集成電路設計產業分析精選(九篇)
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第1篇：集成電路設計產業分析范文
【關鍵詞】集成電路；設計方法；IP技術
基于CMOS工藝發展背景下，CMOS集成電路得到了廣泛應用，即到目前為止，仍有95%集成電路融入了CMOS工藝技術，但基于64kb動態存儲器的發展，集成電路微小化設計逐漸引起了人們關注。因而在此基礎上，為了迎合集成電路時代的發展，應注重在當前集成電路設計過程中從微電路、芯片等角度入手，對集成電路進行改善與優化，且突出小型化設計優勢。以下就是對集成電路設計與IP設計技術的詳細闡述，望其能為當前集成電路設計領域的發展提供參考。
1當前集成電路設計方法
1.1全定制設計方法
集成電路，即通過光刻、擴散、氧化等作業方法，將半導體、電阻、電容、電感等元器件集中于一塊小硅片，置入管殼內，應用于網絡通信、計算機、電子技術等領域中。而在集成電路設計過程中，為了營造良好的電路設計空間，應注重強調對全定制設計方法的應用，即在集成電路實踐設計環節開展過程中通過版圖編輯工具，對半導體元器件圖形、尺寸、連線、位置等各個設計環節進行把控，最終通過版圖布局、布線等，達到元器件組合、優化目的。同時，在元器件電路參數優化過程中，為了滿足小型化集成電路應用需求，應遵從“自由格式”版圖設計原則，且以緊湊的設計方法，對每個元器件所連導線進行布局，就此將芯片尺寸控制到最小狀態下。例如，隨機邏輯網絡在設計過程中，為了提高網絡運行速度，即采取全定制集成電路設計方法，滿足了網絡平臺運行需求。但由于全定制設計方法在實施過程中，設計周期較長，為此，應注重對其的合理化應用。
1.2半定制設計方法
半定制設計方法在應用過程中需借助原有的單元電路，同時注重在集成電路優化過程中，從單元庫內選取適宜的電壓或壓焊塊，以自動化方式對集成電路進行布局、布線，且獲取掩膜版圖。例如，專用集成電路ASIC在設計過程中為了減少成本投入量，即采用了半定制設計方法，同時注重在半定制設計方式應用過程中融入門陣列設計理念，即將若干個器件進行排序，且排列為門陣列形式，繼而通過導線連接形式形成統一的電路單元，并保障各單元間的一致性。而在半定制集成電路設計過程中，亦可采取標準單元設計方式，即要求相關技術人員在集成電路設計過程中應運用版圖編輯工具對集成電路進行操控，同時結合電路單元版圖，連接、布局集成電路運作環境，達到布通率100%的集成電路設計狀態。從以上的分析中即可看出，在小型化集成電路設計過程中，強調對半定制設計方法的應用，有助于縮短設計周期，為此，應提高對其的重視程度。
1.3基于IP的設計方法
基于0.35μmCMOS工藝的推動下，傳統的集成電路設計方式已經無法滿足計算機、網絡通訊等領域集成電路應用需求，因而在此基礎上，為了推動各領域產業的進一步發展，應注重融入IP設計方法，即在集成電路設計過程中將“設計復用與軟硬件協同”作為導向，開發單一模塊，并集成、復用IP，就此將集成電路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP視角下，在集成電路設計過程中，要求相關工作人員應注重通過專業IP公司、Foundry積累、EDA廠商等路徑獲取IP核，且基于IP核支撐資源獲取的基礎上，完善檢索系統、開發庫管理系統、IP核庫等，最終對1700多個IP核資源進行系統化整理，并通過VSIA標準評估方式，對IP核集成電路運行環境的安全性、動態性進行質量檢測、評估，規避集成電路故障問題的凸顯，且達到最佳的集成電路設計狀態。另外，在IP集成電路設計過程中，亦應注重增設HDL代碼等檢測功能，從而滿足集成電路設計要求，達到最佳的設計狀態，且更好的應用于計算機、網絡通訊等領域中。
2集成電路設計中IP設計技術分析
基于IP的設計技術，主要分為軟核、硬核、固核三種設計方式，同時在IP系統規劃過程中，需完善32位處理器，同時融入微處理器、DSP等，繼而應用于Internet、USB接口、微處理器核、UART等運作環境下。而IP設計技術在應用過程中對測試平臺支撐條件提出了更高的要求，因而在IP設計環節開展過程中，應注重選用適宜的接口，寄存I/O，且以獨立性IP模塊設計方式，對芯片布局布線進行操控，簡化集成電路整體設計過程。此外，在IP設計技術應用過程中，必須突出全面性特點，即從特性概述、框圖、工作描述、版圖信息、軟模型/HDL模型等角度入手，推進IP文件化，最終實現對集成電路設計信息的全方位反饋。另外，就當前的現狀來看，IP設計技術涵蓋了ASIC測試、系統仿真、ASIC模擬、IP繼承等設計環節，且制定了IP戰略，因而有助于減少IP集成電路開發風險，為此，在當前集成電路設計工作開展過程中應融入IP設計技術，并建構AMBA總線等，打造良好的集成電路運行環境，強化整體電路集成度，達到最佳的電路布局、規劃狀態。
3結論
綜上可知，集成電路被廣泛應用于計算機等產業發展領域，推進了社會的進步。為此，為了降低集成電路設計風險，減少開發經費，縮短開發時間，要求相關技術人員在集成電路設計工作開展過程中應注重強調對基于IP的設計方法、半定制設計方法、全定制設計方法等的應用，同時注重引入IP設計技術理念，完善ASIC模擬、系統測試等集成電路設計功能，最終就此規避電路開發中故障問題的凸顯，達到最佳的集成電路開發、設計狀態。
參考文獻
[1]肖春花.集成電路設計方法及IP重用設計技術研究[J].電子技術與軟件工程,2014,12(06):190-191.
