对集成电路的认识和理解

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对集成电路的认识和理解范文第1篇

关键词：集成电路工艺原理；教学内容；教学方法

作者简介：汤乃云（1976-），女，江苏盐城人，上海电力学院电子科学与技术系，副教授。（上海?200090）

基金项目：本文系上海自然科学基金（B10ZR1412400）、上海市科技创新行动计划地方院校能力建设项目（10110502200）资助的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0046-01

微电子产业的快速发展急需大量的高质量集成电路人才。优秀的集成电路设计工程师需要具备一定工艺基础，集成电路工艺设计和操作人员更需要熟悉工艺原理及技术，以便获得性能优越、良率高的集成电路芯片。因此“集成电路工艺原理”是微电子专业、电子科学与技术专业和其他相关专业一门重要的专业课程，其主要内容是介绍VLSI制造的主要工艺方法与原理，培养学生掌握半导体关键工艺方法及其原理，熟悉集成电路芯片制作的工艺流程，并具有一定工艺设计及分析、解决工艺问题的能力。课程的实践性、技术性很强，需要大量的实践课程作为补充。但是超大规模集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，运转与维护费用很大，国内仅有几所大学拥有供科研、教学用的集成电路工艺线或工艺试验线，很多高校开设的实验课程仅为最基本的半导体平面工艺实验，仅可以实现氧化、扩散、光刻和淀积等单步工艺，而部分学校仅能开设工艺原理理论课程。所以，如何在理论教学的模式下，理论联系实践、提高教学质量，通过课程建设和教学改革，改善集成电路工艺原理课程的教学效果是必要的。如何利用多种可能的方法开展工艺实验的教学、加强对本专业学生科学实验能力和实际工作能力以及专业素质的培养、提高微电子工艺课程的教学质量，是教师所面临的紧迫问题。

一、循序渐进，有增有减，科学安排教学内容

1.选择优秀教材

集成电路的复杂性一直以指数增长的速度不断增加，同时国内的集成电路工艺技术与发达国家和地区差距较大，故首先考虑选用引进的优秀国外教材。本课程首选教材是国外电子与通信教材系列中美国James D.Plummer著的《硅超大规模集成电路工艺技术—理论、实践与模型》中文翻译本。这本教材的内容丰富、全面介绍了集成电路制造过程中的各工艺步骤；同时技术先进，该书包含了集成电路工艺中一些前沿技术，如用于亚0.125μm工艺的最新技术、浅槽隔离以及双大马士革等工艺。另外，该书与其他硅集成电路工艺技术的教科书相比，具有显著的两个优点：其一是在书中第一章就介绍了一个完整的工艺过程。在教学过程中，一开始就对整个芯片的全部制造过程进行全面的介绍，有且与学生正确建立有关后续章节中将要讨论的各个不同的特定工艺步骤之间的相互联系；其二是贯穿全书的从实际工艺中提取的“活性”成分及工艺设计模拟实例。这些模拟实例有助于清楚地显示如氧化层的生长过程、掺杂剂的浓度分布情况或薄膜淀积的厚度等工艺参数随着时间推进的发展变化，有助于学生真正认识和理解各种不同工艺步骤之间极其复杂的相互作用和影响。同时通过对这些模拟工具的学习和使用，有助于理论联系实际，提高实践教学效果。因而本教材是一本全面、先进和可读性强的专业书籍。

2.科学安排教学内容

如前所述，本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力。本课程仅32学时，而教材分11章，共602页，所以课堂授课内容需要精心选择。一方面，选择性地使用教材内容。对非关键工艺，如第1章的半导体器件，如PN二极管、双极型晶体管等知识已经在前续基础课程“半导体物理2”和“半导体器件3”中详细介绍，所以在课堂上不进行讲授。另一方面，合理安排教材内容的讲授次序。教材在讲授晶片清洗后即进入光刻内容，考虑工艺流程的顺序进行教学更有利于学生理解，没有按照教条的章节顺序，教学内容改变为按照清洗、氧化、扩散、离子注入、光刻、薄膜淀积、刻蚀、后端工艺、工艺集成等顺序进行。

