集成電路設計基礎知識

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集成電路設計基礎知識范文第1篇

關鍵詞：集成電路設計;集成系統;本科專業;創新型人才;課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）35-0049-03

一、引言

集成電路產業是信息產業的基礎和核心，是推動信息產業發展的源泉和動力。國務院于2000年6月25日頒發了《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策（18號）》，大力支持和鼓勵我國集成電路產業的發展。在國家政策的扶持下，我國集成電路設計業發展迅猛，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。教育部于2003年開始批準設置“集成電路設計與集成系統”目錄外本科專業，2012年普通高等學校本科專業目錄中調整為特設專業，以適應國內對集成電路設計與應用人才的迫切需求，截止2014年，全國已有28所高校設置“集成電路設計與集成系統”本科專業。國務院于2011年1月28日頒發了《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策（新18號）》，要求高校要進一步深化改革，加強集成電路設計相關專業建設，緊密結合產業發展需求及時調整課程設置、教學計劃和教學方式，加強專業師資隊伍、教學實驗室和實習實訓基地建設，努力培養國際化、復合型、實用型人才。

“集成電路設計與集成系統”專業涉及的新概念、新技術、新方法不斷涌現，是一個工程性和實踐性很強的本科專業。集成電路領域技術和管理人才嚴重不足、人才質量普遍不高已成為制約我國集成電路產業健康、快速發展的瓶頸。國家集成電路產業“十二五”發展規劃提出加強人才培養，著力發展芯片設計業，2014年6月，國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》進一步指出，要著力發展集成電路設計業，加大人才培養力度。因此，研究適合本專業的理論與實踐并重融合的課程體系，培養創新型集成電路設計人才具有十分重要的現實意義和歷史意義。

二、集成電路設計與集成系統專業人才培養的特點

集成電路是推動當前經濟發展的重要技術，由于集成電路設計與集成系統領域發展迅速且新知識、新技術層出不窮，多學科交叉融合，畢業生就業具有國際性，要求教學體系和實踐平臺建設必須跟上最新的產業需求，才能培養出適合社會和企業需要的集成電路設計與集成系統創新型人才。在進行集成電路設計與集成系統領域創新型人才培養時我們需要緊緊抓住以下幾點。

1.集成電路設計與集成系統專業是新興專業，國內還沒有形成該專業的人才培養規范，目前國內各高校該專業的教學計劃是從國外或者相關專業延伸來的，系統性、完備性差，還沒有形成完整的知識體系。

2.集成電路設計與集成系統專業是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領域的交叉學科，因此要利用綜合性學科知識為該類人才的素質培養服務，從注重單一知識和能力的培養，要轉變到注重綜合知識和能力的培養。

3.集成電路設計與集成系統是國家特設專業，根據高校自身辦學特色和市場需求設置的專業，需要針對企業對該類人才的需求，將企業需求融入課程體系，與企業聯合制定培養方案，建立核心課程體系，實時調整專業課程教學內容。

4.集成電路設計與集成系統專業具有較強的工程性和實踐性，不僅要具有較強理論知識基礎，而且要具有較好的工程實踐能力以及一定的創新能力，需要建立一種基于項目驅動的多層次的實踐教學體系，保障四年工程實踐訓練不斷線，逐步提升學生的工程實踐能力和創新能力。

三、集成電路設計與集成系統專業課程體系的構建

根據集成電路設計與集成系統專業人才培養特點，按照通信、計算機和集成電路融合發展的科學規律，結合我校學科專業優勢特色，確立了本專業人才培養的課程體系。

（一）人才培養目標

2006年全國科技大會上提出，到2020年，我國將建成創新型國家，使科技發展成為經濟社會發展的有力支撐。具有較強的自主創新能力是創新型國家的主要特征之一，只有培養具創新精神和創新能力的人才，才能提升自主創新能力。集成電路產業是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業，是最能體現科技進步對創新型國家貢獻率的行業。

因此，本專業旨在培養德、智、體、美全面發展，適應社會主義現代化建設和信息領域發展需要，掌握寬廣的人文知識、堅實的自然科學知識以及扎實的專業知識，具備工程實踐能力和創新能力，具有自主學習集成電路與集成系統領域前沿理論和技術的能力，能在集成電路與集成系統領域從事研究、設計、實現、應用的高素質創新型人才，為全面實現創新型國家提供強有力的支撐。

（二）人才培養規格

集成電路設計與集成系統專業是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領域的交叉學科，如圖1所示。其中，圖1中①就是通信算法（應用）的直接IC（實現）化的ASIC、FPGA電路或者可重構電路;②就是算法（應用）的指令集合（體系結構）化的目標程序;③就是指令集合（體系結構）的IC（實現）化的處理器;④就是集成電路技術發展推動的先進處理器。

