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集成電路的基本原理范文1
關鍵詞：過溫保護電路；低功耗系統；電源管理；集成電路
中圖分類號：TN710—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0159—03
引言
隨著微電子、通信技術的飛速發展，電子設備與人們的生活和工作的關系日益密切。近年來手機、數碼相機、掌上電腦等便攜式設備也得到了迅猛的發展。多種功能模塊集成在同一系統中，使設備的功能越來越強大。同時，系統的功耗也大大地增加，導致設備的溫度變化很大。當溫度過高時，為了避免設備損壞系統應該停止工作。電源管理芯片用來給系統提供穩定的電壓，通常在電源管理芯片中集成過溫保護電路[1—3]，溫度過高時停止供電，使所有系統停止工作。當溫度下降到工作范圍內時，重新激活電源，使系統恢復工作。對于過溫保護電路相關研究工作近年來也提出了不少新穎的觀點和新的工藝：如徐偉，馮全源提出了一種帶曲率樸償的基準及過溫保護電路[4]；易峰，何穎，郭海平等研究提出了一種采用雙極工藝設計的過溫保護電路[5]；季輕舟，耿增建通過研究得到了高性能快速啟動CMOS帶隙基準及過溫保護電路[6]；吳斯敏，鄒雪城，余國義發現了一種嵌入BICMOS帶隙電路的過溫保護電路等[7]。過溫保護電路一般利用一個溫度敏感的器件檢測環境的溫度。在集成電路中最常用的就是利用PN結的正向電壓負溫度特性。本文提出了兩種過溫保護電路，它們均采用晶體管來檢測溫度。電路具有功耗低，結構簡單，對溫度檢測精度高等優點。能夠廣泛地應用在DC—DC，LDO，電荷泵等電源管理芯片中。
集成電路的基本原理范文2
關鍵詞：微電子技術專業；集成電路；實驗室建設；
作者：陳偉元
0引言
以集成電路為主的微電子產業是現代信息產業的基礎和核心[1]，它對經濟建設、社會發展和國家安全具有至關重要的戰略地位和不可替代的核心關鍵作用，其重要性在迅速提高，產業規模在逐步擴大。目前，我國集成電路產業的發展，已經形成了以設計業、芯片制造業及封裝測試業為主的微電子產業鏈，并相對獨立發展的產業結構特點。微電子產業的快速發展帶動了社會對各層次微電子技術人才的大量需求。為順應微電子產業的快速發展，為地方經濟建設服務，各地高職院校紛紛開設了微電子技術專業，并大力加強微電子技術專業的建設[2-4]。但微電子技術是一門應用性非常強的學科[5]，不僅需要較好的理論基礎，更需要有較強的生產工藝實際操作能力，這都需要較好的實驗環境和實驗條件來支撐。微電子實驗實訓設備要求高，資金投入大，很多高職院校(包括本科院校)沒有足夠資金購買昂貴的實訓設備，學生只能通過老師解說、觀看錄像等了解相關工藝過程[6-7]，沒有機會親自動手[8]，造成我國微電子制造業人才總量嚴重不足，且人才質量基礎較差、人才層次結構不合理[9]。
基于工作崗位和人才培養目標的分析，蘇州市職業大學結合省實訓基地和省光伏發電工程技術開發中心的建設，優化建設方案，用非常有限的資金投入，建立微電子技術專業實驗室，為培養符合企業需求的高技能、高素質人才進行了有益探索。
1微電子技術專業培養目標分析
目前，中國集成電路產業已初步形成以長三角、環渤海，珠三角三大核心區域聚集發展的產業空間格局。以2010年為例[10]：我國集成電路產業銷售收入1440.2億元，三大區域集成電路產業銷售收入占全國整體產業規模的近95%。其中，環渤海地區占國內集成電路產業整體規模的18.8%，珠三角地區占全國集成電路產業的8.4%，涵蓋上海、江蘇和浙江的長江三角洲地區已初步形成了包括研究開發、設計、芯片制造、封裝測試及支撐業在內的較為完整的集成電路產業鏈，占全國集成電路產業的67.9%。目前國內55%的集成電路制造企業、80%的封裝測試企業以及近50%的集成電路設計企業集中在長三角地區。
