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集成電路的設計流程范文1
關鍵詞:中心城市;應急道路運輸體系;建設問題
中圖分類號:F540.8 文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)29-0059-02
近年來,我國地震、冰雪災害、水災和泥石流等突發性自然災害事件頻發,給國家和人民生命財產造成了巨大的損失。在應對各類重大突發性公共事件實踐中,我國已經逐漸具備了較高應急保障能力,但如何在第一時間把應急救災物資運送到事件突發地,最大限度地搶救人民生命財產、降低各類損失的能力還有待進一步加強。因此,應急物流體系建設刻不容緩,尤其是中心城市應急物流道路運輸體系建設由于其特點和地位更需要重點加強建設。
一、應急物流和應急物流體系的概念
應急物流是指以提供重大自然災害、突發性公共衛生事件及公共安全事件等突發性事件所需應急物資為目的,以追求時間效益最大化和災害損失最小化為目標的特種物流活動。應急物流體系,就是圍繞著應急物流目標,由相關人員、技術裝備、應急物資、信息管理、軟硬件基礎設施、相關主體以及法律、法規、政策等因素共同構成的特殊物流系統。
二、中心城市應急物流道路運輸體系建設的作用、地位和特點
中心城市應急物流道路運輸系統是應急物流體系的重要組成部分,它負責突發事件時中心城市的應急物流道路運輸保障或跨區域應急物流道路運輸保障任務。從經濟安全、社會安定的角度來看,中心城市應急物流道路運輸系統平時必須要保證城市經濟與社會生活的物流供給,在發生自然災害等緊急狀態下,也必須在確保應急物流道路運輸的前提下,保證城市經濟與社會生活的正常進行和普通物流功能的發揮。由于目前我國應急體系的實際布局重心集中在中心城市,這里各種應急專業人才、物流企業、物資、設備資源集聚,所以其應急物流道路運輸系統往往還擔負跨地區支援性應急道路運輸的任務。因此,安全、高效的中心城市應急物流道路運輸系統在我國應急物流體系中占有舉足輕重的核心運作地位。
與普通道路運輸相比,應急道路運輸具有政府主導性、突發性、不確定性、強時效性、流量不均衡性、弱經濟性、社會公益性等不同的特點。正確認識應急物流道路運輸的特性,才能保證在突發事件發生時,以最短的時間安全、準確地把應急物資運送到應急目的地。
三、中心城市應急物流道路運輸體系建設的現狀和難點
應急物流道路運輸體系的完善和發達程度,直接影響和決定著應急物流道路運輸的保障能力。目前,中心城市應急物流道路運輸已基本形成在當地人民政府的領導和指揮下,交通運輸主管部門作為道路運輸應急保障工作的責任主體,道路運輸管理機構負責具體組織實施,將道路運輸應急保障體系與國防交通應急運輸體系相結合,體系同一、資源共享、管理聯動的應急物流道路運輸體系。形成平戰結合、快速反應、有序運轉的道路運輸應急保障組織體系和運行機制,在近期的抗災應急運輸中取得較明顯的效果。但是,與世界先進國家相比我們的應急能力還處于初級階段,同應急物流道路運輸體系建設要求相比嚴重滯后。其難點問題突出表現為:
1.指揮協調機制不健全,應急指揮機構協調難度大
應急物流道路運輸涉及到多個部門,往往屬于不同的管轄部門,跨部門、跨區域的協調,實際問題多,協調反應時間長,彼此陌生、溝通不暢,效率難以提高。應急物流中的應急物資需求量大、種類多,對運力的要求很高,單憑一個部門或企業無法獨立承擔,需要調動全社會的運力來確保應急物流的運輸要求。軍地一體,需要在制度上明確軍地雙方的權利和義務,真正保證快速響應。為了提高應急物流運輸指揮系統的協調決策能力,建議整合相關部門機構,建立常設的專業應急物流道路運輸指揮機構,專門負責應急物流道路運輸協調工作,保障應急物流道路運輸的高效運行和實施。
2.信息情報系統亟待完善
應急物流道路運輸信息網絡不夠完善,信息傳遞不及時,缺乏共享平臺。應急物流運輸信息系統是支撐應急物流道路運輸指揮組織的神經中樞。要實現應急物流運輸實時控制和應急物資精確運送,不同主體要協同合作,全面提升應急物流信息化水平。建議加強軍地一體化應急物流道路運輸信息化平臺的建設,包括應急物資信息、后備役車輛信息、應急專業人員信息、物流基礎設施信息等子系統的建設,確保應急物流運輸準確、完整、迅速、標準,信息手段較之常態下更為先進、穩定和抗干擾。
3.先進的科學技術和裝備應用程度低
運輸工具不先進、運輸技術落后、許多流程仍停留在笨重的體力操作形式中,極不適應應急運輸強時效性和流量不均衡性的要求。建議在應急道路運輸中,充分應用及時運輸技術和供應鏈管理技術,側重提高快速裝卸設備、托盤和集裝箱運輸比例,推廣應用條形碼、RFID、GIS、GPS等技術,提高先進的科學技術和裝備應用水平
4.社會動員參與組織水平亟待提高
應急運輸實踐中應急物流道路運輸體系的社會動員參與組織水平較差,參與應急運輸的企業應急業務能力和車輛設備水平參差不齊,實際操作效果較低,支出的應急物流運輸成本巨大。據統計,低效的應急物流運輸損失占災害總損失的15%―20%。盡管應急物流運輸中可以利用紀律性強、組織嚴密、反應迅速的特點,發揮其主力軍的作用,但是應急物流運輸時間緊、需求大,僅僅依靠軍隊的力量遠遠不能滿足需要。建議充分利用地方大型物流基地、設施,充分發揮大型第三方物流企業的業務優勢,實現軍地一體化的應急物資和運輸資源共享,降低應急運輸成本,提高社會動員參與組織的效率。
