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篇1

關(guān)鍵詞： 大規(guī)模集成電路 集成電路制造工藝 教學(xué)內(nèi)容

21世紀(jì)以來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)也是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，而集成電路制造工藝又是超大規(guī)模集成電路的核心技術(shù)。因此，對(duì)集成電路工藝的優(yōu)化和創(chuàng)新就成為提高信息產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力，增強(qiáng)國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。近年來(lái)，盡管我國(guó)微電子技術(shù)不斷進(jìn)步，但與微電子技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，仍存在著相當(dāng)大的差距。因此，要實(shí)現(xiàn)由集成電路生產(chǎn)制造大國(guó)向集成電路研發(fā)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，就迫切需要培養(yǎng)一批高質(zhì)量的超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)人才[1]，這也正是《集成電路工藝原理》這門(mén)課程所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

然而，目前《集成電路工藝原理》課程的教學(xué)效果并不理想[2]，[3]，究其根本原因在于該課程存在內(nèi)容陳舊、知識(shí)點(diǎn)離散、概念抽象、目標(biāo)不明確等不足[4]。同時(shí)，由于大部分普通高校沒(méi)有足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，無(wú)法使學(xué)生熟悉和掌握工藝儀器的操作，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫鉤，甚至失去學(xué)習(xí)積極性，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。為此，依據(jù)我院微電子專(zhuān)業(yè)本科生的教學(xué)情況，我詳細(xì)分析了教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了改革方案。

一、目前教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確?，F(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容往往采用先分別獨(dú)立講授單項(xiàng)加工工藝，待所有工藝全部講授完畢，再綜合利用所有工藝演示制作CMOS集成電路芯片的流程。這種教學(xué)模式會(huì)造成學(xué)生在前期的理論學(xué)習(xí)過(guò)程中目標(biāo)不明確，無(wú)法掌握單項(xiàng)工藝在芯片加工中的作用，不能與實(shí)際器件加工進(jìn)行對(duì)應(yīng)，造成所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重錯(cuò)位，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

2.知識(shí)銜接性差。本課程的重點(diǎn)內(nèi)容是集成電路工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理，它涉及熱學(xué)、原子物理學(xué)、半導(dǎo)體物理等離子體物理、化學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，然而，大部分學(xué)生并未系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)譬如等離子體物理、流體力學(xué)等課程，這就不可避免地造成了教學(xué)內(nèi)容跨越性大的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)知識(shí)的正常銜接，致使學(xué)生對(duì)基本概念和基本物理過(guò)程難以理解，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.課程內(nèi)容抽象，不易理解。由于該課程的基本概念、物理原理和物理過(guò)程多而繁雜，再加上各種不同工藝之間的配合與銜接，導(dǎo)致內(nèi)容抽象難懂。教師在課堂上按照常規(guī)講法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容仍無(wú)法徹底理解，難以完成知識(shí)的遷移。

4.教學(xué)資源匱乏。現(xiàn)有教材中嚴(yán)重缺乏集成電路加工方法的可視化資料，大量使用文字?jǐn)⑹雒枋鑫锢磉^(guò)程和工藝流程，致使課程講授枯燥乏味，學(xué)生無(wú)法真正理解教學(xué)內(nèi)容，很難產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。

綜上所述，在現(xiàn)有集成電路工藝原理的教學(xué)過(guò)程中還存在一些嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的因素。為了響應(yīng)國(guó)家“十二五”規(guī)劃中明確提出的建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的任務(wù)，培養(yǎng)創(chuàng)新型大學(xué)生的要求，我們必須逐步改革和完善現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式[5]，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)開(kāi)創(chuàng)未來(lái)的全面發(fā)展型人才奠定基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容的整體規(guī)劃

為了讓學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)，突出教學(xué)重點(diǎn)，需要摒棄傳統(tǒng)的教學(xué)思路[6]，構(gòu)建“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。我們拋棄了傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容編排方式，提出了整個(gè)課程主要圍繞一個(gè)通用、典型的集成電路芯片的加工和制備展開(kāi)，使學(xué)生明確本課程的教學(xué)目標(biāo)。首先給出典型器件的模型，分析其各部分的材料和結(jié)構(gòu)，明確器件的不同組成部分并進(jìn)行歸類(lèi)，依據(jù)器件加工的先后順序，然后模塊化講授器件每部分的加工方法、工藝原理和加工流程，逐步完成集成電路的全部制作，進(jìn)而完成整個(gè)課程內(nèi)容的講授。這樣就能用一條主線(xiàn)串起每塊學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生明確每種工藝的原理、流程和用途，做到有的放矢，并能與實(shí)際應(yīng)用較好地融合在一起，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容的選取與組織

1.教材的選擇

集成電路工藝的發(fā)展遵循摩爾定律，隨著理論的深入和技術(shù)的革新，現(xiàn)有的大部分《集成電路工藝原理》教材顯得陳舊、落后，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工藝技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)的需求。

為此，本課程的教材最好采用現(xiàn)有經(jīng)典教材和前沿科學(xué)研究成果相結(jié)合的方式，現(xiàn)有經(jīng)典教材有美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的《微電子制造科學(xué)原理與工程技術(shù)》[3]和北京大學(xué)的《硅集成電路工藝基礎(chǔ)》[7]等，這些教材內(nèi)容全面，幾乎覆蓋了所有的集成電路加工方法，而且原理講解深入透徹，具有較強(qiáng)的理論性。這些教材知識(shí)結(jié)構(gòu)基本上是按照傳統(tǒng)的教學(xué)思路編排，所以要打破這種思維的束縛，設(shè)計(jì)出一個(gè)具有代表性器件的加工過(guò)程，然后把教材中的工藝原理、工藝流程融入器件的加工過(guò)程中。這就要求我們不能照搬書(shū)本上的知識(shí)內(nèi)容，需要根據(jù)課程的新設(shè)計(jì)方案重新整合講義。同時(shí)還應(yīng)該注意，為了擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，還應(yīng)該摘取一些具有代表性的最新前沿成果，不僅使學(xué)生的知識(shí)體系具有完整性，而且能進(jìn)一步調(diào)動(dòng)他們的創(chuàng)造性。

2.教學(xué)內(nèi)容的選取

依據(jù)課程“先整體、后部分；先目標(biāo)、后工藝”的教學(xué)思路，采用“范例”教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容可以劃分為九大知識(shí)模塊：典型CMOS器件、外延、氧化、擴(kuò)散、離子注入、物理氣相淀積、化學(xué)氣相淀積、光刻與刻蝕、隔離與互聯(lián)。首先，通過(guò)一個(gè)典型CMOS器件的結(jié)構(gòu)分析，獲得制作一個(gè)芯片所需的材料與結(jié)構(gòu)，然后簡(jiǎn)要給出不同材料和結(jié)構(gòu)的加工方法，讓學(xué)生對(duì)課程整體內(nèi)容有宏觀把握，初步了解每種工藝的基本功能。其次按照器件加工的順序，對(duì)不同工藝分別從發(fā)展歷史、工藝原理、工藝流程、工藝特點(diǎn)等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，使學(xué)生對(duì)工藝原理深入理解，工藝流程熟練掌握，最后完成整個(gè)器件的制作。

3.教學(xué)內(nèi)容的組織

對(duì)每部分教學(xué)內(nèi)容要堅(jiān)持“基礎(chǔ)知識(shí)銜接、主流工藝突出、淘汰工藝刪減、最新工藝提及”的原則。由于本課程以工藝的物理基礎(chǔ)和基本原理為重點(diǎn)內(nèi)容，這是本課程的教學(xué)難點(diǎn)，為了讓學(xué)生更加清晰地理解和掌握其工藝原理，需要適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充一些課程必備的物理基礎(chǔ)知識(shí)。主流工藝是本課程的主要內(nèi)容，要求學(xué)生對(duì)原理、流程、性能、使用范圍等深入理解，熟練掌握。因此，這部分內(nèi)容要進(jìn)行詳細(xì)講解。淘汰工藝是本課程的了解內(nèi)容，目前淘汰工藝在現(xiàn)有教材中占據(jù)的篇幅和課時(shí)還比較多，且有喧賓奪主之勢(shì)，為了讓學(xué)生了解和熟悉集成電路工藝的發(fā)展歷史，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母爬▔嚎s或刪減處理。最新工藝是本學(xué)科的前沿研究?jī)?nèi)容，為了擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充一些新型工藝技術(shù)，為學(xué)生將來(lái)進(jìn)一步研究深造奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

《集成電路工藝原理》是微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程的目的是使學(xué)生掌握集成電路制造工藝流程和基本原理。只有通過(guò)精心選擇優(yōu)秀教材，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，使理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，進(jìn)而有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李琦，趙秋明，段吉海.工程教育背景下“集成電路工藝”的教學(xué)探索[J].中國(guó)電力教育，2011.

[4]邵春聲.淺談《集成電路制造工藝》的課程建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（23）.

[5]湯乃云.“集成電路工藝原理”課程建設(shè)與教學(xué)改革探討[J].中國(guó)電力教育，2012.

篇2

今年，國(guó)務(wù)院在關(guān)于“部署加快現(xiàn)代職業(yè)教育”常務(wù)會(huì)議上，首次提出“將引導(dǎo)一批普通地方本科院校向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型”，宿遷學(xué)院（以下均稱(chēng)我院）作為一所地方性獨(dú)立院校，一直以“應(yīng)用技術(shù)型本科院?！弊鳛閷W(xué)院的辦學(xué)目標(biāo)，學(xué)院經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，在本科職業(yè)教育方面頗有建樹(shù)，在中國(guó)高等教育發(fā)展重大改革之際，江蘇省教育廳將我院定為首批轉(zhuǎn)型學(xué)院，并作為典范向全省推廣。“電路原理”課程作為我院電子信息工程專(zhuān)業(yè)主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，針對(duì)該課程的特點(diǎn)，圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，我院對(duì)該課程進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革，改革成效良好，目前，我院已將該課程改革模式做全院推廣。

一、教學(xué)大綱的修訂

為培養(yǎng)應(yīng)用型人才，實(shí)現(xiàn)因材施教，我們學(xué)院對(duì)傳統(tǒng)的本科教育模式進(jìn)行了有益的改革探索，將現(xiàn)行的本科教育劃分為專(zhuān)業(yè)教育和職業(yè)教育，同一專(zhuān)業(yè)由以前一種培養(yǎng)方案改變?yōu)楝F(xiàn)行的兩種，兩種方案在“教材使用”、“教學(xué)總學(xué)時(shí)”和“課程學(xué)分”等方面是一致的，但在課程教學(xué)大綱和實(shí)踐教學(xué)方面有著質(zhì)的不同。[1-2]

