集成电路与应用精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇集成电路与应用范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：电子科学与技术；本科培养方案；课程设置；办学特色

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0070-02

21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用，也对人才的培养提出了更高的要求。因此，本文从人才的社会需求出发，结合我校实际情况，进行了本科专业培养方案的改革探索，并详细介绍了培养方案的制定情况。

一、人才的社会需求情况

目前，我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业，市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均，分类较细，且发展变化较快。另外，电子科学与技术产业结构具有多样性，既有劳动密集型的大型企业、大公司，更多的是小公司和小企业；既有国有企业和私营企业，更有合资、独资的外企。因此，社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。

二、专业的培养目标和定位

本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识，熟练实验技能，能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能，有较强的工程实践能力，能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色，依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则，培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。

三、本科培养方案制定的思路

电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求，以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力，使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面，光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。

四、本科培养方案的改革探索

要实现电子科学与技术专业的培养目标，适应电子信息产业的不断发展，并结合我校学科发展方向和特色，对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究，并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研，最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案，主要内容如下：

1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时，根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下，专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块，下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程，到大三时根据自己的兴趣选择专业方向，选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求，因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块，每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。

2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础，因此，在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外，增加了与专业相关的课程，如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程，删减了原先与物理类相关的一些课程，如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等，并删减了一些计算机软件类课程，如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块，两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。

3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分，微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向，开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向，开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验，通过加强实验环节，训练学生的动手操作能力，增强学生的理论知识。

五、与省内外专业人才培养的区别

具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区，服务于不同的区域经济，这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系，也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面：

1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个国家级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室，人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业，培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。

2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力，在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力，开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程，以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统，从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力，开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程，以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力，开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力，开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程，以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力，开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程，以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。

3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。

参考文献：

[1]陈鹤鸣，范红，施伟华，徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.

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关键词：集成电路；测试；PMU Device Characterization

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 10-0033-01

一、测试系统的基本介绍

传统的集成电路的测试以SOC技术为主，SOC的复杂程度非常高，在一块芯片内不仅可能包含CPU、DSP、存储器、模拟电路等多种芯片，甚至还可能包括射频电路、光电器件、化学传感器等器件，因而SOC的测试系统，具备数字、混合信号、存储器、射频等各种测试，同时各个模块之间还不会产生相互影响。

一般的集成电路的测试系统称为ATE，测试系统主要由单片机模块（CPU）、DC（Device Characterization）测量模块和通道传输模块等组成。各个模块之间通过总线单元进行数据交换和连接。而随着现代测试技术的发展，较好测试系统组成主要的还有：由电子电路和机械硬件组成，是在同一个主控制器指挥下的电源、计量仪器、信号发生器、模式（pattern）生成器和其他硬件项目的集合体。

二、整个系统主要组成

（一）单片机模块（CPU）---测试系统的心脏

该模块是所有数字测试系统都含有的基本模块，是测试系统的起点。“CPU”是系统的控制中心，这里的CPU与计算机中的中央处理器不同，它由控制测试系统的计算机及数据的基本I/O通道组成。许多新的测试系统提供一个网络接口用以传输测试数据；计算机硬盘和Memory用来存储本地数据；显示器及键盘提供了测试操作员和系统的接口。

（二）DC（Device Characterization）测量模块

DC子系统包含有DPS（Device Power Supplies，器件供电单元）、RVS（Reference Voltage Supplies，参考电压源单元）、PMU（Precision Measurement Unit，精密测量单元）。

1.DPS与RVS单元

被测器件的电源管脚所需要的电流及电压是由DPS所供给的；而系统内部的管脚测试单元的比较电路以及驱动所需要的参考电压，则是由RVS单元来供给，包括了VOL、VIH、VOH、VIL四种电压设置方式。而相对比较老的测试系统中，所拥有的RVS也是相对来说比较少的，所以在测试程序时，所提供的输出、输入电平也是比较少。。一些测试系统称拥有“per pin”的结构，就是说它们可以为每一个pin独立地设置输入及输出信号的电平和时序。

