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在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程,一方面,这些专业的学生有电子电路基础知识,又有自己本专业的知识,可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片,非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作,这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域;另一方面,对于这些专业学生的应用特点,不宜也不可能开设微电子专业的所有课程,也不宜将集成电路设计阶段的许多技术(如低功耗设计、可测性设计等)开设为单独课程,而是要将相应课程整合,开设一到二门集成电路设计的综合课程,使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程,也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此,在课程的具体设置上,应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展,采用EDA工具进行电路辅助设计,已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此,在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上,了解和掌握相关设计工具,是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中,既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践,又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习,一方面,学员掌握了一项实实在在有用的技术;另一方面,学员了解了该项技术的更深和更新的知识,有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上,对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程,因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识,如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等,而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上,这样非微电子专业的学生能够很容易入门,提高其学习兴趣和热情。
2非微电子专业集成电路设计课程实践
根据以上原则,信息工程大学根据具体实际,在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程,根据近两年的教学情况来看,取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1)集成电路芯片设计概论:介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解,了解IC设计技术的发展历程及基本情况,理解IC设计技术的基本概念;了解IC设计发展趋势和新技术,包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2)IC产业链及设计流程:介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”,以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工,了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况,了解数字IC的整个设计流程,包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3)RTL硬件描述语言基础:主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法,了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法,并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4)系统集成设计基础:主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统(SoC)、片上网络(NoC)的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。
丰富的实践操作内容1)Verilog代码设计实践:学习通过课下编码、上机调试等方式,初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力,并通过给定的IP核或代码模块的集成,掌握大型芯片电路的集成设计能力。2)IC前端设计基础实践:依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler,使学员通过上机演练,初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法,主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3)IC后端设计基础实践:依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler,使学员通过上机演练,初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法,主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1)IC设计基本知识笔试:通过闭卷考试的方式,考查学员队IC设计的一些基本知识,如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2)IC设计上机实践操作:通过上机操作的形式,给定一个具体并相对简单的芯片设计代码,要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台,完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3)IC设计相关领域报告:通过撰写报告的形式,要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献,包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等,撰写相应的专题报告。
3结语
IC设计工程师是当今最受人尊敬的金领职业之一,不但收入相当丰厚,而且工作极富挑战性和成就感。在全国就业形式比较严峻的今天,IC设计工程师就业却是另一片天地,在北京、上海、深圳等地,IC设计人才都做为紧缺人才被列进重点引进人才目录,具有经验的设计人员更成为各IC公司高薪争抢的对象,IC设计人才严重供不应求。广大在校学生和初入IC设计行业的工程师也因为缺乏项目经验和实践环境,很难在这一领域获得进一步提升和发展,而IC设计公司也苦于找不到具有工作能力的设计人才。
北京集成电路设计园第五日IC设计培训中心独家推出数字集成电路前端设计就业班,在最短的时间里让学员学习数字IC设计流程,设计方法,常用EDA工具,更以实际专题项目带领学员完成一个从最初的设计规范到门级网表实现的整个前端设计流程,手把手带领学员完成实际项目作品,使学员在领会IC设计知识的同时具备IC设计经验,并学会IC设计公司的团队分工与合作。学成后可以胜任IC设计公司一般性设计工作,最终的专题设计和作品更可以做为求职和职位提升的有力证明。
北京集成电路设计园是全国七个集成电路设计产业化基地之一,园区花费数百万美金购置的EDA设计平台,是北京乃至北方地区唯一可以提供完善的国际顶级EDA设计工具和试验环境的产业基地,同时园区有多家国内外知名IC设计公司入驻,吸引了众多设计人才在这里工作,浓厚的IC产业氛围为学习IC设计提供了绝佳的环境。
“数字集成电路前端设计就业班”已于2005年成功举办两期,学员有来自高校研究生、在职工作人员、应届毕业理工科学生等,实践性的课程使学员完成从对IC设计的陌生到熟悉的过程,亲历IC设计整个前端流程。开班以来得到学员的广泛认可,学员在本课程中学到的技术在求职中起到了关键性作用,先后有多名学员就职于国内知名IC设计公司,包括威盛、华大、六合万通、华为等,受到用人单位的好评。同时,在实践过程中积累的经验和新的方法,将在第三期中得到提升和发展。
如果您正在为就业发愁,正在苦苦寻找一份高薪工作在北京上海这些大城市大展宏图;
如果您想从事IC设计行业却不知道从哪里入手;
如果您刚刚踏入IC设计行业,感觉技术和工作压力很大;
那本课程将会带你踏上这条充满前途的金光大道,您的职业人生将从此与众不同……
课程特色
教授IC前端设计全部流程
特别实用、常用的IC前端技术和方法
真实实践环境,先进设计平台,实际项目设计、亲自动手制作
以直接就业为目的
招生对象
电子、计算机、通信等相关专业大学应届本科毕业生和低年级研究生
参加工作不久,需要提升技术水平和熟悉设计流程的在职工程师
或其它理工科背景有志于IC设计工作的转行人员
开课时间
2006年3月27日
课时数
共70学时
上课时间
每周一、三、五晚18:30-21:30
每周二、四、六自修及作业
上课地点
北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室
费用
报名费100元
学费2800元,包括听课、讲义、资料、辅导、上机软硬件费用、证书等,食宿自理。
优惠
2006年3月20日前报名,免收报名费
在校学生2006年3月20日前报名,可享受优惠价2300元!
