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第1篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

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

中圖分類號(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)。《國(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、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)

集成電路專業(yè)是一門多學(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)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(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、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線路應(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)和職稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，從職稱、待遇等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以傾斜，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)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專業(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)其專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專業(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)的若干門專業(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。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉勝輝，等.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2008（22）.

第2篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；應(yīng)用型人才；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在過(guò)去的20多年來(lái)，中國(guó)教育實(shí)現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實(shí)現(xiàn)了基本普及義務(wù)教育，基本掃除青壯年文盲的目標(biāo)；第二是中國(guó)高等教育開(kāi)始邁入大眾化階段，高教毛入學(xué)率達(dá)到17%。據(jù)《2012年中國(guó)大學(xué)生就業(yè)報(bào)告》顯示[1]，在2011年畢業(yè)的大學(xué)生中，有近57萬(wàn)人處于失業(yè)狀態(tài)，10多萬(wàn)人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對(duì)工作的滿意率也只有47%。2012年，全國(guó)普通高校畢業(yè)生規(guī)模達(dá)到680萬(wàn)人，畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高，大學(xué)生將面臨越來(lái)越沉重的就業(yè)壓力。面對(duì)這樣的困境，國(guó)家相關(guān)部分提出了一系列的舉措，其中對(duì)本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變[2-4]。集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，已成為當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。本文將在對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，以北京信息科技大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置為例，介紹面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)地集成電路設(shè)計(jì)本科課程現(xiàn)階段存在的問(wèn)題并給出相關(guān)可行的改革方案。

二、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)

進(jìn)入本世紀(jì)后，我國(guó)的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，國(guó)家開(kāi)始加大推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作[5]。經(jīng)過(guò)十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特色也越來(lái)越明顯。

首先，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求高。隨著工藝的不斷進(jìn)步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強(qiáng)，功耗越來(lái)越低，速度越來(lái)越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對(duì)電路性能的影響越來(lái)越大。除了器件基礎(chǔ)，電路設(shè)計(jì)人員同時(shí)還需要了解后端電路設(shè)計(jì)相關(guān)的版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而這些流程環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對(duì)于一個(gè)合格的電路設(shè)計(jì)人員，深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的。

其次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)需要學(xué)生對(duì)各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具熟悉，實(shí)踐能力強(qiáng)。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的不斷發(fā)展，在電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，電路設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)完成電路設(shè)計(jì)的部分或全部的相關(guān)內(nèi)容。另一方面，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的相關(guān)比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當(dāng)快，集成電路設(shè)計(jì)工具種類繁多，而且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這對(duì)集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)增加了很大的難度。

再次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的相關(guān)教學(xué)工作量大。正如前面所介紹，要完成一個(gè)電路芯片的設(shè)計(jì)，需要電路設(shè)計(jì)人員需要了解從器件基礎(chǔ)到電路搭建、電路仿真調(diào)試、版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟悉各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的使用。所有相關(guān)內(nèi)容對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求，但從現(xiàn)有的情況看，相關(guān)專業(yè)的課時(shí)數(shù)目難以改變，所以在有限的課時(shí)內(nèi)如何合理分配教學(xué)內(nèi)容是集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)教師重要的工作。

最后，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)配套的軟、硬件平臺(tái)要求高，投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看，國(guó)際上有4大集成電路設(shè)計(jì)EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個(gè)公司的產(chǎn)品各不相同，即使針對(duì)相同的電路芯片，設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務(wù)器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴(yán)重地阻礙了國(guó)內(nèi)很多高等院校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展。

三、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置及存在的問(wèn)題

在集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置方面，不同的學(xué)校的課程設(shè)置各不相同。但總的來(lái)說(shuō)可以分為三類：基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設(shè)置方面，每個(gè)學(xué)校的定義各不相同，主要是根據(jù)本校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同而有所區(qū)別。從國(guó)內(nèi)幾大相關(guān)院校的課程設(shè)置看，基礎(chǔ)課主要包括：《固體物理》、《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等；專業(yè)課主要包括：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》、《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》、《信號(hào)處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測(cè)試》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》、《集成電路封裝》等。

從現(xiàn)有的課程設(shè)置可以看到，針對(duì)國(guó)家應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，現(xiàn)有的課程設(shè)置還存在很多問(wèn)題，具體地說(shuō)：

首先，課程設(shè)置偏于理論課程，實(shí)踐內(nèi)容缺乏，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。從上面的課程設(shè)置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側(cè)重于理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐內(nèi)容。比如：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)為48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求，難以在短短8學(xué)時(shí)內(nèi)完成模擬集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)。雖然集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費(fèi)太多時(shí)間在每個(gè)設(shè)計(jì)流程相關(guān)的理論知識(shí)的闡述是不合適的，也不符合我國(guó)大學(xué)生的現(xiàn)狀。

其次，實(shí)踐活動(dòng)不能與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要相結(jié)合，實(shí)踐內(nèi)容沒(méi)有可行性。從目前各大高等院校的課程內(nèi)容方面調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于本科教學(xué)情況，90%以上的實(shí)踐內(nèi)容都是教師根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置一些簡(jiǎn)單可行的小電路，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容按相關(guān)步驟操作即可完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單、重復(fù)，與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要完全不相關(guān)，這對(duì)學(xué)生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。

最后，沒(méi)有突現(xiàn)學(xué)校的專業(yè)特色，不適于當(dāng)今社會(huì)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界對(duì)本科畢業(yè)生的要求。但在競(jìng)爭(zhēng)激烈的電子信息產(chǎn)業(yè)界，如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時(shí)有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，各大高校需要有自己的專業(yè)特色，但現(xiàn)在各個(gè)高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展，沒(méi)有特色”。這對(duì)于地方高校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生是一個(gè)劣勢(shì)。

四、面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的課程改革

針對(duì)上面闡述的相關(guān)問(wèn)題，本文給出了面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程改革的幾點(diǎn)方案，具體地說(shuō)：

首先，削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例。理論課時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)踐課時(shí)是當(dāng)今大學(xué)生教育的一個(gè)重要弊端，這也直接導(dǎo)致了大學(xué)生動(dòng)手能力差、實(shí)踐活動(dòng)參與度低、分工合作意識(shí)薄弱。而在不增加授課學(xué)時(shí)的前提下要改變這一現(xiàn)象，唯一的方法就是改變授課內(nèi)容，適當(dāng)削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例。這樣既能滿足國(guó)家對(duì)于本科畢業(yè)生應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，也符合創(chuàng)新型本科生的特點(diǎn)。

其次，積極推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，讓學(xué)生更早接觸業(yè)界發(fā)展，指導(dǎo)擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹，現(xiàn)在各大高等院校的教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，學(xué)生在大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進(jìn)入工作狀態(tài)，工作效率差，影響后面學(xué)生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學(xué)生在校期間，比如大學(xué)三年級(jí)或更早，推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，使學(xué)生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，這對(duì)于學(xué)生后續(xù)進(jìn)入工作非常有利，同時(shí)也能推進(jìn)學(xué)校科研工作。

最后，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。這里的教學(xué)資源，除了包括授課筆記、教案、教學(xué)講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關(guān)機(jī)構(gòu)也開(kāi)設(shè)了一些青年教師課程培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容，但真正取得的成效還相對(duì)比較小。另外，針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)來(lái)說(shuō)，跟隨業(yè)界發(fā)展的相關(guān)知識(shí)更新較快，配套的軟硬件代價(jià)較高，如果能實(shí)現(xiàn)高校軟硬件教學(xué)資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。

五、結(jié)論

本文詳細(xì)分析面對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，并在對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上給出集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課課程的內(nèi)容以及教學(xué)方式情況，指出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)現(xiàn)在課程設(shè)置方面存在的問(wèn)題。同時(shí)，文章給出了在當(dāng)今大學(xué)生招生人數(shù)劇增情況下，如何合理安排集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程的方案從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]殷樹(shù)娟，齊臣杰.集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)現(xiàn)狀及探索[J].中國(guó)電力教育，2012，（4）：64-66.

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第3篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；集成電路設(shè)計(jì)；平臺(tái)建設(shè)；IC產(chǎn)業(yè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）08-0270-03

國(guó)家教育部于2007年正式啟動(dòng)了高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程（簡(jiǎn)稱“質(zhì)量工程”），其建設(shè)的重要內(nèi)容之一就是使高校培養(yǎng)的理工科學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，更好地適應(yīng)社會(huì)和市場(chǎng)的需求[1]。為此，我校作為全國(guó)獨(dú)立學(xué)院理事單位于2007年6月通過(guò)了ISO2000：9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證[2]，同時(shí)確立了“質(zhì)量立校、人才強(qiáng)校、文化興校”三大核心戰(zhàn)略，深入推進(jìn)內(nèi)涵式發(fā)展，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。對(duì)于質(zhì)量工程采取了多方面多角度的措施：加強(qiáng)教學(xué)改革項(xiàng)目工程；鼓勵(lì)參加校內(nèi)學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)，（大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目）；積極參加國(guó)家、省級(jí)等電子設(shè)計(jì)大賽；有針對(duì)性地對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行大幅度的調(diào)整，增大課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占課程的比例從原來(lái)的15%提高到25%以上，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作了改進(jìn)，提高綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重；同時(shí)增加專業(yè)實(shí)踐課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)更注重選題來(lái)源，題目比以前具有更強(qiáng)的針對(duì)性，面向?qū)I(yè)，面向本地就業(yè)市場(chǎng)。不僅如此，學(xué)院還建立了創(chuàng)業(yè)孵化中心、建立了實(shí)驗(yàn)中心等。通過(guò)這些有效的措施，努力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新和應(yīng)用能力。除了學(xué)校對(duì)電子信息類專業(yè)整體進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)外，各個(gè)二級(jí)學(xué)院都以“質(zhì)量工程”建設(shè)為出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)，從專業(yè)工程的角度出發(fā)，努力探索各個(gè)專業(yè)新的發(fā)展思路和方向。由于集成電路設(shè)計(jì)是高校電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)等相關(guān)專業(yè)的主要方向，因此與之相關(guān)的課程和平臺(tái)建設(shè)成為該專業(yè)工程探索的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外高校該專業(yè)方向培養(yǎng)方案分析，設(shè)置的課程主要強(qiáng)調(diào)模擬/數(shù)字電路方向，相應(yīng)的課程體系為此服務(wù)，人才培養(yǎng)方案設(shè)置與之相對(duì)應(yīng)的理論和實(shí)踐教學(xué)體系；同時(shí)建立相應(yīng)的實(shí)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。由此，依據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生的層次和專業(yè)面向，同時(shí)依據(jù)本地的人才需求深度和廣度，對(duì)以往的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行革新，建立面向中山IC產(chǎn)業(yè)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)應(yīng)用型的設(shè)計(jì)平臺(tái)。另外，從課程體系出發(fā)，強(qiáng)化IC設(shè)計(jì)的模擬集成電路后端版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，使學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中得到實(shí)際的訓(xùn)練。通過(guò)這些改革既可有效地幫助學(xué)生迅速融入IC設(shè)計(jì)業(yè)，也為進(jìn)入IC制造行業(yè)提高層次到新高度。

一、軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)在集成電路設(shè)計(jì)業(yè)的重要性

