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集成电路(IntegratedCircuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是新一代信息技术产业发展的核心和关键,对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展,我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局,产业链基本形成。但与国际先进水平相比,我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中,集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业,集成电路设计人才严重匮乏,已成为制约行业发展的瓶颈。因此,培养大量高水平的集成电路设计人才,是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题,也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1_4]
一、集成电路版图设计软件平台
为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要,合肥工业大学(以下简称"我校”从2005年起借助于大学计划。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程,如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计 、 ASIC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订,注意相关课程之间相互衔接,关键内容不遗漏,突出集成电路设计能力的培养,通过对课程内容的精选、重组和充实,结合实验教学环节的开展,构成了系统的集成电路设计教学过程。56]
集成电路设计从实现方法上可以分为三种:全定制(fullcustom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可编程器件设计。全定制集成电路设计,特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论,这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向,目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。
在集成电路版图设计的教学中,采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天EDA软件系统(ZeniEDASystem),这是中国唯1的具有自主知识产权的EDA工具软件。该软件与国际上流行的EDA系统兼容,支持百万门级的集成电路设计规模,可进行国际通用的标准数据格式转换,它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优,已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用,特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能,并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。
九天EDA软件系统包括设计管理器,原理图编辑器,版图编辑工具,版图验证工具,层次版图设计规则检查工具,寄生参数提取工具,信号完整性分析工具等几个主要模块,实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。
二、集成电路版图设计的教学目标
根据培养目标结合九天EDA软件的功能特点,在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天EDA软件为工具的集成电路版图设计课程。
在集成电路版图设计的教学中,首先对集成电路设计的_些相关知识进行回顾,介绍版图设计的基础知识,如集成电路设计流程,CMOS基本工艺过程,版图的基本概念,版图的相关物理知识及物理结构,版图设计的基本流程,版图的总体设计,布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验,讲解Unix和Linux操作系统的常用命令,详细阐述基于标准单元库的版图设计流程,指导学生使用ZeniSE绘制电路原理图,使用ZeniPDT进行NMOS/PMOS以及反相器的简单版图设计。在此基础上,让学生自主选择_些较为复杂的单元电路进行设计,如数据选择器、MOS差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管MOS静态存储单元等,使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现,包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(ERC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVERI等工具进行版图验证、查错和修改。7]
集成电路版图设计的教学目标是:
第熟练掌握华大EDA软件的原理图编辑器ZeniSE、版图编辑模块ZeniPDT以及版图验证模块ZeniVER丨等工具的使用;了解工艺库的概念以及工艺库文件technology的设置,能识别基本单元的版图,根据版图信息初步提取出相应的逻辑图并修改,利用EDA工具ZSE画出电路图并说明其功能,能够根据版图提取单元电路的原理图。
第二,能够编写设计版图验证命令文件(commandfile)。版图验证需要四个文件(DRC文件、ERC文件、NE文件和LVS文件)来支持,要求学生能够利用ZeniVER丨进行设计规则检查DRC验证并修改版图、电学规则检查(ERC)、版图网表提取(NE)、利用LDC工具进行LVS验证,利用LDX工具进行LVS的查错及修改等。
第三,能够基本读懂和理解版图设计规则文件的含义。版图设计规则规定了集成电路生产中可以接受的几何尺寸要求和可以达到的电学性能,这些规则是电路设计师和工艺工程师之间的_种互相制约的联系手段,版图设计规则的目的是使集成电路设计规范化,并在取得最佳成品率和确保电路可靠性的前提下利用这些规则使版图面积尽可能做到最小。
第四,了解版图库的概念。采用半定制标准单元方式设计版图,需要有统一高度的基本电路单元版图的版图库来支持,这些基本单元可以是不同类型的各种门电路,也可以是触发器、全加器、寄存器等功能电路,因此,理解并学会版图库的建立也是版图设计教学的一个重要内容。
三、CMOS反相器的版图设计的教学实例介绍
下面以一个标准CMOS反相器来简单介绍一下集成电路版图设计的一般流程。
1.内容和要求
根据CMOS反相器的原理图和剖面图,初步确定其版图;使用EDA工具PDT打开版图编辑器;在版图编辑器上依次画出P管和N管的有源区、多晶硅及接触孔等;完成必要的连线并标注输入输出端。
2.设计步骤
根据CMOS反相器的原理图和剖面图,在草稿纸上初步确定其版图结构及构成;打开终端,进入pdt文件夹,键入pdt,进入ZeniPDT版图编辑器;读懂版图的层次定义的文件,确定不同层次颜色的对应,熟悉版图编辑器各个命令及其快捷键的使用;在版图编辑器上初步画出反相器的P管和N管;检查画出的P管和N管的正确性,并作必要的修改,然后按照原理图上的连接关系作相应的连线,最后检查修改整个版图。
3.版图验证
打开终端,进入zse文件夹,键入zse,进入ZeniSE原理图编辑器,正确画出CMOS反相器的原理图并导出其网表文件;调出版图设计的设计规则文件,阅读和理解其基本语句的含义,对其作相应的路径和文件名的修改以满足物理验证的要求;打开终端,进入pdt文件夹,键入pdt,进入ZeniPDT版图编辑器,调出CMOS反相器的版图,在线进行DRC验证并修改版图;对网表一致性检查文件进行路径和文件名的修改,利用LDC工具进行LVS验证;如果LVS验证有错,贝懦要调用LDX工具,对版图上的错误进行修改。
4.设计提示
要很好的理解版图设计的过程和意义,应对MOS结构有一个深刻的认识;需要对器件做衬底接触,版图实现上衬底接触直接做在电源线上;接触孔的大小应该是一致的,在不违反设计规则的前提下,接触孔应尽可能的多,金属的宽度应尽可能宽;绘制图形时可以多使用〃复制"操作,这样可以大大缩小工作量,且设计的图形满足要求并且精确;注意P管和N管有源区的大小,一般在版图设计上,P管和N管大小之比是2:1;注意整个版图的整体尺寸的合理分配,不要太大也不要太小;注意不同的层次之间应该保持一定的距离,层次本身的宽度的大小要适当,以满足设计规则的要求。四、基本MOS差分放大器版图设计的设计实例介绍在基本MOS差分放大器的版图设计中,要求学生理解构成差分式输入结构的原理和组成结构,画出相应的电路原理图,进行ERC检查,然后根据电路原理图用PDT工具上绘制与之对应的版图。当将基本的版图绘制好之后,对版图里的输入、输出端口以及电源线和地线进行标注,然后利用几何设计规则文件进行在线DRC验证,利用版图与电路图的网表文件进行LVS检查,修改其中的错误并优化版图,最后全部通过检查,设计完成。
五、结束语
集成电路版图设计的教学环节使学生巩固了集成电路设计方面的理论知识,提高了学生在集成电路设计过程中分析问题和解决问题的能力,为今后的职业生涯和研究工作打下坚实的基础。因此,在今后的教学改革工作中,除了要继续提高教师的理论教学水平外,还必须高度重视以EDA工具和设计流程为核心的实践教学环节,努力把课堂教学和实际设计应用紧密结合在一起,培养学生的实际设计能力,开阔学生的视野,在实验项目和实验内容上进行新的探索和实践。
参考文献:
[1]孙玲.关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J].中国集成电路,2007,(4):19-22.
[2]段智勇,弓巧侠,罗荣辉,等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报,2010,(5):25-26.
[3]唐俊龙,唐立军,文勇军,等.完善集成电路设计应用型人才培养实践教学的探讨J].中国电力教育,2011,(34):35-36.
[4]肖功利,杨宏艳.微电子学专业丨C设计人才培养主干课程设置[J].桂林电子科技大学学报,2009,(4):338-340.
[5]窦建华,毛剑波,易茂祥九天”EDA软件在"中国芯片工程〃中的作用[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,(6):154-156.
[6]易茂祥,毛剑波,杨明武,等.基于华大EDA软件的实验教学研究[J].实验科学与技术,2006,(5):71-73.