可見，長三角地區是中國重要的微電子產業基地，而蘇州、無錫等蘇南地區在集成電路制造、封裝測試領域又具有明顯的區位優勢。現代工業的發展，集成電路后端(版圖)設計服務的需求會持續增加。
高等職業技術教育微電子技術專業的就業核心崗位的確定，既要反映出當地微電子產業的市場需要，又要考慮到適合高職學生能做、并樂于做的崗位。如現場操作為主的“半導體技術工人”崗位，不適合作為本校微電子專業的核心崗位，也體現不出與中職學生在崗位上的競爭力[11]。經調研和分析，確定“集成電路版圖設計”、“微電子工藝及管理”、“設備維護”作為本專業學生培養的核心工作崗位。
微電子專業的培養目標為：培養德、智、體、美全面發展，能適應現代化建設和經濟發展需要，具有良好職業道德和創新精神，熟悉微電子器件及工藝的基本原理，具備集成電路版圖設計、晶圓制造及封裝測試中的設備操作與維護、工藝管理、產品測試、品質管理能力，面向生產服務一線的高素質應用型技術人才。
2微電子技術專業實驗室建設目標
高職教育以培養高素質應用型人才為主，培養的學生不僅具有較好的理論基礎，更應具有較好的基本技能。根據以上培養目標，高職微電子技術專業重點培養學生微電子材料工藝及IC領域如下方向的基本技能：
(1)微電子材料器件工藝與檢測。了解微電子材料與器件的常規工藝制備過程，并了解其主要參數的表征及測試方法；
(2)IC設計技術。了解IC設計的流程，掌握IC設計的基本原理和方法，重點熟練掌握IC版圖設計工具軟件的使用方法；
(3)IC制造與封裝測試技術。了解IC制造的基本過程和工藝，掌握基本的IC封裝及測試原理和方法，并學會基本測試儀器的使用方法。
為實現以上目標，在微電子技術專業實驗室的建設上，至少應圍繞如下幾個方向來進行：①集成電路設計，特別是集成電路版圖設計方向；②微電子材料和集成電路工藝方向；③集成電路封裝及測試方向。目前國內各高職院校的微電子技術專業根據自身的實際情況，基本上也是圍繞這幾個發展分支來建設專業實驗室[12]。
微電子實驗設備非常昂貴，若要建設完善的微電子技術專業實驗室，其建設資金的投入是非常龐大的，大部分學校也沒有這樣的建設能力。為此，在有限的建設資金上，實驗室建設采取實用化原則，以國家投入或學校自籌資金方式建立微電子基礎性實驗室、IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室，而對于投資較大的IC封裝及測試實驗室，主要采取與企業共建的方式進行建設。
3微電子技術專業實驗室建設方案
根據以上微電子技術專業實驗室建設目標，蘇州市職業大學結合省實訓基地和省光伏發電工程技術開發中心的建設，建立了IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室。
3.1IC版圖設計實驗室
IC設計包括IC系統設計、IC線路設計、IP核設計和IC版圖設計。其中IC版圖設計工作的任務量大、所需人員多，是一種高技能、應用型技術，是最適合高職微電子技術專業學生就業的工作崗位。
IC版圖設計實驗室的建設，以服務器和計算機終端組成，再配置IC設計軟件。其中，終端一般要配置40套以上，以便課堂上每位學生均能單獨練習。