中心城市應急物流道路運輸體系建設是一個系統工程,在建設中要用系統的觀點綜合考量、全面整合;用系統和發展的眼光去發現問題,抓住關鍵環節解決問題,有效地促進中心城市應急物流道路運輸體系的建設。
The research of some difficult problems about central cities emergency
logistics roads transportation system
WU An-ji,MENG Qing-fang
(Xi'an Ya Ou transportation serve limited liability company, Xi'an, 710077, China)
[Abstract]there are obvious difference between Emergency logistics center city road transport and routine road transport due to its own characteristic, logistics conditions and time limit . Studying the construction of road transportation system in emergency logistics center city can ensure the efficiency of the emergency logistics. Combining the characteristics of center city road transport and center task of emergency command, we analyze coordination mechanism, the information from the support system, advanced logistics information technology application, mobilize social forces to explore how to improve and promote construction of emergency logistics transportation system in downtown city in order to meet the requirement of safety and accuracy of transport.
[key words] central cities; emergency logistics transportation system ;problem of construction
參考文獻:
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集成電路的設計流程范文2
關鍵詞：集成電路 壽命仿真 分析流程 競爭失效 CALCE-PWA
中圖分類號：V263.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0067-04
由于電子設備對溫度、振動最為敏感，且根據對電子產品失效原因的統計，溫度因素占43.3%，振動因素占28.7%，由這2種應力作用導致的產品的失效為71%[1]。因此，研究集成電路壽命需主要對溫度和振動2種應力進行仿真、評估并預計。據此壽命仿真主體結構中涉及的仿真項目主要有熱仿真、振動仿真、故障預計仿真。在諸如印刷電路板的典型電子產品的服役期內，熱應力、機械應力是產品所承受的主要環境載荷。文獻[2-4]從器件級薄弱環節的失效物理建模出發，通過對整板PCB的振動仿真與實驗，計算了元器件的壽命。文獻[5-7]研究了集成電路的壽命試驗條件，并對PCB電路板組件的溫度分布進行了仿真與實驗研究。此外，國內外學者針對集成電路的失效類別、失效原因開展了大量研究。但是上述研究較多的依賴物理樣機試驗，且計算集成電路壽命時未能綜合考慮集成電路復雜的失效因素。
該文基于協同仿真技術，采用競爭失效機制，選用電子產品中的一個整板PCB作為研究對象，對集成電路壽命進行預測，可在產品設計階段對集成電路的可靠性進行評估，并減少物理樣機試驗成本。
1 壽命分析流程
基于競爭失效機制的集成電路壽命預測的仿真分析流程如圖1所示。首先基于集成電路封裝類型完成模型建立；然后分別從熱仿真、振動仿真中導入模型所需應力參數，加載集成電路壽命剖面；最后根據競爭失效機制，獲取集成電路壽命。其中，集成電路管腳與電路板基板的互連處模型的建立采用競爭失效法則（即“最小薄弱原理”）。
整個流程中各主要步驟如下所示。
（1）獲取集成電路以及電路板組件結構及工藝信息。
（2）根據電路板組件工作環境條件制定壽命周期環境剖面。
（3）基于ANSYS軟件進行仿真分析，獲取熱仿真與振動仿真結果，為基于失效物理的故障預計提供數據支撐。
（4）建立熱故障預計模型與振動故障預計模型，分別進行壽命仿真分析，可得到故障預計結果，基于競爭失效機制，確定集成電路失效狀態，并得到壽命仿真計算結果。
2 研究對象
