集成电路的设计流程
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集成电路的设计流程范文第1篇
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0125-02
集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。
一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点
集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。
集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。
集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flas、视频等形式进行展示。
版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。
二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系
集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。
专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。
Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。
以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。
在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。
三、结束语
集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节，使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识，掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用，提高了学生的工程实践能力，同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺，版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此，在今后的教学改革工作中，与时俱进，围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合，构建集成电路版图设计的教学和实践体系，具有重要的意义。
参考文献：
[1]毛剑波，汪涛，张天畅.微电子专业集成电路版图设计的教学研究[J].中国电力教育，2012，（23）：52-53.
[2]陆学斌.集成电路版图设计[M].北京：北京大学出版社，2012.
[3]Dan Clein.CMOS集成电路版图――概念、方法与工具[M].北京：电子工业出版社，2006.
集成电路的设计流程范文第2篇
关键词：集成电路设计；本科；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）10-0031-02
集成电路作为关系国民经济和社会发展全局的基础性和先导性产业，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。鉴于我国集成电路市场持续快速的增长，对集成电路设计领域的人员需求也日益增加。集成电路是知识密集型的高技术产业，但人才缺失的问题是影响集成电路产业发展的主要问题之一。据统计，2012年我国对集成电路设计人才的需求是30万人 [1-2]。为加大集成电路专业人才的培养力度，更好地满足集成电路产业的人才需求，2003年教育部实施了“国家集成电路人才培养基地”计划，同时增设了“集成电路设计和集成系统”的本科专业，很多高校都相继开设了相关专业，大力培养集成电路领域高水平的骨干专业技术人才[3]。