IC版圖設計實驗室的建設投入大，特別是IC設計軟件價格昂貴，可爭取大學計劃、實驗室共建等多種方式，獲得EDA軟件商的支持。蘇州市職業大學與SprigSoftInc.合作，引進其先進的IC版圖設計軟件平臺Laker，并與IC設計公共服務平臺提供商蘇州中科集成電路設計公司進行深度合作，發揮各自優勢，共同進行IC版圖設計高技能人才的培養與培訓。
3.2微電子材料及器件工藝實驗室
微電子材料、器件涉及的工藝廣泛，實驗設備價格昂貴，只能用有限的資金投入，解決一些微電子最常用的工藝實驗設備。為讓學生對微電子工藝有感性認識和實踐機會，經調研，認為凈化、擴散退火、薄膜工藝、光刻工藝、霍爾效應測試等是微電子行業應用較多的公共技術。微電子材料器件工藝與檢測實驗室，建設為千級的凈化實驗室，以擴散退火爐、真空鍍膜設備為基礎，并配以相關的光刻機、光學顯微鏡、霍爾效應測試儀等，從而滿足從微電子材料的制備工藝到微電子材料與器件的性能測試等實驗需求。
該實驗室也結合了省光伏發電工程技術開發中心的建設，兼以實現太陽能光伏電池的制備實驗，為微電子技術專業的“半導體器件物理”、“集成電路工藝”、“太陽能光伏電池”等課程提供實驗支撐。
3.3IC封裝測試實驗室
近幾年來，國內IC產業有較大的發展，尤其是IC制造及IC封裝測試業發展很快，在我國集成電路產業鏈中有著舉足輕重的地位，占據了我國微電子產業的半壁江山[13]。IC封裝及測試行業也是微電子技術專業學生重要的就業崗位。
建設IC封裝測試實驗室是培養高素質IC應用型人才的必要要求。
IC封裝及測試實驗設備價格非常昂貴，高校往往沒有能力獨立承建。可采用與企業共建的方式進行建設。本實驗室與華潤矽科微電子有限公司合作共建，建有集成電路自動測試系統、引線鍵合、電子顯微鏡、晶體管特性測試及電子測試設備等。
該實驗室的建成，為微電子技術專業的“半導體器件物理”、“微電子封裝技術”、“集成電路工藝”、“集成電路測試”等課程提供實驗支撐。
集成電路的基本原理范文3
【關鍵詞】開關；電源；原理；趨勢
電子設備的運作需要電源供電，因而一個安全高效的電源，是組成技術指標合格的電子設備的必要部件之一。當下最常見的直流穩壓電源主要有兩類，一類是線性電源，另一類是開關電源。線性電源穩定性較好，輸出紋波電壓小，但要浪費較多的調整管功率，所以電源體積較為臃腫。相比之下，開關電源高效節能，外形小卻能穩定輸出較高電壓，并且擴充方便，包含技術含量高，常被應用于數碼設備、計算機等。開關電源是穩壓電源未來發展的主流趨勢，在當下已經較為普遍的應用于各個領域。
一、開關電源的基本原理及組成
（一）開關電源的基本原理
根據控制原理的差異，開關電源分為三種：脈寬調制、脈頻調制和混合調制。
（1）脈沖寬度調制式，簡稱脈寬調制式（Pulse Width Modulation，縮寫為PWM），當前集成開關電源多采用此種方式。這種方式穩定電壓的方式是，在開關頻率不變化的前提下，依靠脈沖寬度的增大或縮小改變占空比例，進而調節電壓達到穩定。它核心部件是脈寬調制器。濾波電路的運行十分便捷，因為開關是按照穩定的周期工作的。然而，這種控制方式也有缺陷，它不能寬范圍地調整輸出的電壓，因為受功率開關最小導通時間不夠的話，就不能完成寬范圍的調整。還有一個缺陷就是，輸出端要求較高，為了避免空載時電壓輸出上升，需要安排接假負載。
（2）脈沖頻率調制方式，簡稱脈頻調制式（PulseFre-quency Modulation，縮寫為PFM）。在這種調制方式運作的時候，脈沖寬度是固定的，開關頻率的增加或減少控制了占空比，使得電壓保持穩定。脈頻調制器是它的核心部件。設計電路的時候，它不使用脈寬調制器中的鋸齒波發生器，取而代之的是，用固定脈寬發生器，同時，使用電壓/頻率轉換器來調節頻率的變化。