5人以上团体报名可九折优惠!
食宿
外地学员可帮助联系住宿,可以就近选择北京大运村学生公寓,或方便实惠的公寓、单间、招待所、床位等。
附近有大运村食堂、北航食堂、小吃一条街及多家饭店可供选择,经济实惠,非常方便。
交费方式
银行汇款
开户名称:北京集成电路设计园有限责任公司
开户银行:招商银行北京大运村支行(649)
帐号:6381001510001
报名现场交款
地 址:北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心
报名流程
1. 索取或下载报名表
2. 按要求填表、将报名表传真或Email给我们
3. 电话或Email确认报名信息
4. 交纳报名费和学费
5. 领取交费收据、确认函、听课证
6. 报名成功
联系方式
电话:82357175/83/84-850/851/852/858/859
邮件:.cn
课程大纲和更多信息请查询网站:.cn
注:本班招生30人,招满截止,名额有限,预报从速!若报名人数少于10人则不开班
数字集成电路前端设计人才班
实战提高班
课程简介
北京集成电路设计园第五日IC设计培训中心独家推出具有极强实践性“数字集成电路前端设计实战提高班”课程,针对具有一定工作经验的在职工程师、高年级研究生以及需要项目经验的高校任课教师,按照IC设计公司产品开发流程,采取强化训练、项目实践、专题制作等方法,带领学员在真实的实践环境中提升技术水平。本课程为前端设计高端精华课程,在特别精简的时间内讲解非常完整的流程以及更实用的设计方法,课程涵盖了相关技术的核心内容,老师将自己的实践经验倾囊而授。
本课程在“数字集成电路前端设计就业班”成功举办的基础上,为学员提供技术进阶,目标直指培养较高水平IC设计工程师,在保证学员获得IC前端设计全部技术要点的同时,重点锻炼学员的实际动手能力,更为关键的是在长达45个学时,跨度近两个月的时间内,学生将以一个简单标量流水线处理器的设计为核心,进行RTL设计、逻辑综合、时序分析、芯片测试、综合验证、以及高级技术和设计优化的技术学习和项目实践。学员可以选择参与处理器设计或系统芯片IP模块设计,要求至少参与完成此处理器芯片或独立完成一个系统芯片IP模块从设计规范到网表实现的整个前端设计过程,最终的设计是可以拿去layout和流片的。
同时,本培训中心位于北京集成电路设计园――全国七个集成电路设计产业化基地之一,园区花费数百万美金购置的EDA设计平台,是北京乃至北方地区唯一可以提供完善的国际顶级EDA设计工具和试验环境的产业基地,同时园区有多家国内外知名IC设计公司入驻,吸引了众多设计人才在这里工作,浓厚的IC产业氛围为学习IC设计提供了绝佳的环境。
如果你具有相关专业学历,但缺乏一定的项目实践机会;
如果你面对学习或工作挑战,感觉压力很大;
如果你对芯片设计充满兴趣,希望用最短的时间学到人家需要两三年才能跨越的技术;
那么本课程将会成为你提升技术水平、跻身IC设计高级人才的理想选择!
课程特色
完全不同于学校的课程体系和授课方法
没有冗长而无用的理论介绍,直接教授最实用的设计方法和设计流程
真实实践环境,先进设计平台,实际项目设计、亲自动手制作
要求独立完成项目设计,具备真正意义上的项目经验
学成后做为高级人才可以推荐工作
招生对象
电子、通信、计算机等相关专业本科毕业,一年以上工作经验的在职工程师;
电子、通信、计算机等相关专业较高年级在读研究生;
一般高校需要项目经验的任课教师。
报名要求
有简单或小规模电路设计经验,或初步熟悉IC设计前端工作但缺乏项目经验;
有数字逻辑基础、了解VERILOG语言,会使用UNIX/Linux操作系统。
培训目标
可独立完成ASIC/SOC前端设计,成为中级IC前端设计工程师。
学 时
100学时,其中实习及专题制作45学时。
开课时间2006年3月16日
上课时间
每周四晚18:30-21:30,
每周六上午9:00-12:00、
每周日上午9:00-12:00
周一到周五自修及作业
上课地点
北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室
费 用
报名费100元
学费4800元,包括听课、讲义、资料、辅导、上机软硬件费用、证书等,食宿自理。
优 惠
2006年3月1日前报名,免收报名费
在校学生在2006年3月1日前报名,可享受优惠价4200元
5人以上团体报名可九折优惠!
