的和生物的敏感器(執行信息獲取功能)和執行器與信息處理系統集成在一起，從而完成從信息獲取、處理、存儲、傳輸到執行的系統功能。這是一個更廣義的系統集成芯片，可以認為這是微電子技術又一次革命性變革。因而勢必大大地提高人們處理信息和應用信息的能力，大大地提高社會信息化的程度。集成電路產業的產值以年增長率≥15%的速度增長，集成度以年增長率46%的速率持續發展，世界上還沒有一個產業能以這樣的速度持續地發展。2001年以集成電路為基礎的電子信息產業已成為世界第一大產業。微電子技術、集成電路無處不在地改變著社會的生產方式和人們的生活方式。我國信息產業部門準備充分利用經濟高速發展和巨大市場的優勢，精心規劃，重點扶持，力爭通過10年或略長一段時間的努力，使我國成為世界上的微電子強國。為此，未來十年是我國微電子技術發展的關鍵時期。在2010年我國微電子行業要實現下列四個目標：
(1)微電子產業要成為國民經濟發展新的重要增長點和實現關鍵技術的跨越。形成2950億元的產值，占GDP的1.6%、世界市場的4%，國內市場的自給率達到30%，并且能夠拉動2萬多億元電子工業產值。從而形成了500~600億元的純利收入。
(2)國防和國家安全急需的關鍵集成電路芯片能自行設計和制造。
(3)建立起能夠良性循環的集成電路產業發展、科學研究和人才培養體系。
(4)微電子科學研究和產業的標志性成果達到當時的國際先進水平。
在這一背景下，隨著國內外資本在微電子產業的大量投入和社會對微電子產品需求的急驟增加，社會急切地需要大量的微電子專門人才，僅上海市在21世紀的第一個十年，就需要微電子專門人才25萬人左右，而目前尚不足2萬人。也正是在這一背景下，1999年以來，全國高校中新開辦的微電子學專業就有數十個。2002年8月教育部全國電子科學與技術專業教學指導委員會在貴陽工作會議上公布的統計數據表明，相當多的高校電子科學與技術專業都下設了微電子學方向。微電子技術人才的培養已成為各高校電子信息人才培養的重點。
2微電子學專業實驗室建設的緊迫性
我國高校微電子學專業大部分由半導體器件或半導體器件物理專業轉來，這些專業的設立可追溯到20世紀50年代后期。辦學歷史雖長，但由于多年來財力投入嚴重不足，而微電子技術發展迅速，國內大陸地區除極個別學校外，其實驗教學條件很難滿足要求。高校微電子專業實驗室普遍落后的狀況，已成為制約培養合格微電子專業人才的瓶頸。
四川大學微電子學專業的發展同國內其它院校一樣走過了一條曲折的道路。1958年設立半導體物理方向(專門組)，在其后的40年中，專業名稱幾經變遷，于1998年調整為微電子學。由于社會需求強勁，1999年微電子學專業擴大招生數達90多人，是以往招生人數的2倍。當時，我校微電子學專業的辦學條件與微電子學學科發展的要求形成了強烈反差：實驗室設施陳舊、容量小，教學大綱中必需的集成電路設計課程和相應實驗幾乎是空白；按照新的教學計劃，實施新課程和實驗的時間緊迫，基本設施嚴重不足；教師結構不合理，專業課程師資缺乏。
在關系到微電子學專業能否繼續生存的關鍵時期，學校組織專家經過反復調研、論證，及時在全校啟動了“523實驗室建設工程”。該工程計劃在3~5年時間內，籌集2~3億資金，集中力量創建5個適應多學科培養創新人才的綜合實驗基地；重點建設20個左右基礎(含專業及技術基礎)實驗中心(室)；調整組合、合理配置、重點改造建設30個左右具有特色的專業實驗室?！?23實驗室建設工程”的啟動，是四川大學面向21世紀實驗教學改革和實驗室建設方面的一個重要跨越。學校將微電子學專業實驗室的建設列入了“523實驗室建設工程”首批重點支持項目，2000年12月開始分期撥款275萬元，開始了微電子學專業實驗室的建設。怎樣將有限的資金用好，建設一個既符合微電子學專業發展方向，又滿足本科專業培養目標要求的微電子學專業實驗室成為我們學科建設的重點。
3實驗室建設項目的實施
3.1整體規劃和目標的確立
微電子技術的發展要求我們的實驗室建設規劃、實驗教改方案、人才培養目標必須與其行業發展規劃一致，既要腳踏實地，實事求是，又必須要有前瞻性。尤其要注意國際化人才的培養。微電子的人才培養若不能實現國際化，就不能說我們的人才培養是成功的。
基于這樣的考慮，在調查研究的基礎上，我們將實驗室建設整體規劃和目標確定為：建立國內一流的由微電子器件平面工藝與器件參數測試綜合實驗及超大規模集成電路芯片設計綜合實驗兩個實驗系列構成的微電子學專業實驗體系，既滿足微電子學專業教學大綱要求，又適應當今國際微電子技術及其教學發展需求的多功能的、開放性的微電子教學實驗基地。我們的目標是：
(1)建立有特色的教學體系——微電子工藝與設計并舉，強化理論基礎、強化綜合素質、強化能力培養。
(2)保證寬口徑的同時，培養專業技能。
(3)建立開放型實驗室，適應跨學科人才的培養。
(4)在全國微電子學專業的教學中具有一定的先進性。