关键词 半导体器件 半导体物理 教学思考
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2017)02-0058-02
随着半导体技术的发展,微电子技术已渗透到渗透到国民经济的各个领域。《半导体器件物理》是微电子技术的理论基础,是理解半导体器件内部工作原理的课程,是分析器件物理结构、材料参数与器件电学性质之间的联系,其提供了半导体物理与电子电路设计间的物理逻辑与数学联系,是基于CMOS工艺设计集成电路的必备知识。因而,在教学过程中,如何将物理图像、数学模型与电子电路设计间的关系讲解清楚,让学生从物理和集成电路设计的角度深层次理解半导体器件成为授课关键。
一、教学内容与预期
《半导体器件物理》是微电子科学与工程专业的重要专业基础课程,是在半导体物理课程基础上继续开展器件物理的分析、建模和应用,具有物理理论抽象、概念细节多、半导体物理与电路等学科知识相交叉等特点,学生学习较为困难。基于此,本课程授课以施敏先生著的《半导体器件物理》为主要教材,依据教学大纲和学生未来的工作实践,对《半导体器件物理》课程教学内容进行了调整、充实和删减。具体来说《半导体器件物理》教学内容可分为以下几部分:1)介绍半导体材料、PN结、半导体表面的特性等,2)讲解双极型、MOS型晶体管的结构和工作原理,3)分析几种有重要应用的半导体器件,如功率MOSFET、IGBT和光电器件等。[1,2]期望学生接受教学后的预期能力:1)能够深入理解半导体器件关键物理概念和能带理论;2)能够将半导体物理与半导体PN结的行为结合起来理解分析;3)能够以半导体PN结为基础理解几种不同的半导体器件;4)能够理解和提出新型半导体器件设计中的关键物理和电学问题。
二、教学方法及学生能力目标
本课程以课堂授课为主,同时引入小组和班级讨论、课后建模实践等互动教学方法,培养学生构建器件物理图像、建模和与电子电路设计综合联系的能力,独立发现、分析、解决器件问题的能力。同时基于《半导体器件物理》课程的特点,在教学手段上采用板书公式推导与多媒体器件模型演示为主,网络教学资源为辅,同时邀请集成电路产业半导体器件资深专家讲座等形式,提高学生掌握知识和设计实践的能力,提高教学质量。让学生渐进达到如下能力:(1)知道基本概念,(2)从理论上理解和解释,(3)能够根据器件理论做出计算、模拟和实际的器件应用,(4)对器件进行综合、设计、分析;(5)对器件能够从物理和电学的角度做出专业评价。
三、学生学习效果评价方式
为了客观评价每个学生的实际学习效果和激励学习兴趣,改革评价方式是十分必要的。在期末闭卷考试基础上,对成绩评价方式作如下新探索:增加平时成绩比例,每个月进行一次小测试,针对几个集成电路广泛应用的建模理论和半导体器件,要求学生从半导体物理的角度作出独立的分析报告,可以在课后查阅文献资料,并在后续课堂上进行交流讨论,增强学生独立思考与实践动手能力,培养学生深度器件分析能力。
课堂教学改革需要教师不断思考、总结与创新,即要传授知识,又要与学生互动反馈,让学生更深刻迅速的理解专业知识,并能灵活的实践运用。
参考文献:
[1]施敏等,耿莉等译.半导体器件物理[M].西安:西安交通大学出版社,2008.
[2]Donald Neamen著.赵毅强等译.半导体物理与器件[M].北京:电子工业出版社,2013.
[3]杨虹等.面向21世纪的微电子技术人才培养-微电子技术专业本科生教学计划的制订[J],重庆邮电大学学报,2004.