自從1998年高等學(xué)校擴(kuò)大招生以來(lái)，高校規(guī)模發(fā)展很快，在校大學(xué)生的人數(shù)比十五年前增長(zhǎng)了10倍。高校的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的投入呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，學(xué)校的辦學(xué)條件不斷改善，同時(shí)，各個(gè)高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也在持續(xù)增大，然而在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的過(guò)程中，盡管投入的資金量在不斷增大，但出現(xiàn)的現(xiàn)象是重視專業(yè)儀器和設(shè)備的投入，忽視專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的購(gòu)置，這可能是由于長(zhǎng)期以來(lái)形成的重有形實(shí)體、輕無(wú)形設(shè)計(jì)軟件，然而這種意識(shí)給專業(yè)發(fā)展必將帶來(lái)不利影響。對(duì)于IC專業(yè)來(lái)說(shuō)，該專業(yè)主要面向集成電路的生產(chǎn)、測(cè)試和設(shè)計(jì)，其中集成電路設(shè)計(jì)業(yè)是最具活力、最有增長(zhǎng)效率的一塊，即使是在國(guó)際金融危機(jī)的2009年，中國(guó)的IC設(shè)計(jì)業(yè)不僅沒(méi)有像半導(dǎo)體行業(yè)那樣同比下降10%，反而逆勢(shì)增長(zhǎng)9.1%；在2010年，國(guó)際金融危機(jī)剛剛緩和，中國(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)的同比增速又快速攀升到45%；2011年全行業(yè)銷售額為624.37億元，2012年比2012年增長(zhǎng)8.98%達(dá)到680.45億元，集成電路行業(yè)不僅增長(zhǎng)速度快，發(fā)展前景好，而且可以滿足更多的高校學(xué)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)。為了滿足IC設(shè)計(jì)行業(yè)的要求，必須建設(shè)該行業(yè)需求的集成電路軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)。眾所周知集成電路行業(yè)制造成本相對(duì)較高，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電路產(chǎn)品時(shí)盡量做到一次流片成功，而要實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)需要建設(shè)電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證的平臺(tái)，即集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)。通過(guò)軟件平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)：電路原理拓?fù)鋱D的構(gòu)建及參數(shù)仿真和優(yōu)化、針對(duì)具體集成電路工藝尺寸生產(chǎn)線的版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、對(duì)版圖設(shè)計(jì)的實(shí)際性能進(jìn)行仿真并與電路原理圖仿真對(duì)照、提供給制造廠商具體的GDSII版圖文件。軟件平臺(tái)實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到驗(yàn)證的目的，因此，對(duì)于集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生或工作人員來(lái)說(shuō)，軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)的建設(shè)特別重要，如果沒(méi)有軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)也就無(wú)法培養(yǎng)出真正的IC設(shè)計(jì)人才。因此，在培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型人才的號(hào)召下，學(xué)院不斷加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[3]，從電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)角度出發(fā)，建設(shè)IC軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，為本地區(qū)域發(fā)展和行業(yè)發(fā)展服務(wù)。

二、建設(shè)面向中山本地市場(chǎng)IC應(yīng)用平臺(tái)

近年來(lái)，學(xué)校從自身建設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，減少因?qū)嶒?yàn)經(jīng)費(fèi)緊張帶來(lái)的困境，積極推動(dòng)學(xué)院集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)方向的人才培養(yǎng)。教學(xué)單位根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)的模塊特點(diǎn)確定合適的軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，原理拓?fù)鋱D的前端電路仿真采用PSPICE軟件工具，熟悉電路仿真優(yōu)化過(guò)程；后端采用L-EDIT版圖軟件工具，應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)廠家的雙極或CMOS工藝線來(lái)設(shè)計(jì)電路的版圖，并進(jìn)行版圖驗(yàn)證。這種處理方法雖然暫時(shí)性解決前端和后端電路及版圖仿真的問(wèn)題，但與真正的系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成電路相對(duì)出入較大，不利于形成IC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。2010年12月國(guó)家集成電路設(shè)計(jì)深圳產(chǎn)業(yè)化基地中山園區(qū)成立，該園區(qū)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的要求變得非常迫切，客觀上推進(jìn)了學(xué)院對(duì)IC產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)力度，建立面向中山IC產(chǎn)業(yè)的專業(yè)應(yīng)用型設(shè)計(jì)平臺(tái)變得刻不容緩[4]，同時(shí)，新的人才培養(yǎng)方案也應(yīng)聲出臺(tái)，促進(jìn)了具有一定深度的教學(xué)改革。

1.軟件平臺(tái)建設(shè)。從目前集成電路設(shè)計(jì)軟件使用的廣泛性和系統(tǒng)性來(lái)看，建設(shè)面向市場(chǎng)的應(yīng)用平臺(tái)，應(yīng)該是學(xué)校所使用的與實(shí)際設(shè)計(jì)公司或其他單位的軟件一致，使得所培養(yǎng)的IC設(shè)計(jì)人才能與將來(lái)的就業(yè)工作實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，從而提高市場(chǎng)對(duì)所培養(yǎng)的集成電路設(shè)計(jì)人才的認(rèn)可度，同時(shí)也可大大提高學(xué)生對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)的能力和信心[5]。遵循這個(gè)原則，選擇Cadence軟件作為建設(shè)平臺(tái)設(shè)計(jì)軟件，這不僅因?yàn)樵摴臼侨蜃畲蟮碾娮釉O(shè)計(jì)技術(shù)、程序方案服務(wù)和設(shè)計(jì)服務(wù)供應(yīng)商，EDA軟件產(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，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號(hào)及射頻IC設(shè)計(jì)，全定制集成電路設(shè)計(jì)，IC物理驗(yàn)證，PCB設(shè)計(jì)和硬件仿真建模，而且通過(guò)大學(xué)計(jì)劃合作，可以大幅度的降低購(gòu)置軟件所需資金，從而從根本上解決學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)軟件費(fèi)用昂貴的問(wèn)題。另外，從中山乃至珠三角其他城市的IC行業(yè)中，各個(gè)單位都普遍采用該系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，而且選用該軟件更有利于剛剛起步的中山集成電路設(shè)計(jì)，也更加有利于該產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，乃至進(jìn)一步的發(fā)展和壯大。

2.針對(duì)中山IC產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)。定位于面向本地產(chǎn)業(yè)的IC應(yīng)用型人才，就必須以中山IC產(chǎn)業(yè)為培養(yǎng)特色人才的出發(fā)點(diǎn)。中山目前有一批集成電路代工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的公司，主要有中山市奧泰普微電子有限公司、芯成微電子公司、深電微電子科技有限公司、木林森股份有限公司等，能進(jìn)行IC設(shè)計(jì)、工藝制造和測(cè)試封裝，主要生產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件和IC、應(yīng)用于家電等消費(fèi)電子、節(jié)能照明等。日前奧泰普公司的0.35微米先進(jìn)工藝生產(chǎn)線預(yù)計(jì)快速投產(chǎn)，該單位的發(fā)展對(duì)本地IC人才需求有極大的推動(dòng)力，推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)微電子專業(yè)的積極性，而這些也有力地支持本地IC企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，建立面向本地集成電路產(chǎn)業(yè)的軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，有利于專業(yè)人才的培養(yǎng)、準(zhǔn)確定位，并形成了本地優(yōu)勢(shì)和特色。

3.教學(xué)實(shí)踐改革。為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，形成專業(yè)特色，必須對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行修改。在人才培養(yǎng)方案中通過(guò)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比例，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中除了原有驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)外、還增加了綜合性或設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，這種變化將有助于學(xué)生從被動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)到主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的綜合和設(shè)計(jì)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用和動(dòng)手能力，從而為培養(yǎng)應(yīng)用型的人才打下良好的基礎(chǔ)。除此之外，與集成電路代工企業(yè)及芯片應(yīng)用公司建立合作關(guān)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間到這些單位進(jìn)行在崗實(shí)習(xí)和培訓(xùn)，可以將所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去，形成無(wú)縫對(duì)接；而從單位招聘人才角度上來(lái)說(shuō)，可以節(jié)約人力資源培訓(xùn)成本，招到單位真正需要的崗位人才。因此，合作雙方在找到相互需求的基礎(chǔ)上，形成有效的合作機(jī)制。①課程改革。針對(duì)獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，除了培養(yǎng)方案上增加多元化教育課程之外，主要是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)的改革，增加綜合實(shí)驗(yàn)課程，如：《現(xiàn)代電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)》計(jì)32學(xué)時(shí)、《微電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》計(jì)40學(xué)時(shí)、《EDA綜合實(shí)驗(yàn)》為32學(xué)時(shí)、《集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》為40學(xué)時(shí)，其相應(yīng)的課程學(xué)時(shí)數(shù)從以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的16個(gè)學(xué)時(shí)，增加到現(xiàn)在32學(xué)時(shí)以上的帶有綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的綜合實(shí)踐課程。這種變化不僅是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)加大，而且是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改進(jìn)，也是實(shí)踐綜合能力的增強(qiáng)，有利于學(xué)生形成專業(yè)應(yīng)用能力。②與單位聯(lián)合的IC設(shè)計(jì)基地。IC設(shè)計(jì)基地主要立足于兩個(gè)方面：一是立足于本地IC企業(yè)或設(shè)計(jì)公司；二是立足于IC代工和集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用。前者主要利用本地資源就近的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生參觀、實(shí)習(xí)都比較方便，同時(shí)也有利于學(xué)校與用人單位之間的良好溝通，提高雙方的認(rèn)可度和贊同感。如：中山市奧泰普微電子有限公司、木林森股份有限公司等。后者從生產(chǎn)角度和設(shè)計(jì)應(yīng)用出發(fā)，帶領(lǐng)學(xué)生到IC代工企業(yè)參觀，初步了解集成電路的生產(chǎn)過(guò)程，企業(yè)的架構(gòu)、規(guī)劃和發(fā)展遠(yuǎn)景。也可根據(jù)公司的人才需要，選派部分學(xué)生到公司在崗實(shí)習(xí)[6]。如：深圳方正微電子有限公司、廣州南科集成電子有限公司等。通過(guò)這些方式不僅可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力，而且有利于學(xué)生對(duì)IC單位的深入了解，為本校專業(yè)應(yīng)用型人才找到一種行之有效的就業(yè)之路。