實踐中我們認識到，要實現以上目標、完成實驗室建設，必須以教學體系改革、教材建設為主線開展工作。
3.2重組實驗教學課程體系，培養學生的創新能力和現代工業意識
實驗課程體系建設的總體思路是培養創造性人才。實驗的設置要讓學生成為實驗的主角和與專業基礎理論學習相聯系的主動者，能激發學生的創造性，有專業知識縱向和橫向自主擴展和創新的余地。因此該實驗體系將是開放式的、有層次的和與基礎課及專業基礎課密切配合的。實驗教學的主要內容包括必修、選修和自擬項目。我們反復認真研究了教育部制定的本科微電子學專業培養大綱及國際上對微電子學教學提出的最新基本要求。根據專業的特點，充分考慮目前國內大力發展集成電路生產線(新建線十條左右)和已成立近百家集成電路設計公司對人才的強烈需求，為新的微電子專業教學制定出由以下兩個實驗系列構成的微電子學專業實驗體系。
(1)微電子器件平面工藝與器件參數測試綜合實驗。
這是微電子學教學的重要基礎內容，也是我校微電子學教學中具有特色的實驗課程。這一實驗系列將使學生了解和初步掌握微電子器件的主要基本工藝，工藝參數的控制方法和工藝質量控制的主要檢測及分析方法，深刻地了解成品率在微電子產品生產中的重要性。同時，半導體材料特性參數的測試分析系列實驗是配合“半導體物理”和“半導體材料”課程而設置的基本實驗，通過整合，實時地與器件工藝實驗配合，雖增加了實驗教學難度，卻使學生身臨其境直觀地掌握了工藝對參數的影響、參數反饋對工藝的調整控制、了解半導體重要參數的測試方法并加深對其相關物理內涵的深刻理解。這樣的綜合實驗，對于學生深刻樹立產品成品率，可靠性和生產成本這一現代工業的重要意識是必不可少的。
(2)超大規模集成電路芯片設計綜合實驗。
這是微電子學教學的重點基礎之一。教學目的是掌握超大規模集成電路系統設計的基本原理和規則，初步掌握先進的超大規模集成電路設計工具。該系列的必修基礎實驗共80學時，與之配套的講授課程為“超大規模集成電路設計基礎”。除此而外，超大規模集成電路測試分析和系統開發實驗不僅是與“超大規模集成電路原理”和“電路系統”課程套配，使學生更深刻的理解和掌握集成電路的特性；同時也是與前一系列實驗配合使學生具備自擬項目和獨立創新的理論及實驗基礎。
3.3優化設施配置，爭取項目最佳成效
由于項目實施的時間緊迫、資金有限。我們非常謹慎地對待每一項實施步驟。力圖實現設施的優化配置，使項目產生最佳效益。最終較好地完成了集成電路設計實驗體系和器件平面工藝實驗體系的實施。具體內容包括：
(1)集成電路設計實驗體系。集成電路設計實驗室機房的建立——購買CADENCE系統軟件(IC設計軟件)、ZENILE集成電路設計軟件；集成電路設計實驗課程體系由EDA課程及實驗、FPGA課程及實驗、PSPICE電路模擬及實驗、VHDL課程及實驗、ASIC課程及實驗、IC設計課程及實驗等組成。
(2)器件平面工藝實驗體系和相關參數測試分析實驗。結合原有設備新購并完善平面工藝實驗系統，包括：硼擴、磷擴、氧化、清洗、光刻、金屬化等；與平面工藝同步的平面工藝參數測試，包括：方塊電阻、C-V測試(高頻和準靜態)、I-V測試、Hall測試、膜厚測試(ELLIPSOMETRY)及其它器件參數測試(實時監控了解器件參數，反饋控制工藝參數)；器件、半導體材料物理測試設備，如載流子濃度、電阻率、少子壽命等。
(3)與實驗室硬件建設配套的軟件建設和環境建設。實驗室環境建設、實驗室崗位設置、實驗課程的系統開設、向相關學院及專業提出已建實驗室開放計劃、制定各項管理制度。
在實驗室的階段建設中，我們分步實施、邊建邊用、急用優先，在建設期內就使實驗室發揮出了良好的使用效益。
3.4強化管理，實行教師負責制
新的實驗室必須要有全新的管理模式。新建實驗室和實驗課程的管理將根據專業教研室的特點，采取教研室主任和實驗室主任統一協調下的教師責任制。在兩大實驗板塊的基礎上，根據實驗內容的布局進一步分為4類(工藝及測試，物理測試，設計和集成電路參數測試，系統開發)進行管理。原則上，實驗設施的管理及實驗科目的開放由相應專業理論課的教師負責，在項目的建立階段，將按前述的分工實施責任制，其責任的內容包括：組織設備的安裝調試，設備使用規范細則的制定，實驗指導書的編寫等。根據專業建設的規劃，在微電子實驗室建設告一段落后，主管責任教師將逐步由較年青的教師接任。主管責任教師的責任包括：設備的維護和保養，使用規范和記錄執行情況的監督，組織對必修和選修科目實驗指導書的更新，組織實驗室開放及輔導教師的安排，完善實驗室開放的實施細則等。
實驗課將是開放式的。結合基礎實驗室的開放經驗和微電子專業實驗的特點，要求學生在完成實驗計劃和熟悉了設備使用規范細則的條件下，對其全面開放。對非微電子專業學生的開放，采取提前申請，統一完成必要的基礎培訓后再安排實驗的方式。同時將針對一些專業的特點編寫與之相適應的實驗教材。
4取得初步成果
