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【摘 要】集成电路芯片设计产业是我国重要的战略性新兴产业。对于应用型本科高校的集成电路设计课程体系而言，存在着实践课程不成体系、课堂教学方法单一等相关问题。本文提出拟以工程需求为导向，开展以工程界典型集成电路芯片设计和验证流程为主线的理论和实践教学，以增强学生动手能力和工程创新能力。提出改革课堂教学方法，强调项目式教学，增加学生就业竞争力，形成适合应用型本科高校规划，具有专业特色的集成电路设计本科工程教育课程体系。
【关键词】集成电路
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2018）15-0022-01
集成电路（Integrated Circuit，IC ）芯片设计产业是我国国家战略性新兴产业中非常重要的支柱产业。 在2014 年，国务院曾经颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，旨在加快推进我国的集成电路产业发展。近些年来，我国集成电路产业得到了迅猛发展。但是，业界工程化专业人才的短缺越来越凸显出来。目前在我国芯片设计人员达不到市场需求的10%。集成电路设计人才的培养成为我国高校，特别是应用型高校的迫切任务。
然而，要想真正学好集成电路设计，需要学好多门专业课程，其中不乏很多较难的课程，比如《半导体物理》、《量子力学》等。这些课程对于非研究型高校的本科生来讲有较大难度。公式推导较多，理论性太强，容易打击学生的学习积极性，使学生产生挫折情绪。
同时目前在高校，许多课程内容都严重滞后于目前业界最新的技术发展要求。某些基础知识点不能做到不斷更新，无法保持与市场和企业需求同步。比如目前市场上主流的互补型金属氧化物场效应管（CMOS、BICMOS）工艺，已完全不同于普通模电课本中的双极型管工艺。学生学习模电后只知道双极型管电路，而对CMOS电路一窍不通。
并且，目前普通高校经费投入有限。集成电路设计教学多局限于课堂上的PPT 课件教学，从教学体系上说对于业界工程化设计流程的介绍缺乏连贯性、完整性。学生对于所学知识的理解无法融会贯通，对工程化设计的理解只停留在概念的层面上。并且一般课程安排中存在实践环节较少、实践环节不成完备体系等问题。最终使得学生的工程实践能力不能得到有效提升，用人单位还需要花大量的时间精力人力对应届生进行培训。
针对上述存在的这些问题。笔者就所在单位南京工程学院通信工程学院微电子专业所积累的教学经验，为应用型本科高校集成电路设计专业的课程体系改革提出如下建议。
一、改革课堂教学方法，合理整合和更新课程内容
在教学内容和教学方法上，集成电路设计的教师应该做到授之以渔，而非鱼。对于集成电路设计方向本科生而言，其学习的重点应该是目前国际上主流的集成电路设计EDA工具的设计方法（如Cadence）。同时学生也应掌握市场上最新的主流CMOS 电路和双极型电路基本结构和特点。教师在课堂上减少讲授电路各性能参数具体推导过程。对于半导体物理等理论性很强的课程， 要减少复杂的公式推导，而着重半导体器件工作原理和特性意义的学习，这样可使学生容易接受又有利于后续专业方向课程的学习。一些基础课程，如数字电子技术和FPGA 技术两门课程，可以进行整合合并，适当减少课时数。将学时数用在集成电路设计相关课程中。
二、全面完善实验实践环节，强调学生动手能力和工程创新能力
教学实践内容为工程界主流EDA软件下的大型集成电路设计典型操作流程。