黑龙江大学的集成电路设计与集成系统专业自2005年成立以来，从本科教学体系的建立、本科教学内容的制定与实施、师资力量的培养与发展等方面进行不断的探索与完善。本文将结合多年集成电路设计与集成系统专业的本科教学实践经验，以及对相关院校集成电路设计专业本科教学的多方面调研，针对黑龙江大学该专业的本科教学现状进行分析和研究探索，以期提高本科教学水平，切实做好本科专业人才的培养工作。
一、完善课程设置
合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。
首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。
其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。
第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。
在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009―2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。
其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。
第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
近年来，北京电子协会着手主办了“全国大学生集成电路设计大赛”，为各高校的在校大学生提供了一个集成电路设计专业竞赛的良好平台。通过大赛的举办，不仅提高了本科教学工作的积极性和教学质量，更加有利了提高学生的实践能力和创新能力[6]。同时，大赛以集成电路产业为背景，联合各高校与企业参与其中，促进了高校间和校企间的交流与合作，并且通过大赛可以帮助企业发掘有潜力的优秀专业人才，而对于参赛学生而言亦是为其就业拓宽了渠道。2012―2015年期间，黑龙江大学连续参加多届“全国大学生集成电路设计大赛”，本科生及研究生组都分别取得过特等奖和一、二、三等奖的好成绩，并获得了华润上华0.35umCMOS工艺的多次流片机会，这对于本科阶段的学生来说是弥足珍贵的学习和积累经验的机会。
通过参加大赛，学生不仅积累了实践操作经验，完善了知识结构，更对竞技精神有了一种新的认识与体会，增强了创新创业的意识和能力。同时，在竞赛过程中，令学生对自身的优势和劣势有了明确的认识，对于其专业能力和发展潜质也是一次很好的发掘。在今后的赛事中，我们会借鉴以往的大赛经验，对参赛的本科生和研究生进行合理的培训和实践训练，成员以高年级带低年级、老队员带新队员、理论型学生与实践性学生相结合的模式组队，以实现经验传承、知识共享与交流、创新实践、团队合作等优势，有利于专业的发展以及各届学生专业能力和创新能力的提高。
参考文献：
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集成电路的设计流程范文第3篇
1总体结构和工作原理
本设计的总体结构包括机械装置和电路控制系统两部分组成。机械部分由收集装置、一次清洗装置、二次清洗装置、运送装置、消毒出筷装置五部分构成，具体结构如图1所示。其中，收集装置主要利用限位机构对筷子进行定量收集。一次、二次清洗装置主要由电磁阀、直流电机、浊度传感器、超声波发生器以及物理清洗机构组成。运送过程主要利用升降装置完成。消毒出筷装置主要由紫外线臭氧发生器，以及半自动出筷机构组成。在清洗过程中全程采用MG996R舵机对筷子的流向进行辅助控制，保证清洗过程的顺利进行。电路控制系统为本设计的核心组成部分，它由电源电路、信号采集电路、信号控制电路、直流电机调速电路、以及舵机转向电路组成。本设计采用STM32单片机控制整个电路，该芯片具有丰富的增强I/O端口运行速度快。
2控制电路系统的设计
2.1电源电路本设计采用220V交流电直接进行供电，方便易得。设计电源电路如图2所示。交流电经整流模块后再经过可调电阻RH1以及稳压器LM7805和LM7812经过降压后可得到+5V和+12V的电压给其余电路进行供电。
2.2信号采集电路信号采集电路用于对工作过程中产生的信号进行采集，本设计采用I2C总线进行信号采集，I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系，用来对本设计中各装置中产生的信号进行收集，再传输给STM32单片机进行数据处理。I2C总线信号采集如图3所示。