微電子學專業實驗室通過近3年來的建設運行，實現或超過了預期建設目標，成效顯著，于2002年成功申報為"；四川省重點建設實驗室"；。現將取得的初步成果介紹如下：
(1)在微電子實驗室建設的促進下，為適應新條件下的實驗教學，我們調整了教材的選用范圍。微電子學專業主干課教材立足選用國外、國內的優秀教材，特別是國外能反映微電子學發展現狀及方向的先進教材，我們已組織教師編撰了能反映國際上集成電路發展現狀的《集成電路原理》，選用了最新出版教材《大規模集成電路設計》，并編撰、重寫及使用了《集成電路設計基礎實驗》、《超大規模集成電路設計實驗》、《平面工藝實驗》、《微電子器件原理》、《微電子器件工藝原理》等教材。
在重編實驗教材時，改掉了"；使用說明"；式的教材編寫模式。力圖使實驗教材能配合實驗教學培養目標，啟發學生的想象力和創造力，尤其是誘發學生的原發性創新能力乃至創新沖動。
(2)對本科微電子學的教學計劃、教學大綱和教材進行了深入研究和大幅度調整，并充分考慮了實驗課與理論課的有機結合。堅持并發展了我校微電子專業在器件工藝實驗上的特色和優勢，通過對實驗課及其內容進行整合更新，使實驗更具綜合性。如將過去的單一平面工藝實驗與測試分析技術有機的結合，將原來相互脫節的芯片工藝、參數測試、物理測試等有機地整合在一起，以便充分模擬真實芯片工藝流程。使學生在獨立制造出半導體器件的同時，能對工藝控制進行實時綜合分析。
(3)引入了國際上最通用、最先進的超大規模集成電路系統設計教學軟件(如CADENCE等)，使學生迅速地掌握超大規模集成電路設計的先進基本技術，激發其創造性。為了保證這一教學目的的實現，我們對
專業的整體教學計劃做了與之配合的調整。在第5學期加強了電子線路系統設計(如EDA、PSPICE等)的課程和實驗內容。在教學的第4學年又預留了足夠的學時，作為學生進一步掌握這一工具的選修題目的綜合訓練。
(4)所有的實驗根據專業基礎課的進度分段對各年級學生隨時開放。學生根據已掌握的專業理論知識和實驗指導書選擇實驗項目，提出實驗路線。鼓勵學生對可提供的實驗設施作自擬的整合，促進學生對實驗課程的全身心的投入。
在實驗成績的評定上，不簡單地看實驗結果的正確與否，同時注重實驗方案的合理性和創造性，注重是否能對實驗現象有較敏銳的觀察、分析和處理能力。
(5)通過送出去的辦法，把教師和實驗人員送到器件公司、設計公司培訓，并積極開展了校內、校際間的進修培訓。推促教師在專業基礎和實驗兩方面交叉教學，提高了教師隊伍的綜合素質。
(6)將集成電路設計實驗室建設成為電子信息類本科生的生產實習基地，為此，我們參加了中芯國際等公司的多項目晶圓計劃。
加入了國內外EDA公司的大學計劃，以利于實驗室建設發展和提高教學質量，如華大公司支持微電子實驗室建設，贈送人民幣1100萬元軟件(RFIC，SOC等微電子前沿技術)已進入實驗教學。
5結語
大規模集成電路設計范文2
關鍵詞：微電子實驗室；集成電路設計；微電子工藝；實驗教學；
作者簡介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規模集成電路教學與科研工作
當前，全球微電子技術及產業飛速發展，22nm節點技術已量產，以微電子集成電路為核心的電子信息產業已成為全球第一大產業，而我國的微電子技術及產業同國外比還有較大的差距，集成電路設計和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當前和今后一段時期是我國微電子產業發展的重要戰略機遇期和攻堅期，2014年6月我國了《國家集成電路產業發展推進綱要》以加快推進我國集成電路產業發展，并明確指出“重點支持集成電路制造領域”[1]。因此，為適應該領域技術和產業的人才需求，亟須加強對微電子和集成電路相關專業本科生的工藝實驗與工程實踐能力的訓練，培養其創新和實踐能力。
高校實驗室是培養創新和實踐能力重要基地，也是開展教學、科研、生產實踐三結合的重要場所[2-3]，特別是對于實踐性強的微電子學科，實驗室在教學中發揮著舉足輕重的作用。因此，建設專業的實驗室并開展實踐與創新相結合的實驗教學，才能更多、更有效地培養滿足社會急需的微電子技術人才[4]。
1微電子實驗室建設指導思想
微電子實驗室建設及人才的培養是以國家對微電子技術人才的需求為目的，以滿足社會經濟快速發展的需要。近10多年來是我國微電子和集成電路產業飛速發展時期，2000年和2011年國家先后出臺了《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》、《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》，到2014年了《國家集成電路產業發展推進綱要》。在政策導向下，高校微電子專業實驗的建設成就也十分顯著。但是，我國的微電子技術及產業同國外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點是縮小微電子實驗室技術的差距。因此，對于高校微電子專業實驗室的建設發展還需進一步的改革創新[5-7]。
