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數字集成電路設計基礎范文1
關鍵詞：集成電路專業；實踐技能；人才培養
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02
集成電路產業是關系到國家經濟建設、社會發展和國家安全的新戰略性產業，是國家核心競爭力的重要體現?！秶窠洕蜕鐣l展第十二個五年規劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術產業的重點發展方向之一。
信息技術產業的特點決定了集成電路專業的畢業生應該具有很高的工程素質和實踐能力。然而，目前很多應屆畢業生實踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設計的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業實踐教學的重視程度不夠，技能培養目標和內容不明確，導致培養學生實踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強集成電路專業對學生實踐技能的培養具有非常重要的現實意義。
一、集成電路專業實踐技能培養的目標
集成電路專業是一門多學科交叉、高技術密集的學科，工程性和實踐性非常強。其人才培養的目標是培養熟悉模擬電路、數字電路、信號處理和計算機等相關基礎知識，以及集成電路制造的整個工藝流程，掌握集成電路設計基本理論和基本設計方法，掌握常用集成電路設計軟件工具，具有集成電路設計、驗證、測試及電子系統開發能力，能夠從事相關領域前沿技術工作的應用型高級技術人才。
根據集成電路專業人才的培養目標，我們明確了集成電路專業的核心專業能力為：模擬集成電路設計、數字集成電路設計、射頻集成電路設計以及嵌入式系統開發四個方面。圍繞這四個方面的核心能力，集成電路專業人才實踐技能培養的主要目標應確定為：掌握常用集成電路設計軟件工具，具備模擬集成電路設計能力、數字集成電路設計能力、射頻集成電路設計能力、集成電路版圖設計能力以及嵌入式系統開發能力。
二、集成電路專業實踐技能培養的內容
1.電子線路應用模塊。主要培養學生具有模擬電路、數字電路和信號處理等方面的應用能力。其課程主要包含模擬電路、數字電路、電路分析、模擬電路實驗、數字電路實驗以及電路分析實驗等。
2.嵌入式系統設計模塊。主要培養學生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應用領域的前沿知識，具備能夠從事面向應用的嵌入式系統設計能力。其課程主要有C語言程序設計、單片機原理、單片機實訓、傳感器原理、傳感器接口電路設計、FPGA原理與應用及SOPC系統設計等。
3.集成電路制造工藝模塊。主要培養學生熟悉半導體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設計能力。其課程主要包含半導體物理、半導體材料、集成電路專業實驗、集成電路工藝實驗和集成電路版圖設計等。
4.模擬集成電路設計模塊。主要培養學生掌握CMOS模擬集成電路設計原理與設計方法，熟悉模擬集成電路設計流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設計的能力。其課程主要包含模擬電路、半導體物理、CMOS模擬集成電路設計、集成電路CAD設計、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設計方法和混合集成電路設計等。此外，還包括Synopsis認證培訓相關課程。
5.數字集成電路設計模塊。主要培養學生掌握數字集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事數字集成電路設計的能力。其課程主要包含數字電路、數字集成電路設計、硬件描述語言、VLSI測試技術、ASIC設計綜合和時序分析等。
6.射頻集成電路設計模塊。主要培養學生掌握射頻集成電路設計原理與設計方法，具備運用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設計的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設計、電磁場技術、電磁場與
天線和通訊原理等。
在實踐教學內容的設置、安排上要符合認識規律，由易到難，由淺入深，充分考慮學生的理論知識基礎與基本技能的訓練，既要有利于啟發學生的創新思維與意識，有利于培養學生創新進取的科學精神，有利于激發學生的學習興趣，又要保證基礎，注重發揮學生主觀能動性，強化綜合和創新。因此，在集成電路專業的實驗教學安排上，應減少緊隨理論課開設的驗證性實驗內容比例，增加綜合設計型和研究創新型實驗的內容，使學有余力的學生能發揮潛能，有利于因材施教。
三、集成電路專業實踐技能培養的策略
1.改善實驗教學條件，提高實驗教學效果。學校應抓住教育部本科教學水平評估的機會，加大對實驗室建設的經費投入，加大實驗室軟、硬件建設力度。同時加強實驗室制度建設，制訂修改實驗教學文件，修訂完善實驗教學大綱，加強對實驗教學的管理和指導。
2.改進實驗教學方法，豐富實驗教學手段。應以學生為主體，以教師為主導，積極改進實驗教學方法，科學安排課程實驗，合理設計實驗內容，給學生充分的自由空間，引導學生獨立思考應該怎樣做，使實驗成為可以激發學生理論聯系實際的結合點，為學生創新提供條件。應注重利用多媒體技術來豐富和優化實驗教學手段，如借助實驗輔助教學平臺，利用仿真技術，加強新技術在實驗中的應用，使學生增加對實驗的興趣。