根據多學科融合發展和人才培養目標定位，確定了本專業知識、能力、素質的人才培養規格如下。

1.知識結構要求。（1）具有堅實的自然科學理論基礎知識、電路與系統的學科專業知識、必要的人文社會科學知識和良好的外語基礎。（2）具有通信系統、計算機系統結構、信號處理等相關學科領域的基礎知識。（3）掌握集成電路與集成系統領域的基礎知識和工程理論。（4）掌握集成電路與集成系統電子設計自動化（EDA）技術。

2.能力結構要求。（1）具有使用電子設計自動化（EDA）工具進行集成電路與集成系統設計的能力。（2）具有較強的科學研究、工程實踐及綜合運用所學知識解決實際問題的能力。（3）具有了解本專業領域的理論前沿、發展動態和獨立獲取知識的能力。（4）具有自主學習能力、創新能力、協同工作與組織能力。

3.素質結構要求。（1）具有良好的思想道德修養、職業素養、身心素質。（2）具有奉獻精神、人際交往意識和團結協作精神。（3）具有一定的文學藝術修養、科學的工程實踐方法。（4）具有一定的國際化視野、求實創新意識。

（三）課程體系

集成電路系統設計涵蓋“系統設計、邏輯設計、電路設計、版圖設計”四個設計層次，課程體系應覆蓋四個設計層次需要的所有知識點，各知識點之間要具有連貫性、系統性和完備性。集成電路設計與集成系統專業具有很強的工程性和實踐性，通過計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統設計能力、集成電路設計能力以及工程創新能力的培養，強化學生的工程實踐能力和創新能力。集成電路設計與集成系統專業是一個多學科的交叉新興專業，課程體系中應該包含通信、計算機和集成電路的相關知識點，各知識點之間要具有交叉融合性。集成電路系統設計是一個高速發展的學科領域，知識和技術更新速度非常快，課程體系應該體現先進性，使得學生能夠接近先進的技術前沿，同時課程體系中也應該包含一些面向企業的工程設計與實踐的實用性課程，進一步提高學生的就業競爭力和工程創新能力。

因此，根據人才培養規格和特點以及課程體系的連貫性、系統性、完備性、融合性、先進性和實用性，結合我校自身優勢特色，構建了如下頁圖2所示的知識、能力、素質協調統一的理論與實踐并重融合的課程體系。課程體系以能力培養為導向，集中實踐環節為支撐，核心課程為基礎，一組集中實踐環節和核心課程培養一種能力。同時，設置綜合素質教育模塊和課外科技創新活動模塊，提升學生的工程素質和創新能力。

課程體系主要突出計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統設計能力、集成電路設計能力以及工程創新能力的培養，進行分學年重點培養。第一學年主要培養學生的計算機應用能力，第二學年主要培養學生的電子技術應用能力，第三學年主要培養學生的嵌入式系統設計能力和集成電路設計能力，第四學年主要培養學生的工程創新能力，通過設置“數字集成電路”、“混合信號集成電路”、“嵌入式系統”三個方向課程模塊，實現人才的個性化培養。

通過嵌入式系統設計能力、集成電路設計能力和工程創新能力培養過程中的集中實踐環節和核心課程設置，將集成電路設計與通信/計算機相結合，體現課程體系的交叉融合性。將集成電路系統設計層次中的“系統設計”貫穿于工程創新能力、嵌入式系統設計能力培養，“邏輯設計”體現在電子技術應用能力培養中，通過“電路設計”與“版圖設計”實現集成電路設計能力的培養，實現了課程體系的系統性和完備性，通過教學內容的組織實現知識的連貫性。

課程體系設置了一系列集中實踐環節和獨立設課實驗（集成電路EDA技術實驗、微處理器設計實踐）以及課內實驗，在教學內容的組織上將軟件無線電（SDR）系統（包括算法、體系結構、集成電路）設計與實現的科研成果融入教學過程，實現四年工程實踐訓練不斷線，體現課程體系的工程性和實踐性。同時通過下一代無線通信系統的核心器件――SDR系統處理芯片設計為牽引，設置通信集成電路系統工程設計與實踐相關課程，采用世界主流EDA廠家先進EDA工具完成集成電路EDA技術實驗以及集成電路系統設計，實現課程體系的先進性和實用性。

（四）教學內容組織思路

以“高級語言程序匯編語言程序機器指令序列計算機組成（CPU、存儲器、輸入輸出、數據通路與控制單元）計算機部件設計計算機部件（FPGA和專用集成電路）實現整機（FPGA或專用集成電路）實現面向通信、信號處理領域系統（嵌入式系統、數字集成電路、模擬集成電路）設計與應用”為主線組織教學內容，體現知識的連貫性，培養學生的計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統設計能力、集成電路設計能力。通過通信集成電路系統工程設計與實踐（包括數字集成電路工程設計與實踐、嵌入式SoC工程設計與實踐、模擬集成電路工程設計與實踐等），將軟件無線電（SDR）系統的設計與實現的科研項目成果融入課堂教學，貫徹我校“教研統一”辦學理念，突顯我校信息通信行業優勢特色，培養學生的工程創新能力。