“電路原理”課程是電路理論的入門(mén)課程，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電路的基本理論知識(shí)、分析計(jì)算電路的基本方法和初步的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，樹(shù)立理論聯(lián)系工程的觀點(diǎn)，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識(shí)。同時(shí)，該課程又是研究生入學(xué)考試的專(zhuān)業(yè)課程。因此，根據(jù)該課程的特點(diǎn)以及我院學(xué)生的實(shí)際文化層次，我們對(duì)“電路原理”課程的教學(xué)大綱做了較大的修訂。下圖為修訂后的大綱簡(jiǎn)表，從表中可以看出，專(zhuān)業(yè)教育大綱側(cè)重理論教學(xué)，主要針對(duì)深層次的理論研究，職業(yè)教育大綱側(cè)重實(shí)踐教學(xué)，重在為學(xué)生打下扎實(shí)的電路理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、教學(xué)方法和手段改革

1.課堂中適時(shí)引入“微工程項(xiàng)目”教學(xué)法

“電路原理”課程具有廣泛的工程背景，[3-5]不少學(xué)校在教學(xué)中，引入了工程項(xiàng)目教學(xué)法，此方法對(duì)于課堂教學(xué)來(lái)說(shuō)，因課堂時(shí)間有限，存在一定的局限性。為便于理論課堂教學(xué)，我們將軟件仿真教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入到理論課堂教學(xué)中，課堂中講到定理、定律時(shí)，通過(guò)準(zhǔn)備好的仿真電路現(xiàn)場(chǎng)仿真，演示結(jié)果，同時(shí)，再通過(guò)準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)電路板搭建電路，驗(yàn)證仿真的正確性。這樣，將只能在課外進(jìn)行的工程項(xiàng)目縮為可以在課堂上進(jìn)行的一個(gè)個(gè)微小項(xiàng)目，不僅可以提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)。

2.打造精品多媒體課件

多媒體教學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的豐富，多媒體教學(xué)迎來(lái)了高速發(fā)展的春天。同時(shí)，多媒體教學(xué)存在的缺陷也逐漸突顯，尤其是網(wǎng)絡(luò)下載或教材配套的課件，很不具備因材施教的針對(duì)性。為此，我們重新精心制作了新的多媒體課件，新的課件根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)接受能力，重新設(shè)置了教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)。同時(shí)，大幅度增加PPT中電路動(dòng)態(tài)過(guò)程的制作，讓電路中電壓、電流以動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)，提高課程的趣味性，加深學(xué)生對(duì)“參考方向”、“動(dòng)態(tài)元件的動(dòng)態(tài)過(guò)程”和“互感”等抽象知識(shí)的理解和掌握。[6-7]

3.強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)板書(shū)與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合

多媒體教學(xué)的應(yīng)用，板書(shū)就顯得可有可無(wú)，更多甚者，棄用板書(shū)。多媒體教學(xué)優(yōu)點(diǎn)固然很多：信息量大、畫(huà)面優(yōu)美、動(dòng)畫(huà)逼真等、教學(xué)時(shí)間節(jié)省等等，但與傳統(tǒng)板書(shū)相比，亦有其不足之處：教學(xué)進(jìn)度快，學(xué)生思維難以完全跟上；推導(dǎo)定理公式，不如板書(shū)教學(xué)更易于學(xué)生接受和理解；學(xué)生對(duì)于板書(shū)教學(xué)認(rèn)可度更高。因此，教學(xué)中應(yīng)將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合。課前，設(shè)計(jì)好每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用教學(xué)方法的多樣性，合理地做到二者的有機(jī)結(jié)合，正真做到提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。[3]

三、實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)改革中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，[6-7]作為以“應(yīng)用技術(shù)型”為定位的獨(dú)立院校，我院在此方面做了大膽的改革嘗試。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程是：教師講解――學(xué)生實(shí)驗(yàn)――教師指導(dǎo)，整個(gè)過(guò)程，以教師“教”為主，學(xué)生“學(xué)”為輔，教師和學(xué)生的關(guān)系依然是“教”和“學(xué)”的關(guān)系，這就造成了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生依賴(lài)，失去積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。要改變這種狀況，就要調(diào)整學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的地位，讓其由“客”變“主”，激發(fā)他們的能動(dòng)性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。為此，我們做了以下幾個(gè)方面的工作。

（1）編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和制作實(shí)驗(yàn)演示視頻。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的條件和學(xué)生的文化能力，我們編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，制作了實(shí)驗(yàn)演示視頻。指導(dǎo)書(shū)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，是熟知實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備及使用方法和注意事項(xiàng)，其他每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均設(shè)置三個(gè)層次：基礎(chǔ)型，提高型，綜合型。為培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，方便于學(xué)生自學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我們還為每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，制作了實(shí)驗(yàn)視頻，實(shí)驗(yàn)視頻詳細(xì)講解了基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)整個(gè)操作過(guò)程，對(duì)提高型和綜合型實(shí)驗(yàn)采用了“啟發(fā)式”、“探討式”等教學(xué)方法進(jìn)行講授和操作演示。

（2）改革傳統(tǒng)教學(xué)模式。首先，實(shí)驗(yàn)采取分組模式，由過(guò)去兩人一組變?yōu)橐蝗艘唤M，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的獨(dú)立性。其次，指導(dǎo)教師不參與指導(dǎo)自己理論課程教授的學(xué)生。最后，指導(dǎo)教師在指導(dǎo)過(guò)程中，第一次課在講解儀器設(shè)備的使用及注意事項(xiàng)外，對(duì)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程允許做詳細(xì)的講解和指導(dǎo)，從第二個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)計(jì)劃自行進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，遇到困難自己思考解決，不得請(qǐng)教其他同學(xué)，可以請(qǐng)教指導(dǎo)教師，指導(dǎo)教師依據(jù)實(shí)際情況給予必要、簡(jiǎn)短的提示，但不得做過(guò)多指導(dǎo)。

（3）加強(qiáng)成績(jī)的考核。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完成情況，按三個(gè)分值區(qū)間給予成績(jī)：基礎(chǔ)型為60―75分；提高型為76―85分；綜合型為86分以上。如果學(xué)生不滿(mǎn)意于實(shí)驗(yàn)成績(jī)，可提出申請(qǐng)?jiān)俅沃刈觯煽?jī)以后次為準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)課堂成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)按6：4折算出實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)，實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)占期末總評(píng)成績(jī)的20%。

通過(guò)以上三個(gè)方面的改革，自編分層次的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和演示視頻，為激發(fā)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力提供了保障條件；教學(xué)模式的變革，徹底改變了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的“被實(shí)驗(yàn)”現(xiàn)象，迫使學(xué)生“客”變“主”，提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性；成績(jī)考核的加強(qiáng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視，有力的推動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。

四、考核模式改革

獨(dú)立學(xué)院學(xué)生文化層次相對(duì)不高，學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性相對(duì)較弱，“平時(shí)不學(xué)習(xí)，考前搞突擊”的現(xiàn)象嚴(yán)重。為改變這一現(xiàn)狀，我們?cè)谘芯苛藝?guó)內(nèi)外一些高?？己四Ｊ胶?，結(jié)合我院的實(shí)際情況，提出了一個(gè)多元化的考核機(jī)制。

（1）增加階段性考核?！半娐吩怼彪A段性考核方式為：每一章內(nèi)容進(jìn)行一次階段考試，階段考試平均成績(jī)占期末總評(píng)成績(jī)30%。階段性考核方式，改變了過(guò)去“最后一紙”定成績(jī)的考核模式，促使學(xué)生重視學(xué)習(xí)過(guò)程，有效的提高了課程的教學(xué)質(zhì)量。

（2）作業(yè)成績(jī)多樣化。傳統(tǒng)的作業(yè)成績(jī)比較單一，現(xiàn)將參加電子競(jìng)賽、電子挑戰(zhàn)杯、參加電子興趣小組完成作品情況和平時(shí)綜合性大作業(yè)等幾個(gè)方面成績(jī)一并計(jì)入作業(yè)成績(jī)，作業(yè)成績(jī)占期末總評(píng)成績(jī)的10%。作業(yè)成績(jī)的多樣性，引導(dǎo)和激發(fā)了學(xué)生對(duì)電子競(jìng)賽活動(dòng)的興趣和參與，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的濃度，促進(jìn)了學(xué)風(fēng)建設(shè)。

篇3

關(guān)鍵詞：低壓電力載波；通信技術(shù)；城市路燈；遠(yuǎn)程智能系統(tǒng)；城市服務(wù)質(zhì)量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0063-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.031

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市化水平也隨之不斷提高，政府及相關(guān)建設(shè)單位也不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建筑的資金投入，故我國(guó)城市照明設(shè)施處速的完善進(jìn)程之中。城市道路照明節(jié)能是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)，例如電子鎮(zhèn)流器、控制決策、照明控制管理、光源、監(jiān)控技術(shù)等。此外，城市照明系統(tǒng)在我國(guó)絕大不大部分區(qū)域內(nèi)都極為落后，存在著許多突出問(wèn)題，例如維護(hù)困難、安全隱患大等，大大增加照明的成本投入，制約著我國(guó)城市化水平的進(jìn)展。城市路燈遠(yuǎn)程智能控制的實(shí)現(xiàn)具有深遠(yuǎn)的意義，可以迅速且有效地增強(qiáng)城市照明系統(tǒng)的科學(xué)性與高效性，尤其是低壓電力載波通信技術(shù)的應(yīng)用不但可以進(jìn)一步加快城市化進(jìn)程，而且可以提高照明的穩(wěn)定性。

1 城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)特性

據(jù)相關(guān)資料的考察，城市遠(yuǎn)程智能控制結(jié)構(gòu)上有特殊的要求，針對(duì)其特殊性，該系統(tǒng)必不可少的部分為主機(jī)和從機(jī)單元。主機(jī)與從機(jī)單元具有眾多不同的單元構(gòu)成，其中顯示器、設(shè)備、鍵盤(pán)以及微型打印機(jī)等主單片機(jī)系統(tǒng)在主機(jī)單元中較為常見(jiàn)，光電轉(zhuǎn)換單位、設(shè)備等從單片機(jī)系統(tǒng)則包含在從機(jī)單元中。