這種調節方式的基本原理是，調節控制器輸出信號的脈沖寬度的運轉周期，改變其占空比，從而控制輸出電壓Uo保持穩定。它輸出電壓范圍寬，輸出端可不接假負載。
（3）混合調制方式，在這種調整方式下，可以靈活調整脈沖寬度或開關頻率，它屬于PWM和PFM的混合方式?；旌险{制方式兼有脈寬調制器和脈頻調制器兩種組件。由于tp和T均可單獨調節， 因此占空比調節范圍最寬，適合制作供實驗室使用的輸出電壓可以寬范圍調節的開關電源。
此三種方式都可以叫做時間比率控制（TimeRatio Control， 簡稱TRC）方式。其中，脈寬調制器在諸如UC3842型脈寬調制器中是一個獨立的集成電路，而在LM2576型開關穩壓器、TOP250型單片開關電源集成電路中與其他設備一同集成使用。
（二）開關電源的組成
（1）輸入電路：線性濾波電路、浪涌電流抑制電路、整流電路。
（2）變換電路：含開關電路、輸出隔離（變壓器）電路等，是開關電源電源變換的主通道， 完成對帶有功率的電源波形進行斬波調制和輸出。
（3）控制電路：向驅動電路提供調制后的矩形脈沖，達到調節輸出電壓的目的?；鶞孰娐贰⒉呻娐?、比較放大、V/F變換、振蕩器。基極驅動電路：把調制后的振蕩信號轉換成合適的控制信號， 驅動開關管的基極。
（4）輸出電路：整流、濾波。把輸出電壓整流成脈動直流，并平滑成低紋波直流電壓。
二、電源開關的發展趨勢
開關電源是穩壓電源未來發展的主流趨勢，在當下已經較為普遍的應用于各個領域。接下來，筆者立足當前的開關電源的發展實際和理論發展，淺析開關電源的未來其發展趨勢。
（一）小型高頻化
磁性元件和電容的大小和質量決定了電源大小。當前的技術開發的一個方向在于，減小這些元件的大小，并盡可能低提升開關頻率。這樣既能減小電源尺寸受到磁性元件和電容尺寸和重量的影響，還能避免受到不必要因素的干擾，提升系統性能，所以小型高頻化是開關電源的發展趨勢之一。
（二）使用穩定化
比起線性使用的電源，開關電源的使用次數要多好多倍，由于經常使用其穩定性便不如前者。電解電容、光耦合器及排風扇這些部件是決定使用的穩定性和時間長短的要素。因此，當下的設計正是從集成度的提升著眼，盡力地改善器件的使用，增強開關電源的穩定性。進化，開關電源的集成度還有待提高。比較可取的是，利用模塊化技術，它可以提升開關的穩定性，適合用于分布式電源系統。
（三）低噪化
在傳統的開關電源中，頻率越高噪聲越大。采用部分諧振轉換回路技術，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲，所以低噪聲化也是開關電源的未來發展趨勢之一。
（四）計算機智能控制化
當前計算機操作系統不斷革新，未來的電路將會加以結合，利用微機檢測和控制，能有效、多反面監控系統，實時檢查、登記和預警等。
（五）低壓輸出化
隨著半導體制造技術的不斷發展，微處理器和便攜式電子設備的工作越來越低，這就要求未來的DC-DC變換器能夠提供低輸出電壓以適應微處理器和便攜式電子設備的供電要求。
三、總結
本文的上半部分，分析了開關電源根據控制原理的差異可以分為三種：脈寬調制、脈頻調制和混合調制，同時還介紹了開關電源的結構及構成原理。
后半部分，立足當前的開關電源的發展實際和理論發展，分析未來其發展趨勢為：小型高頻化、使用穩定化、低噪化、計算機智能控制化和低壓輸出化等。
參考文獻
[1]沙占友.新型單片開關電源的設計與應用[M].北京：電子工業出版社，2001.
[2]沙占友，王曉君，龐志鋒.集成穩壓電源實用設計軟件[M].北京：中國電力出版社，2008.