四、結論

課程體系設置是專業建設中的關鍵核心問題，對人才的培養質量起決定性的作用。本文充分考慮了集成電路設計與集成系統專業多學科交叉融合、工程實踐性強等特點，結合我校本專業在通信專用集成電路設計、專用處理系統設計方面的優勢特色，形成了通信、計算機與集成電路設計相結合、理論教學與項目實踐相結合的課程體系。以能力培養為導向，以集成電路設計和嵌入式系統設計融合為主線組織教學內容，培養學生的集成電路設計與嵌入式系統設計（計算機應用、電子技術應用、微系統設計）能力，通過面向通信領域的集成電路與嵌入式系統工程設計與實踐，提高學生的工程創新能力。

參考文獻：

[1]國務院2011年4號文件.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[J].軟件產業與工程，2011，（2）.

集成電路設計基礎知識范文第2篇

（南京郵電大學電子科學與工程學院，江蘇 南京 210023）

【摘　要】本文從分析集成電路設計實踐教學的特點入手，對集成電路設計實驗中引入研究型實踐教學模式的必要性、作用分析及具體實施方法進行了具體探討，并提出了研究型實踐教學對老師、對學生的要求。

關鍵詞 實踐教學；集成電路

基金項目：南京郵電大學教改項目（JG03314JX17）。

作者簡介：夏曉娟（1982—），女，南京郵電大學，副教授，從事集成電路設計領域的教學與科研工作。

隨著教育改革的不斷深入，隨著我國電子信息技術飛速發展，迎來了空前的發展機遇。傳統集成電路設計和生產流程近年來已經發生了改變，且電子產品發展迅速，集成電路設計是與最前沿科技緊密相連的一個方向，相關的課程也應與前沿科技緊密相連，課程的學習更要注重理論聯系實際，培養學生的科學思維能力和分析問題解決問題的能力。因此，集成電路設計實驗應在傳統的實踐教學方法基礎上，在“研究型實踐教學模式”方面進行探討和實踐。“研究型實踐教學模式”是指在實踐教學中指導學生將所學理論知識用于行業實際問題分析的一種實踐方法，旨在培養學生創造性的運用知識、自主的發現問題、研究問題，并解決問題的能力[1-2]。

1　確立研究型實踐教學模式的必要性

集成電路（Integrated Circuit，IC）產業是信息產業的基礎和核心，隨著我國電子信息技術飛速發展，迎來了空前的發展機遇。傳統集成電路設計和生產流程近年來已經發生了改變，大多設計均采用無生產線設計，加工采用代工方式。成電路設計具有一定的特殊性，集成電路設計過程需要集成電路專業人才經過嚴格的實踐訓練并且積累一定的工程實踐經驗。全國集成電路設計相關企業對于人才的需要也越來越嚴格，越來越需要能力型的、具有創造力的人才，應聘的條件之一就是需要有集成電路設計的相關經驗。作為一般理工科院校集成電路專業的發展在一定程度上缺乏對集成電路設計應用型人才培養的認識。因此，我們應該改變傳統觀念，樹立IC設計研究型人才培養觀。

集成電路設計實踐主要是提供學生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內容既是電路、模擬電子技術、數字電子技術以及課程設計中所學知識的應用，又是與最前沿科技緊密聯系的。而傳統的教學內容和教學模式，缺乏對學生創造力的培養，也缺乏與前沿科技的聯系，因此需要進行教學改革的探討和實踐。

隨著教育改革的不斷深入，傳統的實踐教學中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學模式已無法適應時代的要求。先進的教學模式是人才培養的關鍵措施。研究型教學模式，又稱為研討式教學模式，是指教師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識、自主地發現問題、研究問題和解決問題，以學生為中心，以知識掌握為基礎，以能力培養為主線，以提高素質為目的的一種新模式。集成電路設計實踐同樣需要采用先進的教學方式，提高學生的創新能力，培養研究型IC設計人才。

2　研究型實踐教學模式的作用分析

集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式，可以使相關領域的學生真正實現學有所用，不僅學習了集成電路設計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現象，激發學習的興趣。

集成電路設計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識，忽略對理論內容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展，可以在保證教學大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內容，使學生一方面能夠將各門理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內容，有利于學生加強實踐的動力和持續進步。通過研究型實踐，對學校而言，可以培養更優秀學生；對學生而言，可以掌握前沿知識、促進就業。