食 宿
外地学员可帮助联系住宿,可以就近选择北京大运村学生公寓,或方便实惠的公寓、单间、招待所、床位等。附近有大运村食堂、北航食堂、小吃一条街及多家饭店可供选择,经济实惠,非常方便。
交费方式
银行汇款
开户名称:北京集成电路设计园有限责任公司
开户银行:招商银行北京大运村支行(649)
帐号:6381001510001
报名现场交款
地 址:北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心
报名流程
1. 索取或下载报名表
2.按要求填表、将报名表传真或Email给我们
3.电话或Email确认报名信息
4. 交纳报名费和学费
5.领取交费收据、确认函、听课证
6. 报名成功
联系方式
电话:82357175/83/84-850/851/852/858/859
邮件:.cn
课程大纲和更多信息请查询网站:.cn
注:本班招生30人,招满截止,名额有限,预报从速!若报名人数少于10人则不开班
集成电路封装工艺员培训
招生对象 大专理工类专业及以上学历
招生人数 限50人
开课时间 2006年2月13日-3月3日
(周一至周五上课)共120课时
课程内容
半导体基础制造程序、集成电路各类产品与应用、集成电路生产常用材料使用简介、集成电路英文应用、集成电路厂务与环境、封装基础知识、集成电路SOP学习、集成电路设备基本操作与应急处理、质量环境及工作安全教育、集成电路封装
开班宗旨
复芯微电子集成电路封装工程师培训为您的职业生涯铸造辉煌的起点
培训优势
订单培养、校企结合、高就业率
课程特色 名校资深讲师与企业主管共同授课;
独家使用教材;
严谨治学、定期考核
附赠行业素质、面试技巧等实用课程
职业前景
集成电路产业是未来全球高新技术产业的前沿和核心,是最具活力和渗透力的战略产业。作为集成电路产业人才缺口最大的封装产业,正需要大量有志于投身该事业的青年加入其中。
应届毕业生从事集成电路(IC)封装行业,年薪3-6万……
封装企业大多提供相当好的福利,包括吃、住、补贴……
想进入集成电路行业的您,请不要犹豫了!
招生对象 本科理工类专业及以上学历
招生人数 限30人
开课时间 2006年3月4日-4月2日
(双休日上课)共120课时
课程内容:
计算机网络与UNIX应用、半导体基础理论、集成电路制造工艺、集成电路设计概论、集成电路设计EDA软件、基本版图知识
开班宗旨:
复芯微电子IC版图设计师培训为您的职业生涯铸造辉煌的起点
培训优势:
订单培养、保证推荐、高就业率
课程特色 校内资深讲师与企业在职工程师共同授课;
独家使用教材;
严谨治学、定期考核
附赠行业素质、面试技巧等实用课程
职业前情:
集成电路产业是未来全球高新技术产业的前沿和核心,是最具活力和渗透力的战略产业。作为集成电路产业的命脉,目前长三角地区IC设计业的人才缺口已达20万……
IC设计业薪酬水平不断攀升,应届本科生从事IC版图设计起薪达3000元……
IC设计师平均月薪高达10000元……
看到这些数字,您还需要犹豫吗?