微電子實驗室建設應以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》為導則，明確國家教育改革戰略目標和戰略主題是優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養，要著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力[8]。
在實驗室建設的措施實施上，一是貫徹實施《高等學校本科教學質量與教學改革工程》，進一步推動高校實驗室建設和實驗教學改革，促進優質教學資源共享，提升高等學校辦學水平，加強學生動手能力、實踐能力和創新能力的培養，全面提高教育質量；二是貫徹實施《卓越工程師教育培養計劃》，面向微電子產業，按通用標準和行業標準強化培養學生的工程和創新能力[9-10]。
2微電子實驗室建設
為適應國際半導體產業和我國電子信息產業的快速發展以及社會對微電子專業人才的大量需求，從2002年起我校就對微電子實驗室進行了改造，并持續進行了升級換代建設，截止到目前共計投入了800余萬元的建設經費。我校的微電子實驗室建設主要包括2方面的內容，一是微電子設計實驗室建設，二是微電子工藝實驗室建設。目前，微電子實驗室可滿足每年500人的實驗教學規模以及高水平實驗項目的開設。學生在此完成集成電路芯片設計、制造的整個過程，并對制造的芯片進行測試和分析。
2.1微電子設計實驗室建設
微電子設計實驗室主要開展超大規模集成電路設計以及微電子器件仿真和工藝模擬的實驗教學。教學目的是使學生掌握超大規模集成電路設計的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設計的電子設計自動化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計算機輔助設計TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計投資300余萬元用于微電子設計教學實驗室建設，建立了配備40臺SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內共享第二層交換網絡，多個實驗室可以同時使用授權EDA、TCAD軟件。
微電子設計教學內容的建設包括以下內容：
一是開設VHDL(高速硬件描述語言)程序實驗，要求學生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對程序代碼進行仿真綜合。目的使學生掌握運用VHDL語言進行邏輯電路設計的技能。
二是開設FPGA(現場可編程門陣列)實驗，要求學生將綜合后的網表文件下載到FPGA器件中，對設計的電路進行硬件驗證。目的是使學生掌握電子設計的FPGA物理實現方法，以及應用示波器等調試儀器對電路進行診斷排錯的技巧。
三是開設ASICAPR(專用集成電路自動布局布線)版圖設計實驗，要求學生將通過硬件驗證過的電路設計，借助半定制的ASIC設計EDA工具，結合代工廠提供的標準單元庫，進行自動布局布線，得到所設計電路的物理版圖。目的是使學生掌握電子設計的AISC實現方法。
四是開設工藝模擬和器件仿真實驗，要求學生通過TCAD軟件的學習熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產生的器件結構，在滿足制造設備的能力和精度下(即給定工藝參數范圍內)，讓學生設計實驗并加以仿真實現。
2.2微電子工藝實驗室建設
微電子技術的發展是以集成電路制造技術工藝節點為標志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學最新最前沿的技術，但是不斷升級換代，昂貴的實驗設備費用是任何高校都負擔不起的。況且，每一代集成電路制造技術的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進性的實驗教學是沒有必要的。所以，結合實際教學資源情況，建設主流、典型工藝技術的工藝實驗線，并開展理論聯系實踐的實驗教學是微電子工藝實驗室建設的重點。
我校先后投入500余萬元建設微電子工藝教學實驗室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設備條件的限制，因地制宜地開發了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實驗課程的學時數都為40學時，學生根據專業方向選擇具體工藝類型。