研究型實踐成果的實現為學生的晉升、發展提供支持。學生的實踐研究成果如能公開發表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學生在工作崗位上的晉升、發展增加籌碼。這在最大程度上激發學生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結報告，這也為學生撰寫本科畢業論文打下良好的基礎。

3　研究型實踐教學模式的具體實施

3．1　課程結構優化

指導學生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內容進行適當調整和完善，使課程體系更全面更科學，更能貼近行業發展，更能體現學生的主動性。

3.2　采用課堂討論進行專題研討的教學方法

在研究型實踐教學模式中，師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據課程需要，結合國內外的研究現狀和發展趨勢，采用與行業內吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設計，并共同探討電路的優化方案。

3．3　專業資料查詢能力培養

為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理，鼓勵學生從圖書館、書店、網絡等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導學生從這些資料中總結、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經驗以及前人的研究成果。

3．4　指導學生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學過程中，指導學生通過論文、調查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結構，做到綱舉目張；會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論，由學生根據自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

3．5　鼓勵學生參與課題研究

為調動學生參與科研創新活動的積極性，激發學生的創新思維，提高學生實踐創新能力，鼓勵學生參加老師的課題，鍛煉學生的動手能力，培養“研究型”的思維模式。

4　研究型實踐教學模式對教師和學生的要求

4．1　研究型實踐教學模式對教師的要求

研究型實踐教學模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎知識和內在結構，還要掌握與課程相關的專業基礎知識和實踐的基本技能；二是要掌握學科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學科的最新動態和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2　研究型實踐教學模式對學生的要求

研究型實踐教學模式對學生的要求：一是學生要有一定的知識積累，儲備了比較完備的基礎知識；二是要求學生具有一定的專業知識水平，熟練掌握集成電路的一些理論知識；三是要求學生具備一定的自我控制能力和自學能力；四是要求學生具備一定的科學研究能力。在研究型教學中，學生積極參與顯得尤為重要，需要充分調動學生的積極性和主動性。

參考文獻

［1］黃雪梅.研究型實踐教學有效實現的三個關鍵環節[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

集成電路設計基礎知識范文第3篇

關鍵詞：CDIO；集成電路設計；人才培養模式

中圖分類號：640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）03-0062-02

隨著經濟全球化的飛速發展，現代企業急需高技能人才，企業的用人標準逐漸提高，畢業生的就業形勢越來越嚴峻。同時，又有相當一部分畢業生動手能力差，分析問題、解決問題的能力弱，難以滿足社會要求。為了緩解企業人才的需求和大學人才培養模式之間的沖突，國內外各高校都開始積極調整現有的教學模式，提出工程創新教育與課程教學模式相結合的全新理念，即CDIO（構思，設計，實施，運行）理念。它是“做中學”和“以項目作為核心的教育和學習”的集中體現，以產品的生命周期為載體，讓學生將理論知識和實踐有機結合起來。在CDIO理念的指引下，培養學生的工程能力，通過對項目整個過程的構思、設計、實施和運行作為載體的操作來提高學生的工程實踐能力，這些能力包括個人的學術知識，個人的終身學習能力，團隊的溝通能力和系統的控制能力等[1]。

作為一門新興專業，集成電路設計與集成系統專業具有門檻高、內容新、發展快、屬于交叉學科、與產業聯系緊密、實踐性強等一系列突出特點。它還沒有像其他專業一樣形成完成的知識體系，也沒有制定出專業的人才培養規范，導致我國各高校培養出來的集成電路專業人才無法適應現代企業的需要，造成高技能人才的緊缺[2]。因此，研究基于CDIO理念的集成電路設計與集成系統專業人才培養模式，切實做好集成電路設計與集成系統專業的工程教育，改革高校的工程教育模式，培養出能適應經濟和社會發展需要的專業人才是十分必要的。

一、集成電路設計與集成系統專業人才培養模式的局限性

作為具有很強的工程性和實踐性的專業，集成電路設計與集成系統專業的人才培養目標應定位于具有較高的工程素質、很強的實踐和科研創新技能的高級人才。但由于我國集成電路專業人才培養模式存在局限性，導致企業需求與人才能力相脫節，具體局限性表現如下。

1.教學嚴重學術化，過分重視學生的理論教育，而輕視實踐教育。在教育教學過程中，忽視了學生的自學能力和實際的動手能力，使得教學與實際相脫離。

2.專業課程之間存在知識的冗余，課程內容之間的相關性、相承性、互補性得不到有機整合，使得學生對項目的思路混亂，阻礙了學生構思能力的提升。

3.實驗與實踐環節缺乏系統的規劃，導致實驗內容陳舊，實驗方法單一，實驗模式過于呆板。而實驗內容大多為針對理論教材的驗證性實驗，呆板的實驗模式和實驗內容很難使學生對學習產生興趣，不能充分挖掘學生的創新能力。實踐環節沒有明確的培養目的，缺乏整體規劃，實踐環節是學生工程實踐能力提高的重要環節。因此，實驗與實踐環節應與教學大綱相輔相成。