诚信责任创新
咨询人 宣佳博老师
咨询电话 021-51087308*8301
TEL (021)- 51087308
FAX (021)- 50277166
关键词:微电子实验室;集成电路设计;微电子工艺;实验教学;
作者简介:李建军(1980—),男,四川江油,博士,副教授,主要从事超大规模集成电路教学与科研工作
当前,全球微电子技术及产业飞速发展,22nm节点技术已量产,以微电子集成电路为核心的电子信息产业已成为全球第一大产业,而我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距,集成电路设计和微电子工艺方面的人才比较匮乏。当前和今后一段时期是我国微电子产业发展的重要战略机遇期和攻坚期,2014年6月我国了《国家集成电路产业发展推进纲要》以加快推进我国集成电路产业发展,并明确指出“重点支持集成电路制造领域”[1]。因此,为适应该领域技术和产业的人才需求,亟须加强对微电子和集成电路相关专业本科生的工艺实验与工程实践能力的训练,培养其创新和实践能力。
高校实验室是培养创新和实践能力重要基地,也是开展教学、科研、生产实践三结合的重要场所[2-3],特别是对于实践性强的微电子学科,实验室在教学中发挥着举足轻重的作用。因此,建设专业的实验室并开展实践与创新相结合的实验教学,才能更多、更有效地培养满足社会急需的微电子技术人才[4]。
1微电子实验室建设指导思想
微电子实验室建设及人才的培养是以国家对微电子技术人才的需求为目的,以满足社会经济快速发展的需要。近10多年来是我国微电子和集成电路产业飞速发展时期,2000年和2011年国家先后出台了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,到2014年了《国家集成电路产业发展推进纲要》。在政策导向下,高校微电子专业实验的建设成就也十分显著。但是,我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距,这其中缩小差距重要的一点是缩小微电子实验室技术的差距。因此,对于高校微电子专业实验室的建设发展还需进一步的改革创新[5-7]。
微电子实验室建设应以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》为导则,明确国家教育改革战略目标和战略主题是优化知识结构,丰富社会实践,强化能力培养,要着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力[8]。
在实验室建设的措施实施上,一是贯彻实施《高等学校本科教学质量与教学改革工程》,进一步推动高校实验室建设和实验教学改革,促进优质教学资源共享,提升高等学校办学水平,加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养,全面提高教育质量;二是贯彻实施《卓越工程师教育培养计划》,面向微电子产业,按通用标准和行业标准强化培养学生的工程和创新能力[9-10]。
2微电子实验室建设
为适应国际半导体产业和我国电子信息产业的快速发展以及社会对微电子专业人才的大量需求,从2002年起我校就对微电子实验室进行了改造,并持续进行了升级换代建设,截止到目前共计投入了800余万元的建设经费。我校的微电子实验室建设主要包括2方面的内容,一是微电子设计实验室建设,二是微电子工艺实验室建设。目前,微电子实验室可满足每年500人的实验教学规模以及高水平实验项目的开设。学生在此完成集成电路芯片设计、制造的整个过程,并对制造的芯片进行测试和分析。
2.1微电子设计实验室建设
微电子设计实验室主要开展超大规模集成电路设计以及微电子器件仿真和工艺模拟的实验教学。教学目的是使学生掌握超大规模集成电路设计的基本原理和方法,初步掌握用于集成电路设计的电子设计自动化EDA(electronicdesignautomation)软件工具的使用,以及掌握用于半导体工艺流程模拟和微电子器件仿真的工艺计算机辅助设计TCAD(technologycomputeraideddesign)软件工具的使用。我校共计投资300余万元用于微电子设计教学实验室建设,建立了配备40台SUNBlade工作站、面积100m2的专用教室,并专门建立了EDA、TCAD软件校内共享第二层交换网络,多个实验室可以同时使用授权EDA、TCAD软件。
微电子设计教学内容的建设包括以下内容:
一是开设VHDL(高速硬件描述语言)程序实验,要求学生编写逻辑电路的VHDL代码,对程序代码进行仿真综合。目的使学生掌握运用VHDL语言进行逻辑电路设计的技能。
二是开设FPGA(现场可编程门阵列)实验,要求学生将综合后的网表文件下载到FPGA器件中,对设计的电路进行硬件验证。目的是使学生掌握电子设计的FPGA物理实现方法,以及应用示波器等调试仪器对电路进行诊断排错的技巧。
