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【關鍵詞】可編程模擬器件;整流電路;模擬
Abstract:A Design method of rectifier circuit with high precision implemented on in-system programmable analog circuit is introduced in the paper.All the parts are integrated in a single chip to improve the integration and reliability of the circuit.The goal chip can be programmed to realize new contents,which reduces the development cycle and cost.
Keywords:ispPAC;Rectifier Circuit;Analog
1.引言
在系統可編程模擬器件ispPAC(in-system Programmable Analog Circuit)是美國Lattice半導體公司推出的可編程產品,到目前為止已有5種芯片:ispPAC10,ispPAC20,
ispPAC30,ispPAC80和ispPAC81[1]。與數字在系統可編程大規模集成電路一樣,ispPAC同樣具有在系統可編程技術的優勢和特點,電路設計人員可通過開發軟件在計算機上快速、便捷地進行模擬電路設計與修改,對電路的特性可進行仿真分析,然后用編程電纜將設計方案下載到芯片當中。同時還可以對已經裝配在印刷線路板上的ispPAC芯片進行校驗、修改或者重新設計。
把高集成度的精密模擬電路設計集成于單塊ispPAC芯片上,取代了由若干分立元件或傳統ASIC芯片所能實現的功能,具有開發速度快,成本低,可靠性高與保密型強的特點[2]。其開發軟件是基于Windows平臺的PAC Designer,目前版本為6.0,提供完整的設計和驗證解決方案,支持ispPAC、ispClock和ispPower系列芯片開發。
本文以PAC Designer為設計軟,以ispPAC20為目標芯片,介紹了一種精密整流電路的設計方法。將電路設計方案以單芯片實現,提高了電路的集成度和可靠性;對目標芯片可重新編程以升級電路結構,縮短了研制周期,降低了設計成本。
2.ispPAC20芯片的結構
ispPAC20芯片由兩個基本單元電路PAC塊、兩個比較器、一個8位的D/A轉換器、配置存儲器、參考電壓、自校正單元、模擬布線池和ISP接口所組成。其內部結構框圖如圖1所示。
ispPAC20中有兩個PAC塊,PACblock1由兩個儀用放大器和一個輸出放大器組成、配以電阻和電容構成一個真正的差分輸入、差分輸出的基本單元電路,如2圖所示。其中,儀用放大器IA1的輸入端連接二選一輸入選擇器,通過芯片的外部引腳MSEL來控制。當MSEL為0時,端口a連接至IA1;當MSEL為1時,端口b連接至IA1。IA1和IA2的增益調范圍在-10~+10之間,電路輸入阻抗為109,共模抑制比為69dB。輸出放大器OA1中的電容CF有128種值可供選擇,反饋電阻RF可以編程為連同或斷開狀態。芯片中各基本單元通過模擬布線池(Analog Routing Pool)實現互聯,以組成各種復雜電路。
PACblock2與PACblock1的結構基本相同,但IA4的增益范圍為-10至-1,并為IA4增加了外部極性控制端PC。當PC=1時,增益調整范圍為-10至-1,當PC=0時,增益調整范圍為+10至+1。