关键字:数字电路;组合逻辑电路;时序逻辑电路
中图分类号:TN79文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)06A-0042-01
众所周知,近年,科学技术的不断进步带动许多行业发生了翻天覆地的变化,电子信息行业走在了科学发展的前列,表现尤为突出的是数字电子技术,科学进步的浪潮中它迅速前进,已成为当前发展最快的学科之一,数字逻辑器件已从60年代的小规模集成电路(SSI)发展到目前的中、大规模集成电路(MSI、LSI)及超大规模集成电路(VLSI)。那么,逻辑器件的变化也会影响整个数字逻辑电路的发展。
一、数字电路的状态
数字电路顾名思义就是对数字信号进行算术运算和逻辑运算的电路,它只有两个状态就是0和1。在数字电路中,低电平用0表示,高电平用1表示,有时低电位也用字母L(Light)表示,而高电位用字母H(High)表示。另外在对0和1理解时,还会有时间限制,因为数字0、1表示电路状态,结合时间看电路时,要明白电路工作时序。
二、数字逻辑电路的基本定律
数字电路的设计在生活中使用非常广泛,但是怎样设计出符合要求的电路,这就是一门技术活了。因此理解数字电路设计,重点在基本概念和基本方法上。数字设计中逻辑代数基本定律、组合逻辑和时序逻辑的概念是分析和设计数字系统的基础,也是设计大规模集成芯片的基础,所以我们在说数字电路设计之前就要先了解逻辑代数的基本知识定律。逻辑代数是英国数学家乔治.布尔(Geroge . Boole)于1847年首先进行系统论述的,也称布尔代数。 所研究的是两值变量的运算规律,即0,1表示两种不同的逻辑状态,称这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系为二值逻辑。在逻辑代数中我们最先了解的就是进制的转换,计算机系统中一般二进制、八进制、十进制、十六进制是了解最多的,转换这些进制也是最容易的,掌握其中的计算方法就能得到。
三、数字电路设计―组合逻辑和时序逻辑
在做数字电路设计时主要就是组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计。从一方面说,这两种电路的设计是数字电路中的一个最基本的也是最重要的部分,只有会做这两种电路的设计才算是对数字电路入门了。所以我们先对这两种设计作下简单的介绍。
如果说逻辑电路设计是数字电路的最基础的组成部分,那么门电路就是带动这些部分运转的重要元素,就像是一部机器,门电路就是机器中的零件,大家都知道零件在机器的运转中起着不容小觑的作用,如果在某个部位因为一个小零件的出错,可能会导致整个机器出故障。逻辑电路中最基本的门电路通常是与门、或门、非门。与门是逻辑与运算的单元电路;或门是逻辑或运算的单元电路;非门,也叫反相器,是实现逻辑非运算的电路。在实际的应用中并不是把它们直接使用,而是将它们组合成复合逻辑运算与非、或非、与或非、异或、同或等常用的门来实现其功能。我们在日常生活中见得最多的就是交通灯的控制,就是用组合逻辑电路设计成的。在组合逻辑电路的设计中,利用门电路的组合完成的很多电路的设计,编码器、译码器就是组合逻辑电路中的器件,组成的液晶显示器LCD,数码显示器LED。
时序逻辑电路中,主要的零件就是集成触发器,在各种复杂的数字电路中不但需要对二值信号进行算术运算和逻辑运算,还经常需要将这些信号和运算结果保存起来,因此需要使用记忆功能的基本逻辑单元,而这种能储存信号的基本单元电路就是触发器。迄今为止,人们已经研制出了很多种触发器电路,根据电路结构形式的不同,可以分为基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、边沿触发器等。这些触发器的研制都是在前一种触发器的基础上改进而来的,通俗的说是后人在前人的研究发明中不断提炼出的新器件。因此同步触发器是建立在基本RS触发器的基础上的,基本RS触发器输入信号可以直接控制触发器的状态翻转,而在实际应用中往往要求在约定脉冲信号到来时,触发器才能翻转,所以才有同步RS触发器的出现。但是同步RS触发器有空翻现象,不能正常计数,因此人们又研制了主从触发器,同样为了克服主从触发器的一次性变化,就有了边沿触发器的产生。