2.PMU电路

PMU用于精确的DC参数测量，它把驱动电流送入被测器件而去测量电压或者为器件加上电压而去测量产生的电流。PMU的数量跟测试机的级别有关，低端的测试机往往只有一个PMU，用共享的方式被测试通道逐次使用；中端的则有一组PMU，通常为8个或16个，而一组通道往往也是8个或16个，可以整组逐次使用；而高端的测试机则会采用每个channel配置一个PMU。

（三）通道传输模块

1.通道单元

通道单元有两个功能，一是把测试码合成最终的测试信号施加到DUT（Device under test，被测器件），二是比较及分析DUT的返回信号，并且通过总线，将所得到的结果返回单片机模块。利用逻辑控制单元以及译码电路，控制总线对DUT管脚的地址实现设定并控制，而DUT管脚数据的输出及输入功能，则是由控制单元驱动和管脚驱动所共同控制着的继电器阵列来进行的。VIH（VIL）是由DPS模块设定产生的测试所需的高（低）驱动电平。总线发送由程序预先生成的测试向量，电平转换与驱动单元把测试向量转换为设定电平的测试时序波形，管脚驱动与控制单元控制继电器阵列将要输入的波形施加到DUT的输入管脚。

2.芯片引脚电路

芯片脚电路是测试系统资源部和待测期间之间的接口，它给待测器件提供输入信号并接收待测器件的输出信号。

每个测试系统都有自己异于其它系统的设计但是通常其芯片引脚电路都会包括：

（1）配有输入信号的驱动电路。

（2）切换驱动及对电流负载输入输出选择通道电路。

（3）比较输出电平的电压检验电路。

（4）芯片引脚电路与PMU的连接电路。

（5）能够编程控制的电流负载。

（6）提供能测试高速电流的辅助电路。

3.总线单元

总线（Bus）是各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照所传输的信息种类，是用于各个模块和单元传递信息的公用通道，各个部分通过总线相连接，通过总线单元进行数据连接和交换。

三、结束语

随着数字技术不断发展，在消费电子、通信和计算等领域对测试技术不断提出的挑战，适应测试和组装外包已经成为发展趋势的必然要求。尽管集成电路的测试技术伴着新的测试理念、新的测试流程、方法和技术不断的出现。但从整个系统的角度出发，测试系统都是从单片机模块、DC测量模块和通道传输模块等基础上发展而来。

参考文献：

[1]陆坤.电子设计技术[M].西安电子科技大学出版社,2004

[2]杜中一.半导体技术基础[M].化学工业出版社,2011

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集成电路(Ic)的静电放电(ESD)强固性可藉多种测试来区分。最普遍的测试类型是人体模型(HBM)和充电器件模型(CDM)。这两种EsD测试类型旨在揭示包含基本EsD控制的制造环境下，电路在EsD应力下的存续情况如何。HBM是应用最久的EsD测试，但工厂EsD控制专家普遍认为，在现代高度自动化的组装运营中，CDM是更重要的ESD测试。CDM应力的大小会随着器件的尺寸而变化。有关CDM的“传统智慧”更认为不需要测试尺寸极小的集成电路，因为峰值电流快速变小直至消失。我们在此前的文童中曾指出，极小器件的峰值电流并不像通常认为的那样快速变小直至消失。高速示波器测量显示，即使脉冲宽度变得很窄，极小器件的峰值电流仍令人吃惊地保持高电平。过去，由于这些大峰值电流被忽略，因为使用了场致CDM测试标准所提倡的1GHz示波器，而场致CDM测试是最普及的CDM测试形式。

测试小器件时面临的问题

观测到极小集成电路超出预料的峰值电流，对负责测试极小器件(尺寸仅为较小的个位数毫米等级)的ESD测试工程师而言可不是什么好消息。图1显示了置于场致CDM测试装置上的8球栅(ball)芯片级封装。必须接触每个被测引脚的探针(的尺寸)占到整个集成电路尺寸的不小比例。显而易见，移动被测器件并不需要太多的探针接触：只是要求反复调整器件的位置。