[2]李群，樊麗春.基于IP技術的模擬集成電路設計研究[J].科技創新導報,2013,12(08):56-57.
第2篇：集成電路設計產業分析范文
關鍵詞 模擬集成電路 CAD 教學改革
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1002—7661（2012）21—0006—01
在當今信息時代，微電子學的應用已經滲透到國民經濟的各個領域。集成電路（ Integrated Circuit， IC）作為微電子技術的核心，是整個信息產業和信息社會最根本的技術基礎。發展IC產業對提高技術的創新基礎和競爭能力具有非常重要的作用，對國民經濟發展、國防建設和人民文化生活等各方面都發揮著巨大的作用，也是一個國家參與國際化政治、經濟競爭的戰略產業。模擬集成電路是現實世界和數字化系統之間的橋梁，是現代信息化系統的關鍵技術之一。發展電子信息化，必須發展模擬IC技術。為了提高我國模擬IC電路的水平，不但要在產業化方面做出巨大的努力，還需培養出更多的高質量人才。事實上，模擬集成電路設計是一個實踐性較強、實踐內容多的微電子學專業的專業方向，因而在教學課程設置時不僅要努力加強理論教學，還需加強實踐教學，提高學生的實踐動手能力。《模擬集成電路CAD》課程作為模擬集成電路設計方向的核心基礎課程，其教學的好壞關系到學生在模擬集成電路設計方面的發展前景。在此背景下，根據重慶郵電大學光電工程學院微電子學專業的實際情況，結合筆者多年集成電路實際工程經驗以及多年教學實踐，擬從以下幾個方面對《模擬集成電路CAD》課程的教學改革進行探索。
一、理論教學，以培養學生分析設計能力為目標
《模擬集成電路CAD》是模擬集成電路設計方向的一門核心基礎課，與其他電路基礎課一樣，具有承上啟下的作用。而模擬集成電路具有概念細節多、理論較抽象、工程特征突出、電路結構多樣等特點，在學習中學生普遍反映較難學習。在設置授課內容時，不僅要夯實專業基礎和培養學生的分析與設計能力，還要盡量避免與《模擬CMOS集成電路》等課程的知識重復的問題。
根據教學大綱以及課程內容設置原則，《模擬集成電路CAD》理論教學定為32學時，并將講授內容分為以下幾部分：第一部分，MOS仿真模型及CMOS模擬集成電路CAD；第二部分，單元電路設計、仿真及分析；第三部分，偏置電路設計、仿真及分析；第四部，跨導放大器設計。在授課過程中，以簡單CMOS模擬集成電路基本單元分析為主，復雜CMOS模擬集成電路分析為輔；以分析能力培養為主，設計能力培養為輔；激勵學生CMOS模擬集成電路設計的興趣。
二、實驗教學，以培養學生實踐動手能力為目標
實驗教學的目的在于培養學生建立起CMOS模擬集成電路設計流程的概念、熟練掌握各個環境的工具使用，能解決模擬集成電路設計仿真過程出現的問題，促使理論知識的理解和深化，因而設置合理的實驗體系具有重要意義。同時，Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成電路設計工具廠商提供的EDA工具是目前集成電路設計公司最廣泛使用的工具。為了使學生在畢業后能很快適應崗位、能盡快進入角色，有必要使學生學習使用這類先進的EDA工具，從而真正幫助學生掌握CMOS模擬集成電路設計技術。根據這一原則，《模擬集成電路CAD》實驗教學定為32學時，并開設如下幾個實驗：實驗一，IC設計工具—Cadence的ADE與版圖大師等的使用；實驗二，CMOS兩級運算放大器的設計、版圖繪制與驗證；實驗三，CMOS帶隙基準參考的設計、版圖繪制與驗證。在實驗過程中，一人為一組，有利于培養學生的獨立思考問題、解決問題的能力。
三、改革教學方法，豐富教學手段
教學內容體系確定后，采用什么樣的教學方法與教學手段是非常重要的。采用有效的教學方法并結合先進的教學手段，不僅有利于培養學生獲取知識的能動性，而且有利于培養學生獨立發現問題、分析問題以及解決問題的能力，實現以教為中心到以學為中心的轉換，突出學生在學習過程中的主動性，從而獲得好的教學成果。
針對CMOS模擬集成電路具有概念細節多、理論較抽象、工程特征突出、電路結構多樣等特點，在（下轉第10頁）（上接第6頁）教學手段上以多媒體教學為主，傳統黑板板書為輔，同時在課堂上以動畫的形式展現當前CMOS模擬集成電路設計趨勢及其技術特點，從而達到提高課堂教學質量的目的。
四、考核方式的改革
考核是對學習的結果做出評估，是反映教學效果的手段。而課程開設能否達到既定的教學目標，課程的考核方式有著比較重要的作用。傳統的考核方式為試卷筆試與平時成績結合的方式。針對《模擬CMOS集成電路》課程特點，考核方式作如下嘗試：結合課程的專業特點，采用提交論文和現場答辯相結合的考核方式。針對課程的重點知識點，設計幾個課外小題目，讓學生通過查閱相關文獻資料，完成電路設計并撰寫小論文，從而增強學生獨立思考與實踐動手能力。在每個題目完成后，教師要求學生在提交論文時做好答辯ppt，并利用專門時間進行5分鐘左右的答辯，并接受教師和同學的提問。這樣可以引導學生更加重視實踐性環節，強化技能水平的提高。
教學過程是一個不斷探索、總結與創新的過程。要實現《模擬集成電路CAD》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。在今后的教學實踐中，筆者將加強與同行交流學習，進一步完善教學內容、教學實踐、教學方法、教學手段以及考核方式等，以期改善教學效果。
參考文獻：
[1]徐世六.軍用微電子技術發展戰略思考[J].微電子學，2004，34（1）：l—6.