三、集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的實(shí)效性

從2002年創(chuàng)辦電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以來(lái)，學(xué)校特別重視集成電路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。從初期的晶體管器件和集成塊性能測(cè)量，硅片的少子壽命、C-V特性、方阻等測(cè)量，發(fā)展到探針臺(tái)的芯片級(jí)的性能測(cè)試，在此期間為了滿足更多的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、興趣小組和畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，微電子實(shí)驗(yàn)室的已經(jīng)過(guò)三次擴(kuò)張和升級(jí)，其建設(shè)規(guī)模和實(shí)驗(yàn)水平得到了大幅度的提升。另外，為培養(yǎng)本科學(xué)生集成電路的設(shè)計(jì)能力，提高應(yīng)用性能力，學(xué)校還建立了集成電路CAD實(shí)驗(yàn)室，以電路原理圖仿真設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，著重應(yīng)用L-Edit版圖軟件工具，進(jìn)行基本的集成電路版圖設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，對(duì)提升學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用能力取得了一定的效果。目前，為了大力提高本科教學(xué)質(zhì)量，提升辦學(xué)水平，重點(diǎn)對(duì)實(shí)踐課程和IC軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行了改革。學(xué)校開(kāi)設(shè)了專門實(shí)踐訓(xùn)練課程，如：集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。從以前的16學(xué)時(shí)課內(nèi)驗(yàn)證設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提升為32學(xué)時(shí)獨(dú)立的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，內(nèi)容從以驗(yàn)證為主的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽O(shè)計(jì)和綜合為主的實(shí)驗(yàn)，整體應(yīng)用設(shè)計(jì)水平進(jìn)行了大幅度的提升，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和動(dòng)手能力。不僅如此，對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)軟件也進(jìn)行了升級(jí)，從最初的用Pspice和Hspice軟件進(jìn)行電路圖仿真，L-Edit軟件工具的后端版圖設(shè)計(jì)，升級(jí)為應(yīng)用系統(tǒng)的專業(yè)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)工具Cadence進(jìn)行前后端的設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證等，并采用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室模式，使得學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力得到一定程度的提升，提高了系統(tǒng)認(rèn)識(shí)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力。通過(guò)IC系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)的建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)課程改革，使得學(xué)生對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的性質(zhì)和內(nèi)容了解更加全面，對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的深度和廣度也得到進(jìn)一步提高，從而增強(qiáng)了專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，提高了自信心。此外，其他專業(yè)的學(xué)生也開(kāi)始轉(zhuǎn)到本專業(yè)，從事集成電路設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，并對(duì)集成電路流片產(chǎn)生濃厚的興趣。除此之外，學(xué)生利用自己在外實(shí)踐實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)給學(xué)校引進(jìn)研究性的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，這些都為本專業(yè)的發(fā)展形成很好的良性循環(huán)。在IC設(shè)計(jì)平臺(tái)的影響下，本專業(yè)繼續(xù)報(bào)考碩士研究生的學(xué)生特別多，約占學(xué)生比例的45%左右。經(jīng)過(guò)這幾年的努力，2003、2004、2005、2006級(jí)都有學(xué)生在碩士畢業(yè)后分別被保送或考上電子科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、香港城市大學(xué)的博士。從這些學(xué)生的反饋意見(jiàn)了解到，他們對(duì)學(xué)校在IC設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)評(píng)價(jià)很高，對(duì)他們進(jìn)一步深造起到了很好的幫助作用。不僅如此，已經(jīng)畢業(yè)在本行業(yè)工作的學(xué)生也對(duì)IC設(shè)計(jì)平臺(tái)有很好的評(píng)價(jià)：通過(guò)該軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)不僅熟悉了集成電路設(shè)計(jì)的工藝庫(kù)、集成電路工藝流程和相應(yīng)的工藝參數(shù)，而且也熟悉版圖的設(shè)計(jì)，這對(duì)于從事IC代工工作起到很好的幫助作用。現(xiàn)在已經(jīng)有多屆畢業(yè)的學(xué)生在深圳方正微電子公司、中山奧泰普微電子有限公司工作。另外，還有許多學(xué)生從事集成電路應(yīng)用設(shè)計(jì)工作，主要分布于中山LED照明產(chǎn)業(yè)等。

通過(guò)IC軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)，配合以實(shí)踐教學(xué)改革，使得學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際能力直接與市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。另外，利用與企業(yè)合作的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，可以使得學(xué)生得到更好的工作鍛煉，為將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，建設(shè)面向中山IC產(chǎn)業(yè)的集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，尋求高校與公司更緊密的新的合作模式，符合我校人才培養(yǎng)發(fā)展模式方向，對(duì)IC設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)改革，培養(yǎng)滿足本地區(qū)乃至整個(gè)社會(huì)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，具有特別重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：CDIO；集成電路設(shè)計(jì)；人才培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2013）03-0062-02

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的飛速發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)急需高技能人才，企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，畢業(yè)生的就業(yè)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。同時(shí)，又有相當(dāng)一部分畢業(yè)生動(dòng)手能力差，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力弱，難以滿足社會(huì)要求。為了緩解企業(yè)人才的需求和大學(xué)人才培養(yǎng)模式之間的沖突，國(guó)內(nèi)外各高校都開(kāi)始積極調(diào)整現(xiàn)有的教學(xué)模式，提出工程創(chuàng)新教育與課程教學(xué)模式相結(jié)合的全新理念，即CDIO（構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)施，運(yùn)行）理念。它是“做中學(xué)”和“以項(xiàng)目作為核心的教育和學(xué)習(xí)”的集中體現(xiàn)，以產(chǎn)品的生命周期為載體，讓學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在CDIO理念的指引下，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行作為載體的操作來(lái)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，這些能力包括個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí)，個(gè)人的終身學(xué)習(xí)能力，團(tuán)隊(duì)的溝通能力和系統(tǒng)的控制能力等[1]。

作為一門新興專業(yè)，集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)具有門檻高、內(nèi)容新、發(fā)展快、屬于交叉學(xué)科、與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密、實(shí)踐性強(qiáng)等一系列突出特點(diǎn)。它還沒(méi)有像其他專業(yè)一樣形成完成的知識(shí)體系，也沒(méi)有制定出專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范，導(dǎo)致我國(guó)各高校培養(yǎng)出來(lái)的集成電路專業(yè)人才無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需要，造成高技能人才的緊缺[2]。因此，研究基于CDIO理念的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，切實(shí)做好集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的工程教育，改革高校的工程教育模式，培養(yǎng)出能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要的專業(yè)人才是十分必要的。

一、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的局限性

作為具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性的專業(yè)，集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)定位于具有較高的工程素質(zhì)、很強(qiáng)的實(shí)踐和科研創(chuàng)新技能的高級(jí)人才。但由于我國(guó)集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在局限性，導(dǎo)致企業(yè)需求與人才能力相脫節(jié)，具體局限性表現(xiàn)如下。

1.教學(xué)嚴(yán)重學(xué)術(shù)化，過(guò)分重視學(xué)生的理論教育，而輕視實(shí)踐教育。在教育教學(xué)過(guò)程中，忽視了學(xué)生的自學(xué)能力和實(shí)際的動(dòng)手能力，使得教學(xué)與實(shí)際相脫離。

2.專業(yè)課程之間存在知識(shí)的冗余，課程內(nèi)容之間的相關(guān)性、相承性、互補(bǔ)性得不到有機(jī)整合，使得學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的思路混亂，阻礙了學(xué)生構(gòu)思能力的提升。

3.實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)方法單一，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭^(guò)于呆板。而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為針對(duì)理論教材的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，呆板的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容很難使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，不能充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。實(shí)踐環(huán)節(jié)沒(méi)有明確的培養(yǎng)目的，缺乏整體規(guī)劃，實(shí)踐環(huán)節(jié)是學(xué)生工程實(shí)踐能力提高的重要環(huán)節(jié)。因此，實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)與教學(xué)大綱相輔相成。

4.專業(yè)教師缺乏企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)和工程訓(xùn)練能力。大多數(shù)教師雖然學(xué)位和學(xué)歷很高，但一直從事教育教學(xué)工作，缺少實(shí)際工程背景和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，帶領(lǐng)并指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)際工程項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生遇到的實(shí)際問(wèn)題得不到很好的解決。

二、基于CDIO理念集成專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)

集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)旨在培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高級(jí)人才。通過(guò)基礎(chǔ)與專業(yè)、理論與實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)既具有良好的文化修養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)，又具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)具有豐富的集成電路開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和工程管理能力的應(yīng)用型高級(jí)人才[3]。通過(guò)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，使得集成專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后掌握得以下幾方面的知識(shí)與能力。

1.具有深厚的理論修養(yǎng)、扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、開(kāi)闊的視野和高尚的職業(yè)素養(yǎng)。

2.具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和較強(qiáng)的外語(yǔ)應(yīng)用能力，對(duì)全世界科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)有敏銳的觀察力。

3.具有工程推理與判斷、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的技能，能夠進(jìn)行科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)際的項(xiàng)目。

4.具有良好的溝通、組織協(xié)調(diào)、團(tuán)隊(duì)合作的能力。

5.能夠掌握集成電路的基本設(shè)計(jì)原理，熟悉制造工藝，能從事或參與集成領(lǐng)域產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、應(yīng)用、銷售和管理工作。

三、CDIO理念下集成專業(yè)的人才培養(yǎng)模式的具體實(shí)施

（一）制定基于CDIO理念的專業(yè)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)大綱

將CDIO理念融入到專業(yè)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)大綱中，結(jié)合具體實(shí)際的項(xiàng)目制定集成專業(yè)課程大綱。大綱應(yīng)體現(xiàn)以下四個(gè)方面的內(nèi)容：基本技術(shù)和理論知識(shí)、個(gè)人的專職技能、人際交往能力和在現(xiàn)實(shí)社會(huì)環(huán)境中的CDIO能力。因此，制定專業(yè)教學(xué)大綱時(shí)，首先考慮在低年級(jí)引入導(dǎo)論課程，使學(xué)生對(duì)專業(yè)前景、發(fā)展方向有清晰的認(rèn)識(shí)和了解。其次，要充分考慮課程導(dǎo)論與其他相關(guān)課程之間的內(nèi)在關(guān)系。考慮課程的教學(xué)對(duì)象與教學(xué)目標(biāo)、課程的內(nèi)容、學(xué)時(shí)具體分配及主要的教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求、課程與教師考核等問(wèn)題。大綱制定過(guò)程中，自始至終都要充分體現(xiàn)CDIO理念、本專業(yè)的教學(xué)課程同企業(yè)項(xiàng)目之間的緊密關(guān)系。在制定實(shí)驗(yàn)大綱時(shí)要結(jié)合教學(xué)大綱，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢⒚块T課程的實(shí)驗(yàn)按照基礎(chǔ)類型、設(shè)計(jì)類型、創(chuàng)新類型和綜合類型的比例合理劃分，充分考慮實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、使用的工具及具體方法等問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。

（二）制定基于CDIO理念的模塊化課程體系

按照CDIO理念的教學(xué)大綱對(duì)學(xué)生能力的要求，結(jié)合集成專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位，建立了以“基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實(shí)踐課程、核心特色課程”相結(jié)合的模塊化課程體系[4]。其中，基礎(chǔ)課程主要由公共基礎(chǔ)課程、素質(zhì)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程三部分組成，通過(guò)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和文化修養(yǎng)的同時(shí)，又具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。專業(yè)課程主要包括專業(yè)平臺(tái)課程、專業(yè)方向課程，由教師課堂傳授專業(yè)知識(shí)。實(shí)踐課程主要包括課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生具有良好的科學(xué)與工程素養(yǎng)，具有較強(qiáng)的自學(xué)能力和分析解決問(wèn)題的能力。核心特色課程主要包括專業(yè)選修課程，聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外集成專業(yè)資深教授、企業(yè)高級(jí)人才以實(shí)際項(xiàng)目作為案例進(jìn)行授課。

（三）舉辦基于CDIO理念的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是在教師啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)競(jìng)賽來(lái)提高自己的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力。圍繞指定的競(jìng)賽題目，或?qū)W生以小組形式自主選擇的題目，讓學(xué)生進(jìn)行構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，將所選題目進(jìn)行產(chǎn)品化。通過(guò)構(gòu)思，分析客戶的需求，預(yù)估產(chǎn)品的功能，設(shè)計(jì)技術(shù)方案，制定技術(shù)程序，并對(duì)小組成員進(jìn)行分工，細(xì)化每個(gè)成員的任務(wù)。設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括產(chǎn)品的規(guī)劃、原理設(shè)計(jì)、技術(shù)方案等。以構(gòu)思和設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，將最終的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變成實(shí)際產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程即為產(chǎn)品的實(shí)施過(guò)程。對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)作主要包括對(duì)產(chǎn)品的前期程序調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，將CDIO理念的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作融為一個(gè)有機(jī)的整體，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，充分培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決實(shí)踐問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力和大系統(tǒng)掌控能力。