3.加強師資隊伍建設，確保實驗教學質量。高水平的實驗師資隊伍，是確保實驗教學質量、培養創新人才的關鍵。應制定完善的有利于實驗師資隊伍建設的制度，對實驗師資隊伍的人員數量編制、年齡結構、學歷結構和職稱結構進行規劃，從職稱、待遇等方面對實驗師資隊伍予以傾斜，保證實驗師資隊伍的穩定和發展。
4.保障實習基地建設，增加就業競爭能力。開展校內外實習是提高學生實踐技能的重要手段。
實習基地是學生獲取科學知識、提高實踐技能的重要場所，對集成電路專業人才培養起著重要作用。學校應積極聯系那些具有一定實力并且在行業中有一定知名度的企業，給能夠提供實習場所并愿意支持學校完成實習任務的單位掛實習基地牌匾。另外，可以把企業請進來，聯合構建集成電路專業校內實踐基地，把企業和高校的資源最大限度地整合起來，實現在校教育與產業需求的無縫聯接。
5.重視畢業設計，全面提升學生的綜合應用能力。畢業設計是集成電路專業教學中最重要的一個綜合性實踐教學環節。由于畢業設計工作一般都被安排在最后一個學期，此時學生面臨找工作和準備考研復試的問題，畢業設計的時間和質量有時很難保證。為了進一步加強實踐環節的教學，應讓學生從大學四年級上半學期就開始畢業設計，因為那時學生已經完成基礎課程和專業基礎課程的學習，部分完成專業課程的學習，而專業課教師往往就是學生畢業設計的指導教師，在此時進行畢業設計，一方面可以和專業課學習緊密結合起來，另一方面便于指導教師加強對學生的教育和督促。
選題是畢業設計中非常關鍵的環節，通過選題來確定畢業設計的方向和主要內容，是做好畢業設計的基礎，決定著畢業設計的效果。因此教師對畢業設計的指導應從幫助學生選好設計題目開始。集成電路專業畢業設計的選題要符合本學科研究和發展的方向，在選題過程中要注重培養學生綜合分析和解決問題的能力。在畢業設計的過程中，可以讓學生們適當地參與教師的科研活動，以激發其專業課學習的熱情，在科研實踐中發揮和鞏固專業知識，提高實踐能力。
6.全面考核評價，科學檢驗技能培養的效果。實踐技能考核是檢驗實踐培訓效果的重要手段。相比理論教學的考核，實踐教學的考核標準不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實踐教學的考核，影響了實踐技能培養的效果。集成電路專業學生的實踐技能培養貫穿于大學四年，每個培養環節都應進行科學的考核，既要加強實驗教學的考核，也要加強畢業設計等環節的考核。
對實驗教學考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實驗教學進行過程中進行的質量監控，教師要對學生在實驗過程中的操作表現、學術態度以及參與程度等進行評價；事后考核是指實驗結束后要對學生提交的實驗報告進行評價。這兩部分構成實驗課考核成績，并于期末計入課程總成績。這樣做使得學生對實驗課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實驗課效果。此外，還可將學生結合教師的科研開展實驗的情況計入實驗考核。
7.借助學科競賽，培養團隊協作意識和創新能力。集成電路專業的學科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實際問題的能力設計的、以學生為參賽主體的比賽。學科競賽能夠在緊密結合課堂教學或新技術應用的基礎上，以競賽的方式培養學生的綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題，并增強學生的學習興趣及研究的主動性，培養學生的團隊協作意識和創新精神。
在參加競賽的整個過程中，學生不僅需要對學習過的若干門專業課程進行回顧，靈活運用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設計思想和解決問題的辦法，既檢驗了學生的專業知識，又促使學生主動地學習，最終使學生的動手能力、自學能力、科學思維能力和創業創新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學生在參賽過程中運用所學知識的能力，認真總結參賽經驗，分析由此暴露出的相關教學環節的問題和不足，能夠相應地改進教學方法與內容，有利于提高技能教學的有效性。
此外，還應鼓勵學生積極申報校內的創新實驗室項目和實驗室開放基金項目，通過這些項目的研究可以極大地提高學生的實踐動手能力和創新能力。
參考文獻：
[1]袁穎，等.依托專業特色，培養創新人才[J]. 電子世界，2012（1）.
[2]袁穎，等.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J]. 實驗技術與管理，2009（6）.
[3]李山，等.以新理念完善工程應用型人才培養的創新模式[J]. 高教研究與實踐，2011（1）.
[4]劉勝輝，等.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J]. 計算機教育，2008（22）.
數字集成電路設計基礎范文2
關鍵詞： 硬件描述語言 verilog HDL VHDL
1.引言
數字電子技術是電氣信息類專業一門重要的技術基礎課程，既具有一定的理論性，同時作為一門技術課程又有相當強的實踐性。因此，我們必須為理論的講述配置一定的實驗項目。目前實驗項目的組織有兩種途徑：一是采用原來傳統的小規模（SSI）或中規模集成電路（MSI）為單元構建實驗項目；二是以大規模（LSI）可編程CPLD/FPGA芯片為平臺，利用專門的硬件描述語言來實現。
2.現狀與需求