第3篇：集成電路設計產業分析范文
關鍵詞：電子科學與技術；實驗教學體系；微電子人才
作者簡介：周遠明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，講師；梅菲（1980-），女，湖北武漢人，湖北工業大學電氣與電子工程學院，副教授。（湖北 武漢 430068）
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0089-02
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節，對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用，是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1，2]
一、學科背景及問題分析
1.學科背景
21世紀被稱為信息時代，信息科學的基礎是微電子技術，它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表，制造和使用微小型電子元器件和電路，實現電子系統功能的新型技術學科，主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路，因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術，是信息社會的基石。此外，從地方發展來看，武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設，形成了以光通信、移動通信為主導，激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局，電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出，而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。
湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年，完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求，建設專業方向為微電子技術，畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統（激光器、太能電池、發光二極管等）的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來，始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引，遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡，堅持理論教學與實驗教學緊密結合，致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
2.存在的問題與影響分析
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業，因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才，就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢，學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。
二、建設思路
電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺。基礎課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗；專業課程實驗平臺即微電子實驗中心，是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題：
第一，突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎（包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等），又要求具有較寬廣的系統知識（包括計算機、通信、信息處理等基礎知識），同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合，同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練，將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。
第二，構建科學合理的微電子實驗教學體系，將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合，相互貫通，有機銜接，搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。
第三，兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域，各個領域對人才的要求既有共性，也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍，實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面，特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。
第四，實驗教學與科學研究緊密結合，推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展，教研相長，鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中，以此提升實驗教學質量。