（四）基于CDIO理念的教學(xué)方法改革

改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段和教學(xué)方法，在教育方法上力求做到教師講授與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，個(gè)人學(xué)習(xí)與團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)相結(jié)合，讓學(xué)生“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。將案例教學(xué)引入到課堂中，采用 “探究式”的授課方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，并分組進(jìn)行討論，確定解決問(wèn)題的方法，給學(xué)生創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)環(huán)境去驗(yàn)證方法的可行性[5]。聘請(qǐng)校外專家、學(xué)者或企業(yè)工程管理人才為學(xué)生做專題講座，進(jìn)行輔導(dǎo)與授課，并定期派學(xué)生到企業(yè)去學(xué)習(xí)與實(shí)踐鍛煉。

（五）加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，提高教師的CDIO能力

為教師提供去國(guó)外或者企業(yè)學(xué)習(xí)與交流的機(jī)會(huì)，讓教師親自參與到項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)中，通過(guò)與企業(yè)項(xiàng)目工程師學(xué)習(xí)與合作提高教師自身的工程實(shí)踐能力。聘請(qǐng)集成領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者、企業(yè)的項(xiàng)目經(jīng)理、工程管理人員、工程設(shè)計(jì)人員，與本專業(yè)教師共同組建一支“多樣性、復(fù)合型、高精端、產(chǎn)學(xué)研”的師資隊(duì)伍，一起承擔(dān)集成專業(yè)的人才培養(yǎng)任務(wù)。

針對(duì)我國(guó)目前集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)工程人才緊缺的現(xiàn)狀，本文提出了CDIO理念下的人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)高校學(xué)生的專業(yè)知識(shí)技能和實(shí)踐創(chuàng)新的工程能力，有效地解決了企業(yè)和人才能力相脫節(jié)的問(wèn)題，從而為社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)更多合格的“專業(yè)型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型”的工程人才，更好地推進(jìn)高等工程教育的改革，使我們的創(chuàng)新實(shí)踐教育更上一個(gè)臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

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[3]方卓紅，曲英杰.關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)本科專業(yè)課程體系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

第5篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：微電子實(shí)驗(yàn)室；集成電路設(shè)計(jì)；微電子工藝；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；

作者簡(jiǎn)介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規(guī)模集成電路教學(xué)與科研工作

當(dāng)前，全球微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，22nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)已量產(chǎn)，以微電子集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為全球第一大產(chǎn)業(yè)，而我國(guó)的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國(guó)外比還有較大的差距，集成電路設(shè)計(jì)和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期，2014年6月我國(guó)了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》以加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并明確指出“重點(diǎn)支持集成電路制造領(lǐng)域”[1]。因此，為適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才需求，亟須加強(qiáng)對(duì)微電子和集成電路相關(guān)專業(yè)本科生的工藝實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)其創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力重要基地，也是開(kāi)展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實(shí)踐三結(jié)合的重要場(chǎng)所[2-3]，特別是對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的微電子學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，建設(shè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室并開(kāi)展實(shí)踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿足社會(huì)急需的微電子技術(shù)人才[4]。

1微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指導(dǎo)思想

微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及人才的培養(yǎng)是以國(guó)家對(duì)微電子技術(shù)人才的需求為目的，以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。近10多年來(lái)是我國(guó)微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展時(shí)期，2000年和2011年國(guó)家先后出臺(tái)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》、《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，到2014年了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。在政策導(dǎo)向下，高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)的建設(shè)成就也十分顯著。但是，我國(guó)的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國(guó)外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點(diǎn)是縮小微電子實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的差距。因此，對(duì)于高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展還需進(jìn)一步的改革創(chuàng)新[5-7]。

微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)以《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》為導(dǎo)則，明確國(guó)家教育改革戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略主題是優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富社會(huì)實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，要著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力[8]。

在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的措施實(shí)施上，一是貫徹實(shí)施《高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程》，進(jìn)一步推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升高等學(xué)校辦學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高教育質(zhì)量；二是貫徹實(shí)施《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃》，面向微電子產(chǎn)業(yè)，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力[9-10]。

2微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

為適應(yīng)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及社會(huì)對(duì)微電子專業(yè)人才的大量需求，從2002年起我校就對(duì)微電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造，并持續(xù)進(jìn)行了升級(jí)換代建設(shè)，截止到目前共計(jì)投入了800余萬(wàn)元的建設(shè)經(jīng)費(fèi)。我校的微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要包括2方面的內(nèi)容，一是微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，二是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，微電子實(shí)驗(yàn)室可滿足每年500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模以及高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)。學(xué)生在此完成集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過(guò)程，并對(duì)制造的芯片進(jìn)行測(cè)試和分析。

2.1微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要開(kāi)展超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及微電子器件仿真和工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)目的是使學(xué)生掌握超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導(dǎo)體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計(jì)投資300余萬(wàn)元用于微電子設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立了配備40臺(tái)SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內(nèi)共享第二層交換網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以同時(shí)使用授權(quán)EDA、TCAD軟件。

微電子設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)包括以下內(nèi)容：

一是開(kāi)設(shè)VHDL(高速硬件描述語(yǔ)言)程序?qū)嶒?yàn)，要求學(xué)生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對(duì)程序代碼進(jìn)行仿真綜合。目的使學(xué)生掌握運(yùn)用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)的技能。

二是開(kāi)設(shè)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將綜合后的網(wǎng)表文件下載到FPGA器件中，對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行硬件驗(yàn)證。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的FPGA物理實(shí)現(xiàn)方法，以及應(yīng)用示波器等調(diào)試儀器對(duì)電路進(jìn)行診斷排錯(cuò)的技巧。

三是開(kāi)設(shè)ASICAPR(專用集成電路自動(dòng)布局布線)版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將通過(guò)硬件驗(yàn)證過(guò)的電路設(shè)計(jì)，借助半定制的ASIC設(shè)計(jì)EDA工具，結(jié)合代工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)布局布線，得到所設(shè)計(jì)電路的物理版圖。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的AISC實(shí)現(xiàn)方法。

四是開(kāi)設(shè)工藝模擬和器件仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過(guò)TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)，在滿足制造設(shè)備的能力和精度下(即給定工藝參數(shù)范圍內(nèi))，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。

2.2微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

微電子技術(shù)的發(fā)展是以集成電路制造技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)為標(biāo)志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學(xué)最新最前沿的技術(shù)，但是不斷升級(jí)換代，昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用是任何高校都負(fù)擔(dān)不起的。況且，每一代集成電路制造技術(shù)的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是沒(méi)有必要的。所以，結(jié)合實(shí)際教學(xué)資源情況，建設(shè)主流、典型工藝技術(shù)的工藝實(shí)驗(yàn)線，并開(kāi)展理論聯(lián)系實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)。

我校先后投入500余萬(wàn)元建設(shè)微電子工藝教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設(shè)備條件的限制，因地制宜地開(kāi)發(fā)了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)都為40學(xué)時(shí)，學(xué)生根據(jù)專業(yè)方向選擇具體工藝類型。

微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力，并通過(guò)實(shí)踐掌握集成電路制造工藝流程。

首先，通過(guò)TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學(xué)特性，還可以了解器件工作時(shí)內(nèi)部物理機(jī)制，能夠直觀分析器件內(nèi)部能帶、電場(chǎng)、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學(xué)生分析工藝參數(shù)的變化對(duì)器件物理特性影響，從而最終導(dǎo)致電學(xué)參數(shù)的改變，從而有利于學(xué)生深入理解工藝原理與器件機(jī)理的聯(lián)系。

然后，根據(jù)設(shè)計(jì)的器件尺寸參數(shù)，采用L-edit圖形編輯器進(jìn)行器件版圖設(shè)計(jì)，并且選用已設(shè)計(jì)的器件單元來(lái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用設(shè)計(jì)的版圖制作掩膜版。微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的工程化能力要求也主要體現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應(yīng)的實(shí)踐能力。在這一過(guò)程既要培養(yǎng)實(shí)際操作能力，更要培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，分析工藝過(guò)程中的原因以及造成芯片測(cè)試參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差別的原因。

2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

2.3.1實(shí)驗(yàn)教材編寫

微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的難點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)步驟繁多，學(xué)生操作起來(lái)較為困難。其原因是國(guó)內(nèi)外缺乏針對(duì)本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，而EDA工具廠商提供的操作指南過(guò)于繁瑣，本科學(xué)生難以掌握。為配合上述實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，課程組組織相關(guān)有實(shí)際ASIC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的教師編寫了《VLSI自動(dòng)布局布線(APR)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》實(shí)驗(yàn)教材，從操作原理、操作步驟、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告撰寫等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，力求做到學(xué)生通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)教材就能按圖索驥，自行完成實(shí)驗(yàn)流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實(shí)際操作的截面圖，力爭(zhēng)反映出每一個(gè)操作細(xì)節(jié)。

對(duì)于微電子工藝實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)工藝線實(shí)際條件開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一是要具有代表性，二是要根據(jù)實(shí)際情況建立工藝流程。因此，也沒(méi)有現(xiàn)成的教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書(shū)可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件編寫了對(duì)應(yīng)的、適用的《微電子器件設(shè)計(jì)與制造綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》實(shí)驗(yàn)教材。

2.3.2多媒體資料制作

教學(xué)信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)等載體，這是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體資料可以充分調(diào)動(dòng)教學(xué)要素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，融教與學(xué)為一體[11-12]。

為了讓學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)和微電子制造工藝有直觀的認(rèn)識(shí)。課程組結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，制作了全程相關(guān)單項(xiàng)工藝原理、流程及設(shè)備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動(dòng)畫(huà)、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實(shí)驗(yàn)課程是與實(shí)際聯(lián)系很緊密的課程，形象化教學(xué)素材十分豐富，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量非常有益。同時(shí)制作器件、集成電路電路的設(shè)計(jì)、仿真視頻演示多媒體資料，讓學(xué)生能快速熟悉設(shè)計(jì)軟件并理解設(shè)計(jì)方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握器件和集成電路的設(shè)計(jì)方法，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作制作芯片并測(cè)試。

3微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成效

充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的教學(xué)形式，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)制作再到測(cè)試驗(yàn)證整個(gè)過(guò)程。每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)了各自結(jié)構(gòu)的器件，因此在器件制作過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生就會(huì)切實(shí)關(guān)注每步工藝對(duì)器件性能的影響，在實(shí)際工藝過(guò)程中的操作鍛煉了動(dòng)手能力，在實(shí)踐過(guò)程中了解哪些工藝因素可能對(duì)器件造成影響。微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論與實(shí)踐結(jié)合、創(chuàng)新與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

微電子實(shí)驗(yàn)采用理論聯(lián)系實(shí)際的方式在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了“微電子工藝原理”課程的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并因此而獲得2004年四川省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。此外，我校“電子科學(xué)與技術(shù)”在2012年全國(guó)學(xué)科評(píng)估中排名全國(guó)第一，其中微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本學(xué)科本科教學(xué)的重要組成部分。

我校微電子實(shí)驗(yàn)室除了滿足每年本校500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還向其他高校或二級(jí)學(xué)院開(kāi)設(shè)微電子實(shí)驗(yàn)課程，如西南交通大學(xué)和電子科技大學(xué)成都學(xué)院，起到了教學(xué)資源共享，以及輻射帶動(dòng)作用。

第6篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：USB 遙控接收機(jī) 數(shù)字化

中圖分類號(hào)： TN927.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）12-0000-00

USB測(cè)控應(yīng)答機(jī)主要應(yīng)用于民用衛(wèi)星，是完成衛(wèi)星與地面雷達(dá)站之間遙控、遙測(cè)、測(cè)距、測(cè)速等功能的關(guān)鍵單機(jī)。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星對(duì)星載單機(jī)小型化、通用化的要求日益迫切。本文實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)字化USB遙控接收機(jī)，采用混合集成射頻前端和數(shù)字基帶電路設(shè)計(jì)，滿足了高動(dòng)態(tài)、小型化、通用化的要求。