在场致CDM测试期间、按惯例要使用真空来固持(hoId)被测器件(DUT)的位置。真空通常不能非常安全地固持极小的器件。此外，真空孔(的截面积)占到被测器件尺寸的不小比例，可能会影响器件应力。当真空孔尺寸超过被测器件面积的18％时，应力的大小就开始下降。图2比较了置于真空孔与不置于真空孔上的器件在峰值电流或完整电荷(total charge)条件下测量得到的应力大小。

在CDM测试期间使用真空来固持器件，由此带来两个问题。首先，它不起作用，即便起作用，也会开始影响测试结果。业界已经尝试使用两种方法来改善小器件的可测试性――将小封装贴在某类夹具(holder)上，或以支撑结构或模板来固持器件的位置。

使用夹具固持小器件

已经在三种条件下使用6uSMD裸片来进行cDM测试：仅器件本身、器件贴装在14DIP转换板上，以及在36LLP替代板(Surrogate Board)上，如图3所示。图4显示了这三种条件下以500 v电压采用8 GHz示波器所获得的CDM测试波形。这些结果显示，贴装在电路板上会增加施加给集成电路的应力。36LLP替代板上应力的增加颇为适度，可以视为易于操作性与更可靠测试结果之间的最佳折衷。贴装在14DIP转换板上的应力增加更为严重，大概不是一个可接受的折衷办法。好消息是36LLP替代板实际上比测试期间会移动的14DIP转换板更易于操作。

支持模板

第二种处理小型集成电路的方法是使用支持模板。业界存在关于支持模块这种方法的顾虑：由于小器件周围有介电常数较高的材料，介电的存会在多大程度上改变集成电路与场板(6ddplate)之间的电容?被测器件与场板之间的电容是被测器件上应力大小的决定因素。图s显示了固定在CDM装置中一个模板内的6usMD封装。此时被测器件位于绝缘体中精心加工的孔，而绝缘于cDM装置使用真空的场板中。图6显示了6LLP封装使用与不使用FR4支持模板时以8GHz示波器捕获的波形。此图显示这模板在测试条件下仅为集成电路增加极小的应力。

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【关键词】逻辑芯片；功能测试；FPGA；MFC

在最原始的测试过程中，对集成电路（Integrated Circuit，IC）的测试是依靠有经验的测试人员使用信号发生器、万用表和示波器等仪器来进行测试的。这种测试方法测试效率低，无法实现大规模大批量的测试。随着集成电路的集成度和引脚数的不断增加，工业生产上必须要使用新的适合大规模电路测试的测试方法。在这种情况下，集成电路的自动测试仪开始不断发展。

现在国内的同类型产品中，一部分采用了单片机实现，这部分仪器分析速度慢，难以用于大规模的测试系统之中，并且在管脚的扩展性上受到严重的限制。另一部分使用了DSP芯片，虽然功能上较为完善，但造价不菲，实用性能有限。本文的设计是基于FPGA实现逻辑芯片的功能故障测试。由于FPGA芯片价格的不断下降和低端芯片的不断出现，使用FPGA作为主控芯片可以更适合于市场，且有利于对性能进行扩展。实验表明，该系统设计合理，能对被测芯片进行准确的功能测试。

1.逻辑芯片功能测试的基本理论简介

功能测试也称为合格―不合格测试，它决定了生产出来的元件是否能正常工作。一个典型的测试过程如下：将预先定义的测试模板加载到测试设备中，它给被测元件提供激励和收集相应的响应；需要一个探针板或测试板将测试设备的输入、输出与管芯或封装后芯片的相应管脚连接起来。测试模板指的是施加的波形、电压电平、时钟频率和预期响应在测试程序中的定义。

元件装入测试设备，测试设备执行测试程序，将输入模板序列应用于被测元件，比较得到的和预期的响应。如果观察到不同，则表示元件出错，即该元件功能测试不合格。

2.测试系统设计

该测试系统由下位机硬件电路和上位机测试软件两大部分构成。系统采用功能模块化设计，控制灵活，操作简单，而且采用ROM存储测试向量表库，方便以后的芯片型号添加和扩展，有很好的实际应用性。