集成電路的基本原理范文4
光技術原理編碼卡片
條碼卡以黑白相間的印刷或金屬條置于塑膠卡的夾層中制成，條碼卡的安全性很低，可輕易使用激光打印機復制，且易污損，因此通常只能用在安全性要求不高的出入口控制場所。光技術原理編碼卡片采用光電掃描儀來讀卡。
激光卡的基本原理和激光視盤相似，采用光記錄技術，在光卡結構的敏感層，以激光束記錄和讀出數字資料。光卡的最突出特點是超大容量，一個普通的光卡可以存儲高達6.6兆比特的信息量，因此具有高保密性。
磁技術原理編碼卡片
磁技術卡有磁條卡、威根卡、鐵酸鋇卡等幾種。
磁條卡簡稱磁卡，已有30多年的歷史，在卡的一面貼上一條或幾條磁帶條，磁條上可存儲許多信息。由于低能量的磁卡比較容易被篡改，復制和磨損，后來推出一種高能量(高矯頑磁性)的磁卡。
威根（Wiegand）卡的卡片內部埋入一些很細的金屬絲，當卡片通過讀卡器的閱讀頭時，在讀卡器的傳感線圈變化的磁場影響下，產生脈沖電壓，發出一組脈沖信號并由讀卡器轉換成二進制碼。
鐵酸鋇卡片具有類似三明治的夾層結構，在兩層塑料薄片中間放入一些磁性材料。由于中間所用的材料多為鐵酸鋇，所以稱為鐵酸鋇卡。根據鐵酸鋇材料的極性和位置可以確定卡片的編碼。這類卡片的安全性和防復制性能介于威根卡和磁條卡之間，但價格要比威根卡和磁條卡便宜。
智能卡（集成電路卡）
智能卡又稱為IC(集成電路)卡，初期的智能卡片需要與讀卡器進行物理接觸，以便為其提供電源和交換信息，屬于接觸式卡。后來又出現了一種近距離耦合式IC卡，它必須插入機器縫隙內，卡的位置對于正確操作很重要。電源能量和信號皆經一個或兩個線圈耦合傳送。IC卡如果能采用射頻進行能量與信息交換則稱為感應（射頻）卡。
集成電路的基本原理范文5
關鍵詞：集成電路設計；本科教學；改革探索
作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學物理與電子科學系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學物理與電子科學系，教授。（北京 100192）
基金項目：本文系北京市教委科技發展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02
1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經廣泛應用于工業、軍事、通訊和遙控等各個領域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優點，同時成本也相對低廉，便于進行大規模生產。自改革開放以來，我國集成電路發展迅猛，21世紀第1個10年，我國集成電路產量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。我國集成電路產業規模已經由2001年不足世界集成電路產業總規模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產業發展最快的地區之一。伴隨著國內集成電路的發展，對集成電路設計相關人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅動下，政府從“十五”計劃開始大力發展我國的集成電路設計產業。
在20世紀末21世紀初，國內集成電路設計相關課程都是在研究生階段開設，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設計人員的需求在我國還未進入爆發期。我國的集成電路發展總體滯后國外先進國家的發展水平。進入21世紀后，我國的集成電路發展迅速，集成電路設計需求劇增。[1]為了適應社會發展的需要，同時也為更好地推進我國集成電路設計的發展，國家開始加大力度推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作。經過十年多的發展，集成電路設計的本科教學取得了較大的成果，較好地推進了集成電路設計行業的發展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設計本科教學經驗為基礎，結合對相關院校集成電路設計本科教學的調研，詳細分析集成電路設計的本科教學現狀，并以此為基礎探索集成電路設計本科教學的改革。
一、集成電路設計本科教學存在的主要問題
在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內的集成電路設計本科教學開始走向正軌。從最初的少數幾個重點高校到后來眾多相關院校紛紛設置了集成電路設計本科專業并開設了相關的教學內容。近幾年本科學歷的集成電路設計人員數量逐漸增加，經歷本科教學后的本科生無論是選擇就業還是選擇繼續深造，都對國內集成電路設計人員緊缺的現狀起到了一定的緩解作用。但從企業和相關院校的反饋來看，目前國內集成電路設計方向的本科教學仍然存在很多問題，教學質量有待進一步提高，教學手段需做相應調整，教學內容應更多地適應現階段產業界發展需求。其主要存在以下幾方面問題。
首先，課程設置及課程內容不合理，導致學生學習熱情降低?，F階段，對于集成電路設計，國內的多數院校在本科階段主要開設有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎課程，理論性較強，公式推導較多，同時對學生的數學基礎要求比較高。一方面，復雜的理論分析和繁瑣的公式推導嚴重降低了本科生的學習興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學生。而另外一方面，較強的數學基礎要求又進一步打擊學生的學習積極性。另外，還有一些高等院校在設置課程教學時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導體器件物理”課程放在同一個學期進行教學，對于學生來說，沒有固體物理的基礎就直接進入“晶體管原理”課程的學習會讓學生很長一段時間都難以進入狀態，將極大打擊學生的學習興趣，從而直接導致學生厭學甚至放棄相關方向的學習。而這兩門課是集成電路設計的專業基礎課，集成電路設計的重點課程“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程的學習需要這兩門課的相關知識作為基礎，如果前面的基礎沒有打好，很難想象學生如何進行后續相關專業知識的的學習，從而直接導致學業的荒廢。