1 USB遙控接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理

USB遙控信號(hào)的調(diào)制方式是PCM-PSK-PM，是一種符合國(guó)際航天測(cè)控標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合調(diào)制信號(hào)，一般遙控接收機(jī)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行二次解調(diào)以得到遙控?cái)?shù)據(jù)。傳統(tǒng)的模擬USB遙控接收機(jī)僅具備中頻解調(diào)的能力，為了實(shí)現(xiàn)基帶解調(diào)功能還需要在系統(tǒng)中使用專門的單機(jī)或模塊。而本文設(shè)計(jì)的遙控接收機(jī)增加了數(shù)字基帶解調(diào)功能，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成。

本文設(shè)計(jì)的USB遙控接收機(jī)的原理框圖見(jiàn)圖1，主要由接收射頻前端和信號(hào)同步與解調(diào)兩部分構(gòu)成。接收射頻前端采用二次下變頻方案，接收鏈路由預(yù)選器、LNA、混頻器、中頻濾波器和中頻放大器組成，還包括兩個(gè)本振頻率合成單元。信號(hào)同步與解調(diào)部分由中頻載波捕獲跟蹤單元、中頻解調(diào)單元和數(shù)字基帶解調(diào)單元。中頻載波捕獲跟蹤單元采用窄帶載波跟蹤環(huán)的設(shè)計(jì)，利用鎖相環(huán)完成中頻載波相位的同步。中頻解調(diào)單元利用載波捕獲跟蹤得到的本地同步載波與中頻信號(hào)進(jìn)行相干相位解調(diào)。數(shù)字基帶解調(diào)單元對(duì)中頻解調(diào)輸出的基帶信號(hào)進(jìn)行PSK解調(diào)，從而得到遙控PCM碼流。

圖1 USB遙控接收機(jī)原理框圖

2混合集成射頻前端設(shè)計(jì)

一般要求USB遙控接收機(jī)從衛(wèi)星發(fā)射主動(dòng)段到入軌運(yùn)行整個(gè)過(guò)程不間斷開(kāi)機(jī)工作，由于距離變化導(dǎo)致接收信號(hào)功率變化范圍至少60dB，考慮系統(tǒng)裕量，實(shí)際設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)范圍為70dB。USB遙控接收機(jī)的射頻前端采用混合集成電路設(shè)計(jì)，預(yù)選器選用低損耗介質(zhì)濾波器，插入損耗小于1dB。LNA噪聲系數(shù)小于1.5dB。第一混頻器的三個(gè)端口都設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)增益模塊，相比于單一無(wú)源混頻器噪聲系數(shù)大大降低，確保了整個(gè)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)完全滿足接收靈敏度要求。混頻后還設(shè)計(jì)了自動(dòng)增益控制（AGC），采用具備AGC檢波功能和可變?cè)鲆娴闹蓄l放大器，在信號(hào)功率不低于噪聲功率的情況下，可以精確控制穩(wěn)定的中頻輸出功率。

3數(shù)字基帶解調(diào)設(shè)計(jì)

數(shù)字基帶解調(diào)單元主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA組成。遙控基帶信號(hào)首先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換后進(jìn)入FPGA進(jìn)行信號(hào)處理，信號(hào)處理主要完成遙控PSK解調(diào)和數(shù)字量遙測(cè)的處理，解調(diào)和處理結(jié)果經(jīng)過(guò)接口芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并輸出。PSK解調(diào)采用Costas環(huán)進(jìn)行副載波同步和碼字提取。AD采樣時(shí)鐘、Costas環(huán)工作時(shí)鐘、遙控碼字以及遙測(cè)量輸出時(shí)鐘都統(tǒng)一由獨(dú)立的時(shí)鐘晶振經(jīng)過(guò)FPGA的時(shí)鐘管理單元產(chǎn)生。數(shù)字基帶解調(diào)單元的軟件實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

圖2 數(shù)字基帶解調(diào)軟件實(shí)現(xiàn)框圖

4設(shè)計(jì)進(jìn)步點(diǎn)

該遙控接收機(jī)采用混合集成射頻前端設(shè)計(jì)和數(shù)字化基帶解調(diào)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高接收動(dòng)態(tài)、小型化和通用化。具有以下進(jìn)步點(diǎn)：（1）對(duì)接收鏈路進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)屏蔽腔體結(jié)構(gòu)和印制板布局，鏈路穩(wěn)定，輸出頻譜滿足要求。實(shí)際整機(jī)噪聲系數(shù)為2.7dB，實(shí)測(cè)遙控接收靈敏度為-120dBm，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍82dB。動(dòng)態(tài)范圍與傳統(tǒng)模擬USB接收機(jī)相比有了顯著提高。（2）采用混合集成電路設(shè)計(jì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，提高了產(chǎn)品內(nèi)部空間利用率，接收機(jī)外形尺寸為190mm×135mm×20mm，與傳統(tǒng)模擬USB接收機(jī)相比外形尺寸顯著縮小。（3）采用鎖相環(huán)同步載波作為本振合成的參考，僅需要在很小范圍內(nèi)改變VCXO的中心頻率就可以覆蓋整個(gè)USB測(cè)控頻段。基帶解調(diào)采用獨(dú)立的工作時(shí)鐘，與載波頻率無(wú)關(guān)。該遙控接收機(jī)的設(shè)計(jì)具有較高的通用性。

5結(jié)語(yǔ)

該USB遙控接收機(jī)與傳統(tǒng)模擬USB接收機(jī)相比，采用混合集成射頻前端設(shè)計(jì)，增加了數(shù)字基帶解調(diào)功能，具有高動(dòng)態(tài)、小型化、通用化的特點(diǎn)。代表了衛(wèi)星測(cè)控應(yīng)答機(jī)小型化、通用化的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]金仲和.小型測(cè)控應(yīng)答機(jī)的研制與改進(jìn)[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011，1-2.

第7篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

關(guān)鍵詞：優(yōu)化算法 集成電路 優(yōu)化 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（a）-0044-04

由于大量芯片制造技術(shù)變革，使得集成電路具有更加龐大的規(guī)模，在片上系統(tǒng)有更多復(fù)雜性的設(shè)計(jì)，要求芯片在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不光有相應(yīng)的集成電路知識(shí)，還要能夠進(jìn)行更加快捷的電路設(shè)計(jì)。在進(jìn)行相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要權(quán)衡各個(gè)性能指標(biāo)，將其最優(yōu)性能發(fā)揮出來(lái)，使用更多目標(biāo)化的領(lǐng)域進(jìn)行電路優(yōu)化，還需要權(quán)衡各個(gè)目標(biāo)，保證達(dá)到最優(yōu)化的同時(shí)，不會(huì)消耗各自的性能，保證各個(gè)目標(biāo)間不存在惡劣影響，并互相保證最優(yōu)化功能[1]。

對(duì)于系統(tǒng)復(fù)雜性的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的加速，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算機(jī)的輔助綜合性分析，包括對(duì)電路進(jìn)行模擬、射頻等辦法。數(shù)字電路能夠更加簡(jiǎn)單的將不同邏輯層次進(jìn)行抽離，提高電路的自動(dòng)分布。模擬電路設(shè)計(jì)過(guò)程，因?yàn)榉N類繁多，結(jié)構(gòu)差異巨大，設(shè)計(jì)需要大量的人力物力和技術(shù)指導(dǎo)。在一個(gè)小的芯片中，射頻電路雖然占用面積小，但是設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)時(shí)間卻要超出想象，其內(nèi)產(chǎn)生的相應(yīng)寄生效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致電路的失真，無(wú)疑對(duì)電路優(yōu)化增加阻礙。智能優(yōu)化算法通過(guò)自然界的生物群體進(jìn)行相關(guān)智能表現(xiàn)的一系列現(xiàn)象，并能夠設(shè)計(jì)出較為基礎(chǔ)的優(yōu)化算法，并同生物一樣，能夠?qū)⒓呻娐愤M(jìn)行更加優(yōu)化的智能設(shè)計(jì)，極好的調(diào)整自我，來(lái)適應(yīng)周圍環(huán)境變化。有效地將智能算法在各種大范圍的電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用，可以更好地增加電路設(shè)計(jì)效率，解決集成電路中存在的多沖突指標(biāo)。還能夠發(fā)揮出自身潛在特點(diǎn)，提供設(shè)計(jì)者相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行電路方面的設(shè)計(jì)工作。

1 智能優(yōu)化算法

人們利用自然界來(lái)認(rèn)識(shí)更多的事物，并通過(guò)事物的來(lái)源進(jìn)行想象和創(chuàng)造。智能優(yōu)化算法也就是基于自然界，進(jìn)行適應(yīng)性啟發(fā)，從而模擬進(jìn)化出來(lái)的利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行表達(dá)的方法。智能優(yōu)化算法具體可以包括模擬退火、禁忌搜索、群智能優(yōu)化等，能夠通過(guò)各種模擬自然界的相關(guān)程序，擴(kuò)大搜索范圍，具有較強(qiáng)的全局搜索特點(diǎn)，可以得到更為優(yōu)化的解決傳統(tǒng)問(wèn)題的辦法，從任何研究角度，都能提供較為新穎的解決辦法。

1.1 禁忌搜索

禁忌搜索算法是通過(guò)對(duì)人類的大腦進(jìn)行記憶啟發(fā)的算法，具有更加廣闊的搜索范圍，有全局搜索的功能[2]。利用十二表法來(lái)鎖住搜索區(qū)域，通過(guò)相應(yīng)的禁忌準(zhǔn)則來(lái)減少重復(fù)搜索的工作量，釋放禁忌中的優(yōu)良個(gè)體，具有多樣性的搜索功能，減少系統(tǒng)陷入僵局，尋找到最適合的全局最優(yōu)。

1.1.1 流程

禁忌搜索算法需要尋找到一個(gè)較為可行的點(diǎn)作為當(dāng)前的初始解，再通過(guò)對(duì)其所在結(jié)構(gòu)的函數(shù)鄰域解來(lái)進(jìn)行相關(guān)鄰域的創(chuàng)建工作，隨后選出一定的鄰域解作為候選[3]。如果選出的候選是最優(yōu)目標(biāo)，測(cè)得結(jié)果比搜索出來(lái)的最優(yōu)還好，就成為“超過(guò)預(yù)想狀態(tài)”，可以忽略其禁忌特點(diǎn)，用其作為當(dāng)前解，填入禁忌中，修改每任禁忌對(duì)象；如果選出的候選不是最優(yōu)目標(biāo)，那么這一結(jié)果就不能夠出現(xiàn)在禁忌中，忽略禁忌中的最優(yōu)解和當(dāng)前解間的差異，將其填入禁忌中，改動(dòng)每任緊急對(duì)象，反復(fù)搜索，直至找到“超過(guò)預(yù)想狀態(tài)”。具體的禁忌算法流程見(jiàn)圖1。

1.1.2 關(guān)鍵要素

完整的最優(yōu)算法通常包括多種要素，當(dāng)然禁忌算法也如此，這些要素都會(huì)影響緊急搜索是否能夠找到最優(yōu)解。十二表法主要包括禁忌表、移動(dòng)與鄰域、適配值函數(shù)、對(duì)象、長(zhǎng)度、初始解、候選解、藐視、終止準(zhǔn)則等[4]。