綜合城市路燈遠(yuǎn)程智能控制在實(shí)際中的應(yīng)用情況，城市路燈控制室內(nèi)主要安裝主機(jī)單元，而城市路燈控制箱內(nèi)則一般安裝從機(jī)單元。主機(jī)單元與從機(jī)單元的通信方式一樣，即電力載波，數(shù)據(jù)交換可以通過(guò)從機(jī)與電子鎮(zhèn)流器來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。而主機(jī)系統(tǒng)能夠結(jié)合實(shí)際情況執(zhí)行繼電器的一些命令，得到的信息會(huì)由相應(yīng)的從機(jī)及時(shí)獲得。從機(jī)經(jīng)過(guò)一定的處理后，又會(huì)把信息反饋給主機(jī)部分，主機(jī)再次處理后可將有價(jià)值的數(shù)據(jù)打印出來(lái)。該信息假若真實(shí)有效，那么可以斷定該路燈受到了一定程度的損壞。假若主機(jī)通過(guò)程序?qū)⑺新窡舳奸_(kāi)啟，操作人員又將地址信息傳送給了從機(jī)，從而展開(kāi)巡檢工作，此時(shí)則能夠獲得來(lái)自從機(jī)的有效信息，進(jìn)而將該信息通過(guò)打印機(jī)呈現(xiàn)出來(lái)。

在對(duì)城市路燈遠(yuǎn)程控制有一定熟悉之后，依據(jù)打印的有效信息，相關(guān)技術(shù)人員可以準(zhǔn)確地判斷出從機(jī)單元運(yùn)行所處的各種狀態(tài)，分析從機(jī)的線(xiàn)路故障情況，這樣可以有效地緩解物力、人力資源所帶來(lái)的壓力，進(jìn)而促進(jìn)城市路燈遠(yuǎn)程智能控制的不斷完善。

2 路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

2.1 主機(jī)單元

現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中，8031單片機(jī)應(yīng)用模式在主機(jī)系統(tǒng)中較為常見(jiàn)，其主要組成部分包括4位半顯示單元、鍵盤(pán)單元、微型打印機(jī)。

2.2 從機(jī)單元

電壓與電流傳感器在從機(jī)單元經(jīng)過(guò)一定轉(zhuǎn)換，即將光電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號(hào)，再對(duì)信號(hào)采取進(jìn)一步的處理后，接入輸入端（A用轉(zhuǎn)換單元），最后再傳輸至A8T9C51單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元，單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟與關(guān)閉路燈的功能，信息交換則是主要通過(guò)單片機(jī)的中斷過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3 路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)通信方案

傳輸方案采用單燈接力式，中繼的作用可以在每一個(gè)傳輸方案中體現(xiàn)出來(lái)，并且不再需要多余的。一般而言，路燈常見(jiàn)的距離在35m左右，進(jìn)而極大地降低衰減程度，極大地提高信號(hào)的信噪比，精確且高效地接受信號(hào)。

3 路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

3.1 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為了最大限度地發(fā)揮城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中電力載波通信技g的實(shí)用價(jià)值，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)主機(jī)軟件的過(guò)程中，通常主機(jī)的軟件一般包括打印程序、顯示程序等。結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況來(lái)看，從機(jī)的地址一般采用報(bào)表的形式傳輸給主機(jī)，主機(jī)再將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在存儲(chǔ)器內(nèi)；再結(jié)合實(shí)際情況，將主機(jī)的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定傳輸。進(jìn)一步采用微型打印機(jī)再將從機(jī)地址打印出來(lái)，并及時(shí)檢查電流值與電壓情況，假若從機(jī)的電流值趨向于0，由此可以推斷出從機(jī)中的路燈受到了損壞。假若無(wú)法精確接受從機(jī)的數(shù)據(jù)包，則可以推斷系統(tǒng)內(nèi)的線(xiàn)路路燈出現(xiàn)了一定的問(wèn)題。

3.2 從機(jī)軟件設(shè)計(jì)

電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用，有效地存進(jìn)了從機(jī)軟件的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)情況，在滿(mǎn)足主機(jī)實(shí)際需求的條件下，從機(jī)的軟件可以自由控制路燈的開(kāi)關(guān)，并依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，巡檢采樣路燈的電流與電壓值，打包所獲取到的信息，最后傳送到主機(jī)，進(jìn)一步便于城市路燈智能監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作。

4 低壓電力載波通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的城市照明系統(tǒng)存在眾多方面的問(wèn)題，比如管理不夠規(guī)范、浪費(fèi)大、人工作業(yè)量大、系統(tǒng)總體規(guī)劃能力不足、缺乏統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能、路燈壽命較短等。

電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用，促進(jìn)了高效且科學(xué)的管理模式在城市中的實(shí)現(xiàn)，維修效率也極大地得到改善，確保整個(gè)城市照明的節(jié)電率、設(shè)備完好率、亮燈率等，與此同時(shí)還要加強(qiáng)系統(tǒng)自檢，減少相關(guān)人員的工作量，能及時(shí)應(yīng)對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題，切實(shí)提高城市的整體服務(wù)質(zhì)量與管理效率。

電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用方面加強(qiáng)研究，城市照明設(shè)施的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要盡快建立，從而獲得城市照明設(shè)施的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括各個(gè)設(shè)施的性能指標(biāo)與老化程度等；對(duì)各個(gè)設(shè)施的能耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；綜合歷史資料與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的地理信息展示技術(shù)，更加精準(zhǔn)地掌握照明設(shè)施的相關(guān)內(nèi)容。實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障，監(jiān)控所要統(tǒng)計(jì)的照明設(shè)施，達(dá)到精細(xì)化地管理各個(gè)設(shè)施的目的。

現(xiàn)階段急缺系統(tǒng)的硬件設(shè)備與軟件接口方面的規(guī)范，需要盡快對(duì)硬件控制設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步約束并限制集中控制器與終端控制器的應(yīng)用，對(duì)通用接口也應(yīng)當(dāng)提出更高的要求。電力載波在城市路燈遠(yuǎn)程智能控制中的應(yīng)用，是以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、通訊手段、自動(dòng)控制技術(shù)等為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，它在未來(lái)要實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)地控制與管理城市道路照明設(shè)施的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，低壓電力載波通信技術(shù)在城市路燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控中的應(yīng)用會(huì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而發(fā)展，我國(guó)的城市化水平也在不斷提高，作為完善城市功能的亮化，對(duì)于提高人民生活質(zhì)量與城市人民的居住環(huán)境至關(guān)重要，這也對(duì)我國(guó)照明事業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。此技術(shù)的順利應(yīng)用可以促進(jìn)相關(guān)從業(yè)人員準(zhǔn)確地掌握城市路燈的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患并排查，保證系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，從而為發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、提高城市的照明品質(zhì)等方面做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，促進(jìn)城市照明系統(tǒng)的精細(xì)化、智能化與管理信息化，進(jìn)而為城市帶來(lái)廣大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐桂忠，張廣明，趙亞琴，等.城市路燈飾燈遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2004，（8）.

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[3] 鄒常茂，韓慶軍.國(guó)內(nèi)智能照明節(jié)能電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特性[J].節(jié)能與環(huán)保，2003，9（12）.

篇4

關(guān)鍵詞：集成電路專(zhuān)業(yè)；實(shí)踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)?！秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了集成電路專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。然而，目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。其主要原因是一些高校對(duì)集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠，技能培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容不明確，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強(qiáng)集成電路專(zhuān)業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)

集成電路專(zhuān)業(yè)是一門(mén)多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)。其人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，以及集成電路制造的整個(gè)工藝流程，掌握集成電路設(shè)計(jì)基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具有集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測(cè)試及電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才。

根據(jù)集成電路專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們明確了集成電路專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)能力為：模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、射頻集成電路設(shè)計(jì)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)方面。圍繞這四個(gè)方面的核心能力，集成電路專(zhuān)業(yè)人才實(shí)踐技能培養(yǎng)的主要目標(biāo)應(yīng)確定為：掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具備模擬集成電路設(shè)計(jì)能力、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、射頻集成電路設(shè)計(jì)能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)能力以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力。

二、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線(xiàn)路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號(hào)處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以及電路分析實(shí)驗(yàn)等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識(shí)，具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。其課程主要有C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計(jì)、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設(shè)計(jì)能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、集成電路工藝實(shí)驗(yàn)和集成電路版圖設(shè)計(jì)等。

4.模擬集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路CAD設(shè)計(jì)、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計(jì)方法和混合集成電路設(shè)計(jì)等。此外，還包括Synopsis認(rèn)證培訓(xùn)相關(guān)課程。

5.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、硬件描述語(yǔ)言、VLSI測(cè)試技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)綜合和時(shí)序分析等。

6.射頻集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、電磁場(chǎng)技術(shù)、電磁場(chǎng)與

天線(xiàn)和通訊原理等。

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認(rèn)識(shí)規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練，既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)取的科學(xué)精神，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又要保證基礎(chǔ)，注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上，應(yīng)減少緊隨理論課開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，增加綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評(píng)估的機(jī)會(huì)，加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，加大實(shí)驗(yàn)室軟、硬件建設(shè)力度。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè)，制訂修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件，修訂完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和指導(dǎo)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，科學(xué)安排課程實(shí)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給學(xué)生充分的自由空間，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考應(yīng)該怎樣做，使實(shí)驗(yàn)成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來(lái)豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，如借助實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)，利用仿真技術(shù)，加強(qiáng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，使學(xué)生增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。高水平的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍建設(shè)的制度，對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱(chēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，從職稱(chēng)、待遇等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以?xún)A斜，保證實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實(shí)習(xí)基地建設(shè)，增加就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。開(kāi)展校內(nèi)外實(shí)習(xí)是提高學(xué)生實(shí)踐技能的重要手段。

實(shí)習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐技能的重要場(chǎng)所，對(duì)集成電路專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實(shí)力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè)，給能夠提供實(shí)習(xí)場(chǎng)所并愿意支持學(xué)校完成實(shí)習(xí)任務(wù)的單位掛實(shí)習(xí)基地牌匾。另外，可以把企業(yè)請(qǐng)進(jìn)來(lái)，聯(lián)合構(gòu)建集成電路專(zhuān)業(yè)校內(nèi)實(shí)踐基地，把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無(wú)縫聯(lián)接。

5.重視畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是集成電路專(zhuān)業(yè)教學(xué)中最重要的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作一般都被安排在最后一個(gè)學(xué)期，此時(shí)學(xué)生面臨找工作和準(zhǔn)備考研復(fù)試的問(wèn)題，畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和質(zhì)量有時(shí)很難保證。為了進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級(jí)上半學(xué)期就開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)槟菚r(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專(zhuān)業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，在此時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面可以和專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來(lái)，另一方面便于指導(dǎo)教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育和督促。

選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過(guò)選題來(lái)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向和主要內(nèi)容，是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定著畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。因此教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計(jì)題目開(kāi)始。集成電路專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向，在選題過(guò)程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問(wèn)題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以讓學(xué)生們適當(dāng)?shù)貐⑴c教師的科研活動(dòng)，以激發(fā)其專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高實(shí)踐能力。