項目選取的某PCB電路板組件有限元模型網格劃分圖如圖2所示，圖右顯示了集成電路詳細模型的網格劃分效果。電路板組件模型采用SolidWorks軟件建立，對目標集成電路進行詳細的三維模型建模，對其他元器件采用長寬高與之相同的長方體等效處理。使用ANSYS軟件進行仿真分析，用內部MPC約束算法建立接觸單元來處理各元器件和電路板基板的裝配關系。
3 壽命周期環境剖面
熱仿真分析環境條件根據基本試驗中的各種工作環境溫度以及產品工作時對應的環控條件制定。因此，參考典型電子裝備高溫低溫試驗條件[8]，確定仿真溫度環境如下：熱天地面階段工作和不工作溫度為+70 ℃，冷天地面階段工作和不工作溫度為-55℃；熱天飛行階段工作溫度為+55 ℃，冷天飛行階段工作溫度為-40 ℃。
參照典型電子裝備環境試驗條件，確定電路板隨機振動試驗的功率譜密度，其最大值W0為0.04 g2/Hz。綜上，按照電路板實際工作條件，將環境應力簡化為溫度循環1（冷天工作）、溫度循環2（熱天工作）和隨機振動，見表1。
4 有限元仿真分析
4.1 熱仿真分析
針對工作環境溫度為70 ℃、55 ℃、-40 ℃、-55 ℃的情r進行穩態熱分析，表2為環境溫度70 ℃時電路板組件溫度云圖和集成電路溫度云圖。
通過對70 ℃工作環境溫度下電路板、集成電路溫度數據進行統計，得熱分析結果，電路板組件平均溫度為80.4 ℃，溫升為10.4 ℃，集成電路平均溫度為82.7 ℃，溫升為12.7 ℃。
4.2 振動分析
（1）模態分析。
振動分析時將電路板兩端插入導軌，故約束兩端UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ自由度；同時電路板兩側面被壓緊，故約束其UX方向自由度，并將約束載荷置于載荷集Constraints中。獲取電路板組件前三階模態振型如表3所示。
（2）隨機振動分析。
在完成模態分析基礎上按照振動環境條件開展隨機振動分析，可獲取位移云圖、加速度云圖。表4顯示了電路板組件位移云圖、電路板組件加速度云圖。
對隨機振動位移與加速度結果進行歸納，可得電路板位移、加速度，集成電路位移，為進行集成電路壽命計算提供數據支撐。
5 壽命仿真分析
5.1 模型建立
該研究中使用的壽命仿真軟件工具是CALCE-PWA，該軟件是用于電子組件設計和分析的一組集成工具，輸入熱分析與振動分析的結果，利用其故障模型可對印制板器件進行工作剖面下的故障預計。在完成電路板建模、部件建模和元器件建模的基礎上形成最終模型。
5.2 剖面設置
從熱仿真結果中獲取集成電路平均殼溫和集成電路安裝位置的電路板表面平均溫度，并按照溫度剖面將集成電路的詳細溫度數據輸入CALCE-PWA軟件中；結合隨機振動仿真結果設置振動剖面。表5給出溫度循環1（冷天工作）、溫度循環2（熱天工作）和振動剖面示例。
5.3 壽命預計
定義并加載集成電路壽命剖面后，即可以對集成電路在各種類型剖面下的失效前循環數/時間進行計算，匯總結果如表6所示。
通過Miner定理計算集成電路溫度循環、隨機振動下的平均首發故障前時間，見表7，集成電路失效狀態為熱失效，失效循環數為260 089。
6 結語
針對集成電路故障預計的仿真是利用結構、工藝和應力等性能參數建立產品的數字模型并進行失效分析。該文介紹了基于競爭失效機制的集成電路壽命評估流程，并以某型號集成電路進行仿真分析，確定了該集成電路的失效狀態與失效循環次數。基于虛擬樣機技術的集成電路壽命分析方法可應用于產品設計各個階段，并減少物理樣機試驗成本，為評估集成電路的可靠性提供依據。
參考文獻
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集成電路的設計流程范文3
關鍵詞 應用型人才 集成電路工藝基礎 實驗教學
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.01.047
The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit
Process Foundation" in Independent College
WEN Yi， HU Yunfeng
（University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan Institute， Zhongshan， Guangdong 528402）
Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges， the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system， basic semiconductor planar process experiment， process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice， the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized， and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.
Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching
0 引言
微電子技術和產業在國民經濟中具有舉足輕重的地位。高校的電子科學與技術專業以培養微電子學領域的高層次工程技術人才為目標，學生畢業后能從事電子器件、集成電路和集成系統的設計和制造，以及相關的新技術、新產品、新工藝的研制與開發等方面工作。
“集成電路工藝基礎”是電子科學與技術專業的一門核心課程，講授半導體器件和集成電路制造的單項工藝基本原理和整體工藝流程。本課程是電子科學與技術專業課程體系中的重要環節，也是學生知識結構的必要組成部分。通過本課程的學習，學生應該具備一定工藝分析、設計以及解決工藝問題的能力。
集成電路工藝實驗作為“集成電路工藝基礎”課程的課內實驗，是電子科學與技術專業的專業課教學的重要組成部分，具有實踐性很強、實踐和理論結合緊密的特點。加強工藝實驗教學對于培養高質量的集成電路專業人才十分必要。但是集成電路的制造設備價格昂貴，環境條件要求苛刻，限制了工藝實驗教學在高校的開展。國內僅少數重點大學能夠承受巨大的運營費用，擁有簡化的集成電路工藝線或工藝試驗線供科研、教學使用。而大多數學校只能依靠到研究所或Foundry廠進行參觀式的實習來解決工藝實驗問題，這對于學生實踐能力的培養是遠遠不夠的。
我院電子科學與技術專業成立于2003年，現每屆招收本科生約120人，多年內為珠三角地區培養了大量專業人才。隨著集成電路技術日新月異的發展，對從業人員的要求也不斷升級，所以工藝實驗教學也必須與時俱進。作為獨立學院，如何結合自身實際地進行工藝實驗室建設、采用多種方法手段開展工藝實驗的教學，提高集成電路工藝課程的教學質量，是我們所面臨的緊迫問題。本文以“集成電路工藝基礎”實驗教學實踐為研究對象，針對獨立學院學生理論基礎較為薄弱，動手熱情比較高的特點，就該課程教學內容和教學方式進行了探討。
1 “集成電路工藝基礎”的實驗教學
“集成電路工藝基礎”具有涉及知識面廣，教學內容信息量大，綜合性強，理論與實踐結合緊密的特點，課程教學難度相對較大。同時獨立學院相應配套的實驗教學設備較為缺乏。為了提高學生對該課程的興趣，取得更好的實驗教學效果，讓學生能將理論應用于實踐，具有較強的集成電路生產實踐和設計開發能力，筆者從如下幾方面對實驗教學進行了嘗試。
1.1 工藝模擬多媒體教學系統
運用傳統的教學方法，很難讓學生理解抽象的器件結構和工藝流程并產生興趣。我院購置了清華大學微電子所的集成電路工藝多媒體教學系統，幫助學生對集成電路工藝流程有一個全面生動的認識。該系統提供擴散、氧化和離子注入三項工藝設備的操作模擬，充分利用多媒體技術，將聲光電等多種素材進行合理的處理，做到圖文聲像并茂，力爭使抽象的知識形象化，獲得直觀、豐富、生動的教學效果。該系統涉及大量的集成電路制造實際場景與特殊細節，能較全面地展示Foundry廠的集成電路生產環境和工藝流程。內容豐富、身臨其境的工藝模擬能大大提高學生的學習興趣，幫助學生理解理論知識。
此外，在工藝課程的課堂教學過程中，嘗試利用學生自學討論作為輔助的形式。針對某些章節，老師課前提出問題，安排學生分組準備，自習上網收集最新的與集成電路工藝實驗相關的資料，整理中、英文文獻，制作內容生動的PPT在課堂上演示并展開討論，最后歸納總結。這樣既培養了學生利用網絡進行自學和小組合作作學習的習慣，提高網上查找、整理資料的能力，也為老師的多媒體課件制作提供了素材，豐富了老師的教學內容。
1.2 基礎的半導體平面工藝實驗
學院一直非常重視電子科學與技術專業的建設問題，在實驗室配置方面的資金投入力度比較大。在學院領導的大力支持下，近年來實驗室購置了一批集成電路工藝實驗設備和儀器，如光刻機、涂膠機、氧化反應室、磁控濺射設備、半導體特性測試系統和掃描電子顯微鏡等，為集成電路工藝實驗教學的開展打下了良好的物質基礎 。
在集成電路專業教學中，工藝實驗是非常重要的環節;讓學生進行實際操作，對于培養應用型人才也是非常必要的。通過調研考察兄弟院校的工藝實驗開展情況，結合我院的實際情況和條件，確定了我院電子科學與技術專業的基礎半導體平面工藝實驗項目，如氧化（硅片熱氧化實驗）、擴散（硅片摻雜實驗）、光刻（硅片上選擇刻蝕窗口的實驗）、淀積（PVD、CVD薄膜制備的實驗）等。
這些設備和儀器，除了用于工藝課程實驗教學外，平時還開放給本科生畢業設計、學生創新項目及研究生科研等。通過實際動手操作，使學生能將所學理論知識運用到實際中，既培養了學生的實際操作能力，又引導學生在實踐中掌握分析問題、解決問題的科學方法，加深了對集成電路工藝技術和原理的理解。
1.3 工藝仿真軟件
現代集成電路的發展離不開計算機技術的支持，所以要重視計算機仿真在課程中的作用。TCAD（Technology Computer Aided Design）產品是研究、設計與開發半導體器件和工藝所必需的先進工具。它可以準確地模擬研究所和Foundry廠里的集成電路工藝流程，對由該工藝流程制作出的半導體器件的性能進行仿真，也能設計與仿真太陽能電池、納米器件等新型器件。
利用美國SILVACO公司的TCAD產品，筆者為工藝課程開設了課內仿真實驗，實驗項目包括薄膜電阻、二極管、NMOS等基本器件的設計和工藝流程仿真。通過ATHENA和ATLAS軟件教學，指導學生仿真設計基本的半導體器件，模擬工藝流程，從而鞏固所學理論知識，使學生將工藝和以前學過的半導體器件的內容融合起來。學生在計算機上通過軟件進行仿真實驗，既可以深入研究仿真的工藝流程細節，又可以彌補由于設備條件的制約帶來的某些實驗項目暫時無法開出的不足。