（1）初始解，也就是進(jìn)行搜索時(shí)的最初狀態(tài)，初始解是通過(guò)隨機(jī)辦法生成的，遇到復(fù)雜約束時(shí)，隨機(jī)生成的初始解就不一定可行，因此具有很大的局限性。對(duì)于初始解的選取，在一個(gè)集成電路的設(shè)計(jì)中，占據(jù)較為重要的地位，選定合適的初始解，能夠有效降低工作量，增加搜索效率和搜索質(zhì)量。

（2）移動(dòng)與鄰域。一個(gè)生成新的最優(yōu)解的過(guò)程就是所謂的移動(dòng)。移動(dòng)通常需要依據(jù)具體情況進(jìn)行針對(duì)性的分析[5]。鄰域就是利用當(dāng)前所解，通過(guò)一些列的移動(dòng)產(chǎn)生的新的最優(yōu)解，領(lǐng)域主要視具體情況而定，而鄰域結(jié)構(gòu)能夠高質(zhì)量的保證其搜索產(chǎn)生的最優(yōu)解，從而增加算法的效率。

（3）候選解作為當(dāng)前領(lǐng)域解中的最優(yōu)解，其范圍大小通過(guò)搜索速度來(lái)確定。遇到較大規(guī)模的問(wèn)題時(shí)，候選解的范圍則會(huì)變大，結(jié)合鄰域搜索的速度，通常只用當(dāng)前解作為候選集。

（4）適配值函數(shù)類似于遺傳算法中的適應(yīng)度函數(shù)，主要是為了評(píng)價(jià)單個(gè)個(gè)體的優(yōu)劣情況。通常適配值函數(shù)都會(huì)改變目標(biāo)函數(shù)來(lái)選擇，當(dāng)遇到的目標(biāo)函數(shù)具有較大的計(jì)算量時(shí)，需要簡(jiǎn)單的改進(jìn)適應(yīng)算法，只要能夠?qū)烧弑３衷谝欢ǚ秶鷥?nèi)，就可以當(dāng)做適配值函數(shù)。

（5）禁忌表作為設(shè)計(jì)禁忌對(duì)象時(shí)的特有結(jié)構(gòu)，能夠有效防止搜索陷入重復(fù)的死循環(huán)僵局，也能夠保證算法不會(huì)拘泥在局部最優(yōu)解之內(nèi)[6]。而禁忌對(duì)象和長(zhǎng)度作為緊急表中的兩個(gè)主要因素，前者影響表內(nèi)的變化，通常改變這些元素能夠有效避免其搜索到的結(jié)果是局部最優(yōu)解，可以使用狀態(tài)本身，后者是適配值，當(dāng)做禁忌對(duì)象；而后者則表示了禁忌表的范圍。

（6）藐視準(zhǔn)則，代表的是一種渴望與破禁的水平[7]，當(dāng)移動(dòng)后的解要優(yōu)于最優(yōu)解時(shí)，就可以進(jìn)行移動(dòng)，不論該結(jié)果是否存在于禁忌表之中。滿足這個(gè)條件，就是藐視準(zhǔn)則。通常情況下，這一準(zhǔn)則就是為了預(yù)防遺失最優(yōu)解而設(shè)立的。

（7）終止準(zhǔn)則，當(dāng)使用禁忌法進(jìn)行搜索時(shí)，找不到最優(yōu)解，也就是說(shuō)搜索到的結(jié)果不能夠保證是全局最優(yōu)解，也不能夠利用目前已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，所以需要使用終止準(zhǔn)則進(jìn)行停止搜索的工作。

1.1.3 特點(diǎn)和應(yīng)用

同智能優(yōu)化的其他算法比較，禁忌優(yōu)化算法能夠更好的跳出思維的局限，利用全局進(jìn)行搜索，并且該算法可以接受一定的差解，可以很好的進(jìn)行局部搜索，又兼顧全局搜索[8]。而禁忌優(yōu)化算法的缺點(diǎn)則是對(duì)于初始解和鄰域的依賴程度較大，不能夠很好的進(jìn)行串行算法，降低了全局搜索的能力，多個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)導(dǎo)致其并行算法的影響小，一旦出現(xiàn)不當(dāng)?shù)脑O(shè)置，很容易降低整體算法的計(jì)算能力。由于禁忌優(yōu)化算法能夠更好的解決小規(guī)模問(wèn)題的優(yōu)化，所以對(duì)于最短時(shí)間內(nèi)解決在設(shè)計(jì)超大規(guī)模的集成電路芯片問(wèn)題時(shí)，具有較多的應(yīng)用，在生產(chǎn)、組合、電路設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，并有很多函數(shù)方面的全局最優(yōu)解研究，通過(guò)不斷改進(jìn)禁忌算法，能夠擁有更加廣泛的適用范圍。近年來(lái)，對(duì)于模擬退火算法同禁忌優(yōu)化算法結(jié)合的方案也有一定程度的研究，利用二者配合使用的混合式搜索算法，能夠較好的解決相關(guān)問(wèn)題，并進(jìn)行算法的優(yōu)化工作。

1.2 模擬退火算法

模擬退火算法是一種利用概率來(lái)接收新事物的Metropolis準(zhǔn)則[9]。進(jìn)行組合間最優(yōu)解的尋找工作，主要的思想是根據(jù)固體物質(zhì)在退火時(shí)，依據(jù)溫度的變化，選出的最高熵值（即內(nèi)部無(wú)序狀態(tài)），熵值下降（即粒子逐漸出現(xiàn)一定的規(guī)律），通過(guò)這一過(guò)程進(jìn)行溫度的平衡狀態(tài)，從而達(dá)到基本溫度狀態(tài)，也就是最低熵值（即固體內(nèi)部最低內(nèi)能），這一過(guò)程同尋求最優(yōu)解的過(guò)程極為相似，概率論上利用退火過(guò)程進(jìn)行模擬來(lái)解釋相關(guān)模型。

1.2.1 流程

模擬退火算法開(kāi)始于一個(gè)較高溫度，隨著溫度的降低，呈現(xiàn)一種跳躍的征象，利用目標(biāo)函數(shù)搜索全局，尋找全局最優(yōu)解[10]。模擬退火算法可以說(shuō)是一種能夠進(jìn)行多問(wèn)題解決的優(yōu)化辦法，基本上能夠進(jìn)行全局優(yōu)化。

（1）Metropolis準(zhǔn)則，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)的自由能等于系統(tǒng)內(nèi)能與系統(tǒng)溫度的差值，用公式（1）代表，s是系統(tǒng)的熵。假設(shè)恒溫系統(tǒng)的兩個(gè)狀態(tài)是i和l，使用公式（2）和（3）表示。

F=E-Ts （1）

Fi=Ei-Tsi （2）

Fl=El-Tsl （3）

通過(guò)計(jì)算可以得出，F(xiàn)=Fl-Fi=Ei- El-（Tsi+Tsl）=E-Ts。當(dāng)系統(tǒng)從狀態(tài)l變成狀態(tài)i時(shí)，F(xiàn)則會(huì)小于正常，說(shuō)明能量明顯減少，熵值明顯增加，對(duì)自身變化較大。因此，溫度恒定，系統(tǒng)會(huì)把自身的非平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)，由溫度決定兩因素的地位。假設(shè)微粒的原始狀態(tài)l是固體物質(zhì)當(dāng)前所處的狀態(tài)，使用能量狀態(tài)Ei來(lái)表示，隨后利用一個(gè)抗干擾裝置，隨機(jī)改變微粒位置，產(chǎn)生了一個(gè)新的能量狀態(tài)El，如果Ei

R=Exp[-（Ei- El）/kT] （4）

T代表絕對(duì)溫度，k是常數(shù)，R

Pl=1/z*exp（-El/kT） （5）

Pl代表系統(tǒng)處于微觀l的概率，而exp（-El/kT）是分布因子。當(dāng)處于較高溫度時(shí)，系統(tǒng)能夠接收能量差距極大的新?tīng)顟B(tài)，所以，當(dāng)溫度處于一個(gè)較低的水平時(shí)，系統(tǒng)接收的新?tīng)顟B(tài)要求僅有極小幅度的變化，所以對(duì)于不同溫度而言，具有相同的熱運(yùn)動(dòng)原理，但是溫度是零攝氏度時(shí)，任何的Ei>El均是不成立的。

（2）流程，假定初始溫度是T0，初始點(diǎn)是X0，計(jì)算初始點(diǎn)的函數(shù)值是f（X0），隨機(jī)產(chǎn)生的擾動(dòng)為X，新點(diǎn)則變?yōu)楣剑?）。計(jì)算該函數(shù)f（X1）和該函數(shù)同初始值之間存在的差異，即公式（7）。

X1=X+X （6）

f=f（X1）-f（X0） （7）

如果差異函數(shù)f低于正常，則下一次進(jìn)行退火的模擬初始點(diǎn)可以使用新的點(diǎn)來(lái)代替；如果差異函數(shù)f高于正常，則需要計(jì)算新點(diǎn)接收的概率，即公式（8）。

P（f）=exp（-f/kT） （8）

在[0，1]區(qū)間內(nèi)，偽隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)s，如果P（f）低于s，則下一次進(jìn)行退火的模擬初始點(diǎn)可以使用新的點(diǎn)來(lái)代替，否則需要重復(fù)Metropolis準(zhǔn)則，直到選出合適的數(shù)值為止。

1.2.2 關(guān)鍵要素

（1）狀態(tài)空間和鄰域函數(shù)。狀態(tài)空間也就是搜索空間，包括所有編碼后產(chǎn)生的可行解。在進(jìn)行候選解的創(chuàng)建時(shí)，需要盡可能使用原始狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建，從而充滿整個(gè)空間[11]。

（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，也就是接受概率，使用Metropolis準(zhǔn)則，在進(jìn)行可行解的轉(zhuǎn)化過(guò)程時(shí)，也受到T（溫度參數(shù)）的影響。

（3）冷卻進(jìn)度表T，是從高溫T0到低溫冷卻時(shí)進(jìn)行相應(yīng)管理的一個(gè)進(jìn)度表。如果使用T（t）來(lái)表示溫度，經(jīng)典的模擬退火算法進(jìn)行冷卻的方式使用公式（9）表示。快速冷卻法則可以用公式（10）表示。

T（t）=T0/lg（1+t） （9）

T（t）=T0/（1+t） （10）

以上兩種辦法都能夠降低模擬退火點(diǎn)至全局最小。冷卻進(jìn)度表也說(shuō)明該算法的效率，并且要想得到最佳組合，需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)才能夠得到。

（4）初始溫度，如果具有較高的初始溫度，那么會(huì)有較高的概率搜到高質(zhì)量解，但需要更長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間。對(duì)于初始溫度的給定時(shí)，需要結(jié)合算法優(yōu)化所消耗的時(shí)間和效率，通常有兩種辦法，一是利用均勻辦法產(chǎn)生的一種狀態(tài)，將每一個(gè)目標(biāo)函數(shù)都設(shè)定為初始溫度。另一個(gè)辦法是使用任意產(chǎn)生的狀態(tài)，利用最大目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，記錄其差值，即max，根據(jù)差值使用某一函數(shù)作為初始溫度。

（5）外循環(huán)終止準(zhǔn)則，又叫做終止算法準(zhǔn)則，常用準(zhǔn)則包括設(shè)置溫度終止閾值，外循環(huán)的迭代，系統(tǒng)熵穩(wěn)定程度的判定。