微電子工藝實驗課程的目的是培養學生具有一定的工藝設計和分析能力，并通過實踐掌握集成電路制造工藝流程。
首先，通過TCAD軟件的學習熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結構設計實驗并加以仿真實現。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學特性，還可以了解器件工作時內部物理機制，能夠直觀分析器件內部能帶、電場、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學生分析工藝參數的變化對器件物理特性影響，從而最終導致電學參數的改變，從而有利于學生深入理解工藝原理與器件機理的聯系。
然后，根據設計的器件尺寸參數，采用L-edit圖形編輯器進行器件版圖設計，并且選用已設計的器件單元來設計簡單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進行工藝實驗實踐環節，采用設計的版圖制作掩膜版。微電子工藝實驗課程的工程化能力要求也主要體現在這一環節，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應的實踐能力。在這一過程既要培養實際操作能力，更要培養分析問題、解決問題的能力，分析工藝過程中的原因以及造成芯片測試參數與設計參數差別的原因。
2.3實驗教學資源建設
2.3.1實驗教材編寫
微電子設計實驗開設的難點之一是實驗步驟繁多，學生操作起來較為困難。其原因是國內外缺乏針對本科學生的實驗指導書，而EDA工具廠商提供的操作指南過于繁瑣，本科學生難以掌握。為配合上述實驗的開展，課程組組織相關有實際ASIC設計經驗的教師編寫了《VLSI自動布局布線(APR)設計實驗指導書》實驗教材，從操作原理、操作步驟、數據管理、報告撰寫等方面對學生進行指導，力求做到學生通過閱讀實驗教材就能按圖索驥，自行完成實驗流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實際操作的截面圖，力爭反映出每一個操作細節。
對于微電子工藝實驗，由于實驗內容根據學校實驗工藝線實際條件開設，實驗內容一是要具有代表性，二是要根據實際情況建立工藝流程。因此，也沒有現成的教材或實驗指導書可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實踐經驗的教師，根據實驗室設備條件編寫了對應的、適用的《微電子器件設計與制造綜合性實驗指導書》實驗教材。
2.3.2多媒體資料制作
教學信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網絡等載體，這是現代教學發展的必然趨勢。實驗教學多媒體資料可以充分調動教學要素，激發學生的學習興趣，融教與學為一體[11-12]。
為了讓學生對集成電路設計和微電子制造工藝有直觀的認識。課程組結合實際的實驗實踐教學過程，制作了全程相關單項工藝原理、流程及設備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實驗課程是與實際聯系很緊密的課程，形象化教學素材十分豐富，能激發學生的學習興趣，對提高教學效果、教學質量非常有益。同時制作器件、集成電路電路的設計、仿真視頻演示多媒體資料，讓學生能快速熟悉設計軟件并理解設計方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎上，掌握器件和集成電路的設計方法，最后通過實驗操作制作芯片并測試。
3微電子實驗室建設成效
充分發揮了以學生為主的教學形式，完成從設計到實驗制作再到測試驗證整個過程。每個學生都設計了各自結構的器件，因此在器件制作過程中，每個學生就會切實關注每步工藝對器件性能的影響，在實際工藝過程中的操作鍛煉了動手能力，在實踐過程中了解哪些工藝因素可能對器件造成影響。微電子實驗教學將理論與實踐結合、創新與實踐結合，培養了學生分析問題、解決問題的能力。
微電子實驗采用理論聯系實際的方式在國內首次實現了“微電子工藝原理”課程的完整實驗教學，并因此而獲得2004年四川省教學成果二等獎。此外，我?！半娮涌茖W與技術”在2012年全國學科評估中排名全國第一，其中微電子實驗教學是本學科本科教學的重要組成部分。
我校微電子實驗室除了滿足每年本校500人的實驗教學外，還向其他高校或二級學院開設微電子實驗課程，如西南交通大學和電子科技大學成都學院，起到了教學資源共享，以及輻射帶動作用。
大規模集成電路設計范文3