2.1 硬件设计

控制器模块选用Altera的FPGA芯片EP3C16Q240C8N，配置芯片选用EPCS4。控制器由使用VerilogHDL硬件语言实现了包括串口接收模块、数据转换与测试保护模块和串口发送模块三个部分的功能设计。串口接收模块完成与串口芯片MAX3232进行通信，接收由上位机发送来的测试指令；数据转换与测试保护模块产生实现一个类似于D触发器的保护器，对测试端的被测芯片输出脚进行双保护，保证其在测试后的回测值不受初值影响；串口发送模块将测试后得到的数据组合为一个回测寄存器，并按照串口通信协议将回测数据发送回上位机。

串口通信模块选用MAX3232芯片，现串口的全双工数据传输。

2.2 软件设计

3.系统测试验证

3.1 常规测试

以芯片74LS08为例，测试流程如下：

（1）使用Microsoft Office Access 2003软件建立测试数据库，并在数据库中建立几款不同被测芯片的测试数据。

（2）在芯片型号检索对话框中输入“74LS08”型号后，点击“确定”按钮即可完成芯片检索的流程。

（3）自动测试模式下，系统将调用数据库中被测芯片的完整测试数据，并且完成整个测试集的循环测试。

3.2 故障测试

此时，如果被测芯片依然为74LS00芯片，而从上位机的数据库中重新调入74LS00芯片的测试信息进行测试，其测试结果则显示为“该芯片功能测试全部通过”。其显示界面如图3所示。由此可以验证，测试系统对芯片功能故障的判断十分准确，并且测试系统可以准确的识别存在故障的测试矢量位置，以便于用户进行进一步的分析。

4.结论

本文用FPGA进行了一个芯片功能测试系统，并对其功能进行了验证，实验结果表明该系统测试方法简单，测试过程迅速，测试结果准确。该系统为芯片功能测试提供了一个很好的解决方案，具有重要的应用价值。

参考文献

[]罗和平.数字IC自动测试设备关键技术研究[D].成都：电子科技大学，2008.

[2]马秀莹.新型超大规模集成电路（VLSI）直流参数自动测试系统[D].北京：北京工业大学，2005.

[3]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4]张伟伟.混合电路仿真中的元件建模与故障建模技术研究[D].武汉：华中科技大学，2008.

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关键词：计算机专业 课程进度 数字电路与设计

中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.132

“数字电路与逻辑设计”是电气信息类专业一门重要的专业基础课。该课程是后续专业基础课和专业课的先修课程和基础，是学生开展课外科技创新活动的必备知识，是解决工程实际问题的重要理论和方法，结合目前的实际情况，对数字电路与逻辑设计教学进行改革。

1 数字电路与逻辑设计的本质

数字电路与逻辑设计是计算机科学与技术必修的一门重要课程。该课程中介绍了与数字系统相关的知识，体系等。设置这门课程的重要性在于让学生能够更好地了解数字计算机和其他系统的基本逻辑电路，能够熟练运用课程中所学到的知识并在实际操作中对案例进行分析，客观地提出要求。

通过这门课程的系统学习，可以加强同学的逻辑思维能力，落实到具体工作中，可以解决具体问题，可以对系统硬件进行检测，并有一定的创新能力。数字电路课程教学之所以进行改革是为了提高学生对计算机硬件设施的了解，为日后的学习做铺垫。我们从计算机科学的角度划分，可以把其课程分为：分析电路，数字电路与逻辑设计，微机原理等。从这些课程不难看出，数字电路与逻辑设计起的是承上启下的作用。

2 电子技术的广泛应用加快了数字电路的发展

现阶段，是科技的时代，电子技术已经应用广泛，电子元素是计算机和电路不可缺少的构成元素。国民经济和国防各领域的逐渐渗透，使得数字电子技术在相关专业的地位越来越重要。通过探讨，认为要对以前的教程进行革新，减少理论性过强的内容，着重掌握数字集成电路器的特性与实际运用，将重点放在学生的实际操作上面。