2.3信号处理电路本设计通过电流采集进行信号处理，如图4所示前一级运放构成减法电路，后一级运放用来进行高阶滤波+5V电流经电阻分压后，用来减掉电流传感器0A时的基值电压。经二阶滤波电路滤波，并经过后级运放的2倍放大后引脚1输出电压2V，引脚1与STM32的模数转换通道相连，转换结果提供给主程序，以便进行相关的处理。
2.4直流电机调速电路本设计采用L298对直流电机进行调速控制，如图5所示。利用该芯片可控制直流电动机的转速与转向，同时利用转速差用物理分离的方法将杂质进行分离。2.5舵机转向控制本设计利用PWM信号对舵机控制转向舵机自身硬件特性决定:在给定电压一定时，空载和带载时的角速度ω分别保持恒值,而线速度ν=ω•R，正比于转臂的长度R。当舵机所需转动幅度一定时，长转臂要比短转臂转动的角度小，即响应更快。
3模糊PID控制系统的设计
本文控制多采用直流电机和伺服舵机，其具有结构简单、体积小、重量轻、免维护等诸多优点。直流电机是一个非线性、多变量、强耦合的系统，常规PID控制策略的参数不能随电机运转状况的不同而变化，因此PID控制器不能提供很好的控制性能，而本文采用的模糊PID控制是模糊控制和PID控制的有效结合，可以在线调整PID控制参数，提高控制精度，获得更好的控制效果。将速度偏差e（t）和偏差变化率EC（t-1）作为控制器的输入变量，而控制量KP、KI、KD为输出变量，编码器实时测量值c（t）为比较变量。则控制器原理图如图6所示。根据操作人员经验以及模糊规则确定法通过反复的实验对比来确定模糊控制规则，使系统达到动、静特性的最佳效果。根据PID参数规则建立KP、KI、KD模糊分布规则。
4控制系统的软件设计
控制系统的软件开发是基于STM32单片机进行的，软件开发主要包括主程序流程的设计、子模块初始化设计、电机启动模块设计、模糊PID控制模块设计等。控制器上电后，首先进行的是各个子模块的初始化，子模块初始化完成之后，依据霍尔传感器反馈的高低电平来判断当前电机转子的位置，确定需要导通的相，以此完成电机启动。程序流程如图7所示。
5测试及实验结果
集成电路的设计流程范文第4篇
关键词：集成设计 选型 校验 系统模型
pivotal words: integrated design,select and verify equipment type 、constitute power system model
一、引言：
在工程电气设计领域中，电力系统的设备选型计算、校验计算无疑是最复杂和最烦琐的一件工作。问题复杂性在于电力系统运行的可靠性要求，必须将所有设备：如高压、低压配电设备、变电、输电线缆等设备全部计算选型校验，要考虑各种运行状态下的设备安全可靠运行，短路时可靠动作。由于设备多、回路多、系统复杂、校验项目多，造成了工作烦琐。目前国内尚无模拟电气工程师思路进行自动选型、校验计算的软件，以代替部分工作，把电气工程师真正从烦琐的计算和绘图中解放出来。www.133229.cOm我公司最新科研成果------供配电系统集成设计软件正好填补了这一空白。
二、详述：
电气设计的目标
我们只有了解了电气设计最终实现目标才能进行更明确的工作，为了详细说明一个变配电所的所有电气 内容 ，通常需要出的图纸有：
1．1 电气主接线图或高压系统图
1．2 低压系统图
1．3 平面布置图、剖面图
1．4 配电柜立面图
1．5 电缆清册
1．6 设备材料表
1．7 电气计算书
1．8 二次控制原理图
1．9 二次外部线路图
以上图纸中最复杂的图纸，工作量最大的莫过于高低压系统图，因为他们占用的计算工作量大。过去我们也提供一些计算工具软件，但大都是零散的，不系统的，比如负荷计算、电压损失计算、短路计算等，用户对整个系统的认识，一直停留在修改旧图，反复的计算-填写表格-替换设备-删除-复制等低级的劳动中，造成了劳动效率无法大幅度提高。而且由于缺乏整个供-配电系统结构的认识，往往上一级开关调整以后，没有改下一级开关，或上一级开关整定变了，没有跟着调整配线，造成许多前后不对照的错误图纸和问题工程。旧图中大量的图元各自独立并没有共性，所以难以大规模的一次性修改成功。旧图修改重复劳动特别多，反复的重复删除、复制、替换、文字、移动等命令，容易造成笔误。特别是当前工程设计周期被业主大幅度缩短，怎样提高设计、绘图效率就成为了一个关键性的问题。