目前，在許多本科院校的數字電子技術課程實驗教學和數字電路的設計中，仍采用傳統的小規模（SSI）或中規模集成電路（MSI）為單元來構建和設計。這種思路已經不能適應教學和行業發展趨勢的需要。它主要有如下幾個方面的原因：一是實驗室必須為每一個實驗項目獨立地準備實驗器材，而且要保證實驗元件的正確性和可靠性，這是一件很費時費力的工作，同時一旦有學生操作失誤，芯片就有可能燒壞，從而浪費資源；二是目前的大學生電子設計大賽所設計的數字系統設計和一些接口電路已經涉及和要求掌握在大規模和超大規模可編程芯片基礎上設計復雜的數字電路；三是目前隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展，工程中已經廣泛采用以CPLD/FPGA為基礎設計數字集成電路，用軟件的方法設計硬件電路已經是行業的需要。
為此，有必要在課堂教學中引入硬件描述語言用以設計數字集成電路，并設置相應的實驗項目以掌握硬件描述語言和熟悉相關開發工具。
3.硬件描述語言在數字電路設計中的應用
3.1硬件描述語言簡介［1］
一般的硬件描述語言可以在三個層面上描述電路，其層次由低到高依次為門電路級、RTL級和行為級。任何一種硬件描述語言都要轉換成門電路級才能被布線器所接受。綜合的方向是由高到底：行為級RTL級門電路級。
3.2硬件描述語言分類及主要差異
目前主流的描述語言有Verilog HDL和VHDL兩種，各有特點和優勢。Verilog HDL更適合RTL和門電路的描述，是一種較為低級的語言。其綜合過程只要經過RTL級門電路級，故較為容易控制電路資源，常用在專業的集成電路設計上。而VHDL語言則更適合行為級和RTL級的描述，因此其綜合過程通常要經過行為級RTL級門電路級的轉換。［2］
同時，Verilog HDL語言具有C語言的描述風格，是一種較為容易掌握的語言。VHDL語言入門較難，但熟悉后設計效率比Verilog HDL要高。
3.3硬件描述語言在數字電路設計中的應用舉例
譯碼器是數字電路中應用最為廣泛的中規模集成電路，常用于設計接口電路和擴展I/O口。下面是用VHDL語言來描述一個3―8譯碼器的例子。［3］
LIBRARY IEEE；
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；―IEEE庫說明
ENTITY decoder IS
PORT（A：IN STD_LOGIC_VECTOR（2 DOWNTO 0）；―實體說明，輸入三位地址，高電平有效
S：IN STD_LOGIC；―使能信號，高電平有效
Y：OUT STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0））；―輸出八個譯碼信號，高電平有效
END decoder；
ARCHITECTURE arch OF decoder IS―結構體描述
SIGNAL SEL：STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）；―敏感列表
BEGIN
SEL（0）＜=S；
SEL（1）＜=A（0）；
SEL（2）＜=A（1）；
SEL（3）＜=A（2）；
WITH SEL SELECT
Y＜="00000001"WHEN"0001"，―功能描述
"00000010"WHEN"0011"，
"00000100"WHEN"0101"，
"00001000"WHEN"0111"，
"00010000"WHEN"1001"，
"00100000"WHEN"1011"，
"01000000"WHEN"1101"，
"10000000"WHEN"1111"，
"11111111"WHEN ORTHERS，
END arch；
譯碼器種類繁多，輸入輸出電平有效值要求高低不同，在此我們只需稍改功能描述中的取值即可，非常方便。因此修改教學內容是非常方便的。不難看出內部結構比較復雜的譯碼器用VHDL語言描述就顯得非常簡潔易懂。其實一般較為復雜的器件比較適合用VHDL來描述，在RTL級和行為級上進行描述。
D觸發器是時序電路的基礎，是數字系統的基本單元。下面是利用Verilog HDL描述一個異步復位的D觸發器。
module DFF（q，qb，d，clk，clr）；模塊名和端口列表
output q，qb；//端口輸入輸出說明，輸出端q和反相qb
input d，clk，clr；//數據輸入端d，時鐘端clk和復位端clr
reg q；端口類型說明
wire qb，d，clk，clr；
assign qb=！q；//互非輸出
always @（posedge clk or negedge clr）//異步復位時的敏感表
if（！clr）
q＜=0；//低電平復位信號有效是清零
else
q＜=d；
endmodule
將敏感列表稍加改動即可變為同步復位的D觸發器。像觸發器這樣的時序器件用Verilog HDL描述是比較方便的。Verilog HDL語言對一些電氣特性、時延特性的描述有非常強大的描述能力。
4.結論
以可編程器件為基礎，利用硬件描述語言進行數字集成電路設計已經是業界不可避免的發展趨勢。這不僅優化了教學資源和設計環境，而且提高了設計效率，對切實提高學生動手能力和適應市場以及技術發展的要求起著重要作用。
參考文獻：
［1］潘松，王國棟.VHDL實用教程［M］.成都：電子科技大學出版社，2000.
［2］夏宇聞.復雜數字電路與系統的Verilog HDL設計技術［M］.北京航空航天大學出版社，2002.
數字集成電路設計基礎范文3
關鍵詞：ASIC；設計流程；數字集成電路
中圖分類號：TN742 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0028-02