此外要加强创新能力的培养，引导学生们多进行课外实践活动，让学生们把课堂上所学的知识用于实践，这样让学生们在实践中总结理论知识，有利于学生们知识的全面掌握。多媒体技术可以形象并明了地展示复杂的图表，便于老师课堂上的教学，还方便了学生们观看和理解。更重要的一点是，它节约了课堂信息量，增加了课堂上的教学内容。以培养学生创新精神和实践能力为主线，坚持“三个结合”，实现“二个转变”，达到“一个提高”。坚持实践内容与理论知识相结合，创新实验与科学研究相结合，课堂教学与课外实验相结合；实现由基础验证性实验向综合设计性实验转变，由传统型实验向创新型实验转变；达到学生实践能力和创新精神的提高。提高教学的工作环境，利于开展实践教学，从而有利于人才的培养和教学质量的提高。围绕实践这个中心，增加新的教学内容，根据电子信息技术的专业特点，制定科学的实验课程，在内容中多以实验为主，增加教学模板，提高教学方法，总结出一套科学性、系统性的教学体系。

3 数字电路教学的改革方向

由于数字电路与逻辑设计的实践性很强，所以，在实际的教学改革中要做到周全考虑，针对各项内容都要做出调整。还需要注意的是，做到书本上所学的知识配套进行实践。理论结合实际，多结合实际情况进行训练。其内容包括：工具运用能力，绘制电路，电路分析能力，项目综合能力等。

3.1 课程体系的调整

为了更好地适应电子科学技术的发展，要优化课程结构的总体要求出发，进行模块化的设计，使数字电路与逻辑课程内容体系具有系统性，科学性，先进性等。

数字电路与逻辑设计基础从课程内容上被分为两大块。数字电路介绍了数字系统的组成，数字信号的特点等；在内容上先逻辑电路，逻辑部件，先单元电路后系统电路等等。数字电路多以理论为重点，在讲解中多涉及外部逻辑功能。数字电路部分多以运用为主。这样的课程组合可以让学生对数字电路更加了解。

3.2 教学内容的调整

数字电路与逻辑设计的课程很多，为了让学生在有限的实践内把课程学好，要求教师掌握基本理论的同时有效地组织课程教学。在介绍运用时，要根据其不同的侧重点进行分析。实验教学从随堂实验到改革教学后进行独立实验，这其中包括验证性实验等。

通过有效的组织，可以增加学生们的实践操作，调动学生们的积极性，从而有助于知识能力的提高。

3.3 加大实践的内容与次数

数字电路与逻辑设计在教学中需要增加实践内容，这有利于课程的安排，更提高了学生们的动手能力。在实践中发挥良好的教学效果，要合理地拆分实践内容：①基本实验；②设计实验。我们来了解一下这两种实验的概念：基本实验室使用电子仪器的能力；而设计实验则是为了实现逻辑功能，而采用的是数字系统。在设计实验中鼓励学生自拟实验的项目，并将课外活动结合进来，使学生的思维更加广阔。

目前的电子大赛就是为高校的改革服务，它是结合了电子信息的专业内容，这种比赛在教学改革中起到了引导的作用。这十多年来，在全国开展了很多电子计算机的竞赛，这些竞赛对高校体系改革帮助十分明显，它有助于有才能的年轻人展示自己的能力与专业水平。在电子竟赛出题中增大数字电路EDA的内容可以引导高校建设EDA的实验室，例如：SOPC（系统集成芯片）是我国“十一五”制定的重大专项，目前全国已在12个高校中成立了集成电路人才培养基地。

4 结语

现阶段是电子化的时代，科学的进步带动了电子技术的广泛应用。大量的可编程器件被采用，这使得传统的数字逻辑方法明显变化。计算机的应用范围越来越高，使得人们对计算机的认识逐渐深刻，计算机的设计理念开始突破原有的范围。数字电路与逻辑设计在各种现代技术的合力推动之下，得到了明显的提升，可以做到使学生紧跟在市场的前沿。所以，数字电路和逻辑设计的改革加快了这门科学的发展，提高了学生们解决实际问题的能力，给学生们的就业和发展打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]李晓辉.数字电路与逻辑设计[J].

[2]曹魏，徐东风.计算机教育[J].