四、数字集成电路
在很多人看来,数字集成电路是非常空洞的东西,因为只是一块芯片,却能实现如此多的功能。那在数字集成电路中主要有哪些电路呢?常用的数字集成电路一般有CMOS电路和TTL电路两种。CMOS电路有消耗功率低,工作电压范围广和噪声容限大的特点,虽然在CMOS电路的输入端已经设置了保护电路,但由于保护二极管和限流电阻的几何尺寸有限,它们所能承受的静电电压和脉冲功率均有一定限度。CMOS集成电路在储存运输、组装和调试过程中难免会接触到某些带静电高压的物体,所以一般要对输入的静电进行保护,另外CMOS还会出现电路锁定效应,一般为了使用安全和方便,人们一直在研究从CMOS电路本身的设计和制造上克服锁定效应方法。当然,集成电路一般的要求都非常高,它需要预先对芯片进行设计,编制一定的程序,而我们往往使用现成的电路,对它只做了一定的分析。
通过对数字电路的基本知识的解读,当然这只是很浅的一方面。而数字电路涉及到的一些专用的集成电路。由于专用集成电路(ASIC)是近期迅速发展起来的新型逻辑器件,这些器件的灵活性和通用性使它们已成为研制和审计数字系统的最理想器件。因此数字电路的发展在今后还有很大的空间,但是在发展的同时,数字电路的基础的知识是不会改变的,只会在原来的基础上得到更大的改进,这需要新新的电子人来改进数字电路的不足地方,将它所存在的每一个缺点进行弥补,使各个部分它的作用发挥到最大。
数字电路在实际运用中将越来越广泛,现在在要求普及的数字电视已经进入了千家万户,数字化已经成了必然的趋势。但是任何技术知识,基础都是最根本,最主要的,数字电路的组成刚好是是基础。数字化的时代已经到来,打好基础知识是数字电路发展的前提条件。
【关键词】卓越工程师 培养 体系
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2011)02-0020-02
福州大学于1970年开始招收微电子专业学生,为我省培养出第一批微电子专业人才,但由于历史原因,80年代微电子学专业停办了。为促进福建省IC产业的发展,加速福建省集成电路专业技术人才的培养,促进闽台两岸IC产业对接和为海峡西岸创新经济建设提供有力的人才支撑,2007年2月,经教育部批准,福州大学复办微电子学本科专业,依托福建省集成电路设计中心的公共服务平台,建立起集教学、研发与产业化功能于一体的国家集成电路人才培养基地。经过这几年的建设,微电子学专业实验室、福建省集成电路重点实验室等几个平台已建立起来,基本可满足学生、老师学习与研究之用,但微电子的人才还很奇缺,培养的人才与社会的需求还有一定的差距,因此我们根据教育部“卓越工程师培养计划”的标准,对微电子学专业的培养方案进行探索,培养符合社会需求的人才。
作为第一批试点单位,福州大学“卓越工程师培养”采用校企联合培养模式,把工程师培养分为校内学习和企业学习两个培养阶段。本科培养采用“3+1”培养模式,即前3年在校内学习本科课程,第4年到企业实践;硕士培养采用“1.5+1”培养模式,硕士工程型要求前一年半以校内为主学习硕士课程,后一年到企业实践,接受工程设计研发训练。
一、卓越工程师培养体系的建设
根据卓越工程师培养标准,卓越工程师培养体系的建设应包含以下几个方面:
1.教学计划建设(理论教学和实践教学安排)