另一方面，关注集成电路工艺的最新进展，及时将目前先进、主流的工艺技术融入课程教学中，如在课堂教学中介绍INTEL公司即将投产的采用了22nm工艺的代号为“Ivy Bridge”的处理器等。同时，积极邀请企业工程师或专家开展专题报告，将课程教学和行业工艺技术紧密结合，提高学生的积极性及主动性，提高教学效果。

3.引导自主学习

半导体产业正飞速发展，需要随时跟踪集成电路制造工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战，给学生布置若干集成电路工艺发展前沿与技术动态相关的专题，让学生自行查阅、整理资料，每一专题选派同学在课堂上给大家讲解。例如，在第一章讲解集成电路工艺发展历史时，要求同学前往国际半导体产业规划网站，阅读最新年份的国际半导体技术发展路线图，完成如最小特征指标、工作电压等相关技术指数的整理并作图说明发展趋势等。这样一方面激发了学生的求知欲，另一方面培养学生自我学习提高专业知识的能力。

二、丰富教学手段，进行多样化、形象化教学

对集成电路的认识和理解范文第2篇

Abstract： IC technology is the main courses of Electronic Science and Technology major in Shenyang University of Chemical Technology, course contents, which content is extensive, range of knowledge is wide, application is wide, and content updates fast. This paper, combining with the current requirements of undergraduate teaching, explored the teaching method and course content and so on and achieved good results.

关键词： 电子科学与技术专业；集成电路工艺学课程；教学改革

Key words： electronic science and technology major; IC technology courses; teaching reform

中图分类号：G42文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）13-0223-01

1 信息时代需要优秀的电子科学与技术专业的人才

电子科学与技术专业具有多学科渗透、应用性强、主要服务于IC行业等鲜明特点。能够从事电子科学与技术领域的研究、设计、开发、应用和管理的高级人才。目前国内开设电子科学与技术专业的学校有：天津大学、电子科技大学、西安电子科技大学、北京理工大学、北京航空航天大学等几十所学校。通过本课程的学习应使学生对集成电路工艺学中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。主要研究氧化、扩散和离子注入等相关技术。使学生掌握光刻、刻蚀和蒸发溅射等的基本概念及基本技术，对集成电路工艺学有比较全面、系统的认识和了解。

2 我校电子科学与技术专业本科人才的培养目标

该专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力：①掌握信息科学、电子学和计算机科学学科的基本理论、基本知识；②微电子技术系统及其决策支持与安全防护系统的分析与设计方法和研制技术；③具有使用计算机和仪器设备解决工程问题的能力；④具有创新意识和独立获取新知识的能力。

3 电子科学与技术专业集成电路工艺学课程教学改革探讨

3.1 集成电路工艺学的内涵 集成电路工艺学是利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术，在一小块硅单晶片上同时制造晶体管、二极管、电阻和电容等元件，并且采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离。然后在硅片表面蒸发铝层并用光刻技术刻蚀成互连图形，使元件按需要互连成完整电路，制成半导体单片集成电路。随着单片集成电路从小、中规模发展到大规模、超大规模集成电路，平面工艺技术也随之得到发展。例如，扩散掺杂改用离子注入掺杂工艺；紫外光常规光刻发展到一整套微细加工技术，如采用电子束曝光制版、等离子刻蚀、反应离子铣等；外延生长又采用超高真空分子束外延技术；采用化学汽相淀积工艺制造多晶硅、二氧化硅和表面钝化薄膜；互连细线除采用铝或金以外，还采用了化学汽相淀积重掺杂多晶硅薄膜和贵金属硅化物薄膜，以及多层互连结构等工艺。