4.專業教師缺乏企業管理經驗和工程訓練能力。大多數教師雖然學位和學歷很高，但一直從事教育教學工作，缺少實際工程背景和實踐經驗，帶領并指導學生做實際工程項目時，學生遇到的實際問題得不到很好的解決。

二、基于CDIO理念集成專業的人才培養目標

集成電路設計與集成系統專業旨在培養具有良好的科學素養和國際競爭力，適應社會主義現代化建設需要的高級人才。通過基礎與專業、理論與實踐相結合的培養模式，培養既具有良好的文化修養和科學素質，又具有堅實的理論基礎，同時具有豐富的集成電路開發、設計和工程管理能力的應用型高級人才[3]。通過大學四年的學習，使得集成專業學生畢業后掌握得以下幾方面的知識與能力。

1.具有深厚的理論修養、扎實的專業基礎知識、開闊的視野和高尚的職業素養。

2.具有良好的科學素養和較強的外語應用能力，對全世界科學和技術的發展動態有敏銳的觀察力。

3.具有工程推理與判斷、發現問題和解決問題的技能，能夠進行科學研究和開發應用實際的項目。

4.具有良好的溝通、組織協調、團隊合作的能力。

5.能夠掌握集成電路的基本設計原理，熟悉制造工藝，能從事或參與集成領域產品的研究、開發、設計、制造、測試、應用、銷售和管理工作。

三、CDIO理念下集成專業的人才培養模式的具體實施

（一）制定基于CDIO理念的專業教學大綱和實驗大綱

將CDIO理念融入到專業教學大綱和實驗大綱中，結合具體實際的項目制定集成專業課程大綱。大綱應體現以下四個方面的內容：基本技術和理論知識、個人的專職技能、人際交往能力和在現實社會環境中的CDIO能力。因此，制定專業教學大綱時，首先考慮在低年級引入導論課程，使學生對專業前景、發展方向有清晰的認識和了解。其次，要充分考慮課程導論與其他相關課程之間的內在關系。考慮課程的教學對象與教學目標、課程的內容、學時具體分配及主要的教學方法、實踐環節的要求、課程與教師考核等問題。大綱制定過程中，自始至終都要充分體現CDIO理念、本專業的教學課程同企業項目之間的緊密關系。在制定實驗大綱時要結合教學大綱，明確實驗目的，將每門課程的實驗按照基礎類型、設計類型、創新類型和綜合類型的比例合理劃分，充分考慮實驗學時、實驗內容、使用的工具及具體方法等問題，培養學生的動手能力、創新能力和應用能力。

（二）制定基于CDIO理念的模塊化課程體系

按照CDIO理念的教學大綱對學生能力的要求，結合集成專業培養應用型人才的定位，建立了以“基礎課程、專業課程、實踐課程、核心特色課程”相結合的模塊化課程體系[4]。其中，基礎課程主要由公共基礎課程、素質課程、學科基礎課程三部分組成，通過基礎課程的學習，使學生具有良好的科學素養和文化修養的同時，又具有堅實的理論基礎。專業課程主要包括專業平臺課程、專業方向課程，由教師課堂傳授專業知識。實踐課程主要包括課程設計、生產實習和畢業設計。培養學生具有良好的科學與工程素養，具有較強的自學能力和分析解決問題的能力。核心特色課程主要包括專業選修課程，聘請國內外集成專業資深教授、企業高級人才以實際項目作為案例進行授課。

（三）舉辦基于CDIO理念的電子設計競賽

電子設計競賽是在教師啟發引導下，學生通過競賽來提高自己的自主學習能力、創新實踐能力。圍繞指定的競賽題目，或學生以小組形式自主選擇的題目，讓學生進行構思，設計，實現和運作，將所選題目進行產品化。通過構思，分析客戶的需求，預估產品的功能，設計技術方案，制定技術程序，并對小組成員進行分工，細化每個成員的任務。設計的任務主要包括產品的規劃、原理設計、技術方案等。以構思和設計為基礎，將最終的設計方案轉變成實際產品，并對產品進行測試的過程即為產品的實施過程。對產品的運作主要包括對產品的前期程序調試，對系統功能進行改進。通過電子設計競賽，將CDIO理念的構思、設計、實現和運作融為一個有機的整體，提高學生的工程實踐能力，充分培養學生獨立發現問題、解決實踐問題的能力，培養學生團隊合作能力和大系統掌控能力。