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【关键词】集成电路设计 工业化教学模式 研究与实践

一、集成电路设计业背景

集成电路（Integrated Circuit，IC）是指将很多微电子器件电路集成在芯片上的一种高级微电子器件。通常使用硅为基础材料，在上面通过扩散或渗透技术形成N型半导体和P型半导体及PN结。20世纪中期，半导体设备可实现真空管功能的实验发现，以及半导体制造技术的进步，使得集成电路成为可能。第一个集成电路雏形是由杰克・基尔比于1958年完成的。仅仅在其开发后半个世纪，集成电路变得无处不在，电脑、手机和其他数字电器成为现代社会结构不可缺少的一部分。

二、Linux/Unix背景

UNIX操作系统（UNIX）是美国AT&T公司1971年在PDP-11上开发的操作系统，具有多用户、多任务的特点，支持多种处理器架构。Linux操作系统（Linux），是一系列类Unix计算机操作系统的统称。Linux操作系统是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。

在集成电路设计产业中，有着简明清晰的权限控制、高稳定性、高性能、可大规模并行以及有着深厚开发工具基础的Linux/Unix操作系统被广泛地使用。这就意味着，掌握Linux/Unix操作系统的使用是集成电路设计工程师必需的基本技能。为了满足工业界的需求以及培养合格的工程硕士，数字集成电路与系统集成专业设置了工业Linux/Unix课程以培训相关技能。

工业Linux/Unix课程则主要针对集成电路设计工业界的需求，对未来的集成电路工程师进行必要的职业技能培训，使其能在进入工业界后迅速地熟悉相应的开发平台并在该平台上发挥其集成电路设计专业的知识与技能。该课程有着以下特点：

（一）针对性强。本课程的教学目标非常明确：使得学生们通过该课程的学习能够掌握工业生产流程中最有可能遇到的部分知识与技能，拥有很强的针对性。

（二）注重培养实际操作能力。本课程的目标是培养可进行实际生产开发的集成电路设计工程师，满足工业界的需求，而不是为研究院所提供科研人才，实际的操作能力是本课程的重点所在。

三、工业化教学模式

为满足该课程的教学目标，建议对工业化产业化的教学模式在该课程教学中实施2.以下几个方面的措施：

（一）课程结构原子化。针对该课程知识点众多针对性强的特点，重新梳理课程结构、整理课程体系。将课程内容按照工业界开发流程分割排列为若干相对独立又相互联系的单元。即仿真以下情景：一组从未接触过Linux/Unix操作系统的工程师被要求在该操作系统进行开发，同时项目开发与时间进度均有着相应的要求，那么他们应该如何学习，何时以及如何在学习阶段和开发阶段相互切换，才能以最优解完成任务。

（二）讲练结合。针对该课程注重实际操作能力的特点，该课程一半以上的课时设置为实验课；并在时间上与讲授课程结合，讲完一个单元随即练习一个单元。既能及时巩固讲授课程内容，又能及时发现不足。比如在版本控制工具subversion讲授课后，安排学生上机以小组形式使用该工具进行开发。通过不同组员同时更改同一源代码文件后自动报告有需要解决的更新冲突这一虚拟场景，使得学生能充分体会到使用版本控制工具的优势和好处，进而自发地进行练习希望能够掌握并使用该工具来完成自己最终的课程设计。

（三）产品代替实验。在实验课中，以逐步完成一个实际产品为最终目标，有机结合不同单元的教学内容。抛弃了以往的给出实验内容列表，学生们按部就班走流程的实验模式。实验课没有硬性要求，但最终需要提交完整的产品作为实验成果。同时，在实验课最后会提出若干思考问题，鼓励创新，引导学生完成额外的功能以完善自己的产品。如前面所述的makefile实验中，鼓励学生改进优化原有示例，不同的学生就会提出不同的解决方案，改良的方式各有侧重，有的倾向与代码的简洁性，有的倾向于功能的完整性，有的则倾向于用户体验的舒适性。这样不但锻炼了学生的自学能力，同时还培养了其跳出书本、主动思考的创新精神。