DAC單元是一個8位電壓輸出的數字模擬轉換器。接口方式可自由選擇為8位的并行方式、串行JTAG尋址方式、串行SPI尋址方式。在串行方式中,數據的總長度為8為,D0為數據的首位,D7處于數據的末位。DAC的輸出是完全差分形式,可以與芯片內部的比較器或儀用放大器相連,也可以直接輸出。無論采用串行還是并行的方式,用戶都可以通過查詢芯片說明的編碼數據進行編程[3]。
在ispPAC20中有兩個可編程的雙差分比較器,當同相輸入電壓相對反向輸入電壓為正時,比較器的輸出為高電平,否則為低電平。比較器CP1的輸出可編程為直接輸出或以PC為時鐘的寄存器輸出兩種模式,且CP1和CP2的輸出端可作異或運算或觸發器操作后在WINDOW端輸出信號。
另外,配置存儲器用于存放編程數據,參考電壓和自校正模塊完成電壓的分配和校正功能。
3.基于ispPAC20的精密整流電路設計
基于ispPAC20的精密整流電路內部編程結構如圖2所示,電路工作時,需將輸入信號ui同時連接至IN2和IN3端,將比較器輸出CP1OUT由外部連接至極性控制端PC。
端口IN2編程為連接輸入儀用放大器IA4,IN3編程為連接比較器CP1,OUT2作為整流電路的輸出端。編程DAC編碼為80h,輸出模擬電壓0V,并編程連接至比較器CP1的反相輸入端作為閾值電壓,設置CP1為直接輸出模式(Direct)。編程IA4的增益為-1,OA2相關參數如圖2所示。
當ui>0時,比較器CP1的輸出CP1OUT為高電平,通過極性控制端PC的控制,則PAC block2輸出OUT2=-ui;當ui<0時,CP1OUT為低電平,則OUT2=+ui。即,OUT2=-|ui|,從而電路實現整流功能。
若將IA4的增益設置為K(調整范圍為-10至-1),按圖2的方式進行編程,則整流輸出端信號為OUT2=K|ui|
在PAC-Designer設計軟件中,選擇菜單Tools/Download,即可將所設計的電路方案編程下載到目標芯片ispPAC20中,并可進行電路仿真和測試。
4.結束語
本文介紹了一種基于在系統可編程模擬器件ispPAC的精密整流電路設計方法,在ispPAC20芯片上實現,將整個電路集成于一塊芯片中,提高了電路的集成度和可靠性。借助于開發工具PAC-Designer,可隨時對芯片進行重新編程以升級電路結構,提高了電路設計的效率,降低了設計成本。
參考文獻
[1]王成華,蔣愛民,呂勇.可編程模擬器件的應用研究[J].數據采集與處理,2002,17(3):345.
[2]高玉良.在系統可編程模擬器件(ispPAC)及應用[J].現代電子技術,2002,4:80-81.
[3]Lattice Semiconductor Co.ispPAC hand-
關鍵詞:集成電路設計企業;成本核算
中圖分類號:F23 文獻標識碼:A
收錄日期:2015年8月30日
一、前言
集成電路的整個產業鏈包括三大部分,即集成電路設計、生產制造和封裝及測試。由于集成電路行業在我國起步晚,目前最尖端的集成電路企業幾乎全被外資壟斷,因此國家從改革開放以來,逐年加大集成電路產業的投入。近年來,我國的集成電路企業飛速發展,規模逐年擴大。根據中國半導體行業協會統計,2015年第一季度中國集成電路產業銷售額為685.5億元。其中,IC設計銷售額為225.1億元,生產制造業銷售額為184.9億元,封裝測試銷售額為275.5億元。作為集成電路產業的IC設計得到國家的大力鼓勵發展,以期望由IC設計帶動整個中國的集成電路產業。我國的集成電路企業主要分布在長三角、珠三角、京津地區和西部的重慶、西安和武漢等。其中,長三角地區集中了全國約55%的集成電路制造企業、80%的集成電路封裝測試企業和近50%的集成電路設計企業,該區域已經形成了包括集成電路的研發、設計、芯片制造、封裝測試及其相關配套支撐等在內的完整產業鏈條。