6.全面考核評(píng)價(jià)，科學(xué)檢驗(yàn)技能培養(yǎng)的效果。實(shí)踐技能考核是檢驗(yàn)實(shí)踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核，實(shí)踐教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對(duì)實(shí)踐教學(xué)的考核，影響了實(shí)踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，每個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的考核，既要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，也要加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的考核。

對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行過(guò)程中進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進(jìn)行評(píng)價(jià)；事后考核是指實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)。這兩部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課考核成績(jī)，并于期末計(jì)入課程總成績(jī)。這樣做使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)課效果。此外，還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)考核。

7.借助學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新能力。集成電路專(zhuān)業(yè)的學(xué)科競(jìng)賽是通過(guò)針對(duì)基本理論知識(shí)以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力設(shè)計(jì)的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競(jìng)賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競(jìng)賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)完成競(jìng)賽任務(wù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神。

在參加競(jìng)賽的整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的若干門(mén)專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行回顧，靈活運(yùn)用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設(shè)計(jì)思想和解決問(wèn)題的辦法，既檢驗(yàn)了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又促使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過(guò)考察學(xué)生在參賽過(guò)程中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，認(rèn)真總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn)，分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題和不足，能夠相應(yīng)地改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容，有利于提高技能教學(xué)的有效性。

此外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目，通過(guò)這些項(xiàng)目的研究可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

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篇5

集成電路是當(dāng)今信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎(chǔ)和源動(dòng)力，已經(jīng)高度滲透與融合到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的每個(gè)領(lǐng)域，其技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一[1]，美國(guó)更將其視為未來(lái)20年從根本上改造制造業(yè)的四大技術(shù)領(lǐng)域之首。我國(guó)擁有全球最大、增長(zhǎng)最快的集成電路市場(chǎng)，2013年規(guī)模達(dá)9166億元，占全球市場(chǎng)份額的50%左右。近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展集成電路，在上海浦東等地建立了集成電路產(chǎn)業(yè)基地，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試等方面的專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才需求巨大。為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求，推進(jìn)我國(guó)集成電路發(fā)展，許多高校開(kāi)設(shè)了電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，以培養(yǎng)集成電路方向的專(zhuān)業(yè)人才。集成電路版圖設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)與集成電路工藝之間必不可少的環(huán)節(jié)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在從事集成電路設(shè)計(jì)工作的電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生中，由于具有更多的電路知識(shí)儲(chǔ)備，研究生的從業(yè)比例比本科生高出很多。而以集成電路版圖為代表包括集成電路測(cè)試以及工藝等與集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的工作，相對(duì)而言對(duì)電路設(shè)計(jì)知識(shí)的要求低很多。因而集成電路版圖設(shè)計(jì)崗位對(duì)本科生而言更具競(jìng)爭(zhēng)力。在版圖設(shè)計(jì)崗位工作若干年知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累也將有利于從事集成電路設(shè)計(jì)工作。因此，版圖設(shè)計(jì)工程師的培養(yǎng)也成為了上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科人才培養(yǎng)的重要方向和辦學(xué)特色。本文根據(jù)上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)的目標(biāo)，結(jié)合本校人才培養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)建設(shè)目標(biāo)，就集成電路版圖設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

一、優(yōu)化理論教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段，突出課程特點(diǎn)

集成電路版圖作為一門(mén)電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)課程，教學(xué)內(nèi)容與電子技術(shù)（模擬電路和數(shù)字電路）、半導(dǎo)體器件、集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等先修課程中的電路理論、器件基礎(chǔ)和工藝原理等理論知識(shí)緊密聯(lián)系，同時(shí)版圖設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)踐特點(diǎn)。因此，必須從本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)和整個(gè)專(zhuān)業(yè)課程布局出發(fā)，注重課程與其他課程承前啟后，有機(jī)融合，摸索出一套實(shí)用有效的教學(xué)方法。在理論授課過(guò)程中從集成電路的設(shè)計(jì)流程入手，在CMOS集成電路和雙極集成電路基本工藝進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，從版圖基本單元到電路再到芯片循序漸進(jìn)地講授集成電路版圖結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理和方法，做到與上游知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通。

集成電路的規(guī)模已發(fā)展到片上系統(tǒng)（SOC）階段，教科書(shū)的更新速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于集成電路技術(shù)的發(fā)展速度。集成電路工藝線(xiàn)寬達(dá)到了納米量級(jí)，對(duì)于集成電路版圖設(shè)計(jì)在當(dāng)前工藝條件下出現(xiàn)的新問(wèn)題和新規(guī)則，通過(guò)查閱最新的文獻(xiàn)資料，向?qū)W生介紹版圖設(shè)計(jì)前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)拓學(xué)生視野，提升學(xué)習(xí)熱情。在課堂教學(xué)中盡量減少冗長(zhǎng)的公式和繁復(fù)的理論推導(dǎo)，將理論講解和工程實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)工程案例使學(xué)生了解版圖設(shè)計(jì)是科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。比如，在有關(guān)天線(xiàn)效應(yīng)的教學(xué)過(guò)程中針對(duì)一款采用中芯國(guó)際（SMIC）0.18um 1p6m工藝的雷達(dá)信號(hào)處理SOC 芯片，結(jié)合跳線(xiàn)法和反偏二極管的天線(xiàn)效應(yīng)消除方法，詳細(xì)闡述版圖設(shè)計(jì)中完全修正天線(xiàn)規(guī)則違例的關(guān)鍵步驟，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了較好的教學(xué)效果。

集成電路版圖起著承接電路設(shè)計(jì)和芯片實(shí)現(xiàn)的重要作用。通過(guò)版圖設(shè)計(jì)，可以將立體的電路轉(zhuǎn)化為二維的平面幾何圖形，再通過(guò)工藝加工轉(zhuǎn)化為基于半導(dǎo)體硅材料的立體結(jié)構(gòu)[2]。集成電路版圖設(shè)計(jì)是集成電路流程中的重要環(huán)節(jié)，與集成電路工藝密切相關(guān)。為了讓學(xué)生獲得直觀、準(zhǔn)確和清楚的認(rèn)識(shí)，制作了形象生動(dòng)、圖文并茂的多媒體教學(xué)課件，將集成電路典型的設(shè)計(jì)流程、雙極和CMOS集成電路工藝流程、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、版圖的層次等內(nèi)容以圖片、Flash動(dòng)畫(huà)、視頻等形式進(jìn)行展示。

版圖包含了集成電路尺寸、各層拓?fù)涠x等器件相關(guān)的物理信息數(shù)據(jù)[3]。掩膜上的圖形決定著芯片上器件或連接物理層的尺寸。因此版圖上的幾何圖形尺寸與芯片上物理層的尺寸直接相關(guān)。而集成電路制造廠(chǎng)家根據(jù)版圖數(shù)據(jù)來(lái)制造掩膜，對(duì)于同種工藝各個(gè)foundry廠(chǎng)商所提供的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則各不相同[4]。教學(xué)實(shí)踐中注意將先進(jìn)的典型芯片版圖設(shè)計(jì)實(shí)例引入課堂，例如舉出臺(tái)灣積體電路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工藝的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的芯片版圖實(shí)例，讓學(xué)生從當(dāng)今業(yè)界實(shí)際制造芯片的角度學(xué)習(xí)和掌握版圖設(shè)計(jì)的規(guī)則，同時(shí)切實(shí)感受到模擬版圖和數(shù)字版圖設(shè)計(jì)的藝術(shù)。

二、利用業(yè)界主流EDA工具，構(gòu)建基于完整版圖設(shè)計(jì)流程的實(shí)驗(yàn)體系

集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采用了Cadence公司的EDA工具進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。Cadence的EDA產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、功能驗(yàn)證、集成電路（IC）綜合及布局布線(xiàn)、物理驗(yàn)證、PCB設(shè)計(jì)和硬件仿真建模模擬、混合信號(hào)及射頻IC設(shè)計(jì)、全定制IC設(shè)計(jì)等。全球知名半導(dǎo)體與電子系統(tǒng)公司如AMD、NEC、三星、飛利浦均將Cadence軟件作為其全球設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。將業(yè)界主流的EDA設(shè)計(jì)軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生畢業(yè)后很快適應(yīng)崗位，盡快進(jìn)入角色。

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室配備了多臺(tái)高性能Sun服務(wù)器、工作站以及60臺(tái)供學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的PC機(jī)。服務(wù)器中安裝的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、電路圖設(shè)計(jì)工具Composer、電路模擬工具Analog Artist、版圖設(shè)計(jì)工具Virtuoso Layout Editing、版圖驗(yàn)證工具Dracula 和Diva、自動(dòng)布局布線(xiàn)工具Preview和Silicon Ensemble。

Cadence軟件是按照庫(kù)（Library）、單元（Cell）、和視圖（View）的層次實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的管理。庫(kù)、單元和視圖三者之間的關(guān)系為庫(kù)文件是一組單元的集合，包含著各個(gè)單元的不同視圖。庫(kù)文件包括技術(shù)庫(kù)和設(shè)計(jì)庫(kù)兩種，設(shè)計(jì)庫(kù)是針對(duì)用戶(hù)設(shè)立，不同的用戶(hù)可以有不同的設(shè)計(jì)庫(kù)。而技術(shù)庫(kù)是針對(duì)工藝設(shè)立，不同特征尺寸的工藝、不同的芯片制造商的技術(shù)庫(kù)不同。為了讓學(xué)生在掌握主流EDA工具使用的同時(shí)對(duì)版圖設(shè)計(jì)流程有準(zhǔn)確、深入的理解，安排針對(duì)無(wú)錫上華公司0.6um兩層多晶硅兩層金屬（Double Poly Double Metal）混合信號(hào)CMOS工藝的一系列實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握包括從電路圖的建立、版圖建立與編輯、電學(xué)規(guī)則檢查（ERC），設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）、到電路圖-版圖一致性檢查（LVS）的完整的版圖設(shè)計(jì)流程[5]。通過(guò)完整的基于設(shè)計(jì)流程的版圖實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能較好地掌握電路設(shè)計(jì)工具Composer、版圖設(shè)計(jì)工具Virtuoso Layout Editor以及版圖驗(yàn)證工具Dracula和Diva的使用，同時(shí)對(duì)版圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟形成清晰的認(rèn)識(shí)。