其次，學生實驗教學量較少，學生動手能力差。隨著IC產業的發展，集成電路設計技術中電子設計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業界還是學術界都已經成為必備的基礎手段，一系列的設計方法學的研究成果在其中得以體現并在產品設計過程中發揮作用。因此，作為集成電路設計方向的本科生，無論是選擇就業還是選擇繼續深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設計EDA工具是必備的本領，也是促進工作和學習的重要方式。為了推進EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學計劃，高校購買相關軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產業發展方面也投入了大量的資金，現在也有很多高等院校已經具備購買相關集成電路設計軟件的條件，但學生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養學生動手能力方面確實下足功夫，學生有公用機房可以自由上機，只要有興趣學生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學習奠定了很好的基礎。但仍然還有很多高校難以實現軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學生實驗課上使用，平時學生很少使用，實驗課上學到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的，學生沒有經過自己的摸索，畢業后實驗課上學到的知識已經忘得差不多了，在后續的工作或學習中再用到相關工具時還得從頭再來學習。動手能力差在學生擇業時成為一個很大的不足。[2]
再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設計方向從專業內容及專業性質上分應該屬于工科性質，但很多高校在專業劃分時卻將該專業劃歸理科專業。這就使得很多學生在就業時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認為是偏理論的內容，從而讓很多學生錯失了進一步就業的好機會。而這樣的結果直接導致后面報考該專業的學生越來越少，最后只能靠調劑維持正常教學。其實，很多高校即使是理科性質的集成電路設計方向學習的課程和內容，與工科性質的集成電路設計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結果卻大相徑庭。
二、改革措施
鑒于目前國內集成電路設計方向的本科教學現狀，可以從以下幾個方面改進，從而更好地推進集成電路設計的本科教學。
1.增加實驗教學量
現階段的集成電路本科教學中實驗教學量太少，以“模擬集成電路設計”課程為例，多媒體教學量40個學時但實驗教學僅8個學時。相對于40個學時的理論學習內容，8個學時的實驗教學遠遠不能滿足學生學以致用或將理論融入實踐的需求。40個學時的理論課囊括了單級預算放大器、全差分運算放大器、多級級聯運算放大器、基準電壓源電流源電路、開關電路等多種電路結構，而8個學時的實驗課除去1至2學時的工具學習，留給學生電路設計的課時量太少。
在本科階段就教會學生使用各種常用EDA軟件，對于增加學生的就業及繼續深造機會是非常必要的。一方面，現在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學生來說比純理論的學習更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學生的動手操作能力，同樣會深化學生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學工作中，增加本科教學的實驗教學量可以有效促進教學和增進學生學習興趣。
2.降低理論課難度尤其是復雜的公式推導
“教師的任務是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設計專業老師來說恰如其分。對于相同的電路結構，任何一個電路參數的變化都可能會導致電路性能發生翻天覆地的變化。在國際國內，每年都會有數百個新電路結構專利產生，而這些電路的設計人員多是研究生或以上學歷人員，幾乎沒有一個新的電路結構是由本科生提出的。
對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設計產業，學習的內容是最基礎的集成電路相關理論知識、電路結構及特點。在創新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復雜的公式及公式推導，其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、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。例如，對于集成電路設計專業的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導極大地削弱了學生的學習興趣，同時對于專業知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業需要方面出發，對于集成電路設計者來說更多的是需要學生掌握各種半導體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學中繁瑣的公式推導，轉而側重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數字集成電路”的教學。
3.增加就業相關基礎知識含量
從集成電路設計專業進入本科教學后的近十年間本科生就業情況看，集成電路設計專業的本科生畢業后直接從事集成電路設計方向相關工作的非常少，多數選擇繼續深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達到集成電路設計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現在開設集成電路設計相關專業的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設計崗位。
另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設計相關的工作，而且這些崗位相對于集成電路設計崗位來說對電路設計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關崗位跳槽至集成電路設計的相關崗位。因此，從長期的發展目標考慮，集成電路設計專業本科畢業生從事版圖、工藝、測試相關方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發展的需求。這就對集成電路設計的本科教學內容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學生就業，在集成電路設計的本科教學內容方面，教師應該更多地側重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關內容的教學。
三、結論
集成電路產業是我國的新興戰略性產業，是國民經濟和社會信息化的重要基礎。大力推進集成電路產業的發展，必須強化集成電路設計在國內的本科教學質量和水平，而國內的集成電路設計本科教學還處在孕育發展的嶄新階段，它是適應現代IC產業發展及本科就業形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學經驗及調研情況做了一些分析，但這遠沒有涉及集成電路設計專業本科教學的方方面面。不過，可以預測，在國家大力扶持下，在相關教師及學生的共同努力下，我國的集成電路設計本科教學定會逐步走向成熟，更加完善。
參考文獻：
[1]王為慶.高職高?！禤rotel電路設計》教學改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).