（6）內(nèi)循環(huán)終止準(zhǔn)則，也就是Metropol

is準(zhǔn)則，利用不同溫度選出不同候選解，又被稱為是抽樣穩(wěn)定性質(zhì)準(zhǔn)則，主要包含以下內(nèi)容：目標(biāo)函數(shù)均值是否穩(wěn)定，連續(xù)若干個(gè)目標(biāo)函數(shù)變化幅度，采樣辦法。

1.2.3 特點(diǎn)和應(yīng)用

模擬退火算法通過(guò)概率的辦法尋求全局最優(yōu)解，不受初始值的影響，能夠緩慢進(jìn)行收斂，能夠較好的進(jìn)行多數(shù)據(jù)的并行、擴(kuò)展和通用，使用極高的效率進(jìn)行有關(guān)最優(yōu)化組合問(wèn)題的解。不足之處是在一定程度上，雖然能夠降低程序陷入優(yōu)化僵局的可能性，但在進(jìn)行大范圍搜索時(shí)，需要多次進(jìn)行計(jì)算，從而尋找到最優(yōu)解，在實(shí)際的應(yīng)用中，這一缺點(diǎn)極大地增加了工作量，不利于優(yōu)化計(jì)算效率。

作為一種較為通用的使用隨機(jī)辦法進(jìn)行搜索的計(jì)算方法，模擬退火算法已經(jīng)廣泛的在機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)、生產(chǎn)、圖象等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)設(shè)計(jì)的模擬集成電路，應(yīng)用模擬退火算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

1.3 遺傳算法

遺傳算法是基于達(dá)爾文生物進(jìn)化論有關(guān)自然選擇同生物進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算所制作出來(lái)的模型，足以滿足適者生存與優(yōu)勝劣汰的生物界遺傳機(jī)制。

1.3.1 流程

遺傳算法優(yōu)化問(wèn)題解叫做個(gè)體，通常使用變量序列來(lái)表示，叫做染色體或基因串。利用簡(jiǎn)單的字符或數(shù)字表示染色體，通常使用0和1的二進(jìn)制進(jìn)行表示，或利用其他特殊問(wèn)題進(jìn)行表示，叫做編碼。

遺傳算法開(kāi)始于種群，依據(jù)適者生存與優(yōu)勝劣汰的生物界遺傳機(jī)制，不斷進(jìn)行迭代進(jìn)化，通過(guò)選擇、交叉和變異生成新種群，從而產(chǎn)生最優(yōu)解。遺傳算法流程圖如圖2所示。

1.3.2 優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

遺傳算法依據(jù)適者生存與優(yōu)勝劣汰的生物界遺傳機(jī)制，主要優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。第一，不需要使用函數(shù)，就能夠直接對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行有關(guān)求導(dǎo)的操作；第二，遺傳算法整體優(yōu)化不受梯度和輔助的影響，只受目標(biāo)和適應(yīng)度的影響；第三，使用一定概率進(jìn)行變遷，不需要固定在某一區(qū)域，很好的對(duì)搜索方向進(jìn)行校正和適應(yīng)，從而自動(dòng)獲得結(jié)果；第四，遺傳算法具有較強(qiáng)的全局搜索力。以上這些優(yōu)點(diǎn)很好地為相對(duì)較為復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)求解時(shí)提供了相應(yīng)的框架，因此被廣泛地應(yīng)用在人們各個(gè)領(lǐng)域的生活中。

2 基于遺傳算法的二級(jí)運(yùn)放電路優(yōu)化

利用遺傳算法進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)優(yōu)化能夠使用更少的資源來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)化電路優(yōu)化，既降低硬件的成本又縮短設(shè)計(jì)的使用時(shí)間。利用仿真軟件進(jìn)行有關(guān)電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化，能夠使用更加精確的模型進(jìn)行優(yōu)化，但是其缺點(diǎn)在于巨大的求解空間導(dǎo)致耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。所以目前有一種提法是根據(jù)電路性能進(jìn)行相關(guān)遺傳算法的解析，具有用時(shí)短、操作性能有所改善的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于不是要求很嚴(yán)格的設(shè)計(jì)條件，可以使用二級(jí)運(yùn)放進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，更加縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

2.1 二級(jí)運(yùn)放的電路分析

進(jìn)行有關(guān)集成電路的模擬中，使用運(yùn)算放大器，能夠很好的將單元模塊進(jìn)行高倍放大，通常情況下，使用反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有關(guān)電路模塊功能的重組。運(yùn)算放大器作為一種較為重要的模擬和數(shù)模信號(hào)的系統(tǒng)電路模塊，已經(jīng)被應(yīng)用到各種系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)之中，運(yùn)算放大器主要包括輸入差分、增益中間、緩沖輸出以及電路偏置和補(bǔ)償四種。基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 二級(jí)運(yùn)算放大器性能指標(biāo)

下面通過(guò)二級(jí)運(yùn)算放大器的交流小信號(hào)模型對(duì)運(yùn)放的重要性能進(jìn)行分析。第一級(jí)運(yùn)放為M1-5的差分運(yùn)放構(gòu)成，第二級(jí)運(yùn)放為M6-7的共源放大器構(gòu)成。二級(jí)運(yùn)放等效模型如圖4所示。

轉(zhuǎn)換速率，又叫做壓擺率，也就是說(shuō)在運(yùn)算放大器進(jìn)行電壓輸出時(shí)候產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換速率，很好的提示運(yùn)放速度。在輸入端連接一個(gè)比較活躍的信號(hào)，通過(guò)運(yùn)放輸出測(cè)得最大上升速率。

2.3 遺傳算法對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前一種較為新穎的優(yōu)化電路生成辦法是在小環(huán)境范圍進(jìn)行有關(guān)二級(jí)運(yùn)放的優(yōu)化。具體編碼方式包括集合染色體內(nèi)的各種未知參數(shù)，使用0和1的二進(jìn)制代碼，代表不同的設(shè)計(jì)電路的方案。使用每個(gè)指標(biāo)的性能函數(shù)相乘，得到適應(yīng)度函數(shù)，從而顯示出最大化目標(biāo)函數(shù)和最小化目標(biāo)函數(shù)。

自適應(yīng)免疫遺傳算法是目前較為新穎的智能優(yōu)化改進(jìn)算法，求解模擬相關(guān)生物學(xué)中的免疫系統(tǒng)，利用抗體的產(chǎn)生來(lái)排除抗原。自適應(yīng)免疫遺傳算法使用一種較為高質(zhì)量的節(jié)約資源進(jìn)行有關(guān)機(jī)制的克隆，對(duì)于優(yōu)化解即抗體進(jìn)行高概率的選擇，同適應(yīng)度函數(shù)有一個(gè)正比例關(guān)系。選定個(gè)體后將其復(fù)制傳代，放棄本身的親和力，也就是抗原抗體的匹配度，將優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)作為個(gè)體抗原。利用自適應(yīng)免疫遺傳算法，提出相應(yīng)電路圖的設(shè)計(jì)圖案，如圖5。

自適應(yīng)免疫遺傳算法引入生物界內(nèi)免疫系統(tǒng)相關(guān)概念與免疫系統(tǒng)方法，有效提升遺傳算法進(jìn)行全局搜索方面的能力，并有效進(jìn)行相關(guān)速度的收斂。改進(jìn)后算法能夠有效的克服傳統(tǒng)算法中過(guò)早收斂的問(wèn)題，以及盲目進(jìn)行交叉和變異的操作，進(jìn)行自適應(yīng)免疫遺傳算法電路的優(yōu)化，如圖6所示。

2.4 電路優(yōu)化及仿真結(jié)果

運(yùn)算放大器作為在進(jìn)行電路的集成模擬過(guò)程中應(yīng)用最為廣泛的電路，也具有較大的功耗和時(shí)間模塊，所以不同的方法設(shè)計(jì)顯示出不同的電路性能。比較具有代表性的二級(jí)運(yùn)算放大器的電路圖如圖7所示。

從圖7可以看出，對(duì)于具有特定結(jié)構(gòu)的功能電路，如果擁有較為合理的尺寸設(shè)計(jì)，可以得到一個(gè)較為固定的電路指標(biāo)，某一性能改變會(huì)導(dǎo)致其他性能的變化。依據(jù)自身的電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際電路的設(shè)計(jì)要求，來(lái)選擇合理的電路設(shè)計(jì)，雖然使用優(yōu)化算法可以在設(shè)計(jì)電路時(shí)進(jìn)行一定的優(yōu)化，但是有關(guān)電路性能方面的解析，有關(guān)目標(biāo)函數(shù)準(zhǔn)確性模型的建立，具有一定的限制條件，需要進(jìn)行更加深入的研究。

3 結(jié)語(yǔ)

智能優(yōu)化算法在當(dāng)今的很多領(lǐng)域內(nèi)，都是重點(diǎn)的研究項(xiàng)目，該文主要針對(duì)智能優(yōu)化算法的產(chǎn)生和發(fā)展進(jìn)行闡述，并詳細(xì)分析了幾種較為典型的智能優(yōu)化算法，其中，最具有代表性的集中算法是粒子群優(yōu)化、遺傳算法等。雖然該文分析和研究的是集成電路進(jìn)行智能設(shè)計(jì)的更為優(yōu)化的方法，但是今后對(duì)于集成電路的智能設(shè)計(jì)，還有很多問(wèn)題值得進(jìn)行深入研究。

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第8篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

【關(guān)鍵詞】集成電路；設(shè)計(jì)；乘法器；低功耗算法；實(shí)現(xiàn)技術(shù)

一、引言

低功耗設(shè)計(jì)一般可以分成兩種：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)技術(shù)。靜態(tài)化技術(shù)一般是從系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理出發(fā)，使系統(tǒng)的功耗得到降低，比如選擇低功耗的器件；動(dòng)態(tài)化技術(shù)主要是使系統(tǒng)運(yùn)行得到改變來(lái)降低功耗，比如按照實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)器件的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