三是开设ASICAPR(专用集成电路自动布局布线)版图设计实验,要求学生将通过硬件验证过的电路设计,借助半定制的ASIC设计EDA工具,结合代工厂提供的标准单元库,进行自动布局布线,得到所设计电路的物理版图。目的是使学生掌握电子设计的AISC实现方法。
四是开设工艺模拟和器件仿真实验,要求学生通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程,并指定产生的器件结构,在满足制造设备的能力和精度下(即给定工艺参数范围内),让学生设计实验并加以仿真实现。
2.2微电子工艺实验室建设
微电子技术的发展是以集成电路制造技术工艺节点为标志,遵循摩尔定律,变化日新月异。虽然理想的工程教育要求教学最新最前沿的技术,但是不断升级换代,昂贵的实验设备费用是任何高校都负担不起的。况且,每一代集成电路制造技术的工艺流程都具有类似性,因此,单纯追求工艺先进性的实验教学是没有必要的。所以,结合实际教学资源情况,建设主流、典型工艺技术的工艺实验线,并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。
我校先后投入500余万元建设微电子工艺教学实验室,建立了面积300m2的净化室,具有主流CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺和具有代表性的双极工艺完整流程,最小工艺线宽为1μm。并且,由于工艺设备条件的限制,因地制宜地开发了铝栅CMOS工艺。这2类工艺实验课程的学时数都为40学时,学生根据专业方向选择具体工艺类型。
微电子工艺实验课程的目的是培养学生具有一定的工艺设计和分析能力,并通过实践掌握集成电路制造工艺流程。
首先,通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程,按指定器件结构设计实验并加以仿真实现。并且,TCAD软件是基于物理的器件仿真,不仅能够得到最终的电学特性,还可以了解器件工作时内部物理机制,能够直观分析器件内部能带、电场、电流以及载流子等的分布和变化,有助于学生分析工艺参数的变化对器件物理特性影响,从而最终导致电学参数的改变,从而有利于学生深入理解工艺原理与器件机理的联系。
然后,根据设计的器件尺寸参数,采用L-edit图形编辑器进行器件版图设计,并且选用已设计的器件单元来设计简单的集成电路,如倒向器、或非门、与非门等电路。最后是进行工艺实验实践环节,采用设计的版图制作掩膜版。微电子工艺实验课程的工程化能力要求也主要体现在这一环节,一方面是工程化的理念,另一方面就是相应的实践能力。在这一过程既要培养实际操作能力,更要培养分析问题、解决问题的能力,分析工艺过程中的原因以及造成芯片测试参数与设计参数差别的原因。
2.3实验教学资源建设
2.3.1实验教材编写
微电子设计实验开设的难点之一是实验步骤繁多,学生操作起来较为困难。其原因是国内外缺乏针对本科学生的实验指导书,而EDA工具厂商提供的操作指南过于繁琐,本科学生难以掌握。为配合上述实验的开展,课程组组织相关有实际ASIC设计经验的教师编写了《VLSI自动布局布线(APR)设计实验指导书》实验教材,从操作原理、操作步骤、数据管理、报告撰写等方面对学生进行指导,力求做到学生通过阅读实验教材就能按图索骥,自行完成实验流程。因此在教材的编写上,不厌其详,采用了大量的EDA工具实际操作的截面图,力争反映出每一个操作细节。
对于微电子工艺实验,由于实验内容根据学校实验工艺线实际条件开设,实验内容一是要具有代表性,二是要根据实际情况建立工艺流程。因此,也没有现成的教材或实验指导书可供选择。课程组组织具有丰富工艺实践经验的教师,根据实验室设备条件编写了对应的、适用的《微电子器件设计与制造综合性实验指导书》实验教材。
2.3.2多媒体资料制作
教学信息载体的多样化,包括文字、图片、音频、视频、网络等载体,这是现代教学发展的必然趋势。实验教学多媒体资料可以充分调动教学要素,激发学生的学习兴趣,融教与学为一体[11-12]。
为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。课程组结合实际的实验实践教学过程,制作了全程相关单项工艺原理、流程及设备操作视频演示多媒体资料。多媒体资料将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理,做到图文声像并茂。由于微电子实验课程是与实际联系很紧密的课程,形象化教学素材十分丰富,能激发学生的学习兴趣,对提高教学效果、教学质量非常有益。同时制作器件、集成电路电路的设计、仿真视频演示多媒体资料,让学生能快速熟悉设计软件并理解设计方法。在熟悉微电子器件基本理论和集成电路制造工艺的基础上,掌握器件和集成电路的设计方法,最后通过实验操作制作芯片并测试。
3微电子实验室建设成效