（四）基于CDIO理念的教學方法改革

改變傳統的教學手段和教學方法，在教育方法上力求做到教師講授與學生實踐相結合，個人學習與團隊合作學習相結合，讓學生“主動學習”。將案例教學引入到課堂中，采用 “探究式”的授課方法，引導學生主動思考，并分組進行討論，確定解決問題的方法，給學生創造實驗環境去驗證方法的可行性[5]。聘請校外專家、學者或企業工程管理人才為學生做專題講座，進行輔導與授課，并定期派學生到企業去學習與實踐鍛煉。

（五）加強教師隊伍建設，提高教師的CDIO能力

為教師提供去國外或者企業學習與交流的機會，讓教師親自參與到項目實訓中，通過與企業項目工程師學習與合作提高教師自身的工程實踐能力。聘請集成領域的國內外專家、學者、企業的項目經理、工程管理人員、工程設計人員，與本專業教師共同組建一支“多樣性、復合型、高精端、產學研”的師資隊伍，一起承擔集成專業的人才培養任務。

針對我國目前集成電路設計與集成系統專業工程人才緊缺的現狀，本文提出了CDIO理念下的人才培養模式，強調高校學生的專業知識技能和實踐創新的工程能力，有效地解決了企業和人才能力相脫節的問題，從而為社會和企業培養更多合格的“專業型、創新型、應用型”的工程人才，更好地推進高等工程教育的改革，使我們的創新實踐教育更上一個臺階。

參考文獻：

[1]江帆，張春良，王一軍，喻萍.CDIO開放教學模式研究[J].教學研究，2012，（2）.

[2]劉勝輝，崔林海，黃海.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）.

[3]方卓紅，曲英杰.關于集成電路設計與集成系統本科專業課程體系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

集成電路設計基礎知識范文第4篇

動手更需動腦

如果考生有幸翻看過電子類書籍，比如《數字電路設計》《單片機原理》《微型計算機原理》等書，你會發現它的序言一般都會有這樣一段話：“隨著微電子學技術的快速發展，××技術在此基礎上逐漸成熟起來。”是的，如果說電子是21世紀文明的基礎，那么微電子學就是基礎中的基礎。在筆者本科階段就讀的電子科學與技術學院，微電子學的課程基本上囊括了所有的電子類學科知識，無論是集成電路設計，還是網絡通信，乃至系統編程，都需要微電子學的知識。

微電子學屬于工學學科，最初是從凝聚態物理和光學物理劃分出來的專業，微電子學在我國起步較晚，在20世紀五六十年代作為半導體物理專業研究。后來由于企業對大規模集成電路設計人才的需求，微電子學才逐漸變成一門獨立的專業學科。工學學科要求學生有較強的動手實驗能力。在工藝課實驗上，老師一般會帶領大家去公司參觀或者讓學生學習實驗儀器的使用，比如如何測量半導體的晶圓片電流等。在注重動手能力培養的同時。微電子人也不能把理論知識落下。在實驗課上，老師會讓我們完成各種簡單的數字電路設計。很多同學在設計完電路后，經常是電源一打開，一股白煙騰空而起，芯片就燒壞了。這就是因為他們連芯片的引腳定義都沒有搞清楚就盲目地搭建電路所造成的。

另外，微電子學專業要求學生有較強的數學能力，我們不僅需要學習高等數學的相關知識，而且需要掌握很多數學物理的研究方法。在課程設置上，集成電路設計原理、半導體器件物理、半導體工藝是微電子學的“三板斧”。集成電路設計原理是教學生如何設計出合格的電路，半導體器件物理是告訴學生芯片所用的材料性質和背后的推導模型，半導體工藝則教會學生有關芯片制作的工藝。

針對目前社會需要軟硬件都精通的復合型人才的現狀，微電子學專業的學生在校期間可以報名參加計算機等級考試獲取相關等級的證書。或者參加微軟的資格認證，它包括系統工程師、技術支持工程師、軟件工程師等，培訓合格后頒發Mc相關證書。另外北大青鳥等專門培訓機構的證書也被很多企業認可。而且在很多高校的培養模式中，學生獲得相關職業的資格證書在各方面都會有額外的加分。

連接高中與社會的橋

大學連接著高中的基礎知識和未來職業的專業知識，是一座跨在學校和社會之間的橋梁。在大學期間不僅要學會以后進入社會的生存技能，也要能夠為自己以后的未來做一個規劃。

對于微電子學專業的學生來說，選擇自己感興趣的方向尤為重要。在大學期間若想建立起自己的學習方法和專業興趣，可以多參加教育部、企業、學校等單位舉辦的電子競賽，如中國大學生電子設計競賽、國家創新實驗室項目等，通過參加這些項目活動，個人能力會得到飛速提高。也能使你在學習微電子學相關課程的過程中，能夠體會到一種系統性的知識架構，以及科學的分析實驗數據的方法。