3.2 电子科学与技术专业集成电路工艺学课程教学改革措施

3.2.1 教学内容 ①授课体系和重点；课程根据电子科学与技术专业方向的学生培养要求，着重从硅工艺的角度出发，理论方面力求清楚易懂，阐述微电子学基础、半导体物理基础、光电现象和光电效应，重点介绍常用工艺原理、特性和参数。为了更好的运用硅基器件，对各类器件的电路也作了详细的分析，同时给出实际应用系统举例。②所讲授的知识要紧跟科学发展前沿；集成电路工艺学教科书对于迅猛发展的集成电路工艺学来说，既是基本的，又是滞后的，教师授课时如果按教材讲解，往往会带来知识陈旧、讲课形式单一、内容枯燥乏味的后果，造成学生学习积极性下降。因此在教学过程中删掉一些陈旧过时的内容，及时补充和更新教学内容，增添一些现代集成电路工艺学的前沿知识，特别是体现本学科专业特色的一些前沿知识，从而紧跟集成电路工艺学的前沿，给学生提供充分的科学探索和求真的空间。③注重课程与专业应用领域间的联系；专业课可理解为某一学科的基础课程，是通向学科广阔领域的桥梁。它的基本功能是引导学生明确学科专业发展方向，使其在日后的学习工作中能自如的在该学科专业的深度和广度上钻研、拓展。因此在讲授课程各部分内容时，电子科学专业的应用领域紧密相连。例如针对硅片生产应用领域，在课程讲授过程中可适当加入集成电路制造技术的应用热点以及在IC行业中的应用等方面的内容，使该专业的学生了解所学课程内容在该领域的应用、研究热点及发展前景。

3.2.2 教学方法 ①利用现代教育技术的各种多媒体技术和网络技术进行教学，例如投影、幻灯、录像等多媒体资料，充分发挥其信息容量大、方便快捷、形象直观、教学效率高的优势。这样使用这些教学工具，既使教师能方便清楚地讲授专业课中的各种图片资料内容，又省去了教师课堂现场作图的时间，在有限的时间内能讲授更多的内容，提高了讲课的信息量。因此教师要积极制作教学课件、开发利用网络上丰富的信息资源，下载适合学生阅读的科研论文，并推荐给学生参考。这是开拓学生视野，培养学生自学意识和科研意识的有效方法。②采用讲座与讲授相结合的教学方法。在进行基础理论教学的适当时机，安排集成电路方面科技知识的专题讲座，穿插现代集成电路科技知识，使学生既强化基础理论训练，又熟悉了解较多的现代集成电路科技知识，激发学习兴趣，培养学生的科研意识。

3.2.3 教学目标 在集成电路课程改革中，把教学目标从以科学知识教育为主转变为实现科学教育和人文教育的融合，培养敢于创新、善于思索、具有团队协作精神的21世纪新型人才。长期以来，我国大学文、理、工分校，存在着科学教育与人文教育的脱离，造成理工科生的人文文化知识和文科生的科学常识知之甚少。针对电子科学与技术的工科学生，应在进行科学知识教育的同时注重培养其人文精神，例如在讲解集成电路课程中的科学概念、原理、方法时可提到发现科学规律的动机，提到科学家如何通过艰苦的努力甚至牺牲生命取得创新，以及这些成果的应用对社会可能造成的影响等，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。

参考文献：

对集成电路的认识和理解范文第3篇

关键词：555集成电路；工作原理；电路分析

浙江省教育改革走在全国前列，从2014届开始，通用技术中的《电子控制技术》作为高考的选考内容，这对于全省通用技术教师教学来说是个严峻的挑战。大多数教师不是电子技术专业出身，有些从物理教师转行过来，更甚的是从生物、化学、文科等教师中转行过来，对电子技术专业知识相当的匮乏，且现使用的苏教版《电子控制技术》教材，没有经过教学实践检验，所以教材中有些错误的内容没有订正。这样情况下，我们有必要对555集成电路有全面的正确认识，并能分析其在电路中的工作原理和实际应用。

一、555集成电路命名规则和常见封装形式

555集成电路芯片的生产厂家众多，常见的有NE555、CA555、MC7555、CB7555.那它们的命名规则是怎样的呢？

如果用TTL工艺制作的称为双极型集成电路，用CMOS工艺制作的称为CMOS集成电路。所有双极型集成电路型号最后3位数码都是555；所有CMOS产品型号最后4位数码都命名为7555；如果一个芯片上集成两个555并共用一组电源叫双定时器。双极型双定时器产品命名为556；CMOS双定时器命名为7556。双极型和CMOS型555定时器的功能和外部引脚的排列完全相同。