实践环节大致可以分为前端设计阶段、后端设计阶段、测试阶段、芯片封装（可选择）。每一个设计阶段都可以安排相应较为全面的实验，与该阶段的理论知识形成呼应，形成边连边学的模式，有利于学生充分理解书本上的知识。并且所有的实验都应该按照从系统设计开始再到流片、测试的完整设计串接起来。前端的集成电路设计主要为硬件语言描述的上机实验，以编译、仿真为侧重点。主要的目的是让学生能拥有良好的系统全局观，能够掌握过硬的编写代码能力。后端的设计主要采用Cadence公司软件的自动布局布线器SE。教师要重点讲授网表和版图各自的规则，以及他们转化过程中需要注意到的问题。有时候还需要学生考虑全定制版图的设计方法。利用Virtuoso Layout 版图编辑器进行版图的DRC 验证、RVS 验证等一系列的验证。教师在理论课和实验课上要重点介绍标准单元版图和定制版图的区别、工艺制程和版图设计之间的联系。重点是要使得学生建立对版图设计的全局认识，同时也要对IP的保护有更加深刻的理解。实验的最后可以利用Verilog仿真器进行版图的验证。要对学生强调版图的布局以及相关的寄生参数会对整个系统的功能和时序产生影响。使得学生了解后仿真过程对于保证系统设计正确性以及后期制造成本节约的重要意义。要培养学生的认真负责的验证态度。
三、强化项目式教学，强化与企业的合作，增强学生就业竞争力
笔者所在学院集成电路项目式实践考核具体流程和要点如下：1、学生每个人都需要完成必做课题，对有余力的学生可以选择一到两个难度较大的选做课题。这样可以拔尖优秀人才，保底基础较差的学生；2、注意鼓励相互讨论交流，但严格杜绝复制抄袭；3、每个学生都需要提交书面报告，分为预习报告、进展报告和总结报告；4、将学生每日必须完成的工作量化，规定时节点。每日的设计工程保存，每3天一次随机抽查，每周交一次简洁的进展报告；5、教师现场提问，要求学生对完成的项目进行答辩；6、答辩时可让学生现场设计芯片版图某一部分，并作理论解释。全体学生参与点评芯片版图设计质量的优劣；7、教师根据完成项目情况，设计报告和答辩情况，给定学生的实际考核成绩。在实训过程中要让每一个学生都能感受到实际设计工作的严肃性和时间约束性，养成严谨、守时的工程师优秀品质。
目前笔者所在学院已积极联系并实地考察交流了多家集成电路设计企业和培训单位包括QST青软实训、中芯微电子等单位。并以邀请讲座或者兼职教师等形式让经验丰富的企业工程师专家对学生和相关教师进行指导，使我专业集成电路设计教学与企业实际需求无缝对接，从而提高学生就业竞争力。
【关键词】集成电路
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2018）15-0022-01
集成电路（Integrated Circuit，IC ）芯片设计产业是我国国家战略性新兴产业中非常重要的支柱产业。 在2014 年，国务院曾经颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，旨在加快推进我国的集成电路产业发展。近些年来，我国集成电路产业得到了迅猛发展。但是，业界工程化专业人才的短缺越来越凸显出来。目前在我国芯片设计人员达不到市场需求的10%。集成电路设计人才的培养成为我国高校，特别是应用型高校的迫切任务。
然而，要想真正学好集成电路设计，需要学好多门专业课程，其中不乏很多较难的课程，比如《半导体物理》、《量子力学》等。这些课程对于非研究型高校的本科生来讲有较大难度。公式推导较多，理论性太强，容易打击学生的学习积极性，使学生产生挫折情绪。
同时目前在高校，许多课程内容都严重滞后于目前业界最新的技术发展要求。某些基础知识点不能做到不斷更新，无法保持与市场和企业需求同步。比如目前市场上主流的互补型金属氧化物场效应管（CMOS、BICMOS）工艺，已完全不同于普通模电课本中的双极型管工艺。学生学习模电后只知道双极型管电路，而对CMOS电路一窍不通。