集成電路行業是一個高投入、高產出和高風險的行業,動輒幾十億元甚至幾百億元的投入才能建成一條完整的生產線。國務院在2000年就開始下發文件鼓勵軟件和集成電路企業發展,從政策法規方面,鼓勵資金、人才等資源向集成電路企業傾斜;2010年和2012年更是聯合國家稅務總局下發文件對集成電路企業進行稅收優惠激勵,2013年國家發改委等五部門聯合下發了發改高技[2013]234號文,凡是符合認定的集成電路設計的企業均可以享受10%的所得稅優惠政策。因此,對于這樣一個高投入、高技術、高速發展的產業,國家又大力支持的產業,做好成本核算是非常必要的。長期以來,集成電路設計企業由于行業面較窄,又屬于高投入、復雜程度不斷提高的行業,成本核算一直沒有一個明確的核算方法。
二、集成電路設計生產流程
集成電路設計企業是一個新型行業的研發設計企業,跟常規企業的工作流程有很大區別,如下圖1。(圖1)集成電路設計企業在收到客戶的產品設計要求后,根據產品需求進行IC設計和繪圖,設計過程中需要選擇相應的晶圓材料,以便滿足設計需求。設計完成后需要把設計圖紙制造成光刻掩膜版作為芯片生產的母版,在IC生產環節,通過光刻掩膜版在晶圓上生產出所設計的芯片產品。生產完成后進入下一環節封裝,由專業的封裝企業對所生產的芯片進行封裝,然后測試相關芯片產品的參數和性能是否達到設計要求,初步測試完成后,把芯片產品返回集成電路設計企業,由設計企業按照相關標準進行出廠前的測試和檢驗,最后合格的芯片將會發給客戶。
對于集成電路設計企業來說,整個集成電路生產流程都需要全方位介入,每個環節都要跟蹤,以便設計的產品能符合要求,一旦一個環節出了問題,例如合格率下降、封裝不符合要求等,設計的芯片可能要全部報廢,無法返工處理,這將會對集成電路設計企業帶來很大損失。
三、成本核算方法比較
傳統企業的成本核算方法一般有下面幾種:
(一)品種法:核算產品成本的品種法是以產品的品種為成本計算對象,歸集費用,計算產品成本的一種方法。品種法一般適用于大量大批單步驟生產類型的企業,如發電、采掘等企業。在這種類型的企業中,由于產品的工藝流程不能間斷,沒有必要也不可能劃分生產步驟計算產品成本,只能以產品品種作為成本計算對象。
品種法除廣泛應用于單步驟生產類型的企業外,對于大量大批多步驟生產類型的企業或者車間,如果其生產規模小,或者按流水線組織生產,或者從原材料投入到產品產出的全過程是集中封閉式的生產,管理上不要求按照生產步驟計算產品成本,也可以采用品種法計算成本,如小型水泥廠、磚瓦廠、化肥廠、鑄造廠和小型造紙廠等。
按照產品品種計算成本,是產品成本計算最基礎、最一般的要求。不論什么組織方式的制造企業,不論什么生產類型的產品,也不論成本管理要求如何,最終都必須按照產品品種計算出產品成本。因此,品種法是最基本的成本計算方法。
(二)分批法:分批法亦稱訂單法,它是以產品的批別(或訂單)為計算對象歸集費用并計算產品成本法的一種方法。分批法一般適用于單件小批生產類型的企業,如船舶、重型機械制造企業以及精密儀器、專用設備生產企業。對于新產品的試制,工業性修理作業和輔助生產的工具模具制造等,也可以采用分批法計算成本。在單件小批生產類型企業中,通常根據用戶的訂單組織產品生產,生產何種產品,每批產品的批量大小以及完工時間,均要根據需求單位加以確定。同時,也要考慮訂單的具體情況,并結合企業的生產負荷程度合理組織產品的批次及批量。