双极型的555集成电路工作电压为4.5V―15V，第3脚输出（驱动电流）可达200mA，可直接驱动小型继电器，但缺点是静态电流也偏大。

CMOS型的7555集成电路工作电压2―18V，静态电流很小，只有80uA，特别适合于使用电池、低电源电压场合。但7555的第3脚驱动电流很小，只有1mA，不能直接驱动继电器，需要通过三极管的放大来驱动继电器。

二、555芯片等效电路结构及工作原理

（1）555等效功能电路图。

虽然很多半导体器件公司都生产各自型号的555集成电路，但其内部电路大同小异，且都具有相同的引脚功能端。

555集成电路内部等效电路图

555集成电路由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器（555由此得名）、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G3组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V―3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V―15V范围内使用。

（2）555集成电路工作原理分析

5脚经0.01uF电容接地，以防止引入干扰；比较器C1比较电压为2/3VCC，C2的比较电压为1/3VCC。

①当R（__）=0时，Q（__）=1，uo=0，T饱和导通。

②当R（__）=1、UTH>2VCC/3、UTR（____）>VCC/3时，C1=0、C2=1，Q（__）=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。

③当R（__）=1、UTHVCC/3时，C1=1、C2=1，Q（__）、Q不变，uo不变，T状态不变。

④当R（__）=1、UTH

三、教材555电路案例分析

案例1.鸡蛋孵化温度控制器的设计电路图如下（教材P99页）

对于这个电路图根据我们之前对555原理的分析，发现教材对该电路的设计和分析有错误：

（1）图中三个箭头处应加上圆点，表示电路是连接的。

（2）将 CB7555 改为 NE555，因CB7555 是 CMOS 型的集成电路，输出电流只有1mA，驱动能力不够。NE55是双极型集成电路，能输出200mA，能直接驱动继电器。

（3）文字描述有误。这里的 555 是工作于双稳态。

把热敏电阻Rt1放入盛有37℃的水的烧杯中，调节可变电阻Rp1，使NE555的2脚电压低于VCC/3，6脚的电压低于2VCC/3，3脚输出高电平，点亮V1，继电器触点J-1闭合，电热器开始加热。

案例2 555电路组成的水箱闭环电子控制系统电路图（教材P104页）

电路分析如下：

当水位低于b点时，555电路中的AC和BC都断开，所以2脚和6脚输入都是低电平，由555逻辑功能表分析可知，3脚输出高电平，V4饱和导通，继电器J吸合，电动机M工作抽水。由于3脚高电平，所以V1导通，打水指示灯亮。7脚输出状态是高电平V2截止，有水指示灯不亮。

电动机M抽水时，水位上升，如果在ab之间，相当于BC导通，AC断开，则2脚输入为高电平（大于VCC/3），6脚为低电平（小于2VCC/3），由555逻辑功能表分析可知，3脚输出状态不变，由原来的状态决定，即3脚输出高电平，V4饱和导通，继电器J吸合，电动机M还是继续工作抽水；由于3脚高电平，所以V1导通，打水指示灯亮。7脚输出状态是高电平V2截止，有水指示灯不亮。

当水位到达a时，AC接通，6脚主电平（大于2VCC/3），则3脚和7脚输出低电平，则V4和V1截止，继电器J断开，电动机M停止抽水，V1打水指示灯灭。由于7脚低电平，则V2导通，则有水指示灯亮。

当水位下降时，AC断开，BC接通，则6脚输入是低电平（小于2VCC/3），而2脚输入是高电平（大于VCC/3），3脚输出状态保持不变，即输出为低电平，抽水机不工作。