三、建設內容
微電子是現代電子信息產業的基石，是我國高新技術發展的重中之重，但我國微電子技術人才緊缺，尤其是集成電路相關人才嚴重不足，培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強，培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。
電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心，具體包括四個教學實驗室：半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力，鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識，提升學生在微電子技術領域的競爭力，培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時，本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”，同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。
（1）半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論的理解，掌握相關的測試方法與技能，包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。
（2）微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法，目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解，掌握相關的技能，包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交（直）流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。
（3）集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等，并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力，目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體，完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。
（4）科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間，為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件，充分發揮他們的想象力，目的是培養學生的創新意識與能力，包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析，制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練，加深對所需知識的接收與理解，初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。
四、總結
本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引，遵循微電子科學的發展規律，通過實驗教學來促進理論聯系實際，培養學生的科學思維和創新意識，系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能，最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標，以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
參考文獻：
[1]劉瑞，伍登學.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2004，（5）：6-9.
第4篇：集成電路設計產業分析范文
關鍵詞：IP技術 模擬集成電路 流程
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02
1 模擬集成電路設計的意義
當前以信息技術為代表的高新技術突飛猛進。以信息產業發展水平為主要特征的綜合國力競爭日趨激烈，集成電路（IC，Integrated circuit）作為當今信息時代的核心技術產品，其在國民經濟建設、國防建設以及人類日常生活的重要性已經不言
而喻。
集成電路技術的發展經歷了若干發展階段。20世紀50年代末發展起來的屬小規模集成電路（SSI），集成度僅100個元件；60年展的是中規模集成電路（MSI），集成度為1000個元件；70年代又發展了大規模集成電路，集成度大于1000個元件；70年代末進一步發展了超大規模集成電路（LSI），集成度在105個元件；80年代更進一步發展了特大規模集成電路，集成度比VLSI又提高了一個數量級，達到106個元件以上。這些飛躍主要集中在數字領域。
（1）自然界信號的處理：自然界的產生的信號，至少在宏觀上是模擬量。高品質麥克風接收樂隊聲音時輸出電壓幅值從幾微伏變化到幾百微伏。視頻照相機中的光電池的電流低達每毫秒幾個電子。地震儀傳感器產生的輸出電壓的范圍從地球微小振動時的幾微伏到強烈地震時的幾百毫伏。由于所有這些信號都必須在數字領域進行多方面的處理，所以我們看到，每個這樣的系統都要包含一個模一數轉換器（AD，C）。