1.4 校企合作
培養應用型人才還必須結合校企合作。珠三角地區是微電子產業的聚集地，企業眾多，行業發展前景好。加強校企聯系，可以做到合作共贏，共同發展。通過組織學生到半導體生產測試企業參觀實習，如深圳方正微電子、珠海南科、中山木林森LED等，讓學生親身體驗半導體企業的生產過程，感受集成電路工廠的生產環境，了解本行業國內外發展的概況，從而彌補課堂教學的不足，激發學生學習熱情，引導學生畢業后從事相關工作。目前，學院與這些半導體生產測試企業建立了良好的合作關系，每屆畢業生都有進入上述企業工作的。他們在工作崗位上表現良好，獲得用人單位的好評，既為企業輸送了合格人才，也為往后學生的職業規劃樹立了榜樣，拓展了學生的就業渠道。
2 結束語
經過筆者幾年來的實踐，在“集成電路工藝基礎”課程的實驗教學中，對教學內容和教學方式進行了改進，形式多樣，互為補充，內容全面、新穎，注重學生實踐技能的培養，對提高學生整體素質起到了積極作用，實現了教學質量的提高。當然，“集成電路工藝基礎”課程的實驗教學還有很大的改進空間，我們還需要在實踐中不斷地改革與探索，將其逐步趨于完善，使其在培養獨立學院應用型人才的過程中發揮巨大的作用。
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集成電路的設計流程范文4
關鍵詞：納米尺度互連線 集總參數模型 電路仿真 CMOS射頻集成電路設計
中圖分類號：TN402 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
隨著半導體技術的發展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業、科技、醫藥醫療的應用越來越廣泛，且其工作頻率已經進入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應用等[1]。然而，當電路的工作頻率進入到這種高頻頻段時，電路模型的精度是電路能否成功實現的關鍵所在。在電路版圖設計之后，通常是利用Assura和Calibre等工具來獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而，由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復雜且精度低，很難利用版圖驗證設計工具得到寄生電感值，因此，需要借助于電磁場仿真軟件對傳輸線進行準確模擬。然而，在電路設計初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對電路性能的影響，傳統單純利用電磁場仿真軟件進行參數提取的方法無法準確根據設計要求進行參數調整。本文構建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到，易于計算和電路設計分析。同時，該模型的參數和頻率無關，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設計。最后，論文詳細論述了將模型用于集成電路設計中的流程。
2 互連線寄生參數仿真模型
射頻集成電路設計中使用的互連線結構按照其類別可分為兩類：第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面，第二類是互連線是以某一金屬層（通常是第一層金屬M1）作為其地平面。對于這兩類互連線結構而言，采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M1作為公共地的互連線更加靈活，因為在實際電路設計中受限于電路結構，其底層金屬需要作為信號線進行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結構來實現信號互連。然而，使用底層金屬M1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設計中兩種傳輸線結構相互并存。
圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數模型，與常規的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯部分表示寄生電容和電阻，串聯部分表示寄生電感和電阻。在設計窄帶寬的電路時，尤其是進行放大器電路設計，關注的是工作頻率附近的參數。所以，方框模型可以視為獨立于工作頻率，即模型在窄帶電路設計中依舊可以使用。模型中，電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻，包含了集膚效應和鄰近效應對電路的影響，而并聯電容和電阻為導線和襯底之間等效電容和等效電阻。
對于該傳輸線模型，其離散參數的矩陣近似于模擬值和實際測量值。根據等效規則，電路的參數都可由Y參數推導得出[3]。在得到每一模塊的參數后，串聯電感值，電阻值和并聯電容值都可以求出。
根據等效規則，工作頻帶的S參數應該與模擬和測試值相同。根據對Y矩陣的定義，可以推導出以下公式：
式中，為工作頻率，函數real（）和函數imag（）分別代表著復數的實部和虛部。