很多人認為學IT專業就是一天到晚打游戲，誠然，有一部分人是這樣渾渾噩噩度過大學四年的，但并不局限于IT類專業。追根到底，我覺得這是由于沒有找到專業的興趣。興趣是最好的老師，在這里拿創新工場總裁、谷歌前全球副總裁兼中國區總裁李開復老師說過的一句話和大家共勉：“我現在感到當你做你喜歡做的事情的時候，你吃飯、睡覺、洗澡都不停地在想它，然后它就不得不變成你的一種天賦，然后它就不得不變成你的興趣 。”

擇校與擇業

在院校的選擇上。北京大學的微電子工藝全國最好，器件也很好；清華大學整體很強，設計較好；東南大學則是微機電系統（MEMS）最好；電子科技大學的微電子專業在通訊方面研究能力很強，工業器件和薄膜集成方面的實力也屬上乘。

集成電路設計基礎知識范文第5篇

關鍵詞： 嵌入式應用 教學體系 實驗教學

嵌入式技術是21世紀計算機技術發展的一個重要方向。嵌入式技術的發展，是當今新型技術時代的一個重大標志。

在當前數字信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，技術的飛速進步及市場對高端智能產品需求的日趨增長，8/16位微處理器已無法滿足高端智能產品對微處理器性能的最低要求。而32位嵌入式微處理器因其高主頻、低功耗、高性價比、可運行嵌入式操作系統等特點，已經在高端智能產品、工業控制、信息家電等領域已取得了廣泛應用[1，2]。

近年來，在電子信息學科單片機原理及應用課程、16位及32位微機原理及接口電路等課程的教學中，仍以匯編語言、接口編程等作為主要知識點進行講授，現有課程內容、教學設施和教學手段與現今嵌入式技術的飛速發展嚴重脫節，技術差距在不斷加大，傳統的課程體系和教學方法已經無法滿足應用型人才培養的要求。為此，更新嵌入式應用相關課程教學內容，進行課程改革和實驗建設迫在眉睫。

1.循序漸進，構建三位一體的課程群體系

目前嵌入式應用的實現主要有三種形式：面向實時性要求較低、無需多線程的簡單系統，一般選用單片機等8位或16位處理器的解決方案，適用于低端應用場合；面向處理速度較快、需要操作系統支持的場合，可選用基于FPGA或ARM的片上系統（SOC）的解決方案，適用于高端應用場合；而在如汽車電子、航空航天等工業級應用場合，一般自主開發專用數字集成電路實現嵌入式應用[3]。

圖1 嵌入式應用的實現形式

嵌入式應用課程群針對這三個方向開設三門主干課程：單片機原理與應用、片上系統與嵌入式應用和數字集成電路設計，《單片機原理與應用》以8051為代表，主要講授8位微處理器的結構和工作原理，讓學生對嵌入式系統形成基本概念，學習一般微處理器的指令集、工作原理、硬件配置和軟件開發。《片上系統與嵌入式應用》以FPGA為平臺，著重講授SOPC系統設計方法，在先修課程的基礎上逐步深入，讓學生從這門課程的講授中既能學習到實用性較強的簡單數字系統開發，又能接觸到如底層驅動程序、實時操作系統等嵌入式應用的前沿技術。最后，特別針對本專業微電子的專業特點，開設《數字集成電路設計》，專門講授嵌入式處理器數字IC的開發和使用，培養學生具有設計具有自主系統架構嵌入式專用IC芯片的能力，形成本專業特色鮮明的培養模式。

圖2 嵌入式應用課程群體系

2.教學科研并重，不斷更新教學內容和教學方法

嵌入式領域的技術更新換代速度十分的快，因此，要求教師在教學過程中不斷跟蹤新技術，更新教學內容和教學方法。在“嵌入式應用”課程群建設的過程中，我們將課程的教學內容和教師所承擔各級科研項目中所獲得的工程實踐經驗緊密結合起來，在每個輪次的教學中，都會根據目前最新的前沿技術，加入一部分新的教學內容，以達到更好地提升學生知識水平的效果。我們編寫了適合我校辦學特色的嵌入式系統實驗（實訓）指導書、PPT教學課件、AVI視頻教學動畫等教學資料。目前，課程群中三門課程在教學內容和方法方面都進行了有益的探索。

（1）《單片機原理與應用》課程采用目前工程實踐廣泛采用的C程序設計語言進行描述，改變了以往使用匯編語言講授枯燥、乏味的特點，更易于學生理解和實際應用。同時，我們還在課堂教學中引入了Proteus單片機仿真軟件進行案例教學。在講授完單片機的基本原理之后，教師以講授實際案例為手段訓練學生對于各知識點的理解和應用能力[4]。在此過程中，學生與教師同步在課堂中用自己的計算機完成案例的復現，并用Proteus仿真軟件驗證程序運行的實際效果。應用案例教學法，學生的學習不再是一味地聽，而轉變為實際動手實踐，在實踐中嘗試、總結和提升，學生學習效果顯著強化。