绘图计算软件的现状
目前国内电气设计软件提供这部分的主要偏向于绘图功能。绘制高低压柜的一次方案，许多家厂商生产的软件都包含了这部分图库。我们绘图主要集中在插入相应的图块进行绘制，然后填写定货图表格。计算则是分开的。
也有个别软件对高低压系统提供了部分计算，但大都是零碎的，不是对系统整体的计算，或是对其中一个回路、某一种负荷类型（如电动机）进行计算，其他回路或负荷类型无法计算，也无法作到上下级配合选型，也没有全面的综合校验电气设备所有技术参数，没有用电需求表，和实际工程需要的设计过程相差太多等等。所以在设计变配电所过程中，大部分工作仍集中在修改旧图，重新计算，选型上。计算机的辅助设计功能没有什么提高。
电气设计的过程 分析
选型统一规定
很多设计院在一个工程的协同设计过程中都采用了一种选型方案，比如高压配电柜选用kyn28，低压柜采用抽屉式mns，主断路器采用cm1，电缆采用 vv 系列，等等，这个选型方案在同一工程中都是相同的。也可以 应用 到下一个工程中。
用电需求定义
水、暖、工艺等上行专业提供的用电需求,主要内容是用电设备的编号，设备名称，安装位置，额定电压，负荷等级，场所属性，负荷性质等对电气设计的要求。
现在随着计算机普及，很多设计院已经使用excel互提资料。
负荷分配
确定配电设备（配电箱、盘、柜）的位置，把每一个负荷分配到配电设备上。
负荷计算
对每个配电设备进行负荷计算。主要采用需要系数法。
分配电中心计算选
分配电中心（如某层的配电间、竖井、或机房的配电间）的配电柜供给下联的配电盘或箱。对这些配电盘、箱、柜进行选型。
变配电中心计算选
变配电中心对分配电中心供电。对变配电中心的所有设备包括母线、高压电缆、高压柜、低压柜、低压抽屉组件、低压出线等进行选型。
短路计算
选型完成以后，查表得出各组件和线缆的阻抗，并设定短路点，计算每个短路点的三相和单相短路电流。
校验计算
对于高低压设备进行短路校验、电压损失校验、电机启动校验以及灵敏度校验等。校验不合适的值，要重新进行选型。直到校验通过。
绘制系统图
根据系统模型，绘制系统图。
排列柜子。
根据平面情况，布置柜子。并绘制立面图、剖面图。
根据柜子布置情况分别调整系统图抽屉柜位置和编号以及进线柜、母联柜位置
回路库和设备库符号库
高低压柜的一次方案是厂家样本提供的。在cad绘图中要调用这些方案，必须将这些方案组织成一个回路库。每个回路都是由很多组件组成的。这些组件的电气属性（技术参数）则在设备库中定义。符号库是规定了这些组件对应的图例。以上三者在选型绘图过程中必不可少。
为了应对众多的厂家和不同的型号规格产品，我们符号库、设备库、回路库都是开放的。用户可以新增设备系列，新增回路方案等等。
符号库采用新国标图例。回路库和设备库也采用了最流行最先进的高低柜型号，特别是
4.1所谓集成设计，就是面向供配电系统整体的电气设计，他包括了统一规定初步选型，用电需求表定义，用电负荷的分配，负荷 计算 、选型计算、短路计算、校验计算等一系列综合复杂的设计过程。它可以建立供配电系统模型，并能详细的列出模型上每个供配电-输电-用电设备的工作（运行）属性、短路属性、电气属性。
任何一个供配电-输电-用电设备都有三种属性，工作属性、短路属性、电气属性。
工作属性是指当前选定的设备的工作电流、设备容量、工作电压、功率因数等情况。短路属性是指当前选定设备的短路阻抗、短路电流等情况。电气属性是该设备的出厂铭牌的电气型号规格和电气技术参数等。
集成设计的流程是：用电负荷被人工添加到配电柜上。然后进行负荷计算，并自动选择配电柜内元件型号规格，选定短路参数可以进行短路校验。如果短路校验不通过，重新进行选型计算。
4.2系统模型的建立：要想实现对变配电所设备的整体选型校验和设计，必须建立整个工程的配电系统模型，才能够实现对所有设备的选校。
一个好的系统模型首先比较直观，操作简单。上手快。组织严密。由于电气系统的树状结构和windows资源管理器的树状结构的相似性，我们完全可以利用windows资源管理器类似结构的树状系统来搭建一个模型，实现简单的配电系统。
电力系统中最常用的电气连接关系就是串联和并联。所有的复杂的 网络 最后都可以看成是电气设备串联和并联不断组合搭建成的。从下图中可以看出，树节点上从左到右的组件名称关系就组成一个串联的电路：低压配电室(电源)à电缆à负荷开关à变压器à母线à进线柜 ……..