以上的公式對于大多數傳輸線是可用的，無論傳輸線是否對稱。在大多數情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結構上并不對稱。但是，當兩端口的反射系數的值相同時，將出現對稱的特殊情況。此時傳輸線可化簡為相同的部分，且可從電報方程中得出各元件的值。
在以上的分析中，電容，電感和電阻分別是頻率的參數，而本模型中各部分數值處理成和頻率無關的數值，這將在電路設計中產生誤差。由于替換產生的誤差可有下面公式得出：
是仿真實際S參數值，是模型的S參數值。
通常，當電路的頻率與正常工作頻率差異較大時，由于集膚效應和鄰近效應，這個誤差將會造成更加嚴重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結構，該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號工藝的第6層金屬上，金屬線寬6um，線長115um。工作頻率為10GHz，根據公式（2）得到集總參數模型各個參數如下：
為比較模型和實際電磁場仿真數據之間差別，公式（4）中各個數據對應模型的S參數和電磁場仿真軟件得到的S參數進行了對比，圖2是采用電磁場仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數對比，從圖中可以看出，電磁場仿真軟件的模型和本模型S參數的誤差遠離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對頻率進行了近似處理，遠離工作頻率的點采用工作頻率來代替，由于這種代替，數據之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數據的差異低于5%。在實際電路設計，通常需要電路設計師關注于傳輸線寄生參數對電路性能影響，此時工作頻率點附近模型簡易、準確是電路設計重點，而偏離工作頻率點的模型誤差在窄帶電路設計是可以接受的。
3 模型在射頻集成電路設計中應用
CMOS射頻集成電路設計是利用已有的有源器件和無源器件模型進行電路設計。傳統的集成電路設計首先進行電路原理圖設計，然后進行電路版圖設計，再進行參數提取，在參數提取中主要利用Cadence系統自身已有的仿真工具Assura來實現，在參數提取結束后再進行后仿真。當電路設計不滿足要求時，需要重復上述過程，然而，在上述的傳統集成電路中，由于參數提取過程的參數為分布參數，難以直接用于電路O計參數調整。同時，傳統的參數提取方法只進行了電阻和電容的參數提取，而對寄生電感沒有進行提取，這將導致電路設計的預期結果和實測結果出入較大。
為克服傳統的射頻集成電路設計的上述不足，可以將本論文的參數模型和集成電路設計相互結合。圖4是本論文的模型應用于射頻集成電路設計中流程圖，在原理圖和版圖設計中依然類似于傳統的集成電路設計方法，但版圖設計及參數提取時將版圖中的互連線單獨分離出來，利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真，仿真結束后利用模型將其中的各個互連線參數提取出來，由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個參數密切相關，故將互連線得到的各個參數代入到版圖后仿真設計中，檢測互連線參數是否滿足電路設計要求。如果互連線參數滿足設計要求，則電路設計完成；否則，根據要求適當調整互連線參數，并判斷調整后參數是否滿足電路設計要求，如果滿足電路設計要求，則依據重新設計的要求進行版圖調整，完成電路設計。如果調整后的互連線參數依然不滿足電路設計要求，則依據要求進行原理圖設計調整，然后依次重復上述過程。如圖3所示。
從上述的電路設計流程可以看出，在射頻集成電路設計中應用本模型可以及時了解電路中的各個互連線參數，根據電路設計要求調整互連線參數，滿足電路設計要求。在整個設計流程中，首先根據互連線提取參數判斷是否滿足電路設計要求，進而根據設計要求調整互連線參數來滿足電路設計要求，這將簡化傳統電路設計循環，減少電路設計時間，同時通過互連線參數調整將互連線作為電路設計的一部分進行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。
4 結語
本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型，該模型基于物理意義而構建，模型的各個參數皆為集總參數，各個參數都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設計中進行調整。該集總參數的模型結構簡單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設計分析中使用，同時文中給出了該模型應用于射頻集成電路設計的流程并分析了其特點，分析表明采用文中模型可以根據電路設計要求進行調整互連線的尺寸，并可將互連線參數作為電路設計的一部分進行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。
參考文獻
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[3]廖承恩.微波技g基礎，西安：西安電子科技大學出版社，1994.12.