(三)分步法:分布法是以產品的品種及其所經過的生產步驟作為成本計算對象,歸集生產費用,計算各種產品成本及其各步驟成本的一種方法。分布法主要適用于大量大批復雜生產的企業,如紡織、冶金、造紙等大批量、多步驟生產類型的企業。例如,鋼鐵企業可分為煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產步驟。在這種企業里,其生產過程是由若干個在技術上可以間斷的生產步驟組成的,每個生產步驟除了生產出半成品(最后步驟為產品)外,還有一些處于加工階段的在產品。已經生產出來的半成品及可以用于下一生產步驟的再加工,也可以對外銷售。
(四)作業成本法:作業成本法是一個以作業為基礎的管理信息系統。它以作業為中心,作業的劃分從產品設計開始,到物料供應;從工藝流程的各個環節、總裝、質檢到發運銷售全過程,通過對作業及作業成本的確認計量,最終計算出相對準確的產品成本。同時,經過對所有與產品相關聯作業的跟蹤,消除不增值作業,優化作業鏈和價值鏈,增加需求者價值,提供有用信息,促進最大限度的節約,提高決策、計劃、控制能力,以最終達到提高企業競爭力和獲利能力,增加企業價值的目的。
由于集成電路設計企業的特殊生產工藝流程,集成電路設計企業的主要生產和封裝、測試都是在第三方廠家進行,分批法、分步法和作業成本法都不太適合作為集成電路設計企業的成本核算方法,所以品種法將作為集成電路設計企業的基礎成本核算方法。
四、IC產品的品種法
品種法作為一種傳統的成本核算方法,在集成電路設計企業里是十分實用的。由于集成電路設計企業的生產流程比較特殊,產品從材料到生產、封裝、測試,最后回到集成電路設計企業都是在第三方廠商進行,每一個環節的成本費用無法及時掌握,IC產品又有其特殊性,每種產品在生產過程中,不僅依賴于設計圖紙,而且依賴于代工的工藝水平,每個批次的合格率并不盡相同,其成品率通常只有在該種產品的所有生產批次全部回到設計企業并通過質量的合格測試入庫時才能準確得出,然而設計企業的產品并不是一次性全部生產出來,一般需要若干個批次,或許幾十上百個批次加工,在最后幾個批次返回設計企業時,早期的許多批次產品早已經發給客戶使用了,因此集成電路設計企業的按品種進行成本核算應該是有一定預期的品種法,即需要提前預估該種產品的成品率或廢品率,盡量準確核算每一個IC產品的成本。
五、結語
集成電路設計是個技術發展、技術更新非常迅速的行業,IC設計企業要在這個競爭非常激烈的行業站住腳跟或者有更好的發展,就必須緊密把握市場的變化趨勢,不斷的進行技術創新、改進技術或工藝,及時調整市場需求的產品設計方向,持續不斷的通過科學合理的成本控制手段,從技術上和成本上建立競爭優勢;同時,充分利用國家對于集成電路產業的優惠政策,特別是對集成電路設計企業的優惠政策,加大重大項目和新興產業IC芯片應用的研發和投資力度;合理利用中國高等院校、科研院所在集成電路、電子信息領域的研究資源和技術,實現產學研相結合的發展思路,縮短項目的研發周期;通過各種途徑加強企業的成本控制手段,來達到提高中國IC設計企業整體競爭實力,擴大市場份額。
主要參考文獻:
[1]中國半導體行業協會.cn.
關鍵詞:集成電路設計企業;項目成本管理
一、前言
2016年以來,全球經濟增速持續放緩,傳統PC業務需求進一步萎縮,智能終端市場的需求逐步減弱。美國半導體行業協會數據顯示,同年1~6月全球半導體市場銷售規模依舊呈現下滑態勢,銷售額為1,574億美元,同比下降5.8%。國內,經過國家集成電路產業投資基金實施的《國家集成電路產業發展推進綱要》將近兩年的推動,適應集成電路產業發展的政策環境和投融資環境基本形成,我國的集成電路產業繼續保持高位趨穩、穩中有進的發展態勢。據中國半導體行業協會統計,2016年1~6月全行業實現銷售額為1,847.1億元,同比增長16.1%,其中,集成電路設計行業繼續保持較快增速,銷售額為685.5億元,同比增長24.6%,制造業銷售額為454.8億元,同比增長14.8%,封裝測試業銷售額為706.8億元,同比增長9.5%。