以下以CMOS與非門(mén)為例，介紹基于一個(gè)完整的數(shù)字版圖設(shè)計(jì)流程的教學(xué)實(shí)例。

在CMOS與非門(mén)的版圖設(shè)計(jì)中，首先要求學(xué)生建立設(shè)計(jì)庫(kù)和技術(shù)庫(kù)，在技術(shù)庫(kù)中加載CSMC 0.6um的工藝的技術(shù)文件，將設(shè)計(jì)庫(kù)與技術(shù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。然后在設(shè)計(jì)庫(kù)中用Composer中建立相應(yīng)的電路原理圖（schematic），進(jìn)行ERC檢查。再根據(jù)電路原理圖用Virtuoso Layout Editor工具繪制對(duì)應(yīng)的版圖（layout）。版圖繪制步驟依次為MOS晶體管的有源區(qū)、多晶硅柵極、MOS管源區(qū)和漏區(qū)的接觸孔、P+注入、N阱、N阱接觸、N+注入、襯底接觸、金屬連線(xiàn)、電源線(xiàn)、地線(xiàn)、輸入及輸出。基本的版圖繪制完成之后，將輸入、輸出端口以及電源線(xiàn)和地線(xiàn)的名稱(chēng)標(biāo)注于版圖的適當(dāng)位置處，再在Dracula工具中利用幾何設(shè)計(jì)規(guī)則文件進(jìn)行DRC驗(yàn)證。然后利用GDS版圖數(shù)據(jù)與電路圖網(wǎng)表進(jìn)行版圖與原理圖一致性檢查（LVS），修改其中的錯(cuò)誤并按最小面積優(yōu)化版圖，最后版圖全部通過(guò)檢查，設(shè)計(jì)完成。圖1和圖2分別給出了CMOS與非門(mén)的原理圖和版圖。

篇6

集成電路設(shè)計(jì)公司在招聘版圖設(shè)計(jì)員工時(shí)，除了對(duì)員工的個(gè)人素質(zhì)和英語(yǔ)的應(yīng)用能力等要求之外，大部分是考查專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的能力。一般都會(huì)對(duì)新員工做以下要求：熟悉半導(dǎo)體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設(shè)計(jì)，了解電路原理，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)；熟悉Foundry廠(chǎng)提供的工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則；掌握主流版圖設(shè)計(jì)和版圖驗(yàn)證相關(guān)EDA工具；完成手工版圖設(shè)計(jì)和工藝驗(yàn)證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設(shè)計(jì)人員除了懂得IC設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要熟悉Foundry廠(chǎng)的工作流程、制程原理等相關(guān)知識(shí)[3]。正因?yàn)槠湫枰莆盏闹R(shí)面廣，而國(guó)內(nèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)這方面專(zhuān)業(yè)比較晚，IC版圖設(shè)計(jì)工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師，就成為各設(shè)計(jì)公司和獵頭公司爭(zhēng)相角逐的人才[4，5]。

二、針對(duì)企業(yè)要求的版圖設(shè)計(jì)教學(xué)規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設(shè)計(jì)。數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)是由自動(dòng)布局布線(xiàn)工具結(jié)合版圖驗(yàn)證工具實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)布局布線(xiàn)工具加載準(zhǔn)備好的由verilog程序經(jīng)過(guò)DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)文件和I/O的庫(kù)文件，它包括物理庫(kù)、時(shí)序庫(kù)、時(shí)序約束文件。在數(shù)字版圖設(shè)計(jì)時(shí)，一是熟練使用自動(dòng)布局布線(xiàn)工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學(xué)校開(kāi)設(shè)這門(mén)課程，可以推薦學(xué)生自學(xué)或是參加專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。二是數(shù)字邏輯標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)的設(shè)計(jì)，可以由Foundry廠(chǎng)提供，也可由公司自定制標(biāo)準(zhǔn)單元版圖庫(kù)，因此對(duì)于初學(xué)者而言設(shè)計(jì)好標(biāo)準(zhǔn)單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關(guān)重要。2.模擬版圖設(shè)計(jì)。在模擬集成電路設(shè)計(jì)中，無(wú)論是CMOS還是雙極型電路，主要目標(biāo)并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問(wèn)題。作為版圖設(shè)計(jì)者，更關(guān)心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關(guān)系，應(yīng)當(dāng)知道為什么差分對(duì)需要匹配，應(yīng)當(dāng)知道有關(guān)信號(hào)流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線(xiàn)等需要考慮的問(wèn)題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎(chǔ)上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說(shuō)仍然是一個(gè)問(wèn)題，但不再是壓倒一切的問(wèn)題。在模擬電路版圖設(shè)計(jì)中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)師作為前端電路設(shè)計(jì)師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線(xiàn)是否合理、導(dǎo)線(xiàn)是否有大電流流過(guò)等，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設(shè)計(jì)。集成電路逆向設(shè)計(jì)其實(shí)就是芯片反向設(shè)計(jì)。它是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片技術(shù)原理、設(shè)計(jì)思路、工藝制造、結(jié)構(gòu)機(jī)制等方面的深入洞悉。因此，對(duì)工藝了解的要求更高。反向設(shè)計(jì)流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗(yàn)證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗(yàn)證及后仿真等。設(shè)計(jì)公司對(duì)反向版圖設(shè)計(jì)的要求較高，版圖設(shè)計(jì)工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設(shè)計(jì)師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元電路工作原理。

三、教學(xué)實(shí)現(xiàn)

篇7

關(guān)鍵詞：集成電路；電子元件；測(cè)量；故障；維修

中圖分類(lèi)號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

集成電路是將基本的邏輯門(mén)以及它們的組合可以完成某種邏輯操作的電路集成在一塊基元的芯片或者電子電路。在電路中用字。IC。表示，即英文Integrated- circuit的縮寫(xiě)。在實(shí)際使用中，我們需要關(guān)心的是它的主要參數(shù)和引腳分析。參數(shù)是指電參數(shù)和使用時(shí)的極限參數(shù)，其中電參數(shù)包括典型工作電壓下的靜態(tài)工作電流、增益、最大輸出功率。極限參數(shù)包括電源電壓、功耗、工作環(huán)境溫度和儲(chǔ)存溫度的極限值。

一、集成電路的檢測(cè)

我們?cè)跈z測(cè)前要了解集成電路及其相關(guān)電路的工作原理，熟悉所用集成電路的功能、內(nèi)部電路、主要電氣參數(shù)、各引腳的作用以及引腳的正常電壓、波形與元件組成電路的工作原理。具體如下：

（一）、確定檢修參數(shù)

檢修集成電路前，除要了解集成塊本身外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電氣性能參數(shù)、各引出腳的功能和正常使用電壓、波形等外，還應(yīng)了解它與元器件組成電路的原理。知道信號(hào)從那個(gè)引腳輸人到集成電路內(nèi)部， 對(duì)于信號(hào)在集成電路內(nèi)部的處理知道結(jié)果就可以了; 而輸出是從那個(gè)引腳到外電路的， 修理時(shí)要人為的輸人一個(gè)信號(hào)以檢查輸出正確與否，如是放大還是衰減。

（二）、集成電路引腳的識(shí)別

集成電路封裝形式多種多樣，引腳識(shí)別方法也不一樣。因此，在使用集成電路前，必須認(rèn)真查對(duì)識(shí)別集成電路的引腳，確認(rèn)電源、地、輸入、輸出、控制等引腳號(hào)，以免因接錯(cuò)而損壞器件。

引腳排列的一般規(guī)律為：圓形集成電路，識(shí)別時(shí)，面向引腳正視，從定位銷(xiāo)順時(shí)針?lè)较蛞来螢?，2，3，4，…。圓形多用于模擬集成電路。扁平和雙列直插型集成電路，識(shí)別時(shí)，將文字符號(hào)標(biāo)記正放(一般集成電路上有一圓點(diǎn)或一缺口，將缺口或圓點(diǎn)置于左方)，由頂部俯視，從左下腳起，按逆時(shí)針?lè)较驍?shù)，依次為1，2，3，4，…。扁平型多用于集成電路，雙列直插型廣泛應(yīng)用于模擬和數(shù)字集成電路。

（三）、集成電路不在線(xiàn)直流電阻測(cè)量法

不在線(xiàn)直流電阻測(cè)量法是指集成電路沒(méi)有裝在印制電路板上或集成電路未與元件連接時(shí)，測(cè)量集成電路的各引腳對(duì)于地腳的正、反向電阻。具體測(cè)量方法是：首先，在集成電路手冊(cè)上或技術(shù)資料中找到被測(cè)集成電路的型號(hào)，查到該集成電路各引腳對(duì)地接地腳的正、反向電阻的參考值；其次，用萬(wàn)用表R*1KΩ 檔，一般不用R*1Ω 檔測(cè)試，以防測(cè)試電流太大而損壞集成電路。測(cè)量前應(yīng)歐姆校零，還要熟悉引腳的功能，正、反向電阻值。用萬(wàn)用表測(cè)量各腳與地之間的電阻值，并與正常值相比較，以判斷不正常的部位。當(dāng)然采用這種方法也必須事先知道正常時(shí)的電阻值。

（四）、要選用內(nèi)阻較大的測(cè)試儀表

例如測(cè)集成電路引腳的直流電壓時(shí)， 應(yīng)用表頭內(nèi)阻大于20 KΩ/V周的萬(wàn)用表， 否則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。要使功率集成電路散熱良好，不允許在不帶散熱片的情況下，處于大功率工作狀態(tài)。引線(xiàn)要合理， 如要加接元器件來(lái)代替其內(nèi)部已經(jīng)要損壞的電路，應(yīng)選用小型元器件，以免造成不必要的寄生禍合。

（五）、測(cè)試時(shí)按照規(guī)范進(jìn)行

在測(cè)試的時(shí)候不要因?yàn)闇y(cè)試人員的不慎造成引腳間短路，電壓測(cè)量或用示波器探頭測(cè)試波形時(shí)，表筆或探頭不要由于滑動(dòng)而造成集成電路引腳間短路，可以選用各個(gè)端子短接的外接板對(duì)等價(jià)引腳進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)樗查g大電流對(duì)器件的沖擊會(huì)導(dǎo)致集成電路的損害。

（六）、在線(xiàn)直流電壓測(cè)量法

這種方法是判斷集成電路好壞的常用方法。它是用萬(wàn)用表的直流電壓檔，測(cè)出各引腳對(duì)地的直流電壓值，然后與標(biāo)注的參考電壓進(jìn)行比較，并結(jié)合其內(nèi)部和電路進(jìn)行比較，據(jù)此來(lái)判斷集成電路的好壞。采用這種方法，必須事先了解正常時(shí)的各腳直流電壓(在強(qiáng)信號(hào)和弱信號(hào)兩種狀態(tài)下的直流電壓)。實(shí)際檢查時(shí)，因?yàn)楦髂_電壓的變化較小，因而有時(shí)會(huì)錯(cuò)過(guò)不正常的部位；或有幾個(gè)管腳的電壓同時(shí)改變，使得判斷困難。為此最好能事先了解該集成塊的內(nèi)部電路圖，至少要有內(nèi)部方框圖，了解各腳的電壓是由外部供給的還是內(nèi)部送出的。這樣，會(huì)給判斷帶來(lái)很大的方便，比較容易判斷出故障的原因是由集成塊內(nèi)部還是其元器件引起的。