集成电路设计、集成电路测试与封装等微电子专业都是实践性很强的学科,除了要有厚实的理论基础外,学生参与实践显得非常重要,这与卓越工程师的培养精神相吻合。因此在本科工程培养阶段,课程体系要面向工程,强调宽基础、重实践、重应用,强调学以致用,教学内容精而管用,可适当削减部分课程学时,同时开设企业与工程管理、企业法规、企业文化、国内外营销等与企业管理密切相关的课程,注重自然科学与人文科学的融合,并开设前沿叉学科课程,拓宽学生知识面。
2.教学模式和考核方式方面
教学模式和考核方式方面改革,课程教学与考核结合工程实际进行,专业课强调案例教学。通过课堂理论教学、研究性学习和企业实践性学习三段式的培养,实现培养模式创新。学生一年时间到企业顶岗或挂职,接受工程实践训练,并结合企业生产实际完成相关课程与毕业设计(工程设计)。
3.学生管理方面
学生管理方面实行校内、外双导师制。在企业的生产实习、企业实践与毕业设计的教学过程中,采用“双导师制”,即学生下派企业的同时,一个企业指定一名学院内在职教师为指导教师,长期与企业合作,与企业导师共同制定课程进度与相关内容等,为学生及时完成学业奠定基础。学生到达企业后,由企业指派高级技术人员(一般应为总工程师或部门负责人)为固定企业指导教师。
4.课程建设方面
把构建科学的卓越工程师培养课程体系,与实际的教学实践有机地结合起来,突出工程实践和创新能力,打造一批工程教育特色课程,一些面向企业实践性强的课程或项目聘请企业高级工程师授课或学生到企业通过动手实践完成,力争每一届学生有6门专业课是由具备5年以上在企业工作的工程经历教师主讲。
5.师资队伍建设方面
在每个企业中遴选出2~3名适合微电子专业各相关专业课程教学的高级专业人才,通过福州大学高等教师专业培训,正式聘任为福州大学教师,完成企业课程的授课任务与承担企业导师的工作。此外,学院的教师也应不定期地深入到相关企业进行调研和科研项目合作,加强校企的实质性深入合作,提高校内教师的工程素质与业务水平。同时鼓励中青年教师积极参加、探索新的教学模式和实验创新机制,逐步形成一支优秀教学团队,以培养一批中青年骨干教师。
二、卓越工程师培养计划的实施
目前正处于卓越工程师培养启动阶段,部分培养模式可对在校生进行试点,针对目前教学体制更注重学生的理论学习、实践环节明显不足、学生工程意识淡薄、毕业后很难让企业满意、学校的教学环节与企业的需求有较大的脱节等问题,并根据我省集成电路行业的发展状况和我校的现有条件,适当调整现有课程与课程的教学内容,适应微电子行业的人才结构需求,力争与福建省现有微电子企业联合培养集成电路方面的人才,探讨IC专业人才的培养模式与培养方案的创新和研发,是目前的工作重点。
1.课程体系的改革
深入集成电路的有关企业调研,了解企业需求,对2009级《微电子学专业培养计划》已做了很大修改,课程设置突出工程实践和创新能力的培养,培养方案与目标比较接近于企业的要求。这些变化体现在大多数理论课程之后都设置了相应的应用课程,比如数电、模电、C语言、数字集成电路设计、模拟集成电路设计、微机原理等课程,不仅有相应的课内实验,还有相应的课程设计,将刚学到的基础知识赋予实践,不仅巩固了基础知识,加深了理解,而且也培养了学生学以致用的能力。
2.本科第四学年的教学安排
根据卓越工程师培养方案的要求,第四学年应安排一些实践性的、研究性的课程,比如毕业实习、科研实践、毕业设计、项目研发管理等,这些课程可以带到企业中完成,可以结合各个企业的实际情况,做相应的课程研究,使得学生的研究内容来源于实际,使学生的学习与实际接轨。
3.课程建设方面
与实践相关的课程、教学内容要求直接使用目前行业流行的三大巨头软件,比如SPICE模拟设计与实验、逻辑设计与FPGA、数字集成电路CAD、模拟集成电路版图设计、集成电路制造工艺、集成电路可测性设计等课程的实验,都要求用目前市面上流行的软件工具与版本,并且教学内容要求来源于实际工程,逐步形成几门有特色的课程。