集成電路的基本原理范文6
由于時鐘樹工作在高頻狀態,隨著芯片規模增大,時鐘樹規模也迅速增大,通過集成clockgating電路降低時鐘樹功耗是目前時序數字電路系統設計時節省功耗最有效的處理方法。Clockgating的集成可以在RTL設計階段實現,也可以在綜合階段用工具進行自動插入。由于利用綜合工具在RTL轉換成門級網表時自動插入clockgating的方法簡單高效,對RTL無需進行改動,是目前廣為采用的clockgating集成方法。
本文將詳細介紹clockgating的基本原理以及適用的各種clockgating策略,在實際設計中,應根據設計的特點來選擇合適的clockgating,從而實現面積和功耗的優化。綜合工具在對design自動插入clockgating是需要滿足一定條件的:寄存器組(registerbank)使用相同的clock信號以及相同的同步使能信號,這里所說的同步使能信號包括同步set/reset或者同步loadenable等。圖1即為沒有應用clockgating技術的一組registerbank門級電路,這組registerbank有相同的CLK作為clock信號,EN作為同步使能信號,當EN為0時,register的輸出通過選擇器反饋給其輸入端保持數據有效,只有當EN為1時,register才會輸入新的DATAIN。可以看出,即使在EN為0時,registerbank的數據處于保持狀態,但由于clk一直存在,clktree上的buffer以及register一直在耗電,同時選擇電路也會產生功耗。
綜合工具如果使用clockgating技術,那么對應的RTL綜合所得的門級網表電路將如圖2所示。圖中增加了由LATCH和AND所組成的clockgatingcell,LATCH的LD輸入端為registerbank的使能信號,LG端(即為LATCH的時鐘電平端)為CLK的反,LATCH的輸出ENL和CLK信號相與(ENCLK)作為registerbank的時鐘信號。如果使能信號EN為高電平,當CLK為低時,LATCH將輸出EN的高電平,并在CLK為高時,鎖定高電平輸出,得到ENCLK,顯然ENCLK的togglerate要低于CLK,registerbank只在ENCLK的上升沿進行新的數據輸出,在其他時候保持原先的DATAOUT。從電路結構進行對比,對于一組registerbank(n個registercell)而言只需增加一個clockgatingcell,可以減少n個二路選擇器,節省了面積和功耗。從時序分析而言,插入clockgatingcell之后的registerbankENCLK的togglerate明顯減少,同時LATCHcell的引入抑制了EN信號對registerbank的干擾,防止誤觸發。所以從面積/功耗/噪聲干擾方面而言,clockgating技術都具有明顯優勢。
對于日益復雜的時序集成電路,可以根據design的結構特點,以前面所述的基本clockgating技術為基礎實現多種復雜有效的clockgating技術,包括模塊級別(modulelevel)clockgating,增強型(enhanced)clockgating以及多級型和層次型clockgating技術。模塊級別的clockgating技術是在design中搜尋具備clockgat-ing條件的各個模塊,當模塊有同步控制使能信號和共同CLK時,將這些模塊分別進行clockgating,而模塊內部的registerbank仍可以再進行獨立的clockgating,也就是說模塊級別clockgating技術是可以和基本的registerbankclockgating同時使用。如果reg-isterbank只有2bit的register,常規基本的clockgating技術是不適用的,增強型和多級型clockgating都是通過提取各組registerbank的共同使能信號,而每組registerbank有各自的使能信號來實現降低togglerate。而層次型clockgating技術是在不同模塊間搜尋具備可以clockgating的register,也即提取不同模塊之間的共同使能信號和相關的CLK。