从“3母线”节点下面所接的“3母线à抽屉柜2à抽屉柜3à抽屉柜4à抽屉柜5”是母线并联所连的若干个抽屉柜。
这样搭建成的系统模型，具有形象直观、搭建简单、组织严密等特点。完全可以实现变配电所系统设计的所有功能。附图1对应的供配电系统如附图2所示。
附图1
附图2
4.3系统模型的功能
立系统模型是从工程中的配电中心（配电间、配电室）建立。 统模型可以直观看到开关柜一次方案图形。以方便选型 统模型可以对用电需求进行统一分配。确定所有用电设备的电源位置 4、系统模型可以对每个设备都能进行负荷计算。统计总负荷
5、系统模型可以对电源进行全厂负荷统计，和无功补偿计算
6、系统模型可以进行短路计算。短路计算包括无限大容量系统和有源系统的短路计算。搭建的任何模型都可以自动进行计算。短路阻抗数据库可以扩充。
7、模型在负荷计算、短路计算、和初步选型方案基础上进行自动选型计算
8、系统模型选型计算后对参数进行校验计算，包括高低压设备、配电干线等所有设备都可以按照规范要求进行校验。
统模型可以直观的看到配电中心内配电系统上任何一个设备 目前 的工作电流，短路点短路电流以及设备技术参数情况。 10. 可以自动输出高低压系统图，主接线图，设备材料表，电缆清册，计算书，和抽屉柜排列图等一系列 图纸 。完成辅助设计全过程。
软件实现流程图
软件实现过程实际上就是对电气工程师设计过程的模拟和抽象。该流程深入体现了第三节所述的电气设计的全过程，模拟设计思路进行电气辅助设计。
常用设备选型校验方案（部分） 压器选型:负荷分配->负荷计算->选型 低压母线选型
负荷分配->负荷计算->按正常工作电流选型
效验 内容 如下：
电机启动压降计算 电压损失计算 3、过载保护效验
4、热稳定效验
电缆导线选型
负荷计算->按正常工作电流选型
1、效验电压损失：
2、效验 经济 电流密度：
3、效验热稳定
4、效验过载保护
低压开关选型
负荷计算->按照正常工作选型：1、选择壳架等级电流 2、选择脱扣器额定电流 3、根据回路保护设置要求，进行短延时，瞬时，长延时三个脱扣器额定电流的选型。
1、效验极限分断能力
2、效验开断电流
3、效验灵敏度
4、上下级配合效验
5、过载保护效验
高压开关选型
负荷计算->按正常工作电流选型 1、选择额定电流
效验开断电流或开断容量。 效验最高工作电压、效验动稳定、效验热稳定。
10、集成设计软件的优点
1．实现了真正意义上的供配电系统模型，是面向整体电力系统的电气设计软件。不同于以往零散的孤立模块，这样的好处是比较直观清楚的让电气工程师知道每个电气元件在电力系统中的位置，作用，运行状态和短路状态以及所有电气属性等。
i.进行负荷 计算 、短路计算、选型计算和校验计算。集四大计算于一体，更加清晰明了选型结果。
2．成设计便于负荷调整，回路替换，设备技术参数的修改。并提供一系列智能检测系统，保证前后上下级联关系正确，确保电气回路的参数的正确性。
集成设计便于输出管理电缆表，设备表。
集成设计提供了可扩充的回路库和设备库，完全仿照设备样本，全部开放。用户可增添新设备。
集成设计提供给用户最方便直接的查询功能，点击任何一个系统模型上设备元件，都可以看到该设备的电压，流过的电流，功率等运行情况。也可以看到在该点短路时的短路阻抗，短路电流情况，甚至可以查询其他点短路，在该点的短路电流情况。
集成设计的界面采用资源管理器式界面，只要会windows的人都可以建立一个系统模型。不需要另外增加 学习 时间。操作也是类似与资源管理器，极其容易上手。
集成设计提供了很多常用供配电设备的选型，校验计算 方法 。用户可以采用某种方法进行校验，也可以都采用，根据需要进行校验。非常灵活。
集成设计是面对电气设备的cad电气设计软件，不象以前那样需要一点点绘制图块，复制粘贴，电气工程师考虑的只有电气设计需要考虑 内容 ，其他有关绘图的命令和操作和任何线条图元，一概不需要考虑。这才是真正意义上的电气设计专家系统。
集成设计完全 参考 最新版的电气规范、设计手册、统一技术措施和强制性条文以及最新版电气设备手册。紧跟 时代 步伐。