充分发挥了以学生为主的教学形式,完成从设计到实验制作再到测试验证整个过程。每个学生都设计了各自结构的器件,因此在器件制作过程中,每个学生就会切实关注每步工艺对器件性能的影响,在实际工艺过程中的操作锻炼了动手能力,在实践过程中了解哪些工艺因素可能对器件造成影响。微电子实验教学将理论与实践结合、创新与实践结合,培养了学生分析问题、解决问题的能力。
微电子实验采用理论联系实际的方式在国内首次实现了“微电子工艺原理”课程的完整实验教学,并因此而获得2004年四川省教学成果二等奖。此外,我校“电子科学与技术”在2012年全国学科评估中排名全国第一,其中微电子实验教学是本学科本科教学的重要组成部分。
我校微电子实验室除了满足每年本校500人的实验教学外,还向其他高校或二级学院开设微电子实验课程,如西南交通大学和电子科技大学成都学院,起到了教学资源共享,以及辐射带动作用。
【关键词】电子信息科学与技术微电子课程体系建设教学改革
【基金项目】大连海事大学教改项目:电子信息科学与技术专业工程人才培养实践教学改革(项目编号:2016Z03);大连海事大学教改项目:面向2017级培养方案的《微电子技术基础》课程教学体系研究与设计(项目编号:2016Y21)。
【中图分类号】G42 【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2018)01-0228-02
1.開设《微电子技术基础》的意义
目前,高速发展的集成电路技术产业使集成电路设计人才成为最抢手的人才,掌握微电子技术是IC设计人才的重要基本技能之一。本文希望通过对《微电子技术基础》课程教学体系的研究与设计,能够提高学生对集成电路制作工艺的认识,提高从事微电子行业的兴趣,拓宽知识面和就业渠道,从而培养更多的微电子发展的综合人才,促进我国微电子产业的规模和科学技术水平的提高。
2.目前学科存在的问题
目前电子信息科学与技术专业的集成电路方向开设的课程已有低频电子线路、数字逻辑与系统设计、单片机原理、集成电路设计原理等。虽然课程开设种类较多,但课程体系不够完善。由于现在学科重心在电路设计上,缺少对于器件的微观结构、材料特性讲解[1],导致学生在后续课程学习中不能够完全理解。比如MOS管,虽然学生们学过其基本特性,但在实践中发现他们对N沟道和P沟道的工作原理知之甚少。
近来学校正在进行本科学生培养的综合改革,在制定集成电路方向课程体系时,课题组成员对部分学校的相关专业展开调研。我们发现大部分拥有电子信息类专业的高校都开设了微电子课程。譬如华中科技大学设置了固体电子学基础、微电子器件与IC设计、微电子工艺学以及电子材料物理等课程。[2]又如电子科技大学设置了固体物理、微电子技术学科前沿、半导体光电器件以及高级微电子技术等课程。[3]因此学科课题组决定在面向2017级电子信息科学与技术专业课程培养方案中,集成电路设计方向在原有的《集成电路设计原理》、《集成电路设计应用》基础上,新增设《微电子技术基础》课程。本课程希望学生通过掌握微电子技术的原理、工艺和设计方法,为后续深入学习集成电路设计和工程开发打下基础。
3.微电子课程设置
出于对整体课程体系的考虑,微电子课程总学时为32学时。课程呈现了微电子技术的基本概论、半导体器件的物理基础、集成电路的制造工艺及封装测试等内容。[4]如表1所示,为课程的教学大纲。
微电子技术的基本概论是本课程的入门。通过第一章节的学习,学生对本课程有初步的认识。
构成集成电路的核心是半导体器件,理解半导体器件的基本原理是理解集成电路特性的重要基础。为此,第二章重点介绍当代集成电路中的主要半导体器件,包括PN结、双极型晶体管、结型场效应晶体管(JFET)等器件的工作原理与特性。要求学生掌握基本的微电子器件设计创新方法,具备分析微电子器件性能和利用半导体物理学等基本原理解决问题的能力。
第三章介绍硅平面工艺的基本原理、工艺方法,同时简要介绍微电子技术不断发展对工艺技术提出的新要求。内容部分以集成电路发展的顺序展开,向学生展示各种技术的优点和局限,以此来培养学生不断学习和适应发展的能力。
第四章围绕芯片单片制造工艺以外的技术展开,涵盖着工艺集成技术、封装与测试以及集成电路工艺设计流程,使学生对微电子工艺的全貌有所了解。
4.教学模式
目前大部分高校的微电子课程仍沿用传统落后的教学模式,即以教师灌输理论知识,学生被动学习为主。这种模式在一定程度上限制了学生主动思考和自觉实践的能力,降低学习兴趣,与本课程授课的初衷相违背。[5]为避免上述问题,本文从以下几个方面阐述了《微电子技术基础》课程的教学模式。
教学内容:本课程理论知识点多数都难以理解且枯燥乏味,仅靠书本教学学生会十分吃力。因此,我们制作多媒体课件来辅助教学,将知识点采用动画的形式来展现。例如可通过动画了解PN结内电子的运动情况、PN结的掺杂工艺以及其制造技术。同时课件中补充了工艺集成与分装测试这部分内容,加强课堂学习与实际生产、科研的联系,便于学生掌握集成电路工艺设计流程。
教学形式:课内理论教学+课外拓展。