二、集成電路的性能檢測(cè)

為了保證數(shù)字系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作，精心檢測(cè)所采用的數(shù)字集成電路器件是必不可少的步驟。這種檢測(cè)包括對(duì)邏輯功能的檢測(cè)和必要時(shí)對(duì)某些參數(shù)的檢測(cè)。不僅在使用元器件前必須確切知道它的邏輯功能是否正常，而且在測(cè)試電路的過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)某些問(wèn)題或故障時(shí)，還需要檢測(cè)其邏輯功能。數(shù)字集成電路器件邏輯功能的檢測(cè)分靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)蓚€(gè)步驟，應(yīng)當(dāng)遵循的原則是。 先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)。。

（一）、靜態(tài)測(cè)試

靜態(tài)測(cè)試的方法是：在規(guī)定的電源電壓范圍內(nèi)，在輸出端不接任何負(fù)載的情況下，將各輸入端分別接入一定的電平。測(cè)量輸入、輸出端的高低電平是否符合規(guī)定值，并按真值表判斷邏輯關(guān)系是否正確。靜態(tài)測(cè)試可以用數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱、邏輯電平筆、萬(wàn)用表等完成。

（二）、動(dòng)態(tài)測(cè)試

動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法是：在輸入端加入合適的脈沖信號(hào)，根據(jù)輸入、輸出波形分析邏輯關(guān)系是否正確。通常用示波器進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，觀察其輸入、輸出波形與標(biāo)準(zhǔn)波形是否相同。

三、電路故障分析方法

電路故障分析對(duì)檢查故障具有決定性指導(dǎo)作用，沒(méi)有正確的電路故障分析過(guò)程和結(jié)果，就不會(huì)獲得檢修的成功，這里說(shuō)明電路故障分析在檢查過(guò)程中運(yùn)用步驟和方法：

有了相對(duì)具體的電路部分后，通過(guò)電路圖在這些電路中找出測(cè)試點(diǎn)，決定是檢測(cè)電壓還是檢測(cè)電流或其它參數(shù)，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析，確定這一電路是否正常；檢查故障分析過(guò)程中，首先遇到具體故障現(xiàn)象，根據(jù)故障現(xiàn)象先從整體上進(jìn)行電路故障分析，即通過(guò)具體的故障現(xiàn)象定位電路出現(xiàn)故障的地方；有了上述分析結(jié)果，再回到電路中對(duì)所懷疑元器件進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)和確定，最終結(jié)合電路圖定性出現(xiàn)的問(wèn)題；對(duì)于不正常的電路進(jìn)行深層次分析，具體到元器件是否損壞、性能是否惡劣、有否開(kāi)路或電路故障。

四、具體集成電路檢測(cè)和故障分析

集成電路O CL 功放電路圖如下圖所示。檢查分析如下：

檢查這種電路時(shí)，將揚(yáng)聲器先與電路斷開(kāi)，以防檢查過(guò)程中的操作不當(dāng)損壞揚(yáng)聲器。注意：當(dāng)測(cè)量輸出引腳直流電壓不為0V 時(shí)，還應(yīng)該檢查揚(yáng)聲器是否已經(jīng)損壞。首先檢查集成電路的輸出引腳直流電壓，正常時(shí)為0V ；若不為0V 再測(cè)量正、負(fù)電源引腳上的直流電壓是否相等，不等時(shí)間差電源電路或電源引腳上的濾波電容；測(cè)量?jī)蓚€(gè)電源引腳上直流電壓正常之后，測(cè)量集成電路的其他引腳的直流電壓。如果測(cè)量輸出引腳直流電壓為0V ，還要測(cè)量正、負(fù)電源引腳上的直流電壓是否有活是否正常。

五、集成電路使用的注意事項(xiàng)

集成電路使用時(shí)，電源電壓要符合要求。TTL電路為+5V，CMOS電路為3～18V，電壓要穩(wěn)，濾波要好。集成電路使用時(shí)，要考慮系統(tǒng)的工作速度，工作速度較高時(shí)，宜用TTL電路(工作頻率>1MHz)；工作速度較低時(shí)，應(yīng)用CMOS電路。集成電路使用時(shí)，不允許超過(guò)其規(guī)定的極限參數(shù)。集成電路插裝時(shí)，要注意管腳序號(hào)，不能插錯(cuò)。CMOS集成電路多余的輸入端絕對(duì)不能懸空，要根據(jù)邏輯關(guān)系進(jìn)行處理。輸出端不允許與電源或地短路，輸出端不允許并聯(lián)使用。集成電路焊接時(shí)，不得使用大于45W的電烙鐵，連續(xù)焊接的時(shí)間不能超過(guò)10秒。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們即可準(zhǔn)確地檢測(cè)出集成電路的有關(guān)性能指標(biāo)，正確地使用集成電路，使電路系統(tǒng)正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 高澤涵.電子電路故障診斷技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000,11.

篇8

【關(guān)鍵詞】電子信息科學(xué)與技術(shù)微電子課程體系建設(shè)教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】大連海事大學(xué)教改項(xiàng)目：電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)工程人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)改革（項(xiàng)目編號(hào)：2016Z03）；大連海事大學(xué)教改項(xiàng)目：面向2017級(jí)培養(yǎng)方案的《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系研究與設(shè)計(jì)（項(xiàng)目編號(hào)：2016Y21）。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2018）01-0228-02

1.開(kāi)設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》的意義

目前，高速發(fā)展的集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)使集成電路設(shè)計(jì)人才成為最搶手的人才，掌握微電子技術(shù)是IC設(shè)計(jì)人才的重要基本技能之一。本文希望通過(guò)對(duì)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的研究與設(shè)計(jì)，能夠提高學(xué)生對(duì)集成電路制作工藝的認(rèn)識(shí)，提高從事微電子行業(yè)的興趣，拓寬知識(shí)面和就業(yè)渠道，從而培養(yǎng)更多的微電子發(fā)展的綜合人才，促進(jìn)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和科學(xué)技術(shù)水平的提高。

2.目前學(xué)科存在的問(wèn)題

目前電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的集成電路方向開(kāi)設(shè)的課程已有低頻電子線(xiàn)路、數(shù)字邏輯與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、集成電路設(shè)計(jì)原理等。雖然課程開(kāi)設(shè)種類(lèi)較多，但課程體系不夠完善。由于現(xiàn)在學(xué)科重心在電路設(shè)計(jì)上，缺少對(duì)于器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料特性講解[1]，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中不能夠完全理解。比如MOS管，雖然學(xué)生們學(xué)過(guò)其基本特性，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)他們對(duì)N溝道和P溝道的工作原理知之甚少。

近來(lái)學(xué)校正在進(jìn)行本科學(xué)生培養(yǎng)的綜合改革，在制定集成電路方向課程體系時(shí)，課題組成員對(duì)部分學(xué)校的相關(guān)專(zhuān)業(yè)展開(kāi)調(diào)研。我們發(fā)現(xiàn)大部分擁有電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的高校都開(kāi)設(shè)了微電子課程。譬如華中科技大學(xué)設(shè)置了固體電子學(xué)基礎(chǔ)、微電子器件與IC設(shè)計(jì)、微電子工藝學(xué)以及電子材料物理等課程。[2]又如電子科技大學(xué)設(shè)置了固體物理、微電子技術(shù)學(xué)科前沿、半導(dǎo)體光電器件以及高級(jí)微電子技術(shù)等課程。[3]因此學(xué)科課題組決定在面向2017級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程培養(yǎng)方案中，集成電路設(shè)計(jì)方向在原有的《集成電路設(shè)計(jì)原理》、《集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用》基礎(chǔ)上，新增設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程希望學(xué)生通過(guò)掌握微電子技術(shù)的原理、工藝和設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)和工程開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。

3.微電子課程設(shè)置

出于對(duì)整體課程體系的考慮，微電子課程總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。課程呈現(xiàn)了微電子技術(shù)的基本概論、半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)、集成電路的制造工藝及封裝測(cè)試等內(nèi)容。[4]如表1所示，為課程的教學(xué)大綱。

微電子技術(shù)的基本概論是本課程的入門(mén)。通過(guò)第一章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)本課程有初步的認(rèn)識(shí)。

構(gòu)成集成電路的核心是半導(dǎo)體器件，理解半導(dǎo)體器件的基本原理是理解集成電路特性的重要基礎(chǔ)。為此，第二章重點(diǎn)介紹當(dāng)代集成電路中的主要半導(dǎo)體器件，包括PN結(jié)、雙極型晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET）等器件的工作原理與特性。要求學(xué)生掌握基本的微電子器件設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，具備分析微電子器件性能和利用半導(dǎo)體物理學(xué)等基本原理解決問(wèn)題的能力。

第三章介紹硅平面工藝的基本原理、工藝方法，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹微電子技術(shù)不斷發(fā)展對(duì)工藝技術(shù)提出的新要求。內(nèi)容部分以集成電路發(fā)展的順序展開(kāi)，向?qū)W生展示各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

第四章圍繞芯片單片制造工藝以外的技術(shù)展開(kāi)，涵蓋著工藝集成技術(shù)、封裝與測(cè)試以及集成電路工藝設(shè)計(jì)流程，使學(xué)生對(duì)微電子工藝的全貌有所了解。

4.教學(xué)模式

目前大部分高校的微電子課程仍沿用傳統(tǒng)落后的教學(xué)模式，即以教師灌輸理論知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主。這種模式在一定程度上限制了學(xué)生主動(dòng)思考和自覺(jué)實(shí)踐的能力，降低學(xué)習(xí)興趣，與本課程授課的初衷相違背。[5]為避免上述問(wèn)題，本文從以下幾個(gè)方面闡述了《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

教學(xué)內(nèi)容：本課程理論知識(shí)點(diǎn)多數(shù)都難以理解且枯燥乏味，僅靠書(shū)本教學(xué)學(xué)生會(huì)十分吃力。因此，我們制作多媒體課件來(lái)輔助教學(xué)，將知識(shí)點(diǎn)采用動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)展現(xiàn)。例如可通過(guò)動(dòng)畫(huà)了解PN結(jié)內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)情況、PN結(jié)的摻雜工藝以及其制造技術(shù)。同時(shí)課件中補(bǔ)充了工藝集成與分裝測(cè)試這部分內(nèi)容，加強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際生產(chǎn)、科研的聯(lián)系，便于學(xué)生掌握集成電路工藝設(shè)計(jì)流程。