進入21世紀以后，通信技術的發展與人民生活需求的不斷增長，導致集成電路的需求出現井噴式的增長。集成電路分為專用集成電路和通用集成電路。相比通用集成電路，專用集成電路面向特定用戶，品種多，批量少，需求設計和生產周期短，同時功耗更低，重量更輕，體積更小，性能更好，成本更低等優點。因此涌現出來一大批數字集成電路（簡稱ASIC）設計公司。其中，北京的微電子集成產業園和上海的張江微電子園集中了國內很多的芯片設計（簡稱IC設計）公司和國外頂尖IC設計公司駐中國研發部。而專用集成電路是現在集成電路設計的研究熱點。包含有數字集成電路（簡稱ASIC）設計、模擬ASIC設計、數?；旌螦SIC設計、射頻ASIC設計等類型。本論文研究集成電路中最為廣泛的數字ASIC設計。ASIC設計過程總共分為5個階段，分別為：項目策劃、總體設計、詳細設計與可測性設計、時序驗證與版圖設計、流片與整理。這5個階段以文檔的遞交作為完成階段性完成任務的分界點。本論文也將以此5個階段為主線進行研究和討論。
一、項目策劃
在集成電路設計的第一個階段是項目策劃。這就需要開發團隊在正式進入是實質性研發階段之前，需要對該產品潛在的市場需求進行調研。根據調研的結果，做出可行性報告。將此可行性報告提交市場和研發部門進行論證，討論該產品研發的正確性與否。如果可行，則寫項目任務書，用以給出明確的產品性能的大致說明，項目進度、研發周期管理等的。
二、總體設計
第二階段是總體設計?？傮w設計階段的主要任務是：認真分析市場的需求，確定設計對象以及設計目標。在原先第一階段給出的項目任務書的基礎上，進一步充實芯片的功能確定，內外部性能的要求，芯片驗收的參數指標。同時要積極組織各方面的人員論證各種實現可行的系統實現方案，選擇最佳的實現方案，敲定最終的系統實現方案，以及加工工程，工藝水平。在系統實現方案完成之后，需要是使用仿真軟件進行系統設計，并進行仿真，進行可行性驗證。通過仿真結果，來初步估計產品的最終性能。這一階段所做的工作，最終以系統規范化說明書為任務完成的標準。在系統規范化說明書中，主要包含有晶片面積的估計；．產品研發預算估計；初始的產品系統結構設計；風險分析；設立產品的目標、可行性和里程碑；設計路線和開發工具的選定。其中需要指出的是進行系統設計以及系統仿真的可行性分析?？尚行苑治鍪堑诙A段最重要的一個環節，它是對該項目的利潤模型、開發周期和風險性的分析。一方面，該ASIC開發項目的最終產品是替代目前的一個成功產品，則成本降低與功能增強是項目最突出的任務。另一方面，該ASIC開發項目旨在開辟新的市場或者替代目前尚未成功的產品，研發時間將是項目中首先關心的文圖。由于項目的研發策略會對整個項目的結構設計、開發等產生巨大的影響，項目規劃者需要根據項目的具體情況在正式研發階段開始之前對項目的這些驅動因素進行歸納分析，以制定項目的研發策略。
三、詳細設計與可測性設計
數字研發流程走到此，如果前面的任務全部走完，那么研發將進入實質性的開發階段。這一個過程又拆分為如下的模塊：
（一）頂層模塊劃分
頂層設計是一個富有創造性的階段，在這個階段，要定義產品的頂層架構。許多經典的工程折中問題都需要在這個階段做出決定。產品的開銷、設計的開銷、產品上市時間、資源需求和風險之間的對比也是頂層結構設計過程中的一部分。這個階段中的創造性思維對于產品的成功有著極大的影響。創造性可以體現在產品的創意、頂層架構設計創意和設計流程的創意等方面。這個階段的工作主要由少數具有結構設計和系統設計才能的高級工程師參與。這一階段的具體任務是：討論幾個頂層結構備選項；分析這幾個頂層結構選項——需要考慮技術靈活性、資源需求及開發周期等；完成頂層結構設計說明；確定關鍵的模塊(如果需要，這些模塊可以盡早開始)；確定需要使用的第三方IP模塊；選擇開發組成員；確定新的工具；確定開發路線/流程；討論風險；預估硅片面積、輸入輸出引腳、開銷和功耗等。這個階段需要遞交的文檔則是這個階段需要遞交的文檔：結構設計文檔與ASIC開發計劃文檔。在結構設計文檔中，設計者需要清楚地描述電路板、軟件和ASIC的劃分。通常ASIC作為系統中的一個重要部分，它的功能需要在頂層結構設計說明中詳細的描述。ASIC開發計劃：這個計劃必須經過項目管理人員的驗收通過。同時，還需要完成設計線路描述文檔。這個文檔要再次定義項目開發中所需要的工具、技術和方法。
（二）模塊級詳細設計
模塊級詳細設計，顧名思義，則是將頂層結構合理地劃分成一些更小的模塊。各個小設計模塊間需認真細致的合理劃分。劃分著需要確定功能功能，模塊與模塊之間的聯系等等。為了明了給對方展示劃分結果，ASIC的層次化結構一般以圖示方式表示。
本階段的任務分別為：將頂層架構分解成更小的模塊；定義模塊的功能和接口；回顧上一階段完成的初始項目開發計劃和頂層結構設計文檔；風險進一步分析；開發規范(代碼編寫風格，開發環境的目錄結構）；檢查芯片設計規則(晶片溫度，封裝，引腳，供電等)；還需要做的工作是重新估計芯片的門數。本階段輸出的則是各個模塊的設計文檔，以及準確的項目研發計劃。同時，從該階段開始，需要設計人員將ASIC的生產商必須確定下來。項目管理者必須與ASIC生產商建立例會制度，在這些例會中需要討論ASIC的結構和設計路線。因為ASIC生產商有他們的一套生產流程和他們自己的技術特點，設計也需要遵循他們的設計規則。以免設計走不必要的彎路，耽誤設計進度。
（三）模塊實現
模塊設計階段，則是以文檔引導設計。主要任務為：模塊及設計、編碼、測試和綜合；芯片級的測試環境設計、編碼和測試；給出一個更準確的芯片面積估計。在這個階段，編碼的測試一般使用VCS或者是modelsim軟件。代碼綜合使用的綜合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。這個階段輸出所有的模塊設計、代碼和模塊織的測試；初始的模塊級綜合；最終決定的芯片引腳。
（四）系統仿真，綜合和版圖設計前門級仿真階段
該階段的主要任務是：撰寫系統測試文檔；編寫測試偽代碼；進行RTL（硬件描述語言）級與門級仿真；記錄跟蹤問題的解決過程，如可能，使用錯誤自動報告系統進行錯誤的反饋和修改；檢查芯片設計是否滿足設計規范；開始撰寫芯片的使用指南；自行編寫綜合腳本，進行設計綜合(這個時候就需要掌握TCL腳本的簡單寫法)；依據芯片特性，大致畫出芯片內模塊擺放的方法成功地完成第這個階段輸出的條目如下：驗收過的系統仿真；所有的RTL級仿真和門級仿真完成及測試報告；綜合后的網表。