三、结论
变配电所的负荷计算、短路计算、选型、校验计算是电气设计中最复杂的内容之一。我们 应用 cam/cad软件辅助设计实现这一专家系统，是电气设计行业一次最初步的尝试，具有重要的 历史 意义和广阔的实用价值。意味着国内电气设计cad将突破原来偏重于绘图，而轻辅助设计的趋向，向着更加智能化的电气设计专家系统迈出了可喜的一步。
集成电路的设计流程范文第5篇
高校专业及课程的设置应该与社会发展相适应，才能更好地发挥学校的功能，源源不断地为相关产业输送所需的人才，推动社会快速地发展。《国家集成电路产业发展推进纲要》明确指出：“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期。”因此，高校有必要加大集成电路相关专业及课程的改革力度，以满足国家集成电路产业的发展需求。
1集成电路设计相关教学的重要性
虽然改革开放以来，我们国家在几乎各个领域都取得了举世瞩目的成就，甚至很多高技术电子产品也都可以自主研发。但是事实上，由于我们自己不能自主设计制造作为核心技术的集成电路，必须从国外购买，所以一方面给我们的国防、关键基础行业等增加了不可预知的风险，另一方面也使我们相关产业的公司利润极低，极大地制约了其发展。客观地讲，我国在集成电路技术研究方面的起步不算太晚，但是由于各种原因，前期进展缓慢，相反欧美日等发达国家却抓住契机飞速发展，因此导致我们与这些发达国家的差距越来越大。1999年从德国学成归来的王志功教授起草了《关于国家设立集成电路设计人才培养专项基金，开展中国芯片工程的建议》，呈送给中央相关部委，得到了李岚清副总理等中央领导的高度重视，进而制定了正确的发展战略，从而使我国在集成电路领域掀起一轮研究热潮。经过十余年的发展、积累，我国集成电路相关的产业链逐渐完善，且培养了大批具有相关知识背景的高素质人才。随后，国家也在政策资金等方面，不失时机地给以引导培育。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》《、电子信息制造业“十二五”发展规划》《、集成电路产业“十二五”发展规划》等重要文件中强调了要大力发展集成电路。尤其，在2014年6月工业和信息化部公布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，并随后设立了“国家集成电路产业投资基金”。高校肩负着为社会输送所需的高素质人才的使命，因此为了配合国家集成电路产业发展的大战略，高校应该及时了解集成电路产业发展对人才素质的需求变化，不断审查、完善、革新集成电路相关的课程及教学。
2集成电路设计相关课程配置的协调性
无生产线设计模式称为大陆集成电路产业的基本模式，更具体地讲，当前集成电路产业主要分为设计、制造、封装和测试几个相对独立的部分，相应地，高校就应该设立相应的专业方向及课程，使学生能够掌握相应的专业技能，以便于毕业后能够胜任相关领域的工作。然而，作为一个大学生来讲，由于大学期间课程学时有限，不可能仅仅通过课堂的学习掌握所有知识，所以应该有针对性地、系统地协调相关课程的学期安排及课程类型安排，一方面要保证每一方向课程体系的完整连贯性，另一方面又能给学生以足够的自由选修其它的相关方向的课程。比如，大一可以安排认知实习或相关课程，通过深入浅出的讲解，可以让学生对整个集成电路产业链及技术链有一个宏观的系统认识，也利于学生有目的性地选择感兴趣的、想深入学习研究的专业方向及其所需的相应课程；大二、大三则应该安排一些专业基础课及专业选修课，一方面要考虑到覆盖面、保证每个方向的课程完整性，另一方面要确保课程安排的顺序正确，课程类型合适；大四可以安排方向性更强的专业限选课及毕业设计。集成电路设计、制造、封装和测试又是密不可分的，王志功教授认为一个合格的集成电路设计人员应该具备系统、电路、器件、工艺及工具几个方面的知识。下面我们主要从具有代表性的集成电路设计角度来讨论。具体到特定高校，特别是集成电路相关专业开设时间不长的高校，由于学科及课程设置的历史原因以及集成电路相关师资力量、实验环境建设需要时间周期较长，所以不可能一蹴而就地开设所有相关的课程。通常，传统通信系统专业比较强的院系课程会偏重系统、电路以及工具等，而传统微电子专业比较强的院系则课程会更偏重工艺、器件、电路及工具等。总而言之，电路及其设计工具是集成电路设计的核心知识，因此我们也将以其为核心来讨论，兼顾一下其它相关的课程。