國務院在2000年就開始下發文件鼓勵軟件和集成電路企業發展,從政策法規方面,鼓勵資金、人才等資源向集成電路企業傾斜;2010年和2012年更是聯合國家稅務總局下發文件對集成電路企業進行稅收優惠激勵。2013年國家發改委等五部門聯合下發發改高技[2013]234號文,凡是符合認定的集成電路設計企業均可以享受10%的所得稅優惠政策。近年來又通過各個部委、省、市和集成電路產業投資基金對國內的集成電路設計企業進行大幅度的、多項目的資金扶持,以期能縮短與發達國家的差距。因此,對于這樣一個高投入、高技術、高速發展的產業,國家又大力以項目扶持的產業,做好項目的成本管理非常必要。
二、項目成本管理流程
對項目的成本管理一般分為以下幾個環節:(一)項目成本預測。成本預測是指通過分析項目進展中的各個環節的信息和項目進展具體情況,并結合企業自身管理水平,通過一定的成本預測方法,對項目開展過程中所需要發生的成本費用及在項目進展過程中可能發生的合理趨勢和相關的成本費用作出科學合理的測算、分析和預測的過程。對項目的成本預測主要發生在項目立項申請階段,成本預測的全面準確對項目的進展具有重要作用,是開展項目成本管理的起點。(二)項目成本計劃。成本計劃是指在項目進展過程中對所需發生的成本費用進行計劃、分析,并提出降低成本費用的措施和具體的可行方案。通過對項目的成本計劃,可以把項目的成本費用進行分解,將成本費用具體落實到項目的各個環節和實施的具體步驟。成本計劃要在項目開展前就需要完成,并根據項目的進展情況,實施調節成本計劃,逐步完善。(三)項目成本控制。成本控制是指在項目開展過程中對項目所需耗用的各項成本費用按照項目的成本計劃進行適當的監督、控制和調節,及時預防、發現和調整項目進行過程中出現的成本費用偏差,把項目的各項成本費用控制在既定的項目成本計劃范圍內。成本控制是對整個項目全程的管控,需要具體到每個項目環節,根據成本計劃,把項目成本費用降到最低,并不斷改進成本計劃,以最低的費用支出完成整個項目,達到項目的既定成果。(四)項目成本核算。成本核算是指在項目開展過程中,整理各項項目的實際成本費用支出,并按照項目立項書的要求進行費用的分類歸集,然后與項目成本計劃中的各項計劃成本進行比對,找出差異的部分。項目的成本核算是進行項目成本分析和成本考核的基礎。(五)項目成本分析。成本分析是指在完成成本核算的基礎上,對整個完工項目進行各項具體的成本費用分析,并與項目成本計劃進行差異比對,找出影響成本費用波動的原因和影響因素。成本分析是通過全面分析項目的成本費用,研究成本波動的因素和規律,并根據分析探尋降低成本費用的方法和途徑,為新項目的成本管理提供有效的保證。(六)項目成本考核。成本考核是指在項目完成后,項目驗收考核小組根據項目立項書的要求對整個項目的成本費用及降低成本費用的實際指標與項目的成本計劃控制目標進行比對和差異考核,以此來綜合評定項目的進展情況和最終成果。
三、集成電路設計企業項目流程
集成電路設計企業是一個新型行業的研發設計企業,跟常規企業的工作流程有很大區別集成電路設計企業項目組在收到客戶的產品設計要求后,根據產品需求進行IC設計和繪圖,設計過程中需要選擇相應的晶圓材料,以便滿足設計需求。設計完成后需要把設計圖紙制造成光刻掩膜版作為芯片生產的母版,在IC生產環節,通過光刻掩膜版在晶圓上生產出所設計的芯片產品。生產完成后進入下一環節封裝,由專業的封裝企業對所生產的芯片進行封裝,然后測試相關芯片產品的參數和性能是否達到設計要求,初步測試完成后,把芯片產品返回集成電路設計企業,由設計企業按照相關標準進行出廠前的測試和檢驗,最后合格的芯片才是項目所要達到成果。對于集成電路設計企業來說,整個集成電路的設計和生產流程都需要全方位介入,每個環節都要跟蹤,以便設計的產品能符合要求,一旦一個環節出了問題,例如合格率下降、封裝不符合要求等,設計的芯片可能要全部報廢,無法返工處理,這將會對集成電路設計企業帶來很大損失。因此,對集成電路設計企業的項目成本管理尤為重要。