四、時序驗證和版圖設計
ASIC設計的第四部分是時序驗證和版圖設計。這個階段是通過時序分析來指導版圖設計。主要的流程如圖1所示。
這個階段需要多次進行預布局布線，從整個電路中提取出所有時序路徑并計算信號沿在路徑上的延遲傳播，進而找出違背時序約束的錯誤(主要是SetupTime和HoldTime)，這些信息添加進入下一輪布局布線方案，盡最大可能的合理布局布線，通過一次次的仿真確定最終的版圖信息，并將最終版布局布線之后的版圖進行后仿真。這些工作進行完畢以后需要輸出物理設計與設計驗證兩個文檔。物理設計(PhysicalDesign)是VLSI設計中最消耗時間的一步.他的工作是將電路設計中的每一個元器件（包括電阻、電容、晶體管、電感等）以及這些元器件之間的連線轉換成集成電路制造所需要的版圖信。而在版圖設
計完成以后，非常重要的一步工作是版圖驗證。版圖驗證主要包括有設計規則檢查(DRC)，版圖的電路提取(NE)，電學規則檢查(ERC)和寄生參數提取(PE)。對版圖進行布局與布線不僅不要豐富的專業知識，同時更需要很多模擬電子以及布線的經驗。布局布線使用的工具一般為SocEncounter。SOCEncounter采用層次化設計功能將芯片分割成多個小塊，以便單獨進行設計，再重新進行組裝。SOCEncounter首先讀入RTL或門級網表，并快速構建可準確代表最終芯片（包括時序、布線、芯片大小，功耗和信號完整性）的芯片“虛擬原型”。通過使用物理虛擬原型功能，設計師可以快速驗證物理可行性并在邏輯上進行必要更改。在布局布線的時候，需要首先指定IO，電源和地的布置，制定平面布置、插入時鐘樹等工作之后，才可以進行開始使用工具進行自動的布局布線。最后得到的布局布線的結果仍然需要手工調整，才可以得到合理的設計版圖。
五、流片與整理階段
數字集成電路設計的最后階段為流片與整理階段。在完成版圖設計之后的仿真和綜合之后，網表被送去生產。生產簽字文檔將作為設計者和生產廠商之間的ASIC生產簽字的根據。這個文檔清楚地描述了網表的版本號、ASIC生產商所需要的測試向量、質量意向和商業上的問題等。簽字之前，ASIC生產廠商需要仔細檢查設計者提供的網表文件、版圖設計結果和測試向量。通常ASIC生產廠商要求測試向量在簽字之前是經過仿真的，這是一個比較長的過程。在樣片返回設計公司以后，仍然需要測試芯片；用錯誤報告數據庫跟蹤測試中出現的錯誤；分析失敗的測試例；對ASIC中出現的錯誤進行定位；針對ASIC中出現的錯誤，確定在網表中的改動；評估芯片的工作電壓范圍和溫度范圍(環境測試)；進行與其他已有產品的互通性測試。確保生產的集成電路達到最初規定的性能與設計指標。
綜上所述，由于底層工藝技術的不斷變化，以及新工具廠商的出現，ASIC設計流程會出現一些流程上的調整，這個流程也不是一層不變。本論文所講述的是現在各個IC設計公司通用的設計流程。
參考文獻：
[1]我國數字頻率合成芯片獲突破性進展. /news_show.asp.
數字集成電路設計基礎范文4
關鍵詞 電子科學與技術專業；實習基地；定向培養
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2014）02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing， Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty， the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point， to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal， two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training， explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty； practice base； targeted training
2000年6月，國務院印發《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》（國發2000〔18號〕），明確提出軟件產業和集成電路產業是國家戰略性新興產業，是國民經濟和社會信息化的重要基礎[1]。大力發展我國集成電路產業和軟件產業，是克服我國集成電路人才短缺，抓緊培養集成電路專業人才方面的重大舉措。隨著集成電路產業的飛速發展，國家和企業對集成電路各類人才的需求越來越多，對人才的要求也越來越高，這些都對電子科學與技術專業的本科教學提出了新的挑戰。高等學校在人才培養的模式上必須進行有效的改革，校企合作體制的實施和更深層次的建設是高校人才培養模式改革的重要方面之一。通過校企合作體制的開展和教學質量的不斷提高，使畢業生在準備就業的時候不僅具有深厚的理論功底，而且能夠學習和掌握相關的設計軟件，具有相關工作經驗和解決實際問題的能力，了解行業背景和企業需求，為培養直接上崗型人才打下了良好的基礎。
1 學校目前存在的問題
電子科學與技術專業是為國家和社會培養集成電路產業人才的重要專業分類。河北大學電子科學與技術專業的學生主要學習集成電路工藝和集成電路設計兩大類課程，其中集成電路設計又包括電路設計和版圖設計。通過兩年的專業基礎課和專業課的講授，學生可以了解和掌握集成電路制造過程中的各種工藝加工工序（如硅片的清洗、氧化、光刻和擴散等）、集成電路中常用的設計方法（如全定制、半定制、CPLD和FPGA等）和集成電路基本單元的版圖結構（如電阻、電容、BJT管和MOS管等）。雖然在理論授課的基礎上也開設了相應的實驗課程，但是實驗軟件落后，以及與社會生產實際相脫節的狀態十分嚴重。這里以集成電路版圖實驗為例來加以說明。