收稿日期：2016-09-28
集成電路的設計流程范文5
【關鍵詞】集成電路； 生產； 測試； 技術
集成電路測試貫穿在集成電路設計、芯片生產、封裝以及集成電路應用的全過程，因此，測試在集成電路生產成本中占有很大比例。而在測試過程中，測試向量的生成又是最主要和最復雜的部分，且對測試效率的要求也越來越高，這就要求有性能良好的測試系統和高效的測試算法。
一、數字集成電路測試的基本概念
根據有關數字電路的測試技術，由于系統結構取決于數字邏輯系統結構和數字電路的模型，因此測試輸入信號和觀察設備必須根據被測試系統來決定。我們將數字電路的可測性定義如下：對于數字電路系統，如果每一個輸出的完備信號都具有邏輯結構唯一的代表性，輸出完備信號集合具有邏輯結構覆蓋性，則說系統具有可測性。
二、數字集成電路測試的特點
（一）數字電路測試的可控性 系統的可靠性需要每一個完備輸入信號，都會有一個完備輸出信號相對性。也就是說，只要給定一個完備信號作為輸入，就可以預知系統在此信號激勵下的響應。換句話說，對于可控性數字電路，系統的行為完全可以通過輸入進行控制。從數字邏輯系統的分析理論可以看出，具有可控性的數字電路，由于輸入與輸出完備信號之間存在一一映射關系，因此可以根據完備信號的對應關系得到相應的邏輯。
（二）數字電路測試的可測性 數字電路的設計，是要實現相應數字邏輯系統的邏輯行為功能，為了證明數字電路的邏輯要求，就必須對數字電路進行相應的測試，通過測試結果來證明設計結果的正確性。如果一個系統在設計上屬于優秀，從理論上完成了對應數字邏輯系統的實現，但卻無法用實驗結果證明證實，則這個設計是失敗的。因此，測試對于系統設計來說是十分重要的。從另一個角度來說，測試就是指數字系統的狀態和邏輯行為能否被觀察到，同時，所有的測試結果必須能與數字電路的邏輯結構相對應。也就是說，測試的結果必須具有邏輯結構代表性和邏輯結構覆蓋性。
三、數字電路測驗的作用
與其它任何產品一樣，數字電路產出來以后要進行測試，以便確認數字電路是否滿足要求。數字電路測試至少有以下三個方面的作用：
（一）設計驗證 今天數字電路的規模已經很大，無論是從經濟的角度，還是從時間的角度，都不允許我們在一個芯片制造出來之后，才用現場試驗的方法對這個“樣機”進行測試，而必須是在計算機上用測試的方法對設計進行驗證，這樣既省錢，又省力。
（二）產品檢驗 數字電路生產中的每一個環節都可能出現錯誤，最終導致數字電路不合格。因此，在數字電路生產的全過程中均需要測試。產品只有經過嚴格的測試后才能出廠。組裝廠家對于買進來的各種數字電路或其它元件，在它們被裝入系統之前也經常進行測試。
（三）運行維護 為了保證運行中的系統能可靠地工作，必須定期或不定期地進行維護。而維護之前首先要進行測試，看看是否存在故障。如果系統存在故障，則還需要進行故障定位，至少需要知道故障出現在那一塊電路板上，以便進行維修或更換。
由此可以看出，數字電路測試貫穿在數字電路設計、制造及應用的全過程，被認為是數字電路產業中一個重要的組成部分。有人預計，到2016年，IC測試所需的費用將在設計、制造、封裝和測試總費用中占80%-90%的比例。
四、數字電路測試方法概述
（一）驗證測試 當一款新的芯片第一次被設計并生產出來時，首先要接受驗證測試。在這一階段，將會進行全面的功能測試和交流（AC）及直流（DC）參數測試。通過驗證測試，可以診斷和修改設計錯誤，測量出芯片的各種電氣參數，并開發出將在生產中使用的測試流程。
（二）生產測試 當數字電路的設計方案通過了驗證測試，進入量產階段之后，將利用前一階段調試好的流程進行生產測試。生產測試的目的就是要明確地做出被測數字電路是否通過測試的決定。因為每塊數字電路都要進行生產測試，所以降低測試成本是這一階段的首要問題。因此，生產測試所使用的測試輸入數（測試集）要盡可能的小，同時還必須有足夠高的故障覆蓋率。
（三）老化測試 每一塊通過了生產測試的數字電路并不完全相同，其中有一些可能還有這樣或那樣的問題，只是我們暫時還沒有發現，最典型的情況就是同一型號數字電路的使用壽命大不相同。老化測試為了保證產品的可靠性，通過調高供電電壓、延長測試時間、提高運行環境溫度等方式，將不合格的數字電路篩選出來。
（四）接受測試 當數字電路送到用戶手中后，用戶將進行再一次的測試。如系統集成商在組裝系統之前，會對買回來的數字電路和其它各個部件進行測試。只有確認無誤后，才能把它們裝入系統。
五、數字電路測試的設計
統計數據表明，檢測一個故障并排除它，所需要的代價若以芯片級為1的話，則電路板級為10，系統級為102，使用現場級為103。隨著集成電路技術的快速發展，對集成電路的測試變得越來越困難。雖然對測試理論和方法的研究一直沒有間斷或停止，但還是遠遠不能滿足集成電路發展的需求。過去先由設計人員根據功能、速度和電性能要求來設計電路，然后再由測試人員根據已設計好的電路制定測試方案，這種傳統的做法已經不能適應實際生產的需求。
集成電路的設計流程范文6
關鍵詞：課程體系改革；教學內容優化；集成電路設計
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）34-0076-02
以集成電路為龍頭的信息技術產業是國家戰略性新興產業中的重要基礎性和先導性支柱產業。國家高度重視集成電路產業的發展，2000年，國務院頒發了《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》（18號文件），2011年1月28日，國務院了《國務院關于印發進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》，2011年12月24日，工業和信息化部印發了《集成電路產業“十二五”發展規劃》，我國集成電路產業有了突飛猛進的發展。然而，我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業發展水平。2013年，全國進口產品金額最大的類別是集成電路芯片，超過石油進口。2014年3月5日，國務院總理在兩會上的政府工作報告中，首次提到集成電路（芯片）產業，明確指出，要設立新興產業創業創新平臺，在新一代移動通信、集成電路、大數據、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進，引領未來產業發展。2014年6月，國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》，加快推進我國集成電路產業發展，10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業發展的重要保障。2010年，我國芯片設計人員達不到需求的10%，集成電路設計人才的培養已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求，2001年，教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統”本科專業[2]。
我校2002年開設電子科學與技術本科專業，期間，由于專業調整，暫停招生。2012年，電子科學與技術專業恢復本科招生，主要專業方向為集成電路設計。為提高人才培養質量，提出了集成電路設計專業創新型人才培養模式[3]。本文根據培養模式要求，從課程體系設置、課程內容優化兩個方面對集成電路設計方向的專業課程體系進行改革和優化。
一、專業課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業基礎課的教學。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業基礎課，為后續更好地學習專業方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實，將導致學生在學習專業課程時存在較大困難，更甚者將導致其學業荒廢。例如，如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性，學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水，不可能學得懂。但國內某些高校將這些課程設置為選修課，開設較少課時量，學生不能全面、深入地學習；有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如，我校電子科學與技術專業就沒有開設“晶體管原理”這門課程，而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。