当水位下降到b时，电路工作情况跟（1）一样，抽水机又工始工作，又重复前面的周期运行情况。

以上是对教材两例的纠错和电路原理分析，但555电路的应用有很多种，如接成单稳态电路，可用在555触摸定时开关和定时器；还可以外接电容器，组成多谐振荡器，我们教师首先掌握555电路等效功能电路和基本的逻辑关系，对于实际电路也可以通过上面例子的分析方法，相信一定能理解其他555电路工作原理的，在电子控制技术教学中会更加得心应用，心中有底气。

参考文献：

对集成电路的认识和理解范文第4篇

【关键词】高等职业教育 模拟电子技术 教学方法

《模拟电子技术基础》作为高等职业院校电子、机电类等专业的一门重要的专业基础课程，理论性和实践性都很强。深入探讨其教学方法并有效实施，对学生熟悉掌握电子线路知识以及培养学生能力有着十分重要的作用。一直以来，作为一名担任专业基础的教学与研究的教师，在教学中，坚持“理论与实践并重”的教学理念，在理顺知识体系架构、高效发挥课堂教学效率的基础上，不断总结经验，使教学得到很好的效果。

第一步：整体把握、精选内容

明确课程在整个教学计划中的地位和作用、基本要求、基本内容和本课程与后续课程的联系，在分立元件构成的电子线路和集成电路构成的电子线路上，集成电路的应用范围迅速扩大，集成电路是在分立元件电子线路的基础上发展起来的，而从事电子技术工作必须熟悉分立元件电子线路。所以选择授课内容时，应以分立元件构成的单元电子线路为基础，以“分立元件电路为集成电路服务”的原则来突出集成电路，为进一步学习、研究和应用集成电路打好扎实的基础。

第二步：重点突出、应用为主

在教学内容上则突出高职教育的特点，主动适应社会实际需要，注重应用性、针对性，注重培养学生的应用能力和解决实际问题的能力。基础理论要以应用为目的，以必需、够用为度，以掌握概念、强化应用为重点。模拟电子技术基础有很强的实用性，对过去模拟电子技术基础偏重过细的计算，而对运用讲得偏少，特别是模拟集成电路的运用，学生毕业后工作有很难适应之感。传统的教学模式重在细节，而忽略了整体概念，不利于学生“应用能力”的培养。因此授课时应有侧重点，着重于新的思想、方法和应用，着重于所谓粗线条分析。应与实际电路相结合，让学生对电路的应用有更清楚、更实际的认识。

第三步：充分调动、主动学习

学生一般都有强烈的求知欲望和参与意识，上课时应充分调动学生的积极性。教师上课时，应先提出一些问题，让学生带着问题听课，并积极思考，与教师一起去解决问题。这样学生就能提高兴趣，增强学习的主动性。如在讲一个新电路时，可以从一个熟知的电路人手，设计一系列由浅入深、由易到难的问题，形成一个指向明确、思路清晰、具有内在联系的问题链引导学生不断地解决问题，不断地改进、完善，从而使一个原本简单、熟悉的电路逐渐演变成一个具有新功能和新特点的新电路。授课时，以提出问题、分析问题、解决问题为线索，提高学生分析、解决问题的能力。

第四步：读图训练、提高能力

读图即是阅读一些典型图例，弄清其信号通道、元件作用、电路功用及一些特殊环节的工作原理。《模拟电子技术基础》课程内容抽象，且很多概念有独立性，重复记忆少，学生难学易忘，并且往往是学完以后还不知这些知识用在何处，怎么联系。而一张综合电路图通常包含好几个单元的概念，覆盖面广，综合性强。读懂一张图可以帮助学生把各单元的知识，甚至其他学科的知识纵向、横向地联系起来，使知识系统化。同时，读图还是培养学生自学能力及分析判断能力的重要方法。实践证明，读图训练是提高学生学习兴趣、发展学生综合能力的有效途径，也是《模拟电子技术基础》课程一个必不可少的教学环节，它为教学双方提供了广阔的学习空间。