1)课内教学:理论讲解仍需教师向学生讲述基本原理,但是在理解运用方面采用启发式教学,课堂上增加教师提问并提供学生上台演示的机会,达到师生互动的目的。依托学校BBS平台,初步建立课程的教学课件讲义、课后习题及思考题和课外拓展资料的体系,以方便学生进行课后的巩固与深度学习。此外,利用微信或QQ群,在线上定期进行答疑,并反馈课堂学习的效果,利于老师不断调整教学方法和课程进度。还可充分利用微信公众号,譬如在课前预习指南,帮助学生做好课堂准备工作。
2)课外拓展:本课程目标是培养具有电子信息科学与技术学科理论基础,且有能力将理论付诸实践的高素质人才。平时学生很难直接观察到半导体器件、集成电路的模型及它们的封装制造流程,因此课题组计划在课余时间组织同学参观实验室或当地的相关企业,使教学过程更为直观,加深学生对制造工艺的理解。此外,教师需要充分利用现有的资源(譬如与课程有关的科研项目),鼓励学生参与和探究。
考核方式:一般来说,传统的微电子课程考核强调教学结果的评价,而本课程组希望考核结果更具有前瞻性和全面性,故需要增加教学进度中的考核。课题组决定采用期末笔试考核与平时课堂表现相结合的方式,期末笔试成绩由学生在期末考试中所得的卷面成绩按照一定比例折合而成,平时成绩考评方式有随堂小测、课后习题、小组作业等。这几种方式将考核过程融入教学,能有效地协助老师对学生的学习态度、学习状况以及学习能力做出准确评定。
5.结语
关键词:产学研;集成电路;人才培养机制
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)08-0076-02
当前社会对创新型人才具有高的需求,担负着人才培养重任的高校在教育理念、教学方法、人才培养等方面面临着严峻挑战。如何克服传统教育的桎梏,在高新技术为核心、知识经济占主体地位的社会背景下,培养出适合社会需求的高技术、高素质、创新型的科技人才,是高校一直努力探索与奋斗的目标。
黑龙江大学是省部共建的综合性大学,革新传统高等教育人才培养机制与模式,致力于构建教学、科研与学科三位一体的内涵发展模式。优良的教育教学大环境,先进、科学的教育理念,为集成电路人才的培养提供了肥沃的土壤。深入、切实的人才培养机制的探索与改革是新时期发展对高等教育提出的迫切要求[1]。
一、产学研模式下集成电路人才培养机制的提出
人才培养机制是多要素间互为联系,作用的复杂培养系统,是有效进行人才培养的前提和功能。适应社会技术与经济发展进步的人才培养机制的研究是提升人才培养质量的重中之重。产学研结合的教育模式源于美国教育界[2]。教育实践成果表明,该模式是高校与社会深度有机融合、推动经济与技术发展、为社会培育创新型人才的有效培养机制。产学研模式下人才培养机制的探究是与现展要求密不可分的。也是高校全面提升素质教育,提高人才竞争力的必然要求。
产学研模式下人才培养机制是指担负高等教育任务的院校在教育教学过程中,还要与科研活动、生产劳动与技术应用相结合,有效发挥高校的教育、科研和社会服务三大职能。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020)》指出:“促进高校、科研院所、企业科技教育资源共享,推动高校创新组织模式,培育跨学科、跨领域的科研与教学相结合的团队。促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合。”[3]产学研结合是培养满足社会需求与创新型人才的有效途径。
黑龙江大学集成电路专业人才培养计划的总体框架与国内高校基本相似,集成电路专业是一门对科学研究、设计与创新、EDA工具应用等能力要求较高的学科,是涉及多产业链的技术与应用相结合的高精专产业。技术更新与发展飞速,仅依靠课堂教学中所学的知识与实验、实践环节中的技能传授,来培养高质量人才,会有一定的差距。有限的经费投入与昂贵的EDA工具相制约,出现专业实验室软硬件建设滞后于重点高校与产业应用的问题,易导致人才培养中与社会人才需求存在部分脱节。
产学研模式下的人才培养是该专业与国内集成电路各产业部门、科研机构进行紧密合作,协同培养集成电路设计人才的教育教学新模式,努力实践一条适应集成电路科研与产业需求的人才培养模式之路,即教学为根本、产业与科研为支撑、产学研互促、协同共进。
二、产学研模式下集成电路人才培养机制的构建
产学研相结合、协同培养人才的教育模式在我国高等教育教学变革中形成,人才培养不再只是高校的任务,高校、产业、科研机构三位一体,三者间不同的社会功能与资源在各自优势上进行协同、互补与优化,产业与科研机构既是培养人才的有效平台,也是人才应用的终端。由此,三者协同为社会发展需求培养人才是符合科学技术创新与社会生产力发展的规律的,也是高校创新型人才培养理念实施的有效途径,有利于优化产业科学技术与工程应用行为,提高科研机构的科研创新能力。黑龙江大学集成电路专业致力于推进产学研协同的创新人才培养机制研究与实践,将专业所在领域的优势资源有效融合,推动教育教学能力与专业人才培养质量的提升。
(一)完善人才培养方案