如今，全球正迎來電子信息時代，這一時代的重要特征是以電腦為核心，以各類集成電路，特別是大規模、超大規模集成電路的飛速發展為物質基礎，并由此推動、變革著整個人類社會，極大地改變著人們的生活和工作方式，成為體現一個國家國力強弱的重要標志之一。因為無論是電子計算機、現代信息產業、汽車電子及消費類電子產業，還是要求更高的航空、航天及軍工產業等領域，都越來越要求電子產品具有高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、輕型化、便攜化以及將大眾化普及所要求的低成本等特點。滿足這些要求的正式各類集成電路，特別是大規模、超大規模集成電路芯片。要將這些不同引腳數的集成電路芯片，特別是引腳數高達數百乃至數千個I/O的集成電路芯片封裝成各種用途的電子產品，并使其發揮應有的功能，就要采用各種不同的封裝形式，如DIP、SOP、QFP、BGA、CSP、MCM等。可以看出，微電子封裝技術一直在不斷地發展著。
現在，集成電路產業中的微電子封裝測試已與集成電路設計和集成電路制造一起成為密不可分又相對獨立的三大產業。而往往設計制造出的同一塊集成電路芯片卻采用各種不同的封裝形式和結構。今后的微電子封裝又將如何發展呢？根據集成電路的發展及電子整機和系統所要求的高性能、多功能、高頻、高速化、小型化、薄型化、輕型化、便攜化及低成本等，必然要求微電子封裝提出如下要求：
(1)具有的I/O數更多；(2)具有更好的電性能和熱性能；(3)更小、更輕、更薄，封裝密度更高；(4)更便于安裝、使用、返修；(5)可靠性更高；(6)性能價格比更高；
2未來微電子技術發展趨勢
具體來說，在已有先進封裝如QFP、BGA、CSP和MCM等基礎上，微電子封裝將會出現如下幾種趨勢：
DCA（芯片直接安裝技術）將成為未來微電子封裝的主流形式
DCA是基板上芯片直接安裝技術，其互聯方法有WB、TAB和FCB技術三種，DCA與互聯方法結合，就構成板上芯片技術（COB）。
當前，在DCA技術中，WB仍是主流，但其比重正逐漸下降，而FCB技術正迅速上升。因為它具有以下優越性：
（1）DCA特別是FC（倒裝芯片）是“封裝”家族中最小的封裝，實際上是近于無封裝的芯片。
（2）統的WB只能利用芯片周圍的焊區，隨著I/O數的增加，WB引腳節距必然縮小，從而給工藝實施帶來困難，不但影響產量，也影響WB質量及電性能。因此，高I/O數的器件不得不采用面陣凸點排列的FC。
（3）通常的封裝（如SOP、QFP）從芯片、WB、引線框架到基板，共有三個界面和一個互聯層。而FC只有芯片一個基板一個界面和一個互聯層，從而引起失效的焊點大為減少，所以FCB的組件可靠性更高。
（4）FC的“引腳”實際上就是凸點的高度，要比WB短得多，因此FC的電感非常低，尤其適合在射頻移動電話，特別是頻率高達2GHz以上的無線通信產品中應用。
（5）由于FC可直接在圓片上加工完成“封裝”，并直接FCB到基板上，這就省去了粘片材料、焊絲、引線框架及包封材料，從而降低成本，所以FC最終將是成本最低的封裝。
（6）FC及FCB后可以在芯片背面直接加裝散熱片，因此可以提高芯片的散熱性能，從而FC很適合功率IC芯片應用。
通過以上對DCA及FCB優越性的分析，可以看出DCA特別是FCB技術將成為未來微電子封裝的主流形式應是順理成章的事。
2.2三維（3D）封裝技術將成為實現電子整機系統功能的有效途徑
三維封裝技術是國際上近幾年正在發展著的電子封裝技術，它又稱為立體微電子封裝技術。3D已成為實現電子整機系統功能的有效途徑。
各類SMD的日益微型化，引線的細線寬和窄間距化，實質上是為實現xy平面（2D）上微電子組裝的高密度化；而3D則是在2D的基礎上，進一步向z方向，即向空間發展的微電子組裝高密度化。實現3D，不但使電子產品的組裝密度更高，也使其功能更多，傳輸速度更高、相對功耗更低、性能更好，而可靠性也更高等。
與常規的微電子封裝技術相比，3D可使電子產品的尺寸和重量縮小十倍。實現3D，可以大大提高IC芯片安裝在基板上的Si效率（即芯片面積與所占基板面積之比）。對于2D多芯片組件情況，Si效率在20%—90%之間，而3D的多芯片組件的Si效率可達100%以上。由于3D的體密度很高，上、下各層間往往采取垂直互聯，故總的引線長度要比2D大為縮短，因而使信號的傳輸延遲線也大為減小。況且，由于總的引線長度的縮短，與此相關的寄生電容和寄生電感也大為減小，能量損耗也相應減少，這都有利于信號的高速傳輸，并改善其高頻性能。此外，實現3D，還有利于降低噪聲，改善電子系統性能。還由于3D緊密堅固的連接，有利于可靠性的提高。
3D也有熱密度較大、設計及工藝實施較復雜的不利因素，但隨著3D技術日益成熟，這些不利因素是可以克服的。
總之，微電子封裝技術的發展方向就是小型化、高密度、多功能和低成本。
參考文獻
[1]微電子封裝技術[M].中國電子學會生產技術學分會叢書編委會.中國科學技術大學出版社.
[2]金玉豐.微系統封裝技術概論[M]科學出版社.2006第1版.