第五步：讲究方法、自主学习

《模拟电子技术基础》要求学生既要掌握一定的理论知识，又需要学会分析电子线路。要使学生尽快适应电子技术基础的学习，在传授知识的同时，关键还要教给他们正确的学习方法，提高他们的自学能力，培养良好的学习习惯。我要求学生课前进行预习，把不懂的内容记录下来。听课时，有重点地听课，这样才能提高学习效率。其次，要求学生会记笔记，教会学生做好课堂笔记，有利于学生接受和掌握新知识。再者，要求学生课后复习，巩固课堂所学知识，加深对所学知识的理解，使之掌握得更牢固。

第六步：结合实验、重在实际

电子技术基础是一门具有工程特点和实践性极强的课程，为帮助学生理解、应用所学的理论知识，应进行相应的实验。可以根据给定的实验电路图连线，然后测试电路的性能指标，让学生学会常用电子仪器的使用和测试方法，学会阅读和查阅电子器件（特别是集成电路块）的外引线和功能表，学会分析电子电路的故障和排除故障的方法，培养学生进行电子电路实验最基本的技能和实验动手能力，使学生毕业后能在很短的时间内适应工作环境，着手实际工作。注重实践，加强实验教学和实践活动，培养创新能力。现在的高职学生都具有文化程度参差不齐、理论基础水平较薄弱的特点，面对复杂且枯燥的理论推导以及难记的式子，学生往往缺乏学习热情。所以，在教学过程中我采用重实践、轻理论的策略，这样既能激发学生的学习热情，又能通过实践来掌握理论，在实践中巩固理论，用理论指导实践，从而达到较好掌握知识、提高实践能力、创新能力的目的。如在《模拟电子技术》半导体及放大电路教学中，其主要目的是使学生学习并掌握半导体器件的特性、使用、测试方法以及放大器工作原理等。我把一些实际单元电路小制作搬到课堂上，有针对性地把教材需要掌握的知识和单元电路融合起来，并且在实验报告编排上也下点工夫，就会收到事半功倍的效果。

【参考文献】

[1]李雅轩. 模拟电子技术，2000（9）.

对集成电路的认识和理解范文第5篇

关键词：SOPC技术；教学内容；工程系统

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0062-02

可编程片上系统（system on programmable chip，简称SOPC）是在一个可编程芯片上集成一个完整的系统，对所有或必要的电路进行集成。此处所指完整系统包括中央处理器、存储器、模/数和数/模转换电路以及电路等；SOPC将原先由许多集成电路组成的电子系统集成在一个单片可编程硅片上，它已经不再是一种功能单一的单元电路，而是将完整的系统功能集成在一起，成为一个专用功能的电子系统芯片。SOPC是目前集成电路在知识集成阶段的发展主流和方向，是大规模集成电路技术、计算机辅助技术、电子设计自动化技术和嵌入式系统技术高度发展和融合的产物。SOPC技术目前已经成为现代数字系统设计的主要手段，是现代电子工程师必须要掌握的技术，具有广泛的应用前景。[1，2]但是“SOPC技术”课程作为一门融合度高、综合性强的专业课在电子信息工程专业教学中也存在一定的问题：第一，教学内容多，而教学时数少；第二，教材知识点系统化程度低，各知识点间联系不充分；第三，授课方式未能充分体现课程的工程实践特点，学生学习的积极性未被完全调动。针对这些问题，提出了一些相应改革方案：适当增加理论知识点所对应的现实例子，提高学生学习的兴趣和主动性；合理安排教学内容，优化知识点布局，做到课程知识点成体系；突出案例教学，培养学生的工程思想；强化工程实践，提高学生综合运用相关知识理论分析和设计系统的能力。

一、突出实例，激发兴趣

“SOPC技术”课程知识点分布范围广泛，涉及可编程器件、C语言程序设计、微处理器、硬件描述语言、嵌入式系统、总线等，涵盖了众多课程的内容。如果一味脱离实际地灌输理论知识点，就会使课程失去其工程前沿的本质特点，从而使学生对这门课程失去兴趣。如何在课堂上利用有限的时间，结合具体实例来阐述知识点，使其有明确的实际意义，激发学生学习的兴趣是本课程教学的重要任务。在讲解抽象的知识点时，注意引用与当前科技热点相联系的实例，使实例具有直观性、鲜明性和实效性，以期最大程度引起学生的关注。在具体的课堂实践中，进行以下尝试：