在集成電路版圖實驗教學過程中，由于經費的限制，只能通過免費或者低級的版圖繪制軟件來完成實驗教學工作。由于使用軟件功能上的落后，沒有辦法讓學生更好地了解如何對版圖進行設計規則檢查和電學規則檢查，不能清楚地知道設計規程檢查文件，不明白版圖后仿真和電路圖與版圖的比較過程中需要注意哪些事項，不知道實際生產中相關元件的版圖繪制方法，只能簡單地繪制出某個元器件的版圖，造成學生只是學習到了版圖設計中的一點兒皮毛，相關知識匱乏，不能很好地滿足企業的需求。
2 校企合作方案探索
實習基地的建立 2003年7月，教育部下發《教育部、科技部關于批準有關高等學校建設國家集成電路人才培養基地的通知》，通知中要求高校要大力推進“國家集成電路人才培養基地”的教學改革[1]。為了培養應用型的集成電路設計人才，了解企業需求，河北大學跟北京芯愿景軟件有限公司保定分公司簽訂了校企合作協議。這既能讓學生接觸到先進的設計軟件，增長自身技能，又能為企業培養所需的人才。
在簽訂了校企合作協議之后，雙方又制定了詳細的實習基地實施方案，主要從以下幾個方面入手。
首先，暑期畢業實習。學校的畢業生需要在大三之后大四之前的暑期進入實習單位完成畢業實習的工作。實習基地建立之后，企業可以接納電子科學與技術專業的學生進入單位實習并對學生提供培訓。學生要嚴格按照企業的上下班制度等要求自己。在為期一個月的實習過程中，學生開闊了眼界，增長了見識，掌握了實際生產中相關元件的版圖實現方法，明白了集成電路產業中各個環節的作用和實現方法，為就業奠定了良好的基礎。
其次，雙向選擇，深入了解。在暑假畢業實習完成之后，企業對實習的學生進行了綜合評定，學生也對企業和集成電路產業有了進一步的認識。通過雙向選擇的方式，學生可以在大四下學期畢業設計階段進入實習基地進行更深層次的學習。畢業設計實行雙導師制，由學校的指導教師和企業的指導教師共同指導學生完成畢業設計和畢業論文，保障學生能夠順利畢業。這既能增加學生的工作經驗，又能為企業本身培養所需的人才。
最后，除本科生的實習以外，還對集成電路工程的碩士生制定了實習計劃，并聘請了北京芯愿景軟件有限公司的兩名高級工程師擔任學校的兼職碩士生導師，對集成電路工程專業的碩士生進行聯合培養。企業根據不同層次的學生提供不同的培訓方案，以滿足各自的需要。
定向培養方案 校企合作的目的不僅僅是為了提高學生的能力，為就業打好基礎，也是為了為合作企業培養合格的人才，實現雙贏。因此，在專業課程教學過程中，根據校企合作協議以及市場對人才培養的需要，高校應該適時地調整教學方案。結合學校的實際情況，在本科教學過程中，從專業課開始到專業選修課，都融入了實際生產中會用到的相關內容。
如在數字集成電路原理與設計以及模擬集成電路原理與設計兩個專業課的講授過程中，凡是涉及集成電路設計方法和版圖設計部分的內容時，都融入了芯愿景有限公司的相關書籍或資料作為補充內容，讓學生更加直觀地了解企業在進行集成電路設計時是如何進行綜合考慮的。在數字集成電路綜合實驗和集成電路CAD課程設計這兩門實驗課中，采用芯愿景公司的軟件和素材進行案例教學，讓學生直觀地感受到芯片制作過程中模塊安排、虛擬結構單元、數字單元、模擬單元、有源器件、無源器件以及布局布線的相關知識，加深對集成電路芯片設計的認識。在集成電路版圖設計和集成電路版圖設計實驗兩門課程的開始過程中，從企業聘請了經驗豐富的工程師進入課堂幫助任課教師進行理論教學和實驗教學。
以上一系列的培養方案，使學生對集成電路設計流程有了更清楚的認識，讓學生了解到了企業對畢業生的需求，為合作企業培養了所需的人才，使企業減少了招聘風險，降低了成本。
3 結束語
校企合作的實踐教學模式，帶給學生的不僅是對書本知識的深化和技能技巧的訓練，更是一次記憶深刻的體驗，是一次寫在記憶中的成長經歷[2]。校企合作協議簽訂半年多來，經過2009級電子科學與技術專業學生在畢業設計環節中的檢驗，學生深刻地感受到在理論知識與實際應用相結合的過程中自己還存在哪些方面的欠缺，校園里所學習的理論知識在實際工作中發揮了哪些作用。實習經歷雖然短暫，但是學生收獲頗豐，最終都找到了理想的工作。
筆者深信，隨著校企合作的進一步開展和合作的進一步深入，致力于把合作真真正正地落到實處，帶給學生的將是更加豐富的工作經驗和待遇優越的就業崗位，帶給企業的將是源源不斷的就業生力軍和企業品牌的進一步推廣。
參考文獻
數字集成電路設計基礎范文5
【關鍵詞】邏輯設計；目標定位；教學內容；模式手段
一、邏輯設計課程目標與定位
1、課程目標
使學生具備本專業的高素質技術應用型人才所必需的電子電路邏輯設計基本知識和靈活應用常用數字集成電路實現邏輯功能的基本技能；為學生全面掌握電子設計技術和技能，提高綜合素質，增強職業變化的適應能力和繼續學習能力打下一定基礎；通過項目的引導與實現，培養學生團結協作、敬業愛崗和吃苦耐勞的品德和良好職業道德觀。本課程目標具體包括知識目標、能力目標和素質目標。
（1）知識目標：熟悉數字電子技術的基本概念、術語，熟悉邏輯代數基本定律和邏輯函數化簡；掌握門電路及觸發器的邏輯功能和外特性；掌握常用組合邏輯電路和時序電路的功能及分析方法，學會一般組合邏輯電路的設計方法（用SSI和MSI器件），學會同步計數器的設計方法；熟悉脈沖波形產生與變換電路的工作原理及其應用；了解A/D，D/A電路及半導體存儲器、PLA器件的原理及其應用。
（2）能力目標：具有正確使用脈沖信號發生器、示波器等實驗儀器的能力；具有查閱手冊合理選用大、中、小規模數字集成電路組件的能力；具有用邏輯思維方法分析常用數字電路邏輯功能的能力；具有數字電路設計初步的能力。
（3）素質目標：培養學生學習數字電路的興趣；培養學生團結合作的意識，培養學生自己查找資料能力。