四、IC設計企業的項目成本管理
根據項目管理的基本流程,需要在IC項目的啟動初期,進行IC項目的成本預測,該成本預測需要兼顧到IC產品的每個生產環節,由于IC的生產環節無法返工處理,因此在成本預測時需要考慮失敗的情況,這將加大項目的成本費用。根據成本預測作出項目的成本計劃,由項目組按照項目成本計劃對項目的各個環節進行成本管控,一旦發現有超過預期的成本費用支出,需要及時調整成本計劃,并及時對超支的部分進行分析,降低成本費用的發生,使項目回歸到正常的軌道上來。成本控制需要考慮到IC的每個環節,從晶圓到制造、封裝、測試。項目成本核算是一個比較艱巨的工作。成本核算人員需要根據項目立項書的要求,對項目開展過程中發生的一切成本費用都需要進行分類歸集。由于IC產品的特殊性,產品從材料到生產、封裝、測試,最后回到集成電路設計企業都是在第三方廠商進行,每一個環節的成本費用無法及時掌握,IC產品又有其特殊性,每種產品在生產過程中,不僅依賴于設計圖紙,而且依賴于代工的工藝水平,每個批次的合格率并不盡相同,其成品率通常只有在該種產品的所有生產批次全部回到設計企業并通過質量的合格測試入庫后時才能準確得出。然而,設計企業的產品并不是一次性全部生產出來,一般需要若干個批次,因此在IC制造階段無法準確知道晶圓上芯片的準確數量,只能根據IC生產企業提供的IC產品數量進行預估核算,在后面的封裝和測試環節,依然無法準確獲得IC產品的準確數量。在IC產品完全封裝測試返回設計企業后,才能在專業的設備下進行IC產品數量的最終確定,然而項目核算需要核算每一個環節的成本。因此,核算人員需要根據IC產品的特點或者前期的IC產品進行數量的估算進行核算,待項目完成后再進行差異調整。在成本費用的分類和核算上,如果有國家撥款的項目,需要對項目所使用的固定資產進行固定資產的專項輔助核算,在專項核算中需要列明購買固定資產的名稱、型號、數量、生產廠商、合同號、發票號、憑證號等,登記好項目所用的固定資產臺賬,以便在項目完工后,項目驗收能如期順利通過。項目成本分析和項目成本考核是屬于項目管理完工階段需要做的工作,根據整個項目進展中發生的成本費用明細單,與成本計劃進行分類比對和分析,更好地對整個項目進行價值評定,找出差異所在,確定發生波動的原因,以便對項目的投資收益進行準確的判斷,確定項目和項目組人員的最終成果。
五、總結
項目成本管理是集成電路設計企業非常重要的一項經濟效益指標;而集成電路設計行業是一個技術發展、技術更新非常迅速的行業,IC設計企業要在這個競爭非常激烈的行業站住腳跟或者有更好的發展,就必須緊密把握市場變化趨勢,不斷地進行技術創新、改進技術或工藝,及時調整市場需求的產品設計方向,持續不斷地通過科學合理的成本控制方法,從技術上和成本上建立競爭優勢;同時,充分利用國家對于集成電路產業的優惠政策,特別是對集成電路設計企業的優惠政策,加大對重大項目和新興產業IC芯片應用的研發和投資力度;合理利用中國高等院校、科研院所在集成電路、電子信息領域的研究資源和技術,實現產學研相結合的發展思路,縮短項目的研發周期;通過各種途徑加強企業的項目成本控制,來提高中國IC設計企業整體競爭實力,縮短與國際廠商的差距。
主要參考文獻:
[1]中國半導體行業協會.cn.
[2]劉勝軍.精益化生產現代IE[M].海天出版社,2006.