3集成电路设计相关教学的实施建议
从目前大学本科教育来看，集成电路设计相关的课程大体可以分为三类：模拟集成电路设计、数字集成电路设计、可编程逻辑器件的开发。至于射频/微波集成电路设计、光纤/超高速集成电路设计以及功率集成电路设计，设计流程及工具基本类同于模拟集成电路设计，但需要更专的专业知识，比较适合作为大四的专业限选课，甚至研究生的专业课程。图1给出了集成电路相关课程的简略关系。ARM/DSP/单片机等嵌入式设计虽然传统上不被包括进集成电路设计的范畴，但是两者存在很大相关性，且目前很多CPLD/FPGA器件中也包含各种类型可配置的处理器核，因此在也把嵌入式开发加了进去。需要说明的是，图1所示的课程名在不同学校的可能有不同的叫法，其实即使名称相同的课程所讲授的内容也可能不尽相同，甚至大相径庭。模拟集成电路设计相关课程在各高校应该差异不大，一般都是先开设了模拟电路设计，然后再开模拟集成电路设计，当然通常都是CMOS模拟集成电路设计。关于数字集成电路设计，虽然可能各高校的课程名甚至教材名称也很相近，但课程或教材讲授的内容却可能差别很大，有些偏重于底层电路逻辑，有些偏重于上层硬件描述语言，还有些可能偏重于EDA工具的使用。如果从产业对数字集成电路人才需求的角度来看，由于数字集成电路自动化程度很高，除了标准单元库或光纤/超高速集成电路等特殊设计外，基本上都是靠硬件描述语言甚至更高级的语言通过自动化综合一步一步实现的，很少直接接触到底层的逻辑实现，所本科数字集成电路教学应该偏重实用的硬件描述语言和自动化设计原理及工具，以适应EDA技术的发展及产业的需求。关于CPLD/FPGA可编程逻辑器件的开发，实际上其前端流程与基于标准单元的数字集成电路设计的前端流程基本相同，所以相关课程可以共享，而对于后端设计则差异较大，不过从所需知识来讲，数字集成电路后端步骤更全面，CPLD/FPGA器件的后端开发相当于前者的有限简化。通常在开发数字集成电路时，也经常采用CPLD/FPGA器件来验证。集成电路与CAD课程其实是与模拟集成集成电路设计和数字集成电路设计相配套的仿真工具相关的理论及实践课程，讲解集成电路电路设计的详细流程及每个步骤的作用及原理；讲授集成电路相关的描述语言比如模拟集成电路的SPICE语言，数字集成电路的Verilog/VHDL语言；让学生熟悉常用软件，如Cadence、Synopsys公司集成电路设计软件的操作；能用这些工具仿真验证模拟集成集成电路设计和数字集成电路设计理论课程所讲授的电路理论，或者可以利用EDA工具结合所学到的集成电路理论，设计简单的集成电路，达到理论与实践的统一。总而言之，个人认为集成电路设计相关课程教学要注意以下几点：
1）注意课程体系设置的协调性。一方面要避免知识体系彼此断裂，另一方面也要避免不同的课程所讲授的内容重叠过多。当然适度的内容交叉有利于课程之间的衔接，且如果课程有涉及较多相同内容的话，也可以在内容难度上拉开差距。
2）要注意理论课程与实践课程的结合。集成电路设计的工程性极强，一方面要注意理论学习的系统性与实用性，另一方面理论必须与实践结合才不至于僵化变成死知识。当然由于流片成本很高、周期很长，所以这里的实践更多指的是仿真验证。
3）要及时更新教材及授课内容。虽然电路的基本理论大体已经成熟，但是由于集成电路工艺以及工具发展日新月异，所以授课的内容就应该紧跟技术发展的步伐。比如，目前从C语言到Verilog语言的高级综合已经成熟并市场化，那么课堂教学就应该包括这些内容。
4）鼓励学生假期去实习或参加研究生的科研项目。
4小结