2、課程定位
《邏輯設計》是計算機應用技術專業和電子信息類專業的一門重要硬件基礎課，其理論性和實踐性很強，尤其強調工程應用。是現代電子技術、計算機硬件電路、通信電路、信息與自動化技術的和集成電路設計的基礎。在高速發展的電子產業中數字電路具有較簡單又容易集成。通過本課程學習，熟悉小中大規模數字集成電路分析與應用，突出數字電子技術應用性，獲得數字電子技術必要的基本理論基本知識和基本技能；了解數字電子技術的應用和發展概況，為后繼課程及從事相關工程技術工作和科研與設計工作打下一定基礎?！哆壿嬙O計》在電子信息專業課程的地位，表現在其先導課程為《電工電子技術》，要求學生掌握由分立元器件組成的電子電路的識別與檢測、與基本分析方法，掌握有關晶體管以及晶體管電路的分析方法等；其后續課程有《微機原理與接口技術》、《單片機技術應用》、《EDA技術應用》等。學習集成電路芯片在計算機及相關電子設備中的應用與作用。
二、邏輯設計課程教學內容
1、教學內容選取依據
（1）以培養高素質技能型人才為目標，教學內容選擇與組織突出“以能力為本位，以職業實踐為主線，以項目主體--任務貫穿”為總體設計要求，在內容的選取上，首先立足于打好基礎。在確保基本概念、基本原理和基本教學方法的前提下，簡化集成電路內部結構和工作原理的講述，減少小規模集成電路的內容，盡可能多地介紹中大規模集成電路及其應用。以能力培養為主線，以應用為目的，突出思路與方法闡述，力求反映當今數字電子技術的新發展。
（2）在教材內容編排上精心組合，深入淺出，做到概念清晰，邏輯設計思想嚴謹。教學實施中注重重點突出，層次分明，相互銜接，邏輯性強，以利于教學做一體化的整合。在講義上力求簡潔流暢，通俗易懂，便于學生自學。
（3）以實訓項目為載體，采取任務驅動教學做一體化的實施，體現理論指導實踐，實踐深化理論的素質養成目的。
（4）依據各學習項目的內容總量以及在該門課程中的地位分配各學習項目的課時數。
（5）知識學習程度用語主要使用“了解”、“理解”、“能”或“會”等用來表述?！傲私狻庇糜诒硎鍪聦嵭灾R的學習程度，“理解”用于表述原理性知識的學習程度，“能”或“會”用于表述技能的學習程度。
2、教學具體內容安排
表決器電路設計與制作，搶答器電路設計與制作，同步計數器電路設計與制作，方波發生器電路設計與制作，數字鐘電路設計與制作。
三、邏輯設計課程教學模式與手段
1、教材編寫
教材編寫體現項目課程的特色與設計思想，教材內容體現先進性、實用性，典型產品的選取科學，體現地區產業特點，具有可操作性。呈現方式圖文并茂，文字表述規范、正確、科學。
2、教學模式
采取項目教學，以工作任務為出發點來激發學生的學習興趣，教學過程中要注重創設教育情境，采取“教學做”一體化的教學模式，將知識、能力、素質的培養緊密結合，進一步加強職業教育教學改革研究，優化完善我校應用型人才培養體系。
3、教學方法
從教學手段、教案設計、教學思路、語言表述、教學資源等方面著手，對如何在課堂教學中提高學生的學習主動性和興趣開展教研。教學過程有進行項目引導，任務貫穿，“提出問題”、“引導思考”、“假設結論”、“探索求證”，把握課程的進度，活躍課堂氣氛，使大多數學生能夠獲得盡可能大的收獲。采用“發現法”教學方式，使學生建立科學的思維方法與創新意識。學習內容的掌握依賴于學習者的實踐，課程組加強了對教師教學及學生學習過程的管理；為使學生理解和有效掌握課程內容，在堅持課外習題練習、輔導答疑等教學環節的基礎上，增加隨堂練習、單元測驗等即時性練習環節，督促學生復習和掌握已學知識點。
4、教學手段
充分利用掛圖、投影、多媒體等現代化手段，發揮網絡突破空間距離限制的優勢，讓學生能夠最大限度的利用學習資源，自主地學習和提高，彌補課堂上未能及時消化吸收的部分內容。教學過程中相應教學班成立課程提高學習小組，任課教師課外指導該小組進行拓展學習及課外科技活動指導，達到因材施教的目的；一方面教師指導有興趣能力強的學生進行課外學習，特別是對數字系統設計知識的答疑指導，為能力強的學生提供發展空間，解決因課時數限制而無法在課堂上深入講授特定工程應用專題的矛盾。也加強了教師與學生的互動，教師可以第一手了解學生對教學過程的反饋，改進教學方法，利用學習好的學生帶動整個班級的學習，促進良好班風學風的形成。探討當前教學環境下，培養學生課外學習能力的新模式。
5、課程資源的開發與利用
整理并開發具有職教特色的自編教材，編寫學生實訓指導用書，引導學生查閱網絡資源，要注重利用仿真軟件的輔助設計功用。
參考文獻
數字集成電路設計基礎范文6
關鍵詞 工程教育專業認證；射頻微電子；卓越工程師
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2015）11-0007-02
1 引言
工程教育專業認證對保證和提高工程教育質量、推動我國卓越工程師教育培養計劃具有重要作用。我國工程教育于2013年6月在韓國首爾召開的國際工程聯盟會議上成功加入《華盛頓協議》，成為預備會員，這標志著我國工程教育邁出重大步伐，為工程類學生今后走向世界提供了具有國際互認質量標準的“通行證”。工程教育專業認證作為國家工程師制度改革的基礎和前提，也將為廣大工科學生未來的工程執業提供便利[1-2]。
隨著國內半導體制造現代化工藝線的不斷建設和擴展，以及微電子技術的飛速發展，IC產業對微電子人才需求日益增加。目前我國正面臨微電子技術人才奇缺的局面，對培養人才的要求也日益提高。射頻微電子學課程作為電磁場與微波技術方向的專業核心課程，是數字通信、射頻系統以及射頻集成電路設計的基礎。建立能適應新形勢下滿足工程教育認證標準要求的射頻微電子學課程教學體系，提高射頻微電子學課程教學水平，是電類專業順利通過工程教育專業認證的重要環節之一。