教學(xué)形式：課內(nèi)理論教學(xué)+課外拓展。

1）課內(nèi)教學(xué)：理論講解仍需教師向?qū)W生講述基本原理，但是在理解運(yùn)用方面采用啟發(fā)式教學(xué)，課堂上增加教師提問(wèn)并提供學(xué)生上臺(tái)演示的機(jī)會(huì)，達(dá)到師生互動(dòng)的目的。依托學(xué)校BBS平臺(tái)，初步建立課程的教學(xué)課件講義、課后習(xí)題及思考題和課外拓展資料的體系，以方便學(xué)生進(jìn)行課后的鞏固與深度學(xué)習(xí)。此外，利用微信或QQ群，在線(xiàn)上定期進(jìn)行答疑，并反饋課堂學(xué)習(xí)的效果，利于老師不斷調(diào)整教學(xué)方法和課程進(jìn)度。還可充分利用微信公眾號(hào)，譬如在課前預(yù)習(xí)指南，幫助學(xué)生做好課堂準(zhǔn)備工作。

2）課外拓展：本課程目標(biāo)是培養(yǎng)具有電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科理論基礎(chǔ)，且有能力將理論付諸實(shí)踐的高素質(zhì)人才。平時(shí)學(xué)生很難直接觀察到半導(dǎo)體器件、集成電路的模型及它們的封裝制造流程，因此課題組計(jì)劃在課余時(shí)間組織同學(xué)參觀實(shí)驗(yàn)室或當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)，使教學(xué)過(guò)程更為直觀，加深學(xué)生對(duì)制造工藝的理解。此外，教師需要充分利用現(xiàn)有的資源（譬如與課程有關(guān)的科研項(xiàng)目），鼓勵(lì)學(xué)生參與和探究。

考核方式：一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的微電子課程考核強(qiáng)調(diào)教學(xué)結(jié)果的評(píng)價(jià)，而本課程組希望考核結(jié)果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教學(xué)進(jìn)度中的考核。課題組決定采用期末筆試考核與平時(shí)課堂表現(xiàn)相結(jié)合的方式，期末筆試成績(jī)由學(xué)生在期末考試中所得的卷面成績(jī)按照一定比例折合而成，平時(shí)成績(jī)考評(píng)方式有隨堂小測(cè)、課后習(xí)題、小組作業(yè)等。這幾種方式將考核過(guò)程融入教學(xué)，能有效地協(xié)助老師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)狀況以及學(xué)習(xí)能力做出準(zhǔn)確評(píng)定。

5.結(jié)語(yǔ)

篇9

關(guān)鍵詞：集成電路 壽命仿真 分析流程 競(jìng)爭(zhēng)失效 CALCE-PWA

中圖分類(lèi)號(hào)：V263.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0067-04

由于電子設(shè)備對(duì)溫度、振動(dòng)最為敏感，且根據(jù)對(duì)電子產(chǎn)品失效原因的統(tǒng)計(jì)，溫度因素占43.3%，振動(dòng)因素占28.7%，由這2種應(yīng)力作用導(dǎo)致的產(chǎn)品的失效為71%[1]。因此，研究集成電路壽命需主要對(duì)溫度和振動(dòng)2種應(yīng)力進(jìn)行仿真、評(píng)估并預(yù)計(jì)。據(jù)此壽命仿真主體結(jié)構(gòu)中涉及的仿真項(xiàng)目主要有熱仿真、振動(dòng)仿真、故障預(yù)計(jì)仿真。在諸如印刷電路板的典型電子產(chǎn)品的服役期內(nèi)，熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力是產(chǎn)品所承受的主要環(huán)境載荷。文獻(xiàn)[2-4]從器件級(jí)薄弱環(huán)節(jié)的失效物理建模出發(fā)，通過(guò)對(duì)整板PCB的振動(dòng)仿真與實(shí)驗(yàn)，計(jì)算了元器件的壽命。文獻(xiàn)[5-7]研究了集成電路的壽命試驗(yàn)條件，并對(duì)PCB電路板組件的溫度分布進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)研究。此外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)集成電路的失效類(lèi)別、失效原因開(kāi)展了大量研究。但是上述研究較多的依賴(lài)物理樣機(jī)試驗(yàn)，且計(jì)算集成電路壽命時(shí)未能綜合考慮集成電路復(fù)雜的失效因素。

該文基于協(xié)同仿真技術(shù)，采用競(jìng)爭(zhēng)失效機(jī)制，選用電子產(chǎn)品中的一個(gè)整板PCB作為研究對(duì)象，對(duì)集成電路壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)集成電路的可靠性進(jìn)行評(píng)估，并減少物理樣機(jī)試驗(yàn)成本。

1 壽命分析流程

基于競(jìng)爭(zhēng)失效機(jī)制的集成電路壽命預(yù)測(cè)的仿真分析流程如圖1所示。首先基于集成電路封裝類(lèi)型完成模型建立；然后分別從熱仿真、振動(dòng)仿真中導(dǎo)入模型所需應(yīng)力參數(shù)，加載集成電路壽命剖面；最后根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)失效機(jī)制，獲取集成電路壽命。其中，集成電路管腳與電路板基板的互連處模型的建立采用競(jìng)爭(zhēng)失效法則（即“最小薄弱原理”）。

整個(gè)流程中各主要步驟如下所示。

（1）獲取集成電路以及電路板組件結(jié)構(gòu)及工藝信息。

（2）根據(jù)電路板組件工作環(huán)境條件制定壽命周期環(huán)境剖面。

（3）基于ANSYS軟件進(jìn)行仿真分析，獲取熱仿真與振動(dòng)仿真結(jié)果，為基于失效物理的故障預(yù)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）建立熱故障預(yù)計(jì)模型與振動(dòng)故障預(yù)計(jì)模型，分別進(jìn)行壽命仿真分析，可得到故障預(yù)計(jì)結(jié)果，基于競(jìng)爭(zhēng)失效機(jī)制，確定集成電路失效狀態(tài)，并得到壽命仿真計(jì)算結(jié)果。

2 研究對(duì)象

項(xiàng)目選取的某PCB電路板組件有限元模型網(wǎng)格劃分圖如圖2所示，圖右顯示了集成電路詳細(xì)模型的網(wǎng)格劃分效果。電路板組件模型采用SolidWorks軟件建立，對(duì)目標(biāo)集成電路進(jìn)行詳細(xì)的三維模型建模，對(duì)其他元器件采用長(zhǎng)寬高與之相同的長(zhǎng)方體等效處理。使用ANSYS軟件進(jìn)行仿真分析，用內(nèi)部MPC約束算法建立接觸單元來(lái)處理各元器件和電路板基板的裝配關(guān)系。

3 壽命周期環(huán)境剖面

熱仿真分析環(huán)境條件根據(jù)基本試驗(yàn)中的各種工作環(huán)境溫度以及產(chǎn)品工作時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)控條件制定。因此，參考典型電子裝備高溫低溫試驗(yàn)條件[8]，確定仿真溫度環(huán)境如下：熱天地面階段工作和不工作溫度為+70 ℃，冷天地面階段工作和不工作溫度為-55℃；熱天飛行階段工作溫度為+55 ℃，冷天飛行階段工作溫度為-40 ℃。

參照典型電子裝備環(huán)境試驗(yàn)條件，確定電路板隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的功率譜密度，其最大值W0為0.04 g2/Hz。綜上，按照電路板實(shí)際工作條件，將環(huán)境應(yīng)力簡(jiǎn)化為溫度循環(huán)1（冷天工作）、溫度循環(huán)2（熱天工作）和隨機(jī)振動(dòng)，見(jiàn)表1。

4 有限元仿真分析

4.1 熱仿真分析

針對(duì)工作環(huán)境溫度為70 ℃、55 ℃、-40 ℃、-55 ℃的情r進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析，表2為環(huán)境溫度70 ℃時(shí)電路板組件溫度云圖和集成電路溫度云圖。

通過(guò)對(duì)70 ℃工作環(huán)境溫度下電路板、集成電路溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得熱分析結(jié)果，電路板組件平均溫度為80.4 ℃，溫升為10.4 ℃，集成電路平均溫度為82.7 ℃，溫升為12.7 ℃。

4.2 振動(dòng)分析

（1）模態(tài)分析。

振動(dòng)分析時(shí)將電路板兩端插入導(dǎo)軌，故約束兩端UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ自由度；同時(shí)電路板兩側(cè)面被壓緊，故約束其UX方向自由度，并將約束載荷置于載荷集Constraints中。獲取電路板組件前三階模態(tài)振型如表3所示。

（2）隨機(jī)振動(dòng)分析。

在完成模態(tài)分析基礎(chǔ)上按照振動(dòng)環(huán)境條件開(kāi)展隨機(jī)振動(dòng)分析，可獲取位移云圖、加速度云圖。表4顯示了電路板組件位移云圖、電路板組件加速度云圖。

對(duì)隨機(jī)振動(dòng)位移與加速度結(jié)果進(jìn)行歸納，可得電路板位移、加速度，集成電路位移，為進(jìn)行集成電路壽命計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。

5 壽命仿真分析

5.1 模型建立

該研究中使用的壽命仿真軟件工具是CALCE-PWA，該軟件是用于電子組件設(shè)計(jì)和分析的一組集成工具，輸入熱分析與振動(dòng)分析的結(jié)果，利用其故障模型可對(duì)印制板器件進(jìn)行工作剖面下的故障預(yù)計(jì)。在完成電路板建模、部件建模和元器件建模的基礎(chǔ)上形成最終模型。

5.2 剖面設(shè)置

從熱仿真結(jié)果中獲取集成電路平均殼溫和集成電路安裝位置的電路板表面平均溫度，并按照溫度剖面將集成電路的詳細(xì)溫度數(shù)據(jù)輸入CALCE-PWA軟件中；結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)仿真結(jié)果設(shè)置振動(dòng)剖面。表5給出溫度循環(huán)1（冷天工作）、溫度循環(huán)2（熱天工作）和振動(dòng)剖面示例。

5.3 壽命預(yù)計(jì)

定義并加載集成電路壽命剖面后，即可以對(duì)集成電路在各種類(lèi)型剖面下的失效前循環(huán)數(shù)/時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，匯總結(jié)果如表6所示。

通過(guò)Miner定理計(jì)算集成電路溫度循環(huán)、隨機(jī)振動(dòng)下的平均首發(fā)故障前時(shí)間，見(jiàn)表7，集成電路失效狀態(tài)為熱失效，失效循環(huán)數(shù)為260 089。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)集成電路故障預(yù)計(jì)的仿真是利用結(jié)構(gòu)、工藝和應(yīng)力等性能參數(shù)建立產(chǎn)品的數(shù)字模型并進(jìn)行失效分析。該文介紹了基于競(jìng)爭(zhēng)失效機(jī)制的集成電路壽命評(píng)估流程，并以某型號(hào)集成電路進(jìn)行仿真分析，確定了該集成電路的失效狀態(tài)與失效循環(huán)次數(shù)。基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的集成電路壽命分析方法可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)各個(gè)階段，并減少物理樣機(jī)試驗(yàn)成本，為評(píng)估集成電路的可靠性提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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篇10