（2）數字通信：由于不同系統產生的二進制數據往往要傳輸很長的距離。一個高速的二進制數據流在通過一個很長的電纜后，信號會衰減和失真，為了改善通信質量，系統可以輸入多電平信號，而不是二進制信號。現代通信系統中廣泛采用多電平信號，這樣，在發射器中需要數一模轉換器（DAC）把組合的二進制數據轉換為多電平信號，而在接收器中需要使用模一數轉換器（ADC）以確定所傳輸的電平。
（3）磁盤驅動電子學計算機硬盤中的數據采用磁性原理以二進制形式存儲。然而，當數據被磁頭讀取并轉換為電信號時，為了進一步的處理，信號需要被放大、濾波和數字化。
（4）無線接收器：射頻接收器的天線接收到的信號，其幅度只有幾微伏，而中心頻率達到幾GHz。此外，信號伴隨很大的干擾，因此接收器在放大低電平信號時必須具有極小噪聲、工作在高頻并能抑制大的有害分量。這些都對模擬設計有很大的挑戰性。
（5）傳感器：機械的、電的和光學的傳感器在我們的生活中起著重要的作用。例如，視頻照相機裝有一個光敏二極管陣列，以將像點轉換為電流；超聲系統使用聲音傳感器產生一個與超聲波形幅度成一定比例的電壓。放大、濾波和A/D轉換在這些應用中都是基本的功能。
（6）微處理器和存儲器：大量模擬電路設計專家參與了現代的微處理器和存儲器的設計。許多涉及到大規模芯片內部或不同芯片之間的數據和時鐘的分布和時序的問題要求將高速信號作為模擬波形處理。而且芯片上信號間和電源間互連中的非理想性以及封裝寄生參數要求對模擬電路設計有一個完整的理解。半導體存儲器廣泛使用的高速/讀出放大器0也不可避免地要涉及到許多模擬技術。因此人們經常說高速數字電路設計實際上是模擬電路的
設計。
2 模擬集成電路設計流程概念
在集成電路工藝發展和市場需求的推動下，系統芯片SOC和IP技術越來越成為IC業界廣泛關注的焦點。隨著集成技術的不斷發展和集成度的迅速提高，集成電路芯片的設計工作越來越復雜，因而急需在設計方法和設計工具這兩方面有一個大的變革，這就是人們經常談論的設計革命。各種計算機輔助工具及設計方法學的誕生正是為了適應這樣的要求。
一方面，面市時間的壓力和新的工藝技術的發展允許更高的集成度，使得設計向更高的抽象層次發展，只有這樣才能解決設計復雜度越來越高的問題。數字集成電路的發展證明了這一點：它很快的從基于單元的設計發展到基于模塊、IP和IP復用的
設計。
另一方面，工藝尺寸的縮短使得設計向相反的方向發展：由于物理效應對電路的影響越來越大，這就要求在設計中考慮更低層次的細節問題。器件數目的增多、信號完整性、電子遷移和功耗分析等問題的出現使得設計日益復雜。
3 模擬集成電路設計流程
3.1 模擬集成電路設計系統環境
集成電路的設計由于必須通過計算機輔助完成整個過程，所以對軟件和硬件配置都有較高的要求。
（1）模擬集成電路設計EDA工具種類及其舉例
設計資料庫―Cadence Design Framework11
電路編輯軟件―Text editor/Schematic editor
電路模擬軟件―Spectre，HSPICE，Nanosim
版圖編輯軟件―Cadence virtuoso，Laker
物理驗證軟件―Diva，Dracula，Calibre，Hercules
（2）系統環境
工作站環境；Unix-Based作業系統；由于EDA軟件的運行和數據的保存需要穩定的計算機環境，所以集成電路的設計通常采用Unix-Based的作業系統，如圖1所示的工作站系統。現在的集成電路設計都是團隊協作完成的，甚至工程師們在不同的地點進行遠程協作設計。EDA軟件、工作站系統的資源合理配置和數據庫的有效管理將是集成電路設計得以完成的重要保障。
3.2 模擬集成電路設計流程概述
根據處理信號類型的不同，集成電路一般可以分為數字電路、模擬電路和數模混合集成電路，它們的設計方法和設計流程是不同的，在這部分和以后的章節中我們將著重講述模擬集成電路的設計方法和流程。模擬集成電路設計是一種創造性的過程，它通過電路來實現設計目標，與電路分析剛好相反。電路的分析是一個由電路作為起點去發現其特性的過程。電路的綜合或者設計則是從一套期望的性能參數開始去尋找一個令人滿意的電路，對于一個設計問題，解決方案可能不是唯一的，這樣就給予了設計者去創造的機會。
模擬集成電路設計包括若干個階段，設計模擬集成電路一般的過程。
（l）系統規格定義；（2）電路設計；（3）電路模擬；（4）版圖實現；（5）物理驗證；（6）參數提取后仿真；（7）可靠性分析；（8）芯片制造；（9）測試。
除了制造階段外，設計師應對其余各階段負責。設計流程從一個設計構思開始，明確設計要求和進行綜合設計。為了確認設計的正確性，設計師要應用模擬方法評估電路的性能。
這時可能要根據模擬結果對電路作進一步改進，反復進行綜合和模擬。一旦電路性能的模擬結果能滿足設計要求就進行另一個主要設計工作―電路的幾何描述（版圖設計）。版圖完成并經過物理驗證后需要將布局、布線形成的寄生效應考慮進去再次進行計算機模擬。如果模擬結果也滿足設計要求就可以進行制造了。
3.3 模擬集成電路設計流程分述
（1）系統規格定義
這個階段系統工程師把整個系統和其子系統看成是一個個只有輸入輸出關系的/黑盒子，不僅要對其中每一個進行功能定義，而且還要提出時序、功耗、面積、信噪比等性能參數的范圍要求。
（2）電路設計
根據設計要求，首先要選擇合適的工藝制程；然后合理的構架系統，例如并行的還是串行的，差分的還是單端的；依照架構來決定元件的組合，例如，電流鏡類型還是補償類型；根據交、直流參數決定晶體管工作偏置點和晶體管大小；依環境估計負載形態和負載值。由于模擬集成電路的復雜性和變化的多樣性，目前還沒有EDA廠商能夠提供完全解決模擬集成電路設計自動化的工具，此環節基本上通過手工計算來完成的。
（3）電路模擬
設計工程師必須確認設計是正確的，為此要基于晶體管模型，借助EDA工具進行電路性能的評估，分析。在這個階段要依據電路仿真結果來修改晶體管參數；依制程參數的變異來確定電路工作的區間和限制；驗證環境因素的變化對電路性能的影響；最后還要通過仿真結果指導下一步的版圖實現，例如，版圖對稱性要求，電源線的寬度。
（4）版圖實現