并且，目前普通高校经费投入有限。集成电路设计教学多局限于课堂上的PPT 课件教学，从教学体系上说对于业界工程化设计流程的介绍缺乏连贯性、完整性。学生对于所学知识的理解无法融会贯通，对工程化设计的理解只停留在概念的层面上。并且一般课程安排中存在实践环节较少、实践环节不成完备体系等问题。最终使得学生的工程实践能力不能得到有效提升，用人单位还需要花大量的时间精力人力对应届生进行培训。
针对上述存在的这些问题。笔者就所在单位南京工程学院通信工程学院微电子专业所积累的教学经验，为应用型本科高校集成电路设计专业的课程体系改革提出如下建议。
一、改革课堂教学方法，合理整合和更新课程内容
在教学内容和教学方法上，集成电路设计的教师应该做到授之以渔，而非鱼。对于集成电路设计方向本科生而言，其学习的重点应该是目前国际上主流的集成电路设计EDA工具的设计方法（如Cadence）。同时学生也应掌握市场上最新的主流CMOS 电路和双极型电路基本结构和特点。教师在课堂上减少讲授电路各性能参数具体推导过程。对于半导体物理等理论性很强的课程， 要减少复杂的公式推导，而着重半导体器件工作原理和特性意义的学习，这样可使学生容易接受又有利于后续专业方向课程的学习。一些基础课程，如数字电子技术和FPGA 技术两门课程，可以进行整合合并，适当减少课时数。将学时数用在集成电路设计相关课程中。
二、全面完善实验实践环节，强调学生动手能力和工程创新能力
教学实践内容为工程界主流EDA软件下的大型集成电路设计典型操作流程。
实践环节大致可以分为前端设计阶段、后端设计阶段、测试阶段、芯片封装（可选择）。每一个设计阶段都可以安排相应较为全面的实验，与该阶段的理论知识形成呼应，形成边连边学的模式，有利于学生充分理解书本上的知识。并且所有的实验都应该按照从系统设计开始再到流片、测试的完整设计串接起来。前端的集成电路设计主要为硬件语言描述的上机实验，以编译、仿真为侧重点。主要的目的是让学生能拥有良好的系统全局观，能够掌握过硬的编写代码能力。后端的设计主要采用Cadence公司软件的自动布局布线器SE。教师要重点讲授网表和版图各自的规则，以及他们转化过程中需要注意到的问题。有时候还需要学生考虑全定制版图的设计方法。利用Virtuoso Layout 版图编辑器进行版图的DRC 验证、RVS 验证等一系列的验证。教师在理论课和实验课上要重点介绍标准单元版图和定制版图的区别、工艺制程和版图设计之间的联系。重点是要使得学生建立对版图设计的全局认识，同时也要对IP的保护有更加深刻的理解。实验的最后可以利用Verilog仿真器进行版图的验证。要对学生强调版图的布局以及相关的寄生参数会对整个系统的功能和时序产生影响。使得学生了解后仿真过程对于保证系统设计正确性以及后期制造成本节约的重要意义。要培养学生的认真负责的验证态度。
三、强化项目式教学，强化与企业的合作，增强学生就业竞争力
笔者所在学院集成电路项目式实践考核具体流程和要点如下：1、学生每个人都需要完成必做课题，对有余力的学生可以选择一到两个难度较大的选做课题。这样可以拔尖优秀人才，保底基础较差的学生；2、注意鼓励相互讨论交流，但严格杜绝复制抄袭；3、每个学生都需要提交书面报告，分为预习报告、进展报告和总结报告；4、将学生每日必须完成的工作量化，规定时节点。每日的设计工程保存，每3天一次随机抽查，每周交一次简洁的进展报告；5、教师现场提问，要求学生对完成的项目进行答辩；6、答辩时可让学生现场设计芯片版图某一部分，并作理论解释。全体学生参与点评芯片版图设计质量的优劣；7、教师根据完成项目情况，设计报告和答辩情况，给定学生的实际考核成绩。在实训过程中要让每一个学生都能感受到实际设计工作的严肃性和时间约束性，养成严谨、守时的工程师优秀品质。
目前笔者所在学院已积极联系并实地考察交流了多家集成电路设计企业和培训单位包括QST青软实训、中芯微电子等单位。并以邀请讲座或者兼职教师等形式让经验丰富的企业工程师专家对学生和相关教师进行指导，使我专业集成电路设计教学与企业实际需求无缝对接，从而提高学生就业竞争力。