结合集成电路产业的实际人才需求,优化人才培养目标与课程体系设置。以原有教学计划与教学大纲为基础,通过细致调研与深入剖析,根据集成电路专业对应用型、实践和创新能力的人才需求,基于产学研结合培养集成电路人才的优势,优化并修订完成新的人才培养方案。制定学生应在知识、能力、素质三方面达到培养要求的目标。培养目标与要求仅通过课堂的传统教学方式是很难达到和实现的。新版人才培养方案中加强对实践教学的要求,并通过产学研结合的方式有效开展实践教学。
(二)推行教学与科研相融合的实践教学模式
实践教学是创新型人才培养的重要手段之一[4],是在掌握专业理论知识基础上的能力的提升。黑龙江大学集成电路专业意识到实践教学对学生能力的全方位提高的重要性,注重实践教学改革与教学平台的建设,多角度地将专业的科研项目、产业与科研机构的作用进行充分发挥。在课程设计与毕业设计等实践环节,主要开展基于专业科研项目模拟的实践教学实施方式。以科研项目中所划分出的子任务为驱动,从创设问题情景出发,应用知识与技能解决实际设计问题,有效地激发学生主动探索和获取知识的创新能力。实践教学设计与实施的全过程要贯彻科学先进的人才培养理念。
(三)与集成电路产业、科研机构共建实践平台
黑龙江大学集成电路专业注重开展多渠道、多形式的人才培养形式,积极与集成电路产业及科研机构合作,谋求共同发展。通过与北京集成电路设计园合作共同开展生产实习培训工作,在集成电路行业发达的北京进行实习的过程中,加强学生对集成电路设计行业的感性认识,开拓其专业视野,使其意识到专业发展的优势,提高他们的专业兴趣与学习积极性。通过合作,也增强了与产业机构的联系和技术交流。我们以产业与科研机构的人才需求为导向,培养并推荐优秀毕业生。
充分利用实习周期,设计全流程、多方位的实习环节。从专家培训与就业指导开始,整个实习涉及集成电路设计公司、大规模集成电路测试研究所、EDA公司、集成电路制造、封装公司。借助于优质的实践平台,课堂教学中的理论学习与现实技术有机结合起来,加强了学生对课堂知识、专业技术水平、就业的深入认识。
(四)开展科技交流活动,强化教师队伍建设
高校人才培养的主体力量是教师,建设一支理论知识深厚、实践能力强的教师队伍是集成电路人才培养的保障。通过产学研合作平台,避免教师忽略行业的发展动态,他们能够更新并掌握科技发展新动态与就业风向标。在产学研模式下,提高专业教师的实践技术能力,落实到教育教学工作中,增强教学直观性,提高学生对集成电路专业学习的积极性,易于他们掌握专业知识。
院系积极组织开展与集成电路设计公司、科研院所等专家进行交流的活动,从教师队伍建设的角度充分发挥产学研合作教育的作用。将前沿性的专业技术动态与信息渗透在日常教学中,完善学生知识结构,增强其就业竞争力。产学研模式下人才培养机制的实践可以直接或间接、多角度、多层次发挥作用。
(五)健全资源共享机制
集成电路人才培养是一项系统工程,仅凭高校的财政拨款与项目经费很难购置或更新所有集成电路实现流程所需的软硬件工具与设备。以产学研模式下人才培养机制的提出为思路,积极与产业和科研机构共享优质资源,协调教学设备与科研设备的使用,建立集成电路设计资源开放共享机制,充分利用现有资源,加强对学生动手能力和创新能力的培养,实现专业建设的良性发展。
三、关于产学研模式下集成电路人才培养的思考
通过集成电路产业人才需求的背景,紧扣产业与科研机构的技术发展与资源优势,充分利用产学研的优质资源,提高学生的设计、创新与就业能力,最大可能地扩大集成电路专业学生的培养质量与受益度。为提高人才培养机制的效用,在今后的教育教学工作中如何走一条可持续发展的道路是值得深思的问题。
首先,人才培养过程中,高校作为主体环境,决定着人才培养机制的制定、实施过程,如要取得人才培养的最大化成效,高校在宏观政策制定上要给予支持。良好的合作政策是对产业与科研机构的吸引和鼓励,有利于产学研共建人才培养平台,形成人才培养与人才需求的良性循环。
其次,高校教师作为人才培养的具体实施者,在人才培养周期的往复循环过程中,如何始终秉持先进的教育理念、保持创新意识与增强创新能力是关键问题。如果高校教师的激励机制、评价体系与产学研模式下人才培养机制相违背,产学研模式下人才培养的实施就会缺乏力度。
综上,产学研相结合的人才培养模式是一种以提高学生全面素质、专业能力、社会适应力和就业竞争力为重点,把以传统课堂传授专业知识为主的高校教育与直接获取实际设计与生产经验、科研实践有机结合互补的教育模式。充分利用学校、产业与科研机构等多方面的优质教育环境和资源,以解决专业建设中的资源不足问题。产学研三位一体的集成电路人才培养机制正发挥优势,探索一条行之有效的人才培养之道是高校不懈努力的目标。
参考文献:
[1]闫鹏飞,蔡庄,王鹏等.黑龙江大学发挥科技资源优势加 快产学研结合促进地方经济发展[J].中国高校科技与 产业化,2007,(12).
[2]张海国.产学研合力培养创新型人才模式探讨――以襄 阳职院为例[J].湖北科技学院学报,2015,(10).