大規模集成電路設計范文4
關鍵詞：電子科學與技術；本科培養方案；課程設置；辦學特色
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0070-02
21世紀被稱為信息時代，電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用，必然導致電子科學與技術產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用，也對人才的培養提出了更高的要求。因此，本文從人才的社會需求出發，結合我校實際情況，進行了本科專業培養方案的改革探索，并詳細介紹了培養方案的制定情況。
一、人才的社會需求情況
目前，我校電子科學與技術專業的本科畢業生主要面向長三角地區龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業，市場對專業人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業的分布不均，分類較細，且發展變化較快。另外，電子科學與技術產業結構具有多樣性，既有勞動密集型的大型企業、大公司，更多的是小公司和小企業；既有國有企業和私營企業，更有合資、獨資的外企。因此，社會需求與本專業畢業生的供需矛盾還會繼續存在。
二、專業的培養目標和定位
本專業培養具備微電子、光電子領域的寬厚專業基礎知識，熟練實驗技能，能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統的新工藝、新技術研究開發和設計技能，有較強的工程實踐能力，能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發和管理工作工程技術人才。并且結合我?！按蠊こ逃^”人才培養特色，依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養的原則，培養適應微電子和新興光電行業乃至區域社會經濟建設需求的工程技術型人才。
三、本科培養方案制定的思路
電子科學與技術專業培養方案參照工程教育認證的要求，以及專業下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養方向的思路制定。注重培養學生的專業基礎知識和實踐工程能力，使畢業生能滿足長三角地區微電子、光電子和新能源行業發展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統設計方面，光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養方案的改革探索
要實現電子科學與技術專業的培養目標，適應電子信息產業的不斷發展，并結合我校學科發展方向和特色，對電子科學與技術專業本科人才培養方案進行了研究，并對省內外幾所高校電子科學與技術專業的培養方案進行調研，最終形成了富有特色的電子科學與技術專業人才培養方案，主要內容如下：
1.培養方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業本科培養方案的整體框架時，根據“加強基礎、拓寬專業、培養能力”和培養工程技術型人才的辦學理念下，專業培養方案分人文與社會科學、專業基礎和專業課三個模塊，下設微電子和光電子材料與器件兩個專業方向。學生在前兩年學習相同的課程，到大三時根據自己的興趣選擇專業方向，選修各自方向的專業課。由于兩個方向的不同培養要求，因此在專業基礎選修課、專業必修課和專業選修課方面設置限選模塊，每個專業方向必須修滿相應的學分才能畢業。
2.改革專業基礎課程。專業基礎課程是為專業課程奠定基礎，因此，在保留了原有電子信息類專業通常所開設的電子類課程外，增加了與專業相關的課程，如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程，刪減了原先與物理類相關的一些課程，如物理學史、原子物理、熱力學與統計物理學等，并刪減了一些計算機軟件類課程，如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業基礎選修課程分方向限選模塊，兩個專業方向對應有不同的專業基礎選修課程。
3.優化專業課程。專業課程是整個專業教育中的主干部分，微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向，開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向，開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業課程里面還設置有專業實驗，通過加強實驗環節，訓練學生的動手操作能力，增強學生的理論知識。
五、與省內外專業人才培養的區別
具有電子科學與技術專業的各大高校分布在不同的地區，服務于不同的區域經濟，這就要求專業學生的培養具有區域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區、不同層次高校的電子科學與技術專業的培養方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系，也可以發現與其他高校之間的差異。具體表現為以下幾個方面：
1.專業定位。各個學校的電子科學與技術專業依據自身的師資力量、辦學條件、區域經濟要求確定專業的發展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室，人才培養定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統的設計和開發等方面工作的工程技術人才。浙江工業大學的電子科學與技術專業主要培養光通信、電子電路系統、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業定位在培養能夠在電路與系統、集成電路與系統等領域從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業主要定位在培養能從事光電子材料與器件開發的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業定位于服務長三角地區半導體和新能源行業，培養能從事集成電路設計與開發、光電子材料與器件的研發等工作的工程技術人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子元器件、電子電路系統、電子集成系統的能力，在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統原理和應用、現代DSP技術及應用等專業課程。浙江工業大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子電路系統、集成電路系統的能力，開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業課程，以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業培養學生設計與開發電路與系統、集成電路與系統，從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的能力，開設了信號與系統、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業課程，以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養學生從事光電子器件、光電系統和集成電路的設計、開發、應用的能力，開設了信號與系統、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業培養學生設計與開發光電子材料與器件的能力，開設有信號與系統、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業課程，以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業主要培養學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力，開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業課程，以及近代物理實驗、專業實驗等實驗類課程。
3.人才培養特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業的人才培養特色是注重集成電路設計、系統集成方面能力的培養。浙江工業大學的人才培養注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養。蘇州大學的人才培養注重電路與系統設計、集成電路與系統設計方面能力的培養。南京理工大學的人才培養注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的人才培養注重光電材料與器件方面能力的培養。我校的人才培養注重電子材料與電子器件的設計與開發、集成電路設計方面能力的培養。
參考文獻：
[1]陳鶴鳴，范紅，施偉華，徐寧.電子科學與技術本科人才培養方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會2005年學術年會論文集[C].17-20.
大規模集成電路設計范文5
關鍵詞：電壓基準源;低功耗;CMOS;POLY
Design of a Low Power CMOS Voltage Reference
GUO Lifang,YAO Ruohe,LI Wenguan
(Physics Science & Technology College,South China University of Technology,Guangzhou,510640,ChinaAbstract：An ultra low power,low temperature coefficient voltage reference is described in this paper.The characteristic of the weak inversion MOS transistor is used in this arichitecture.The voltage reference is implemented in CSMC 0.5 μm,double POLY,single metal CMOS process,the die size is 0.036 75 mm2.Test results show that: the maximum operation current is less than 380 nA,the line regulation from 2.5~6 V is 0.025%,the mean temperature coefficient from 20~100 ℃ is 64 ppm/℃ at 4 V supply voltage.The biggest innovations are smaller die size and lower power consumption than other voltage references.