電路的設計及模擬決定電路的組成及相關參數，但并不能直接送往晶圓代工廠進行制作。設計工程師需提供集成電路的物理幾何描述稱為版圖。這個環節就是要把設計的電路轉換為圖形描述格式。模擬集成電路通常是以全定制方法進行手工的版圖設計。在設計過程中需要考慮設計規則、匹配性、噪聲、串擾、寄生效應、防門鎖等對電路性能和可制造性的影響。雖然現在出現了許多高級的全定制輔助設計方法，仍然無法保證手工設計對版圖布局和各種效應的考慮全面性。
（5）物理驗證
版圖的設計是否滿足晶圓代工廠的制造可靠性需求？從電路轉換到版圖是否引入了新的錯誤？物理驗證階段將通過設計規則檢查（DRC，Design Rule Cheek）和版圖網表與電路原理圖的比對（VLS，Layout Versus schematic）解決上述的兩類驗證問題。幾何規則檢查用于保證版圖在工藝上的可實現性。它以給定的設計規則為標準，對最小線寬、最小圖形間距、孔尺寸、柵和源漏區的最小交疊面積等工藝限制進行檢查。版圖網表與電路原理圖的比對用來保證版圖的設計與其電路設計的匹配。VLS工具從版圖中提取包含電氣連接屬性和尺寸大小的電路網表，然后與原理圖得到的網表進行比較，檢查兩者是否一致。
參考文獻
第5篇：集成電路設計產業分析范文
【關鍵詞】新專業 市場 可行性 分析 需求
【中圖分類號】U472 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0117-01
一、開設新專業的指導思想
在職業院校開設新的專業，應以市場為導向，以社會需求為準則，充分發揮地方資源優勢和人才培養優勢。積極地探尋市場、發現市場，把供需鏈條緊緊連在一起。在北京市同層次院校的專業中，做到人無我有，人有我強，人強我特，形成品牌，形成特色。專業設置逐步從“條件驅動”型向“發展需求驅動”型轉變，即根據社會經濟發展需求確定專業設置。從強調我能做什么，能培養什么樣的人才，轉變為強調需要我做什么，需要培養什么樣的人才。本著以上指導思想，現提出開設微電子技術與器件專業的一些方案設想。
二、市場需求分析
微電子技術與器件專業，其就業導向涵蓋了集成電路和半導體材料產業。根據首都“十一五”電子信息產業發展規劃，集成電路、TFT?鄄LCD、計算機及網絡設備、移動通信產業、數字電視產業、半導體照明材料產業和智能交通及汽車電子產業等7個產業是信息產業下一步發展的重點領域。其中集成電路排在了第一位，半導體照明材料排在了第六位。早在2000年，北京市委、市政府就首次向全球宣布：北京將建設中國北方微電子產業基地。從那時到現在，北京集成電路產業走過了蓬勃興起的10年，初步建立起了集成電路設計、制造、封裝測試以及裝備材料互動協調發展的良好格局，確立了北京在全國集成電路產業中的重要地位。
以2010年為例，該年北京集成電路產業全產業鏈實現銷售收入245億元，比2009年增長了31%，產業規模是2000年的20倍左右，占全國的17%。在北京市，電子信息產業產品銷售收入排名位居全市工業第一，占全市工業23%，而集成電路產業全產業鏈的銷售就占了近四分之一。
目前，北京有各類集成電路設計企業約80多家，年總銷售收入約90億元，占全國的1/4。集成電路制造企業3-4（大型）家，實現總銷售收入約60億元，約占全國14%。集成電路封裝測試企業2-3家（大型），實現總銷售收入約90億元，約占全國15%。集成電路裝備制造企業3-4家（大型），實現銷售20多億元，多項裝備在全國處于領先地位。另外，還建有生產集成電路關鍵原料的硅材料科研、生產基地。
當前，北京集成電路產業正迎來跨越式發展的新機遇。國務院2011年4號文為集成電路產業的發展提供優越的外部環境。相信要不了多久北京就會建成具有全球影響力的集成電路產業基地。
政府的大力支持，堅實的產業基礎，廣闊的發展前景，優惠的國家政策，可以說集成電路產業在北京具有得天獨厚的條件。產業的發展必然伴隨著人才的巨大需求，雖然集成電路產業是知識和資金密集型產業，但它同樣需要大量應用型技術人才。比如集成電路設計，需要大量的程序錄入和輔助支持技術人員；集成電路制造，需要大量的高科技設備儀器操作員、工藝技術員、質量檢驗員和設備維護技術人員；集成電路封裝測試，同樣需要大量的高科技設備儀器操作員、工藝技術員、質量檢驗員和設備維護技術人員。另外，半導體硅材料及單晶硅片的生產等，都需要大量的應用型技術人才。
三、可行性分析
在我院設置微電子技術與器件專業具有非常好的條件并且可行，其理由主要有以下幾個方面：
1.我院在中專學校升高職院校之前，南校區就有這個專業。因此，在師資力量、教學資源、實訓資源、招生分配等方面都有一定的基礎和經驗，設置微電子技術與器件專業可以說是駕輕就熟。
2.該專業的設置符合國家產業政策，契合北京“十一五”電子信息產業發展規劃，因此，獲得上級單位批準的幾率大。
3.在北京“十一五”電子信息產業發展規劃中，7個重點發展領域，集成電路產業排第一，半導體照明材料產業排第六，因此，設置該專業可獲得國家和北京市資金的大力支持。
4.分配就業前景良好，正如市場需求分析中所提到的，集成電路產業在整個電子信息產業已經占到了四分之一左右，而且，今后將跨越式發展，必然需要大量的應用型技術人才，因此，該專業畢業學生的就業前景良好。
四、困難及解決途徑
在我院設置微電子技術與器件專業也會遇到一些困難，仔細分析有以下幾個方面：
1.生源問題。微電子技術與器件這一名稱，屬于比較新的科技名詞，一般人在日常生活中很少接觸，理解起來有一定困難，不知道這一專業到底學什么，畢業后干什么。因此，會出現專業招生困難，或招不到相對高素質的學生。
解決辦法：一是改專業名稱，起一個即通俗易懂，又能代表專業含義的名稱，這有一定困難。二是加強宣傳，在招生時，宣傳材料、現場解說、視頻資料等全方位進行，使考生了解北京市的產業政策和就業前景，提高對該專業的認知度。
2.實訓問題。微電子技術與器件專業的實訓環節比較困難，我們知道現在強調實訓模擬真實場景，而集成電路產業鏈的工序非常多，每一道工序的設備儀器都非常昂貴，動則幾百萬，建立校內實訓基地，場地和資金都是問題。