二、定點(diǎn)乘法運(yùn)算優(yōu)化

目前，集成電路的設(shè)計(jì)中，定點(diǎn)乘法運(yùn)算一般都使用移位相加算法邏輯，具有方便理解、簡(jiǎn)單和直接的優(yōu)點(diǎn)，但是缺陷也很明顯，運(yùn)算的效率比較低，需要數(shù)量很多的硬件設(shè)備，占用的資源也比較多。在普通的移位相加算法內(nèi)，每位乘數(shù)都會(huì)出現(xiàn)積，運(yùn)算量比較大，事實(shí)上，如果某位乘數(shù)是0，就不需要開(kāi)展累加性的運(yùn)算，所以累加器完成次數(shù)要和乘數(shù)中值是1的位數(shù)有明確關(guān)系，如果可以降低中值是1的位數(shù)，就能夠降低需要運(yùn)算的累加次數(shù)。1、BOOTH算法思想。就是使乘數(shù)和某一較大整數(shù)相近，然后借助這一整數(shù)和被乘數(shù)之積，減去對(duì)應(yīng)數(shù)值補(bǔ)碼和被乘數(shù)乘積來(lái)計(jì)算，能夠提升運(yùn)算的效率。BOOTH算法被稱作補(bǔ)碼移位算法，符號(hào)位是參與到運(yùn)算的，運(yùn)算數(shù)都借助補(bǔ)碼進(jìn)行表示。乘數(shù)的末位會(huì)增加附加位，初值是0。對(duì)乘數(shù)的最末兩位進(jìn)行觀察，00對(duì)部分積進(jìn)行向右移動(dòng)移位的操作，01則對(duì)部分積的被乘數(shù)相加然后取其補(bǔ)碼，結(jié)果向右移動(dòng)一位，10則對(duì)部分積的被乘數(shù)相減，取其補(bǔ)碼，結(jié)果向右移動(dòng)一位，11則直接額對(duì)部分積執(zhí)行向右移動(dòng)一位的操作。根據(jù)上述算法，對(duì)n+1步進(jìn)行操作，那么第n+1不就不用在位移，最終的結(jié)果就是運(yùn)算的結(jié)果。2、定點(diǎn)乘法運(yùn)算中乘法系數(shù)優(yōu)化的算法。以BOOTH算法那為基礎(chǔ)，還有一種更先進(jìn)的算法，屬于三元數(shù)值系統(tǒng)，能夠降低硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，如果乘數(shù)系數(shù)是2的整數(shù)次冪時(shí)，乘法能夠借助移位實(shí)現(xiàn)，這就使占用的硬件資源得到降低。為了降低系數(shù)二進(jìn)制表示內(nèi)非零位個(gè)數(shù)，通常使用帶符號(hào)的二進(jìn)制對(duì)整數(shù)進(jìn)行表示。這一方法的優(yōu)點(diǎn)如下：只利用了加法和位移，整個(gè)算法過(guò)程是以非零位不同的位置為基礎(chǔ)，和其他的算法比較起來(lái)，更加準(zhǔn)確，有限的字長(zhǎng)也沒(méi)有對(duì)程度有太大的影響。3、數(shù)字濾波器編碼的優(yōu)化。設(shè)計(jì)芯片時(shí)，為了使類型不同的數(shù)字濾波器能夠盡量降低面積，并加快速度，發(fā)展出一些優(yōu)秀數(shù)乘與編碼算法。先對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，首先會(huì)從模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)輸出，然后把信號(hào)由高頻率載波信號(hào)降低到基帶信號(hào)并解調(diào)，要想得到理想的信號(hào)需要不同階段濾波。包括把較高采樣率降低到降低采樣率，然后借助解調(diào)轉(zhuǎn)換至基帶的頻率，基帶信號(hào)的頻率比采樣的頻率范圍低，因此借助抽取濾波器進(jìn)一步抽取信號(hào)，進(jìn)而得出有用信號(hào)。

三、集成電路設(shè)計(jì)中乘法器低功耗實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1、編碼優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)。首先，可以把編碼優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)成一個(gè)VHDL函數(shù)，然后存進(jìn)庫(kù)中和乘法器進(jìn)行分離。接著，對(duì)乘法器的木塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最后算出乘法運(yùn)算的結(jié)果并輸出。在模塊的內(nèi)部，對(duì)編碼優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，將優(yōu)化乘法器類屬參數(shù)當(dāng)做這一函數(shù)的輸入，輸出的結(jié)果中，三個(gè)變量分別表示三個(gè)常數(shù)。優(yōu)化的結(jié)果使用常數(shù)來(lái)表示，原因?yàn)樵诔朔ㄆ鞯木C合初期，上述三個(gè)常數(shù)能夠按照優(yōu)化函數(shù)的計(jì)算而得出，進(jìn)行綜合之后，乘法器按照這三個(gè)常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)移位加的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)加法的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，這是優(yōu)化算法的邏輯單元是在庫(kù)中保存的，不會(huì)算進(jìn)優(yōu)化之后的乘法器。為了對(duì)這一技術(shù)優(yōu)化的效果進(jìn)行驗(yàn)證，可以將相同射頻的模塊當(dāng)做測(cè)試的平臺(tái)，在模塊內(nèi)全部乘法器都被優(yōu)化乘法器的模塊替代后，導(dǎo)入RTL的代碼，對(duì)功耗結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)總功耗和邏輯單元都有所下降，面積也有所降低。在對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，使用編碼優(yōu)化算法對(duì)射頻模塊進(jìn)行匹配開(kāi)展測(cè)試，結(jié)果顯示邏輯占用率是4.5%，產(chǎn)生寄存器的總數(shù)是13559，存儲(chǔ)單元的占用率是4.6%。2、缺省優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究。根據(jù)缺省優(yōu)化算法模式，用VHDL函數(shù)的形式和小數(shù)乘法器相分離并存進(jìn)庫(kù)中。對(duì)優(yōu)化乘法器的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行綜合的初期，常數(shù)是由優(yōu)化算法經(jīng)過(guò)計(jì)算而得出的，在進(jìn)行綜合之后，乘法器按照常數(shù)就能夠轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)移位加結(jié)構(gòu)，并開(kāi)展右移缺省操作，計(jì)算的結(jié)果在小數(shù)化處理之后從模塊的輸出端內(nèi)輸出。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)總功耗有所降低，面積也有降低。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，集成電路設(shè)計(jì)中乘法器的低功耗算法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)具有重要意義，需要引起相關(guān)人員的重視，不斷對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與完善，切實(shí)發(fā)揮出低功耗算法的作用，進(jìn)而促進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：集成電路設(shè)計(jì)原理范文

在洗衣機(jī)工作中，水是洗衣的必備條件，水的合理用量決定了洗滌效果。因此檢測(cè)水量成為洗衣機(jī)工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文介紹一款洗衣機(jī)控制器的水位檢測(cè)電路，通過(guò)原理及參數(shù)選擇等方面的內(nèi)容講解，使大家對(duì)該電路起到更深的了解。

【關(guān)鍵詞】振蕩頻率 傳感器 反相器

在洗衣機(jī)控制器中，原先采用水位開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)判定水量是否滿足設(shè)定值，該方案大多采用于雙缸洗衣機(jī)及一些小容量的全自動(dòng)洗衣中，無(wú)法檢測(cè)水位頻率，只能讀取其中一個(gè)設(shè)定值。隨著家電智能技術(shù)的不斷發(fā)展，精確感知洗滌水量成為洗衣機(jī)設(shè)計(jì)一種趨勢(shì)。目前，在洗衣機(jī)設(shè)計(jì)中使用較多是諧振式水位傳感器，通過(guò)電控板上的邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)的功能，該檢測(cè)電路可靠性、實(shí)用性較高，本文介紹的就是這方面的內(nèi)容。

1 電路設(shè)計(jì)

1.1 電路原理圖

水位檢測(cè)電路如圖1所示，該電路是將水位傳感器采集的水位信號(hào)轉(zhuǎn)化為洗衣機(jī)控制器MCU所需的信號(hào)。電路中采用4069反相器集成IC為核心元器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。4069為反相器集成IC，內(nèi)部由六個(gè)反相器組成，如圖1。本電路利用其中三個(gè)反相器（a、b、c）進(jìn)行設(shè)計(jì)，未被使用的反相器輸入端均接地，其中4069第8腳為方波信號(hào)輸出腳，輸出給洗衣機(jī)控制器MCU檢測(cè)端口。

1.2 電路工作原理

諧振式水位傳感器通過(guò)水壓氣管與洗衣機(jī)桶內(nèi)側(cè)相連，隨著水位的變化，感知的氣壓也發(fā)生變化，內(nèi)部電感線圈的電感量也隨之變化，根據(jù)公式f=1/2π的原理，氣壓越大，電感量越大，諧振頻率越小，反之則越高。如圖1傳感器等效電路圖，水位傳感器內(nèi)部由電感L1與電容C1、C2組成，電感和電容組成選頻網(wǎng)絡(luò)，并與4069檢測(cè)電路形成三點(diǎn)自激振蕩電路，將電感信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號(hào)，便于控制器MCU芯片的采集，從而檢測(cè)到桶內(nèi)水位的變化。為了使整個(gè)LC回路實(shí)現(xiàn)自激振蕩，需使反相器偏置在高增益線性放大區(qū)，形成放大器，因此需要在反相器兩端并聯(lián)一個(gè)電阻R3。

在電路中，水位傳感器內(nèi)部作為一個(gè)π型選頻網(wǎng)，形成180度的相位差，并且信號(hào)經(jīng)過(guò)4069反相器也產(chǎn)生了180度的相位差，導(dǎo)致整個(gè)振蕩回路形成360度相位差，但在實(shí)際處理中，反相器存在延遲，導(dǎo)致額外的相位移，為確保整個(gè)振蕩環(huán)路總相位差在360度，水位傳感器π選頻網(wǎng)絡(luò)必須根據(jù)反相器的延時(shí)情況，生成小于180度的相位差，因此本電路中采用了R2、R1兩個(gè)電阻分別串于反相器（a、b）的輸入輸端，通過(guò)調(diào)整電阻的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)振蕩環(huán)路增益和相位差。

反相器（a、b）與電阻R1、R2、傳感器構(gòu)成振蕩電路，參與波形的處理，輸出近似于方波的信號(hào)，見(jiàn)圖3，而第三個(gè)反相器（c）針對(duì)這個(gè)波形進(jìn)行了最后的整形，使其輸出理想的方波信號(hào)，控制器主芯片通過(guò)采集這個(gè)方波頻率來(lái)判斷水位的高低。

2 元器件的選擇

為了提高水位檢測(cè)電路的可靠性，需對(duì)所用元器件進(jìn)行必要的選型工作，確保元器件的選型更加符合電路的設(shè)計(jì)要求。

IC1選用4069集成IC，內(nèi)部由六個(gè)COS/MOS反相器電路組成，一般選擇可靠性較高的品牌型號(hào)。

電阻R3兩端與IC1的第12、13腳相連，即在并聯(lián)在反相器（a）之間，電阻R3一般選擇阻值較大的型號(hào)，該電路中選用阻值為100KΩ。

電阻R1、R2作為限流電阻，起到限制反相器輸出的功能，R1選擇560Ω，R2選擇3.3K。電阻R2處于反相器的輸入端，R1處于輸出端，注意R2的阻值須大于R1，否則會(huì)導(dǎo)致輸入信號(hào)的幅值變小，抗干擾能力下降，容易導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作。

電阻R4與電容C3對(duì)輸出的方波進(jìn)行濾波，減少噪聲干擾。電阻選擇150Ω，電容選擇0.001uf。注意電容C3容量的大小選擇非常重要，往往因選擇較大導(dǎo)致方波變形，使信號(hào)失真，該電容容量值一般在0.001uf左右，既能起到濾波的作用，也能確保方波信號(hào)不失真。

3 工作中的波形

為確保輸出理想的信號(hào)，在電路中設(shè)置了3個(gè)測(cè)試點(diǎn)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），對(duì)信號(hào)處理的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行波形測(cè)量與分析。

水位傳感器采集了水量的變化，并以正弦波的方式輸出，現(xiàn)對(duì)傳感器輸出端a點(diǎn)波形進(jìn)行測(cè)量，如圖2。

正弦波輸入至4069（a、b）反相器中，如圖1，反相器對(duì)正弦波進(jìn)行了處理，輸出波形失真為近似方波的信號(hào)，如圖3。

信號(hào)經(jīng)過(guò)第三個(gè)反相器（c）整形，并經(jīng)過(guò)R4及C3濾波等處理，輸出的方波信號(hào)，如圖4。

4 結(jié)束語(yǔ)

水位檢測(cè)作為洗衣機(jī)工作的關(guān)鍵內(nèi)容，貫穿整個(gè)洗滌過(guò)程，直接影響消費(fèi)者所關(guān)心的洗凈度與用水量，因此水位電路設(shè)計(jì)的合理性、實(shí)用性顯得尤為重要。相信隨著家電智能化的迅速發(fā)展，這種低成本，實(shí)用性較強(qiáng)的電路將越來(lái)越多地使用在產(chǎn)品中。

參考文獻(xiàn)

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[3]孫肖子.CMOS集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介

顏東亮，男，江蘇省建湖縣人。現(xiàn)為無(wú)錫小天鵝股份有限公司飛翎電子工程師，主要從事洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)工作。