（2）《片上系統與嵌入式應用》是一門新開課程，主要講授Nios II軟核處理器的體系結構、設備和SOPC系統的開發流程。在課程內容上，側重嵌入式處理器的應用而非原理，避免與單片機課程重復。在上一學期學生學習過單片機課程的基礎上，重點講授SDRAM存儲器、Flash存儲器、UART接口等低端單片機系統不涉及的內容和應用實例。在教學方法上，采用任務驅動法來激發學生的學習興趣，以一個簡單的設計實例為主體，介紹軟硬件的開發流程，開發環境的使用和編程思想，使學生循序漸進，逐步深入[5]。例如：設計一個點陣顯示屏控制器，圍繞這個任務讓學生熟悉構建SOPC系統所要用到的外部RAM接口、外部Flash接口、Avalon三態橋、定時器、鎖相環、自定義點陣等外設的特點和編程方法。這種教學方法將學習的難點分散到各個任務中，能使學生在完成任務的同時深刻理解所學內容。

（3）《數字集成電路設計》課程以Verilog語言設計為切入點，從最簡單的邏輯電路設計開始，逐步深入復雜的微處理器電路設計。在教學內容上，針對嵌入式應用課程群的特點，圍繞微處理器的主要結構如ALU、ROM、寄存器組、RISC模型機等電路的原理和設計方法進行講授，學生在經過這門課程的學習后，可以掌握自己動手開發一塊具有自主知識產權的專用嵌入式處理器芯片的能力。

3.開設綜合性、設計性實驗，培養學生創新能力

應用型本科人才并不是“狹窄于技術”的工匠，應具有開放的辯證思維和創新精神。在嵌入式課程群實踐體系的建設過程中，除了開設常規的基礎性實驗以外，在《片上系統與嵌入式應用》和《數字集成電路設計》課程設計中開設了一系列的綜合性和創新性實驗，這些課題來源于實際的工程設計和科研項目，由學生自行提出可行的設計方案，與指導老師共同討論后實施，整個過程由學生主導，充分發揮學生的主觀能動性和創造力。我們將實驗內容分為以下三類。

（1）基礎性實驗。主要是讓學生在實驗指導書的指導下將理論課上所掌握的知識和概念通過實驗的方式進行鞏固，通過直觀、具體的實驗結果驗證理論結果，熟悉軟件使用方法和設計流程。包括PWM直流電機控制、標準輸入輸出設備字符串流控制、PIO控制流水燈、自定義外設點陣控制等實驗。

（2）綜合性實驗。這部分實驗區別于基礎性實驗，并不給出具體的實驗過程，只給出基本原理和大致方案，要求學生綜合運用所學專業知識，周全考慮，自行確定具體的實驗步驟和方法。這部分實驗往往涉及多門知識點甚至是多門課程，包括無線溫度數據采集、μC-OS多任務操作系統、觸摸屏人機交互等實驗。

（3）創新性實驗。這部分實驗主要面向部分基礎知識過硬、動手能力強的優秀學生，利用課外時間提高他們在嵌入式應用方面的實際能力。這類實驗以省、校兩級大學生實踐創新項目為載體，不拘泥于理論和實驗課程的范圍，由學生自主選題，形成創新團隊，由團隊指導老師負責。我們成立了開放的嵌入式創新實驗室，實驗室由老師、實驗員和高年級學生共同值班，學生可以隨時申請使用實驗設備，完成相應的實驗。通過這種形式的鍛煉，嵌入式創新實驗室的同學在省大學生電子設計競賽、全國電子專業人才設計與技能大賽中都取得了優異成績。

4.結語

嵌入式應用課程群經過以上所述課程體系的調整、教學內容的豐富及實驗教學的改革，不斷增加新知識，改進教學手段和教學方法，通過課堂教學、實驗教學和教學科研的結合，在學生創新意識和實踐動手能力培養方面進行了有益嘗試和探索。未來我們將在深化教學改革的過程中不斷探索，不斷完善，探索出一套適合應用型人才培養的嵌入式應用教學培養模式。

參考文獻：

[1]周立功.SOPC嵌入式系統基礎教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]宋彩利，康磊.數字系統設計與SOPC技術[M].西安：西安交通大學出版社，2012.

[3]李蘭英，崔永利，李妍等.基于FPGA技術的嵌入式應用型人才培養教學體系[J].計算機教育，2011（16）：18-21.

[4]陳林，魏淑桃，石林祥等.應用型本科“SOPC設計與應用”課程教學改革探索[J].計算機教育，2012（19）：82-85.