解決辦法：一是計算機模擬，現在多媒體教學設備完善，各種模擬軟件很多，通過購買和教師制作等方式來模擬實際工藝，替代昂貴的真實設備儀表。二是下廠實訓，校企合作辦學是學院發展的方向，我院有良好的基礎和得天獨厚的條件，北京分布著眾多的集成電路設計、生產、測試企業可供我們選擇實習參觀，而且，我院已經和許多這方面的企業簽有校外實訓基地協議，如中國電子集團微電子所，北京飛宇微電子科技有限公司，中國科學院微電子所，燕東微電子有限公司等。我院應充分利用這一優勢，解決微電子技術與器件專業的實訓問題。
參考文獻:
[1]尹建華，李志偉 半導體硅材料基礎，北京.化學工業出版社，2012
第6篇：集成電路設計產業分析范文
【關鍵詞】集成電路版圖；SN7400；逆向解析
1.引言
隨著我國微電子產業的蓬勃發展，集成電路自主設計需求迅速增加[1][2]。集成電路設計分為正向設計和逆向設計[3]。正向設計是根據芯片的功能要求設計電路，仿真驗證后進行版圖設計，再進行設計規則檢驗、電路和版圖比較檢驗，最后進行后仿真檢驗。逆向設計是首先對已有的芯片采用化學方法進行分層拍照和提取縱向參數。從版圖照片上提取電路，仿真驗證后，根據現有的工藝條件，借鑒解析版圖進行版圖設計，最終達到指標要求[4]。集成電路版圖設計是科學性和藝術性的結合，需要長期的實踐才能設計出優秀產品，為了節約成本和學習先進經驗，經常需要研究性能優良芯片的版圖結構，相互借鑒，提高產品質量。
本文對SN7400芯片進行了逆向解析，通過研究掌握了該芯片的設計思想和單元器件結構，對于雙極型集成電路設計是十分有益的。
2.芯片分層拍照
本文解析的SN7400芯片是雙列直插式塑料封裝，共14個管腳，包含四個二輸入與非門。根據芯片編號規則判斷為雙極工藝制造。
首先將芯片放到濃硝酸中加熱去掉封裝，用去離子水沖洗、吹干后在顯微鏡下拍照鋁層照片。再將芯片放到鹽酸溶液中漂洗去掉鋁層，用去離子水沖洗、吹干后放到氫氟酸溶液中去掉二氧化硅層，經去離子水沖洗、吹干后用染色劑染色，雜質濃度高部分顏色變深，沖洗、吹干后在顯微鏡下對去鋁層（有源層）芯片拍照[5]。
采用圖形編輯軟件分別對兩層照片進行拼接，獲得版圖照片。
3.單元結構
有鋁層和去鋁層照片表明芯片四個二輸入與非門結構相同，只要分析一個與非門即可。該芯片一個二輸入與非門無鋁版圖照片如圖1所示。其中1A和1B為輸入端，1Y為輸出端。
該芯片是P襯底和N外延層，與非門主要由NPN晶體管、電阻和二極管構成。NPN晶體管結構如圖2所示。
圖2（a）和（b）分別為縱向NPN晶體管版圖和剖面圖。縱向NPN晶體管由于性能比PNP晶體管好，因此是雙極工藝的主要使用晶體管。隔離區為P+注入，采用結隔離技術，隔離區接低電平，保證隔離區反偏[6]。圖2（c）為二發射極NPN晶體管版圖，作為與非門的輸入端，這種設計既減少了面積又提高了輸入晶體管匹配度。圖2（d）為隔離島合并器件版圖，是由一個NPN晶體管、一個二極管和一個基區電阻構成，該設計減少了版圖面積和寄生參數。
圖3為電阻和二極管版圖。圖3（a）為基區電阻的版圖，集成電路電阻的阻值是通過方塊電阻計算的，基區方塊電阻典型值為100～200Ω/，電阻越長阻值越大，電阻越寬阻值越小。圖3（b）為二極管版圖，外延層隔離島為N區，隔離區為P區。
4.電路圖和仿真
根據SN7400芯片的鋁層和去鋁層版圖照片提取了一個二輸入與非門電路如圖4（a）所示。采用Pspice軟件對電路圖進行瞬態仿真，其中電源電壓為5V，輸入信號高電平為3.5V，低電平為0.2V，仿真結果如圖4（b）所示。結果表明該電路實現了與非門的邏輯功能，電路提取正確。
5.結論
本文采用化學方法對SN7400芯片進行了分層拍照，提取了電路圖，仿真驗證正確。從芯片的版圖分析，該芯片采用NPN晶體管、PN結二極管和基區電阻等器件單元，四個與非門版圖一致且對稱布局。該芯片采用典型的雙極工藝，為了節省面積采用共用隔離區方法，為提高匹配度采用多發射極晶體管。電路為典型的TTL與非門電路。該芯片的版圖布局體現了設計的合理性和科學性。
參考文獻
[1]雷瑾亮，張劍，馬曉輝.集成電路產業形態的演變和發展機遇[J].中國科技論壇，2013，7：34-39.
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[3]朱正涌，張海洋，等.半導體集成電路[M].北京：清華大學出版社，2009.
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[5]王健，樊立萍.CD4002B芯片解析在版圖教學中的應用[J].中國電力教育，2012，31：50-51.
[6]Hastings，A.模擬電路版圖的藝術[M].北京：電子工業出版社，2008.
作者簡介：
王健（1965—），男，遼寧沈陽人，碩士，沈陽化工大學信息工程學院副教授，研究方向：微機電系統設計。
第7篇：集成電路設計產業分析范文
目前我國已成為全球電子產品的主要制造和出口加工基地。
我們把國內集成電路市場定義為在大陸直接
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第8篇：集成電路設計產業分析范文
關鍵詞：微電子技術專業；集成電路；實驗室建設；
作者：陳偉元
0引言
以集成電路為主的微電子產業是現代信息產業的基礎和核心[1]，它對經濟建設、社會發展和國家安全具有至關重要的戰略地位和不可替代的核心關鍵作用，其重要性在迅速提高，產業規模在逐步擴大。目前，我國集成電路產業的發展，已經形成了以設計業、芯片制造業及封裝測試業為主的微電子產業鏈，并相對獨立發展的產業結構特點。微電子產業的快速發展帶動了社會對各層次微電子技術人才的大量需求。為順應微電子產業的快速發展，為地方經濟建設服務，各地高職院校紛紛開設了微電子技術專業，并大力加強微電子技術專業的建設[2-4]。但微電子技術是一門應用性非常強的學科[5]，不僅需要較好的理論基礎，更需要有較強的生產工藝實際操作能力，這都需要較好的實驗環境和實驗條件來支撐。微電子實驗實訓設備要求高，資金投入大，很多高職院校(包括本科院校)沒有足夠資金購買昂貴的實訓設備，學生只能通過老師解說、觀看錄像等了解相關工藝過程[6-7]，沒有機會親自動手[8]，造成我國微電子制造業人才總量嚴重不足，且人才質量基礎較差、人才層次結構不合理[9]。