合理設置課程體系和課程內容,是提高人才培養水平的關鍵。2009年,黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系,經過這幾年教學工作的開展與施行,發現仍存在一些不足之處,于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。首先,在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排,不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如:在原來的課程設置中,“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎,所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前,對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解,因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握,會影響學生的學習熱情及教學效果;而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識,與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中,先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程,將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授,令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解;在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中,對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手,達到較好的教學效果,同時也避免了內容重復講授的問題。此外,這樣的課程設置安排,將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭,避免因學期課程的設置問題,導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程,從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況,致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后,本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉,在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗,具有較充足的參賽準備,通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節,贏取良好賽果,為學校、學院及個人爭得榮譽,收獲寶貴的參賽經驗。其次,適當降低理論課難度,將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上,而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣,讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。第三,在選擇優秀國內外教材進行教學的同時,從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容,激發學生的學習興趣,實時了解前沿動態,使學生能夠積極主動地學習。
二、變革教學理念與模式
CDIO(構思、設計、實施、運行)理念,是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念,將工程創新教育結合課程教學模式,旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突[4]。在實際教學過程中,結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數?;旌霞呻娐吩O計”課程,基于“逐次逼近型模數轉換器(SARADC)”的課題項目開展教學內容,將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯,使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內,以學生為主體、教師為引導的教學模式,令學生“做中學”,讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中,完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程,使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時,通過以小組為單位,進行團隊合作,在組內或組間的相互交流與學習中,相互促進提高,培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力,鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力,并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外,該門課程的考核形式也不同,不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分,而是以畢業論文的撰寫要求,令每一組提供一份完整翔實的數據報告,鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力,為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求,不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗,因此青年教師要不斷提高專業能力和素質??赏ㄟ^參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗,同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等,進行教學及實踐的指導。
三、加強EDA實踐教學