（四）工程代替考试。课程终期设置从实际工业环境中抽象出来的实际工程来作为对学生水平的考核。给予学生的课程设计指导文档相当于工业界的客户需求文档。学生需要灵活应用课程中学到的内容、模仿实验课中使用的流程进行自主开发，完成能够满足需求书上描述功能的产品，提交包括最终产品、源代码、用户手册、设计手册、测试计划书以及工程开发进度记录等一系列成果。并在最后课上通过产品展示的方式向全班同学“推销”其产品，而其他同学则通过客户角度给予该产品评价。通过前期的产品测试、撰写用户手册、设计推销手段等流程给予成果自评，并通过其他学生的反馈得到客户评价，从而使得学生能更深刻地认识到自己产品的优点与缺点，进而在设计与实现的流程中掌握课程中所要求的知识与技能。

笔者认为，研究生阶段的教学工作一定要倾向于研究性教学或工程性教学。这两种教学和之前阶段的高等教育最大的不同就在于开放性、可扩展性的教学，引导学生的自学意识和创新精神是非常必要的。通过在集成电路专业实用Linux/Unix教学中研究并实践工业化的教学模式，并观察总结学生的反馈，该教学模式非常适用并且效果优秀。该教学模式不但能够显著提高学生对所学知识和技能的关注度与投入度，而且还能培养其自学能力、创新精神、活学活用的能力等潜在能力，是工程型课程教学中不可多得的优秀教学模式。

参考文献：

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[关键词]示范性微电子学院；集成电路；人才培养；产学协同

[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020）07-0001-04

回顾整个中国特色社会主义建设历程，作为高等教育中至关重要的一部分，工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中，我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院，再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出，中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中，2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”，发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上，结合现阶段示范性微电子学院的建设情况，对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。

一、示范性微电子学院成立背景

21世纪初，信息化在世界范围内开始普及，软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业，呈现出向发展中国家大规模转移的趋势，国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发，于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院，首批试点35所（后增加至37所），均由国家重点高校负责建设；2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后，各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所，对软件人才进行储备。从2001年至今，示范性软件学院经历了十多年的建设与发展，在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间，我国的软件产业获得了长足的发展，其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。

经过十多年的积累和追赶后，我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题，而且在部分领域超过了发达国家，并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来，国家开始效仿软件产业发展模式，对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来，在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下，从晋华、中兴到华为、大疆，以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻，发展变得刻不容缓。

2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称《纲要》），指出“集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式，为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题，示范性微电子学院应运而生。

二、示范性微电子学院的成立

《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施，指出“加大人才培养和引进力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后，国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。

2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》（以下简称《通知》），明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院，支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院，示范性微电子学院建设序幕自此开启。

三、示范性微电子学院定位及现状

《通知》指出：示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心，深入开展产学合作协同育人，加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出，“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求，“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。

自2015年第一批示范性微电子学院成立至今，各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同，有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设，有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行，有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期，不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索，或大刀阔斧，或小步慢跑。目前，各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。

与此同时，示范性微电子学院在建设的过程中，也都面临一些共性的难题，如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合，以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等，这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。

四、对示范性微电子学院建设的几点思考

当然，示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考，2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴，特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而，软件行业和集成电路行业相差较大，而且当今的时代背景和2000年也完全不同，如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院，需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学（以下简称“浙大”）示范性微电子学院建设的实践出发，分享一些经验与思考。

（一）学科划分与评估体系

学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题，关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系，不仅能加强微电子学院的独立性办学，也能更有效地促进微电子学院建设的展开。

1.设置微电子一级学科

人才作为第一资源以及集成电路产业的核心，微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制，现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人，而且缺口仍在扩大，可见，扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例，2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右，即使示范性微电子学院成立以后，新增了微电子本科专业，微电子学院每年本硕博招生也不足200人，以如此培养速度，根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的，这就涉及一级学科设置的问题。

目前，浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术，其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科，其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是：电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分，前者主要包括集成电路设计，后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。

此外，微电子一级学科问题，除了与扩大招生名额相关外，也和微电子学院的建设成败有关，因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题，以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时，由于学科划分的问题，就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”，学科资源配置之争。最终，2011年教育部将软件工程提升为一级学科，这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看，将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要，且宜早不宜迟。