2.課程開設順序不合理。專業基礎課、專業方向課和寬口徑專業課之間存在環環相扣的關系，前者是后者的基礎，后者是前者理論知識的具體應用。并且，在各類專業課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上，開設后面的課程，將直接導致學生學不懂，嚴重影響其學習積極性。例如：在某些高校的培養計劃中，沒有開設“半導體物理”，直接開設“晶體管原理”，造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎，很難進入狀態，學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態時，如果沒有半導體物理中的能帶理論，就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念，以及閥值電壓與哪些因素有關。
3.課程內容理論性太強，嚴重打擊學生積極性。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業基礎課程本身理論性就很強，公式推導較多，并且要求學生具有較好的數學基礎。而我們有些教師在授課時，過分強調公式推導以及電路各性能參數的推導，而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握，使得學生（尤其是數學基礎較差的學生）學習起來很吃力，學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業課程體系改革的主要措施
1.“4+3+2”專業課程體系。形成“4+3+2”專業課程體系模式：“4”是專業基礎課“專業物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”；“3”是專業方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”；“2”是寬口徑專業課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”，實行主講教師負責制。依照整體優化和循序漸進的原則，根據學習每門專業課所需掌握的基礎知識，環環相扣，合理設置各專業課的開課先后順序，形成先專業基礎課，再專業方向課，然后寬口徑專業課程的開設模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養模式，也就是三個本科專業大學一年級、二年級統一開設課程，主要開設高等數學、線性代數、力學、熱學、電磁學和光學等課程，重在增強學生的數學、物理等基礎知識，為各專業后續專業基礎課、專業方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始，分專業開設專業課程。為了均衡電子科學與技術專業學生各學期的學習負擔，大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起，課時量為64學時，由2位教師承擔教學任務，其目的是既能讓學生掌握后續專業方向課學習所需要的基礎知識，又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎，為了保證學習的延續性，擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1～12周，而其他3門課程的開課時間從第6周開始，從而可以保證學生在學習專業方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外，“集成電路原理與設計”課程設置96學時，由2位教師承擔教學任務。并且，先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容，課時量為48學時，開設時間為6～17周；再講授“CMOS數字集成電路原理與設計”的內容，課時量為48學時，開設時間為8～19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業課程，并設置其為選修課，這樣設置的目的在于：對于有意向考研的同學，可以減少學習壓力，專心考研；同時，對于要找工作的同學，可以更多了解專業方面知識，為找到好工作提供有力保障。
2.優化專業課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養模式，專業課程要在大學三年級才能開始開設，時間緊湊。為實現我校集成電路設計人才培養目標，培養緊跟集成電路發展前沿、具有較強實用性和創新性的集成電路設計人才，需要對集成電路設計方向專業課程的教學內容進行優化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等，而不是糾結于電路各性能參數的推導。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業基礎課程教學中，要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導，側重于對基本原理及特性的物理意義的學習，以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎，因此，在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性，而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業方向課程，教師不但要講授集成電路設計方面的知識，也要側重于集成電路設計工具的使用，以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程，尤其是CMOS工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養學生的知識應用能力、實際動手能力、創新能力和社會適應能力的重要環節。因此，在專業方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如，在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中，總課時量為48學時不變，理論課由原來的38學時減少至36學時，實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習，留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識，融會貫通，有效地促進教學效果，激發學生的學習興趣。
三、結論
集成電路產業是我國國民經濟發展與社會信息化的重要基礎，而集成電路設計人才是集成電路產業發展的關鍵。本文根據調研結果，分析目前集成電路設計本科專業課程體系存在的主要問題，結合我校實際情況，對我校電子科學與技術專業集成電路設計方向的專業課程體系進行改革，提出“4+3+2”專業課程體系，并對專業課程講授內容進行優化。從而滿足我校集成電路設計專業創新型人才培養模式的要求，為培養實用創新型集成電路設計人才提供有力保障。
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