4.师资培养方面,加强现有教师参与企业项目研发的力度。
目前6名年青教师承担了福州福大海矽微电子有限公司的研发项目,研制的三个芯片已经完成MPW流片,经测试达到了设计技术要求,取得良好的效果;另有多名教师参与了福建省集成电路服务中心的建设与技术服务工作,逐步培养与锻炼了一批中青年骨干教师,形成了一支优秀的教学团队。
5.企业师资培养
在企业中遴选适合微电子各相关专业课程教学的高级专业人才,通过福州大学高等教师专业培训,正式聘任为福州大学教师,完成企业课程的授课任务与承担企业导师的工作。《集成电路实习》课程已经在ICC上课,07级的《教授讲座》由福州贝莱特集成电路有限公司的老总陈炳来教授承担。今后,其他相关课程的部分实践也将在该中心完成。
三、卓越工程师培养过程中存在的难点
1.企业难以接受学生实习
微电子行业都有较高的技术要求,企业一定是靠技术生存,各个单位对保护自己的商业秘密都非常重视,所以一般都不太愿意接受实习生。他们认为大学生没有实际工作能力,即使有,短时间内也不能很好地发挥出来为企业所用,所以企业接收大学生实习不仅没有得到免费的劳动力,而且还要冒着泄露商业机密的风险、需要付出各种代价,比如,至少必须给实习生安排办公位置及设备等,另外学生短时间内难以接手相关工作,还要让老职工去带,必然影响企业的进度安排,因此企业收益和成本相比得不偿失。总之,由于行业的原因,企业难以接受学生实习,这是微电子学专业卓越工程师培养实践过程的最大难点。
2.诚信问题
现在企业愿意接受学生实习的,大多是希望学生毕业后能够到企业来工作,这样相当于学生提前一年来企业实习,企业可以少培养学生一年,这对于学生、企业都是一件双赢的好事。但出现了很多学生毕业后又不去这个企业工作,失信于企业,以至于企业认为现在的学生诚信差,眼高手低在企业呆不住,打击了很多企业的热情。
3.学生管理上的难题
学生分散于各个企业实习,给学生管理带来了很大的难度,如学生在外地,老师很难经常去检查学生的情况,如在本地实习,学生大多还会住在学校,则交通问题给学生的安全带来了隐患,学校存在很大的压力。
四、卓越工程师培养的出路
1.政府给予参与企业一定的优惠
目前实行本计划的难点之一在于企业的参与。建议教育部联合国家有关部门共同出台政策,调动企业接受学生实践并共同参与培养学生的积极性,例如给予参与本计划的企业在税收上的减免或经费补贴,或在企业申报国家有关部门科研立项,技改立项时给予优惠。
2.加强学生的诚信建设
如果学生的诚信度可以得到企业的信任,那么我们可以这样来分流学生:对于不考研的学生,可以以找工作单位的方式去找实习企业,与企业签定协议,毕业后到企业工作,这样企业基本上就会接受这一批学生;至于要参加考研的学生,可以到学校的各个研究室等参与老师的课题研究,或者由一些有实践经验的老师各自带几个学生做些实用性、综合性的设计,也可以得到一些工程性的实战。
3.加强学校自身科研机构的建设,让更多的学生可以在校参与科研研究。
4.在一些重点企业设置教育部门,参与学校的实践教学。
中国IC设计公司异军突起
业界普遍预测,全球半导体产业未来两年将仍保持景气增长,但是,在现有库存及没有杀手级应用出现的条件下。市场竞争程度将异常激烈。专家预计,2007年将成为揭晓各厂商表现优劣的重要年份。就在这充满期盼与希望的关键时刻,FSA依照惯例对全球lC设计公司进行了评选,全球IC设计厂商无不引颈期盼,希望这些大奖能够降临到自己身上,为自己黄袍加身。
从以往FsA评选的结果来看,获奖者多为美国硅谷乃至我国台湾地区的厂商,从来没有大陆IC设计厂商能够获此殊荣。这也从侧面反映出以往我国IC设计业在全球市场中的位置。本世纪初,中国大陆地区的集成电路产业快速成长,七个集成电路设计产业化基地都取得了长足的进展,尤其是内地相继涌现出一大批各具特色的集成电路设计的生力军。虽然这些设计公司的规模都不算很大,但却拥有自主知识产权技术,具备超前的市场意识。其竞争优势亦不容小觑。与此同时,中国以显著的成本及市场优势吸引了一大批跨国巨头的东进,营造了中国半导体产业发展的高速成长期。