第一，在第一章绪论讲授SOPC基本概念时，利用图片形式表述集成电路发展的各个发展阶段，逐步引出SOPC的概念，让学生在了解SOPC技术由来的同时，还能够掌握SOPC的技术优势。具体来说，利用世界上第一个晶体管及其发明者William Shockley的图片表征晶体管发展阶段，利用世界上第一个集成电路及其发明者Jack Kilby的图片表示小规模集成电路阶段，利用学生比较熟悉的74LS148编码器芯片和74LS153数据选择器芯片阐述中规模集成电路阶段，利用典型的CPU芯片图片说明大规模集成电路阶段和超大规模集成电路阶段。利用图片给学生们强烈的视觉冲击，使其初步理解SOPC技术在当前高新领域中的作用。

第二，在讲授SOPC系统的硬件系统和软件系统协同设计时，首先，播放波音公司客机协同设计的视频资料，让学生对最先进的协同设计思想有一个直观的认识；其次，以该系统为分析对象，讲述如何实现系统软件系统和硬件系统的划分，如何实现各个设计人员的分工与协作；再次，引入SOPC系统设计问题，讲述SOPC系统的软件系统和硬件系统的功能划分、功能实现、系统协同问题；最后，对SOPC的软件系统和硬件系统的协同设计步骤进行总结与归纳。通过这种实例的直观化表述，使学生对复杂的SOPC系统的软件系统和硬件系统协同设计有清晰的认识和准确的把握。

第三，在讲授NOIS II软核配置时，引入最典型的嵌入式系统开发实例作为对比，以对比分析的方式讲述配置步骤、突出NOIS II软核配置的优势。首先，以嵌入式系统的开发框图为指导，讲述如何配置CPU、存储器、设备，并分析其复杂度；其次，以相同的功能为目标，讲述NOIS II是如何配置实现的；最后，总结NOIS II软核配置的步骤和特点。对比实例的讲述，使学生对NOIS II软核配置的认识更为深刻。

通过对以上不同实例的讲授，让学生们理解SOPC技术是当今电子信息领域的发展方向和发展重点，意识到学好SOPC技术的重要性，从而激发其学习的内动力。

二、教学内容系统化

“SOPC技术”课程内容主要包括可编程逻辑器件、硬件描述语言、硬件系统设计、软件系统设计、软件开发环境和硬件开发平台等，而且“SOPC技术”课程与相关课程知识点的交叉融合度高，对相关知识的掌握程度直接影响到本课程的学习。该课程的综合性特点决定了现在很难找到一本教材可以涵盖课程的主要内容，而且由于学生的知识面有限，学习每一章内容时很容易孤立思考，难以“系统化”思考问题，难以把课程内容串联起来，学生对课程的总体脉络把握不准确。针对上述问题，按照软件系统设计、硬件系统设计、软硬件系统协同设计这条主线组织课程教学内容，对相关内容以讲座的形式辅以介绍，从而使课程教学内容成体系、知识点系统化。具体实施方法为：第一，以讲座的形式对可编程逻辑器件相关知识进行补充，介绍可编程逻辑器件的主要特点、使用方法、软件实现等知识点，为SOPC系统的构建奠定物理器件知识基础。第二，按照功能模块形式介绍硬件描述语言，忽略具体硬件描述语言编程的语法要素，着重从描述方式和实现功能上阐述与SOPC系统设计相关的硬件描述语言特征。[3]第三，在上述相关知识基础之上，重点讲述利用相关软件实现软件系统设计的方法，主要包括设计的输入、设计的综合、设计的优化、设计的适配、设计的仿真、设计的时序分析和设计的下载等，涉及到Quartus II、SOPC Builder、Nois II IDE、Signal Tap、TimeQuest等软件的使用方法；在讲述软件系统设计方法时，以讲座的形式补充时序分析和时序约束的相关知识，以弥补学生对此部分知识掌握的欠缺。第四，讲授硬件系统的设计，从结构和功能的角度补充硬件系统开发平台Altera DEII的相关知识，[4]重点讲授如何利用Nois II对CPU进行添加和配置、对通讯模式进行选择、对各种外设进行添加和配置以及如何添加配置自定义外设、自定义指令等。第五，在设计软件系统和硬件系统的基础上进行系统的软硬协同，对整个SOPC系统进行分析，决定哪些部分用硬件实现、哪些部分用软件实现以及软硬件系统的搭配方式。此部分协同设计最为灵活，容易发挥学生的创造性，在讲授时不拘泥于实现步骤，给学生充分的发挥空间。通过这样一条主线安排课程教学内容并适当补充相关知识内容，使得学生能够清晰、系统地掌握课程的各个知识点，把握课程的重要部分。