2.修订学科评估体系

微电子学院建设要求以“人才培养为中心”，而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样，在进行微电子学院建设时，学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用，甚至因为分流限制了已有学科的建设，学校不仅不会支持微电子学院的建设，甚至可能还会限制其发展。因此，在现有学科评估体系下，示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心，只能“教学科研”兼顾，最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过，且仍未得到有效解决，这也是很多软件学院选择异地发展的原因，其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。

在现有学科评估体系下，即使能做到以“教学”为中心，也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化，重理论而轻实践，无论是“教学”还是“科研”，学生注重“卷面”，教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业，注重实践，产学协同，因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。

其实，2016年教育部提出新工科建设，其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革，如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系；对应用性学科，如新工科，则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多，做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性，上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点，实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。

（二）师生考核体系

示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”，在国家层面需要解决的是学科问题，具体到学校和学院操作时，就要考虑内部的考核与评价问题，其中主要涉及两个方面，一是教师的考核，二是学生的考核。

1.教师考核体系

以人才培养为中心，要求教师的工作重心应该是教学，因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别，比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性，所以在教学考核中，要突出工程实践的教学内容。另外，在引进师资时，可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师，形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局，这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。

为了保证公平性，调动教师的积极性，可以实行聘岗制和聘期制，不同岗位考核不一样、聘期不一样，如在浙江大学，对不同类别的教师设置有：教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等，其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。

2.学生考核体系

微电子学院要培养“工程型”人才，因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前，要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同，是要在工业生产的背景下，通过“做中学”和“基于项目学习”，进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境，两者有着本质的区别。

正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景，这就要求企业参与培养，这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得，这一点至关重要。也只有这样，学生毕业后进入企业才能立即上手，无须企业的再熏陶和培训。

浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先，针对低年级的本科生，加大培养方案中实验课程的比例和学分，以此来培养学生的“动手操作”能力。其次，对于高年级的本科生，则是通过到企业实习、参与导师企业课题（学业导师制）、科创实验（SRTP）、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后，到研究生阶段，通过企业、导师联合制定课题，学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。

（三）校企合作

校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主，这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密，互相促进，“如何引入企业参与到高校的人才培养”，从而达到“产学协同”。

校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨，具有一定的公益性，而企业以利益为根本，公益性只是其附带属性，只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合，使得“企业愿意参与，高校愿意放开”是困难所在。从需求来看，高校育人，企业用人，高校和企业合作的纽带在人——学生，解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。

从软件学院的经验看，多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式，想要长久有效就必须做到互惠互利，纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看，比较有效的手段之一是：通过导师与企业的横向合作为依托，以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”，企业提出技术需求和课题资金，学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目，将学校、学生、企业串联起来，形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外，不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业，面向企业培养人，甚至可以对重点企业进行定向培养，吸引企业深度参与学院建设。

校企合作不仅仅是学校和企业的问题，政府的作用也尤为重要，因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性，促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起，就是通过高校（实验室）、企业、政府三方的共同发力，成立“VLSI技术研究组合”，从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分，所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。

（四）硬件建设及平台共享

集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高，这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑，因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设，并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大，很难靠一己之力来进行建设，如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万，绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学，尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式，把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。

（五）国家和学校支持

从软件学院的建设经验来看，建设成功与否与国家和学校的支持息息相关。因为软件学院建设经费自筹，所以从建立之初，就面临着资金的压力。从十多年后的评估结果来看，发展得好的软件学院与学校的长期支持密不可分；纯粹依靠企业、学费等来进行市场化运作则很难实现。以浙江大学软件学院为例，软件学院之所以能在宁波办学，首先与宁波市政府给予启动资金、场地、师资、经费等全面的支持分不开，此外，与浙大持续的师资、运营等投入也密不可分，可以说宁波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大软件学院就不会有今天的规模。从产业性质来看，因为集成电路行业对硬件的要求要比软件行业高很多，这就决定了微电子学院的硬件投入要比软件学院投入要大得多，所以微电子学院势必更需要从国家、从学校争取更多可持续的资金，如专项经费、低息贷款等，这样才有可能实现跨越式的发展。