首先,根據企業的技術需求,引進目前使用的主流EDA工具軟件,讓學生在就業前就可以熟練掌握應用,將工程實際和實驗教學緊密聯系,積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會,為今后競爭打下良好的基礎。2009—2015年,黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等,最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況,如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建,實現遠程登錄,則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要[5]。其次,根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容,適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析,令學生掌握數字、模擬、數?;旌霞呻娐返脑O計方法及流程,在了解企業對于數字、模擬、數?;旌霞呻娐吩O計以及版圖設計等崗位要求的基礎上,有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉,使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通,為今后就業做好充足的準備。第三,根據集成電路設計本科理論課程的教學內容,以各應用軟件為基礎,結合多媒體的教學方法,選取結合于理論課程內容的實例,制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊,如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程,都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件;通過網絡平臺,使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。
四、搭建校企合作平臺
關鍵詞:微電子科學技術;集成電路;小型化電路模式;方案設計
從目前微電子科學技術和集成電路產業發展基礎條件來說,我國成為世界上經濟發展和進步最快的國家之一,加上現階段我國集成電路產業的核心發展水平得到了不斷提升和優化,能夠進一步為我國微電子科學技術和集成電路產業的發展提供了良好環境。
一、微電子與集成電路技術特點
(一)集成電路特點
集成電路技術又被稱為微電路系統、微芯片系統以及芯片系統等,并且在電子技術應用過程中,主要將電路結構,比如:半導體裝置等小型設備化裝置,所以該電子元件一般應用和制造在半導體元件的表面結構上。電路集成板在生產和制造過程中,其半導體芯片表面結構上的電路模式又被稱為薄膜集成電路。而另外結構板的厚膜將混合成為集成電路結構,進而由相對獨立的半導體結構設備以及被動生產元件共同構成,最終集合成小型化電路模式。其中集成電路設備和系統自身具備體積小,重量輕,引出線和焊接點少,壽命長,可靠性高,性能好等相關優勢,除此之外,由于集成電路自身經濟支出成本相對較低,有利于大面積生產,所以其設備不僅在工業生產、民用電子設備等,比如:收錄機、電視機、計算機等相關設備的到了廣泛的應用和技術操作。
(二)微電子技術特點
與傳統電子生產技術相比較,微電子技術自身具有顯著特點,其主要特點表現為以下幾個方面。
第一,現代化微電子技術主要利用自身設備固態結構體內部的微電子設備運作,進而實現信息處理和系統加工。其中信號在實際傳輸過程中,能夠在績效尺寸內開展一系列設備生產[1]。第二,微電子技術在實際應用過程中,能夠將子系統以及電子零部件集成為統一芯片內部結構中,所以其設備普遍具備較高的集成性和功能性特點。
二、微電子與集成電路發展現狀
現階段我國微電子科學技術和集成電路產業發展起步相對較晚,并且經過長時間的技術研究和發展,我國電子科學技術行業已經從初級自主創業環節轉變為系統化、規?;沫h境建設。同時隨著科學技術的不斷發展和優化,我國在集成電路生產行業中始終保持優質的的發展趨勢和方向,同時從銷售經濟角度來看,自動進入90年代后,集成化電路生產產業的始終保證在經濟前端,其中集成電路生產產業的基礎集中程度同樣的到了有效提升,但是由于我國經濟得到了不斷提升,企業在集成電路生產過程中,同樣無法有效滿足市場的基礎要求,逐漸出現了產業與經濟無法平衡現狀。
根據現階段我國經營實際情況進行綜合分析,無論是國家發展還是社會進步,始終重視集成電路以及微電子經營發展,因此在國家的大力發展和支持條件下,我國在集成電路研究和探索領域中開始培養和引進高精尖技術人才,許多高校同樣開設相關的課程內容和技術培訓,進而為我國微電子以及集成電力培養大量人才。然而與發達國家相比較,我國微電子和集成電路產業上仍然存在著較大的技術和經濟差距。
第一,我國微電子以及集成電路行業起步相對較晚,最終導致市場技術拓展能力較差,致使整體行業出現了記性問題[2]。除此之外,我國在集成電路產業以及微電子科學技術方面上,極少能夠進入世界范圍內的平臺中,因此大多數電子產品屬于自產自銷,嚴重缺少國際方面的競爭能力,第二,現階段我國大多數集成電路在研究過程中普遍屬于初級階段,但是由于集成電路以及微電子產品生產過程中明顯缺少基礎技術,最終造成集成電路產業明顯缺少核心競爭能力,致使研究技術人員以及技術水平明顯落后,一定程度上限制和約束了我國集成電路產業的創新和進步,最終無法構成一定良性循環。
三、微電子與集成電路優化途徑
(一)優化產品方案設計
在微電子科學技術和集成電路產業發展過程中,應該不斷優化和完善產品方案設計,進而將高經濟收益、高生產效率作為產品發展和生產的主要方向目標。而在產品方案設計過程中,需要以芯片設計方案作為重點內容,進而有效符合經濟生產的核心需求。加上現階段集成化產品芯片在方案設計上,還需要具備較大得技術創新空間,并且在其他產品的投入上,由于產品芯片自身屬于高收入、低投入的產品,所以從產品生產市場的總體需求量方面來看,集成芯片在行業應用過程中的基礎需求不斷增加,進而成為我國集成電路發展的主要優勢和機遇。所以在產品方案設計上,還需要不斷進行產業優化,進而成為微電子與集成電路的核心技術優勢。近幾年,我國產品在方案設計方面上,其發展力度和趨勢已經遠遠超出了產品生產方案的預期水平,甚至部分公司已經具有較高的發展實力。但是及時我國集成電路技術發展不斷提升,我國在行業內部工作核心效率以及質量水平仍然達到標準要求,致使我國的集成電路產業面臨的巨大的壓力。
(二)完善集成產業發展重點
在微電子科學技術和集成電路產業在實際發展和運轉過程中,其外部環境因素同樣成為重要環境因素之一,因此只有構建出優質的發展環境和條件,才能有利于我國集成電力產業的核心發展和技術進步[3]。
1.優惠政策
在我國集成產業以及微電子科學技術應用過程中,為了進一步推動集成電路行業的全面進步,我國相繼出臺了集成電路行業以及微電流技術發展文件,進而保證集成電路生產行業水平,其中政府在行業政策的優惠和支持對于整體產業發展來說,起到了激勵作用和現實意義,從根本上強化了集成生產和制造企業技術水平,尤其是在生產以及應用方向,能夠得到最大限度的優惠。比如:政府在行業發展政策中,對于稅收方向的規定中,企業實際產生的稅收一旦超過百分之六,就可以有效實現了即征即退發展目標,但是在實際操作過程中,對于芯片生產和制造廠家來說,企業實際產生的增值稅最高已經達到60%左右,遠遠高于國際上其他國家的增值稅收,因此實際操作過程中,其效果無法達到標準要求。
2.審批流程
近幾年,由于我國大型集成電力再生產過程中,審批和操作手續相對比較復雜,致使無論是外部獨資,還是中外合資的企業,在審批和操作過程中過于繁瑣和復雜,難以快速通過正常的系統審批。為了進一步有效解決政府審批問題,政府應該在審批流程上,最大限度減少流程限制,從根本上推動我國集成電路產業的全面發展。