本次获得FSA表彰的中星微电子正是初创于这一黄金阶段。经过七年多的发展,中星微基于自身雄厚的多媒体技术实力,通过国际合作将自己融入了全球范围的产业链,同时把自己的核心技术推向了整个行业,利用技术加竞合优势去占领市场,真正让“中国创造”走向了世界。过去的8个季度,中星微电子盈利连续翻番,成为全球最具成长性的IC设计公司之一,并于2005年11月成为中国大陆地区首家在美国上市的芯片设计公司。
得益于资源整合
长期以来,全球IC设计行业巨头主要集中在美国硅谷及我国台湾地区;近两年来,许多原本设在硅谷的IC设计公司为降低成本,提高营运效率,同时吸引IC设计人才,纷纷移师亚洲地区发展。面对这一新的竞争格局,我国IC设计厂商如何应对挑战,形成自身竞争力,已成为发展中的关键问题。
中星微电子董事局主席邓中翰博士以前接受采访时曾谈到,大陆IC设计厂商的一大优势是能够以远低于美国甚至台湾地区的成本吸引中国大陆工程方面的优秀人才。中星微电子目前有员工约600名,其中工程师就占超过70%。另一方面,技术创新能力至少与相对较低的人力成本对公司保持竞争力来说一样重要。例如,中星微电子推出的首个芯片就综合了之前需要五个不同芯片方可实现的多种功能。不但耗电量低且价格更为低廉。而且提升了摄像头图像的输入质量。
业内分析人士的观点同样表达了类似的看法,虽然美国的IC设计在尖端技术方面遥遥领先,但是如果从市场的角度来分析,目前的亚洲更具有适合的技术以及市场优势一中国已经掌握了大量制造生产具有成本效益产品的技术和工艺。有具备良好的人才素质,同时贴近OEM厂商――这是一种无人能及的地缘优势和资源优势。不难理解,未来谁能有效地整合各种资源,谁就能在竞争中更胜一筹。
的确,从中星微七年走过的历程当中不难发现,通过“共同创新一为全球客户提供世界级解决方案”、“协同创新一深植全球供应链”和“持久创新――与行业领导者展开深度战略合作”的全球化合作之路,已从低端替代走向高端产品开发,性能甚至超过了国际品牌,为以前难以企及的国际顶级厂商采用。中星微的成功就在于既敢于选择开发国际上尚未成熟的技术。又善于在有巨大市场前景的领域进行拼搏。通过与设备制造商的合作,使“中国创造”的芯片产品率先打入了国际市场。
实现量变到质变的飞跃
20世纪90年代开始,我国集成电路产业结构逐步由大而全的综合制造模式走向设计、制造、封装三业并举相对独立发展的格局。自1986年成立第一家专业设计公司至今,随着国内集成电路市场需求的快速增长,目前各种形态的设计公司、设计中心、设计室及具备设计能力的科研院所等设计单位已经有500余家,设计行业从业人员已达2万余人。
过去,我国集成电路设计公司在选择发展项目时往往是跟踪国外技术,结果只是让国外产品更加便宜。核心技术仍在别人手中。现在,一些开发技术领先产品的集成电路设计公司也找准了芯片产业突破口。取得了初步的成功。例如,致力于发展“未来的技术”的中星微电子的计算机图像输入芯片已占据全球计算机图像输入芯片市场超过60%的市场份额,其手机音视频芯片也被国内外众多手机制造商采用中星微电子计算机图像输入芯片首次采用创新结构。降低了产品功耗。正是因为在技术上的领先打破了飞利浦等海外巨头的技术垄断。
一种技术的成功与否,不仅在于其先进性,而且在于是否能够实现产业化及市场应用,最终为社会和企业带来巨大的效益。中星微的成功在于既敢于选择开发国际上尚不成熟的技术,又善于在有巨大市场前景的领域进行拼搏,与国际芯片行业巨头进行直接的碰撞。中星微的“中国芯”在从移动数字影像到数码相机、宽带数字多媒体通信、数字高清晰电视的数字多媒体芯片领域,尤其是在PC图像输入技术和市场领域处于国际领先地位。