eywords：bandgap voltage reference;low power;CMOS;POLYオ
1 引 言
大規模集成電路設計范文6
一、無線電液控制技術基本原理
無線電液控制技術的基本工作原理:首先,無線電液控制系統將操作者或機器的控制指令進行數字化處理(包括對信號的濾波,A/D轉化等處理),變為易于處理的數字信號;其次,對數字指令信號進行編碼處理;再次,指令信號在經發射系統進行數字調制后,通過發射天線以無線電波的方式傳遞給遠處的接收系統。最后,接收系統通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來,經過解調和解碼,轉換為控制指令,實現對各種類型閥的進行控制。
由于無線電液控制技術在工程機械領域占有重要地位,它也越來越受到各國的重視,都投入了很多的技術力量和資金進行研究開發。雖然紅外遙控也可以實現電液控制技術的遠程遙控,但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短(一般不會超過10米),且必需在同一直線上,中間不能有任何障礙物以及易受工業熱輻射影響等缺點,使得無線電液控制技術成為當前研究的主要方向。
二、無線電液控制技術的研究現狀及趨勢
(一)無線電液控制技術的研究現狀
最初,遙控電液控制系統都是采用有線遙控方式進行的。早在60年代初期,人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機械上的手動、電液多路閥,操作時通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥,線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業區外對機械設備進行操作控制,但是由于控制信號在電纜線中的衰減,使得遙控的距離有限,同時由于電纜線的存在,影響了操作的靈活性,而且數米長的電纜經常是生產事故中的主要根源。[2]
隨著無線電技術的成熟,把無線電技術引入電液控制系統成為了可能。由于無線電液控制技術是通過無線電波來傳遞控制指令,完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統都只能發射簡單的指令,如:打開/關閉等指令。進入70年代后,隨著大規模集成電路及專用微處理器的出現,開發出了可靠性更高的手持式無線遙控系統。后來,隨著數字處理技術的快速發展,無線數字通信技術的日趨成熟,利用數字通信技術的抗干擾能力強、易于對數字信號進行各種處理等等的優點,使得遙控系統的抗干擾性能逐步提高,安全性能大大改善;與此同時,模擬集成電路設計的迅速發展,各種高精度的模擬/數字轉換器(A/D)和數字/模擬轉換器(D/A)的研制成功,并把他們應用到無線電液控制系統中,使得無線電液控制系統不但能夠傳輸開關信號,也能夠傳輸模擬控制量并且對控制指令有較高分辨能力,也就是說,無線電液控制系統不但能夠控制普通的電磁開關閥,而且能夠控制比例閥。由于無線電液控制技術既有電液控制技術的優點,又有無線技術的優點,因此它有著很廣泛的應用,特別是在工程機械領域中。無線電液控制系統的典型應用場合如工業行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵(臂架)車、盾構掘進機的管片拼裝機等。
80年代初,美國Kraft TeleRobtics和約翰·迪爾等公司,相繼開發出無線遙控系統,并應用于挖掘機中,成功推出遙控挖掘機。其中,比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機。
1983年,日本小松制作所研究開發了各種工作裝置的微動控制和復合動作的無線電操縱,并成功改裝PC200-2型液壓挖掘機。
1987年,德國HBC公司研制成功應用于工程機械領域的工業無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進的數字化通信技術,傳輸的比例控制信號安全、可靠和實用,并對發射的指令有很高的分辨率;在接收端使用模擬技術可以使執行機構的加速、減速動作與無線電遙控裝置發射器上的動作完全成比例,從而實現對執行機構的無級控制。利用它,結合電液比例伺服驅動機構、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關閥,就可以實現工程機械的無線遙控。德國HBC無線電遙控系統采用的比例輸出信號(0-5V/10V、4-20mA、PWM0-2A)可與多個廠家電液多路閥信號匹配,可模擬手動操作方式達到與液壓控制系統互相間的協調。
與國外對無線電液控制技術的研究應用相比較,國內則相對比較晚,技術相對也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊,對黃河工程機械廠生產的ZY65型履帶式裝載機進行了遙控改造,使其成為一臺遙控裝載機。
(二)無線電液控制技術研究趨勢
隨著數字通信技術和超大規模集成電路的高速發展,把數字通信技術和高性能、高集成度的集成電路應用到無線電液控制技術中,使得無線電液控制器的性能更加完善,可靠性更加高。它們都推動著無線電液控制技術的發展,具體表現在以下幾個方面:(1)超大規模集成電路的飛速發展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高,同時為實現更強大的(下轉第152頁)(上接第193頁)功能提供了可能性;(2)數字通信技術提高了無線電液控制器的性能;(3)糾錯編碼技術提高了無線電液控制器的抗干擾能力。
三、無線電液控制技術在盾構管片拼裝機中的應用
盾構管片拼裝機是一六自由度機械手,由電液比例多路閥控制各個方向執行器動作,實現管片的拼裝。利用無線遙控系統控制電液比例多路閥的先導級就可以控制進入多路閥的流量。采用電液比例技術能提高管片機的拼裝速度,有效地降低工程造價。
四、結語
由于無線電液比例技術具有多方面的優點,在工程機械領域得到了廣泛的應用。將無線遙控技術應用于盾構管片拼裝機系統,將具有重要的工程應用意義。
【參考文獻】
[1] 鄭貴源.無線遙控裝置在工業控制中的應用[J].機械與電子,1997,(2).