三、实践教学案例化

“SOPC技术”是一门工程实践性很强的课程，实践教学在课程中占有很大的比重，在课程实践教学中按照案例化方式进行。通过具体案例的讲解和分析，提高学生综合运用数字系统设计理论解决实际工程的实践能力。在案例的选择和制作环节，保证每个案例包含少量知识点，降低了学生学习的难度，实现了重要知识点的分离；此外，还注意案例的新颖性、典型性和代表性，所选择的案例能够与授课内容相吻合，案例的内容能够突出授课的重点，案例内容与整体内容达到统一。总之，案例的选择兼顾知识复杂度和知识点数。在具体实施时，主要有如下几个方面：

第一，在讲授利用Quartus II设计系统时，以全加器系统设计为案例讲解VHDL和图形化这两种典型设计方法，包括每种设计方法的设计流程和详细步骤。首先，讲解如何利用VHDL设计一个半加器，包括工程的建立、器件的选择、文件的包入、仿真工具的添加、VHDL对电路结构的描述（按照几种典型方式分别描述）、输入输出量的确定、可编程器件管脚地址的分配、功能仿真验证、时序仿真验证、工程的编译、工程目标文件的下载、系统的验证等环节；其次，对验证通过的半加器工程文件进行封装处理，生成半加器元件；再次，讲解利用图形化方式构建全加器数字系统的步骤，包括图形工程文件的建立、已有元件的调用、自定义元件的使用、信号的连接方式、输入输出量的确定、各种仿真验证环节；最后，对照数字系统设计思想，归纳出两种设计方法综合实现全加器的主要步骤。通过这样一个涵盖两个重要知识点的案例，使学生能够掌握VHDL和图形化两种数字系统设计方法与设计步骤。

第二，在讲解Nois II的使用时，选择典型的流水灯系统案例来讲解系统设计的各个步骤。首先，讲解流水灯的工作原理，对流水灯功能进行划分，明确系统的哪些功能可以由Nois II来实现；其次，讲解Nois II配置系统的各个环节，包括CPU的选择、通讯方式的选择、存储器的选择、地址的分配、时钟的选择、系统的产生、输入输出量的确定、系统的综合；最后，归纳出每个环节所对应的流水灯功能模块。通过这样一个具体案例，让学生直观地掌握Nois II使用的要点。

教学效果表明，在实践教学中，随着案例学习的不断深入，学生所掌握的知识点也越来越多，运用的技巧也越来越复杂。典型案例对巩固学生记忆有很大的帮助，特别是具有代表性的案例。案例化教学方式挖掘了学生的创新潜能和创新意识，提高了学生解决实际问题的能力。

四、结束语

笔者仅根据自身的教学经验，针对“SOPC技术”课程教学进行了一些改革与建设实践，提出了教学内容系统化、系统设计案例化、理论思想工程化等观点。结果表明，通过教学改革，极大地调动了学生学习的主动性，加深了学生对SOPC系统设计思想的理解，提高了学生运用相关理论解决实际问题的能力，丰富了学生的工程实践经验，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]潘松，黄继业，曾毓.SOPC技术实用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2]杨军，李彤.基于FPGA的SOPC实践教程[M].北京：科学出版社，2010.