為實施教育部“卓越工程師教育培養計劃”，切實增強學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，本文結合客觀實際，從教學方式方法改革、學生工程實踐能力培養、側重學生對所學知識的應用和創新能力的教學評價方法的研究和實踐等方面著手，建設面向工程教育專業認證的射頻微電子學課程教學體系[3]。
2 改進教學方式方法，提高學生學習的積極性
采用先進現代教學手段是提高學生學習興趣和積極性的重要方法之一。
1）在保證知識結構的系統性和知識點布局的全面性基礎上，采用啟發式互動教學法，充分調動學生學習微電子課程的積極主動性，引導學生主動分析工程實際問題，有效提高課程的教學質量。
2）改進多媒體課件，使教學更貼近工程實踐。使用視頻剪輯、動畫、實物照片等教學手段，向學生展現該課程的核心內容以及所學理論的工程實踐應用，增加學生對射頻和微電子的感性認識。例如：在介紹S參數時，可以通過視頻錄像介紹工程實踐中利用矢量網絡分析儀測試射頻無源器件及有源器件S參數的方法；在介紹微波傳輸線時，可以向學生展示由微帶構成的射頻前端系統中的饋電網絡的實物照片和調試過程的視頻錄像；通過收集并展示各種射頻無源（濾波器、功分器等）、有源器件（低噪聲放大器、混頻器等）的照片和實物，使學生更形象地認識射頻器件，提高學生的學習興趣。
3）推進課程網站的建設，以網絡教學作為教學輔助手段。在教學網站上提供國外著名科教網絡頻道有關射頻技術和微電子學的課程課件和相關教學資源，課堂教學課件、射頻微電子技術常用的網絡資源和網址，建立討論區供學生相互討論和教師答疑，建立專門的網頁介紹射頻微電子技術的前沿和發展方向，鼓勵學生跟蹤前沿技術自主創新。
4）在教學評價方面，側重學生對所學知識的應用和創新能力的考查，將小組自主學習、研究性學習的情況納入對學生成績的評價，引導學生重視課程的實踐環節，改變單一的考試成績評價方式，重視學生在學習過程中的自我評價和自我改進。
3 注重學生面向工程實際的能力培養，改革射頻微電子學實踐教學內容
微電子學課程體系主要包括微電子器件和工藝、集成電路設計與應用兩大類，應用性極強，學生需經過實際器件工藝的操作和具體集成電路的設計，才能深刻理解器件工作原理、掌握集成電路仿真和版圖繪制方法，全面了解集成電路設計的全過程，達到很好的教學效果。
作為該課程體系中重要的一門課程，射頻微電子學是一門理論性與工程性都很強的課程。如圖1所示，射頻微電子學涉及許多學科交叉領域，因此，學生不僅需要學習數字集成電路設計、模擬集成電路設計等理論課程，掌握集成電路原理，還要能利用各代工廠提供的工藝庫和器件模型進行各種集成電路原理設計和版圖繪制?，F代射頻集成電路的開發流程，由仿真域（設計、仿真、驗證）實體域（電路實現）測試域（測試驗證）三個環節構成。工業界需要的合格的射頻微電子工程師必須具備在上述三個領域的全面知識和技能。目前培養的學生比較注重基礎理論的學習，僅對仿真域中的設計環節比較熟悉，而仿真、電路實現、測試等方面的能力比較欠缺。
因此，在教學過程中，為了培養學生的工程實踐能力，除了基礎理論知識的教授外，還需教授學生掌握電路CAD軟件、電磁場仿真設計工具（HFSS、IE3D或CST）、各種集成電路測試設備（矢量網絡分析儀、示波器、信號源、頻譜儀和噪聲儀），并要求學生利用電磁仿真軟件對所學的射頻無源及有源器件（如濾波器、功分器，低噪聲放大器、混頻器、振蕩器等）進行分析和設計，使學生不僅能更深刻地理解所學習的射頻器件的工作原理及射頻集成電路設計方法，也能熟悉和掌握仿真軟件。學生在教師或助教的指導下，自主設計、仿真驗證射頻無源器件（如濾波器、功分器、工分器等）及其有源器件（如低噪聲放大器、混頻器等），在此基礎上進行射頻系統前端的集成電路設計，然后通過評估篩選出性能較好的設計，制作實物并進行工程測試。這樣就實現了對學生在射頻集成電路工程設計重要環節由仿真域（設計、仿真、驗證）實體域（電路實現）測試域（測試驗證）能力的培養。
在理論教學的基礎上，通過小組學習討論的方式，鼓勵學生按課題小組設計多種射頻元器件。但由于射頻器件及射頻系統前端的集成電路的制作和工程測試的成本較高，無法滿足所有學生的需求，對器件的制作和測試必須擇優進行。在實際的實踐教學中，只進行某種器件設計的小組為參照組，評估完成整個設計、仿真、制作、測試流程的小組對該器件掌握的改善情況。
4 進行校企合作的卓越工程人才聯合培養
射頻微電子學教學可在校企聯合培養機制下，建立必要的激勵政策，充分發揮企業的行業優勢，引導教學從注重學生“考試結果”向注重學生“學習過程”的轉變。這反映到本課程的教學內容上，要強調理論性與本課程的有機結合，突出案例分析和實踐研究；反映到教學過程中，要重視運用團隊學習、案例分析、實踐研究和模擬訓練等方法的運用。在考核時，對校外課外的實踐內容實行嚴格的考核，比如邀請校外射頻微電子工程技術人員與校內專業教師組成考核小組，考核學生在企業實習的具體表現。根據實際條件，增加工廠生產實習環節，使學生能在綜合運用所學知識的基礎上，加強對企業崗位操作規程及相關管理規程等的詳細了解。
5 結束語
本文在工程教育專業認證背景下并結合本校的本科卓越工程師教育培養和專業建設，基于筆者近兩年來在微波技術與天線、射頻微電子學課程授課過程中的總結，探討建立新形勢下能滿足工程教育認證標準要求的射頻微電子學課程教學體系，從而適應國際化、社會化、高素質、創新型人才的培養需求。需要指出的是，由于受到教學經驗和客觀實際的限制，筆者只是簡要地討論了在工程教育背景下本課程教學的轉變，在未來的教學過程中會進一步進行思考和總結。
參考文獻
[1]修開喜.中美工程教育專業認證體系的比較研究[D].遼寧：大連理工大學，2013.
[2]劉昭亞.本科院校工程教育專業認證制度研究[D].安徽：淮北師范大學，2014.
[3]林健.“卓越工程師教育培養計劃”質量要求與工程教育認證[J].高等工程教育研究，2013（6）：49-61.