[關(guān)鍵詞]集成電路；失效分析；技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）24-0105-01

1.集成電路失效分析步驟

集成電路的失效分析分為四個(gè)步驟。在確認(rèn)失效現(xiàn)象后，第一步是開(kāi)封前檢查。在開(kāi)封前要進(jìn)行的檢查都是無(wú)損失效分析。開(kāi)封前會(huì)進(jìn)行外觀檢查、X光檢查以及掃描聲學(xué)顯微鏡檢查。第二步是打開(kāi)封裝并進(jìn)行鏡檢。第三步是電性分析。電性分析包括缺陷定位技術(shù)、電路分析以及微探針檢測(cè)分析。第四步是物理分析。物理分析包括剝層、聚焦離子束（FIB）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及VC定位技術(shù)。通過(guò)上述分析得出分析結(jié)論，完成分析報(bào)告，將分析報(bào)告交給相關(guān)技術(shù)人員。相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)相應(yīng)的缺陷進(jìn)行改進(jìn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路失效分析的意義。

2.無(wú)損失效分析技術(shù)

所謂無(wú)損失效分析，就是在不損害分析樣品，不去掉芯片封裝的情況下，對(duì)該樣品進(jìn)行失效分析。無(wú)損失效分析技術(shù)包括外觀檢查、X射線(xiàn)檢查和掃描聲學(xué)顯微鏡檢查。在外觀檢查中，主要是憑借肉眼檢查是否有明顯的缺陷，如塑脂封裝是否開(kāi)裂，芯片的管腳是否接觸良好等等。X射線(xiàn)檢查則是利用X射線(xiàn)的透視性能對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行X射線(xiàn)照射，樣品的缺陷部分會(huì)吸收X射線(xiàn)，導(dǎo)致X射線(xiàn)照射成像出現(xiàn)異常情況。X射線(xiàn)檢測(cè)主要是檢測(cè)集成電路中引線(xiàn)損壞的問(wèn)題，根據(jù)電子器件的大小及電子器件構(gòu)造情況選擇合適的波長(zhǎng)，這樣就會(huì)得到合適的分辨率。而掃描聲學(xué)顯微鏡檢測(cè)是利用超聲波探測(cè)樣品內(nèi)部的缺陷，主要原理是發(fā)射超聲波到樣品內(nèi)部，然后由樣品內(nèi)部返回。根據(jù)反射時(shí)間以及反射距離可以得到檢測(cè)波形，然后對(duì)比正常樣品的波形找出存在缺陷的位置。這種檢測(cè)方法主要檢測(cè)的是由于集成電路塑封時(shí)水氣或者高溫對(duì)器件的損壞，這種損壞常為裂縫或者是脫層。相對(duì)于有損失效分析方法的容易損壞樣品、遺失樣品信息的缺點(diǎn)，無(wú)損失效分析技術(shù)有其特有的優(yōu)勢(shì)，是集成電路失效分析的重要技術(shù)。

3.有損失效分析技術(shù)

3.1 打開(kāi)封裝

有損失效分析首先是對(duì)集成電路進(jìn)行開(kāi)封處理，開(kāi)封處理要做到不損壞芯片內(nèi)部電路。根據(jù)對(duì)集成電路的封裝方式或分析目的不同，采取相應(yīng)的開(kāi)封措施。方法一是全剝離法，此法是將集成電路完全損壞，只留下完整的芯片內(nèi)部電路。缺陷是由于內(nèi)部電路和引線(xiàn)全部被破壞，將無(wú)法進(jìn)行通電動(dòng)態(tài)分析。方法二是局部去除法，此法是利用研磨機(jī)研磨集成電路表面的樹(shù)脂直到芯片。優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)封過(guò)程中不損壞內(nèi)部電路和引線(xiàn)，開(kāi)封后可以進(jìn)行通電動(dòng)態(tài)分析。方法三是全自動(dòng)法，此法是利用硫酸噴射來(lái)達(dá)到局部去除法的效果。

3.2 電性分析

3.2.1 缺陷定位

定位具體失效位置在集成電路失效分析中是一個(gè)重要而困難的項(xiàng)目，只有在對(duì)缺陷的位置有了明確定位后，才能繼而發(fā)現(xiàn)失效機(jī)理以及缺陷的特性。缺陷定位技術(shù)的應(yīng)用是缺陷定位的關(guān)鍵。Emission顯微鏡技術(shù)、OBIRCH（Optical Beam Induce Resistance Change）技術(shù)以及液晶熱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)為集成電路失效分析提供了快捷準(zhǔn)確的定位方法。Emission顯微鏡具有非破壞性和快速精準(zhǔn)定位的特性。它使用光子探測(cè)器來(lái)檢測(cè)產(chǎn)生光電效應(yīng)的區(qū)域。由于在硅片上發(fā)生損壞的部位，通常會(huì)發(fā)生不斷增長(zhǎng)的電子-空穴再結(jié)合而產(chǎn)生強(qiáng)烈的光子輻射。因而這些區(qū)域可以通過(guò)Emission顯微鏡技術(shù)檢測(cè)到。OBIRCH技術(shù)是利用激光束感應(yīng)材料電阻率變化的測(cè)試技術(shù)。對(duì)不同材料經(jīng)激光束掃描可測(cè)得不同的材料阻值的變化；對(duì)于同一種材料若材料由于某種因素導(dǎo)致變性后，同樣也可測(cè)得這一種材質(zhì)電阻率的變化。我們就是借助于這一方法來(lái)探測(cè)金屬布線(xiàn)內(nèi)部的那些可靠患。液晶熱點(diǎn)檢測(cè)是一種非常有效的分析手段，主要是利用液晶的特性來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。但液晶熱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)的要求較高，尤其是對(duì)于液晶的選擇，只有恰當(dāng)?shù)囊壕Р拍苁箼z測(cè)工作順利進(jìn)行。液晶熱點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備一般由偏振顯微鏡、可以調(diào)節(jié)溫度的樣品臺(tái)以及控制電路構(gòu)成。在由晶體各向異性轉(zhuǎn)變?yōu)榫w各向同性時(shí)所需要的臨界溫度的能量要很小，以此來(lái)提高靈敏度。同時(shí)相變溫度應(yīng)控制在30-90攝氏度的可操作范圍內(nèi)，偏振顯微鏡要在正交偏振光下使用，這樣可以提高液晶相變反應(yīng)的靈敏度。

3.2.2 電路分析

電路分析就是根據(jù)芯片電路的版圖和原理圖，結(jié)合芯片失效現(xiàn)象，逐步縮小缺陷部位的電路范圍，最后是利用微探針檢測(cè)技術(shù)來(lái)定位缺陷器件，從而達(dá)到對(duì)于缺陷器件定位的要求。

3.2.3 微探針檢測(cè)技術(shù)

微探針的作用是測(cè)量?jī)?nèi)部器件上的電參數(shù)值，如工作點(diǎn)電壓、電流、伏安特性曲線(xiàn)等。微探針檢測(cè)技術(shù)一般是伴隨電路分析配合使用的，兩者的結(jié)合可以較快的搜尋失效器件。

3.3 物理分析

3.3.1 聚焦離子束（FIB）

聚焦離子束就是利用電透鏡將離子束聚焦成為微小尺寸的顯微切割器，聚焦離子束系統(tǒng)由離子源、離子束聚焦和樣品臺(tái)組成。聚焦離子束的主要應(yīng)用是對(duì)集成電路進(jìn)行剖面，傳統(tǒng)的方法是手工研磨或者是采用硫酸噴劑，這兩種方法雖然可以得到剖面，但是在日益精細(xì)的集成電路中，手工操作速度慢而且失誤率高，所以這兩種方法顯然不適用。聚焦離子束的微細(xì)精準(zhǔn)切割結(jié)合掃描電子顯微鏡高分辨率成像就可以很好的解決剖面問(wèn)題。聚焦離子束對(duì)被剖面的集成電路沒(méi)有限制，定位精度可以達(dá)到0.1um以下，同時(shí)剖面過(guò)程中集成電路受到的應(yīng)力很小，完整地保存了集成電路，使得檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）

掃描電子顯微鏡作為一種高分辨率的微觀儀器，在集成電路的失效分析中有著很好的運(yùn)用。掃描電子顯微鏡是由掃描系統(tǒng)和信號(hào)檢測(cè)放大系統(tǒng)組成，原理是利用聚焦的電子束轟擊器件表面從而產(chǎn)生許多電子信號(hào)，將這些電子信號(hào)放大作為調(diào)制信號(hào)，連接熒光屏便可得到器件表面的圖像。對(duì)于不同層次的信號(hào)采集可以選用不同的電子信號(hào)，那樣所得到的圖像也將不同。

3.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）

透射電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)到0.1nm，其大大優(yōu)于掃描電子顯微鏡。集成電路的器件尺寸在時(shí)代的發(fā)展中變得越來(lái)越小，運(yùn)用透射電子顯微鏡可以更好的研究產(chǎn)品性能，在集成電路失效分析中，透射電子顯微鏡可以清晰地分析器件缺陷。透射電子顯微鏡將更好地滿(mǎn)足集成電路失效分析對(duì)檢測(cè)工具的解析度要求。

3.3.4 VC定位技術(shù)

前文講述的利用Emission/OBIRCH/液晶技術(shù)來(lái)定位集成電路中的失效器件，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中熱點(diǎn)的位置往往面積偏大，甚至?xí)x失效點(diǎn)幾十個(gè)微米，這就需要一種更精確的定位技術(shù)，可以把失效范圍進(jìn)一步縮小。VC（VoltageContrast）定位技術(shù)基于SEM或FIB，可以把失效范圍進(jìn)一步縮小，很好地解決了這一難題。VC定位技術(shù)是利用SEM或者FIB的一次電子束或離子束在樣品表面進(jìn)行掃描。硅片表面不同部位具有不同電勢(shì)，表現(xiàn)出來(lái)不同的明亮對(duì)比度。VC定位技術(shù)可以通過(guò)檢測(cè)不同的明亮對(duì)比度，找出異常亮度的點(diǎn)，從而定位失效點(diǎn)的位置。

4.總結(jié)

我們認(rèn)識(shí)了常用的集成電路失效分析技術(shù)和方法，而更深刻地了解各種技術(shù)的應(yīng)用還需要在實(shí)際的分析工作當(dāng)中積累經(jīng)驗(yàn)，再認(rèn)識(shí)再提高。