基于工作崗位和人才培養目標的分析，蘇州市職業大學結合省實訓基地和省光伏發電工程技術開發中心的建設，優化建設方案，用非常有限的資金投入，建立微電子技術專業實驗室，為培養符合企業需求的高技能、高素質人才進行了有益探索。
1微電子技術專業培養目標分析
目前，中國集成電路產業已初步形成以長三角、環渤海，珠三角三大核心區域聚集發展的產業空間格局。以2010年為例[10]：我國集成電路產業銷售收入1440.2億元，三大區域集成電路產業銷售收入占全國整體產業規模的近95%。其中，環渤海地區占國內集成電路產業整體規模的18.8%，珠三角地區占全國集成電路產業的8.4%，涵蓋上海、江蘇和浙江的長江三角洲地區已初步形成了包括研究開發、設計、芯片制造、封裝測試及支撐業在內的較為完整的集成電路產業鏈，占全國集成電路產業的67.9%。目前國內55%的集成電路制造企業、80%的封裝測試企業以及近50%的集成電路設計企業集中在長三角地區。
可見，長三角地區是中國重要的微電子產業基地，而蘇州、無錫等蘇南地區在集成電路制造、封裝測試領域又具有明顯的區位優勢。現代工業的發展，集成電路后端(版圖)設計服務的需求會持續增加。
高等職業技術教育微電子技術專業的就業核心崗位的確定，既要反映出當地微電子產業的市場需要，又要考慮到適合高職學生能做、并樂于做的崗位。如現場操作為主的“半導體技術工人”崗位，不適合作為本校微電子專業的核心崗位，也體現不出與中職學生在崗位上的競爭力[11]。經調研和分析，確定“集成電路版圖設計”、“微電子工藝及管理”、“設備維護”作為本專業學生培養的核心工作崗位。
微電子專業的培養目標為：培養德、智、體、美全面發展，能適應現代化建設和經濟發展需要，具有良好職業道德和創新精神，熟悉微電子器件及工藝的基本原理，具備集成電路版圖設計、晶圓制造及封裝測試中的設備操作與維護、工藝管理、產品測試、品質管理能力，面向生產服務一線的高素質應用型技術人才。
2微電子技術專業實驗室建設目標
高職教育以培養高素質應用型人才為主，培養的學生不僅具有較好的理論基礎，更應具有較好的基本技能。根據以上培養目標，高職微電子技術專業重點培養學生微電子材料工藝及IC領域如下方向的基本技能：
(1)微電子材料器件工藝與檢測。了解微電子材料與器件的常規工藝制備過程，并了解其主要參數的表征及測試方法；
(2)IC設計技術。了解IC設計的流程，掌握IC設計的基本原理和方法，重點熟練掌握IC版圖設計工具軟件的使用方法；
(3)IC制造與封裝測試技術。了解IC制造的基本過程和工藝，掌握基本的IC封裝及測試原理和方法，并學會基本測試儀器的使用方法。
為實現以上目標，在微電子技術專業實驗室的建設上，至少應圍繞如下幾個方向來進行：①集成電路設計，特別是集成電路版圖設計方向；②微電子材料和集成電路工藝方向；③集成電路封裝及測試方向。目前國內各高職院校的微電子技術專業根據自身的實際情況，基本上也是圍繞這幾個發展分支來建設專業實驗室[12]。
微電子實驗設備非常昂貴，若要建設完善的微電子技術專業實驗室，其建設資金的投入是非常龐大的，大部分學校也沒有這樣的建設能力。為此，在有限的建設資金上，實驗室建設采取實用化原則，以國家投入或學校自籌資金方式建立微電子基礎性實驗室、IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室，而對于投資較大的IC封裝及測試實驗室，主要采取與企業共建的方式進行建設。
3微電子技術專業實驗室建設方案
根據以上微電子技術專業實驗室建設目標，蘇州市職業大學結合省實訓基地和省光伏發電工程技術開發中心的建設，建立了IC版圖設計實驗室、微電子材料及器件工藝實驗室和IC封裝測試實驗室。
3.1IC版圖設計實驗室
IC設計包括IC系統設計、IC線路設計、IP核設計和IC版圖設計。其中IC版圖設計工作的任務量大、所需人員多，是一種高技能、應用型技術，是最適合高職微電子技術專業學生就業的工作崗位。
IC版圖設計實驗室的建設，以服務器和計算機終端組成，再配置IC設計軟件。其中，終端一般要配置40套以上，以便課堂上每位學生均能單獨練習。
IC版圖設計實驗室的建設投入大，特別是IC設計軟件價格昂貴，可爭取大學計劃、實驗室共建等多種方式，獲得EDA軟件商的支持。蘇州市職業大學與SprigSoftInc.合作，引進其先進的IC版圖設計軟件平臺Laker，并與IC設計公共服務平臺提供商蘇州中科集成電路設計公司進行深度合作，發揮各自優勢，共同進行IC版圖設計高技能人才的培養與培訓。
3.2微電子材料及器件工藝實驗室
微電子材料、器件涉及的工藝廣泛，實驗設備價格昂貴，只能用有限的資金投入，解決一些微電子最常用的工藝實驗設備。為讓學生對微電子工藝有感性認識和實踐機會，經調研，認為凈化、擴散退火、薄膜工藝、光刻工藝、霍爾效應測試等是微電子行業應用較多的公共技術。微電子材料器件工藝與檢測實驗室，建設為千級的凈化實驗室，以擴散退火爐、真空鍍膜設備為基礎，并配以相關的光刻機、光學顯微鏡、霍爾效應測試儀等，從而滿足從微電子材料的制備工藝到微電子材料與器件的性能測試等實驗需求。
該實驗室也結合了省光伏發電工程技術開發中心的建設，兼以實現太陽能光伏電池的制備實驗，為微電子技術專業的“半導體器件物理”、“集成電路工藝”、“太陽能光伏電池”等課程提供實驗支撐。
3.3IC封裝測試實驗室
近幾年來，國內IC產業有較大的發展，尤其是IC制造及IC封裝測試業發展很快，在我國集成電路產業鏈中有著舉足輕重的地位，占據了我國微電子產業的半壁江山[13]。IC封裝及測試行業也是微電子技術專業學生重要的就業崗位。
建設IC封裝測試實驗室是培養高素質IC應用型人才的必要要求。
IC封裝及測試實驗設備價格非常昂貴，高校往往沒有能力獨立承建。可采用與企業共建的方式進行建設。本實驗室與華潤矽科微電子有限公司合作共建，建有集成電路自動測試系統、引線鍵合、電子顯微鏡、晶體管特性測試及電子測試設備等。
該實驗室的建成，為微電子技術專業的“半導體器件物理”、“微電子封裝技術”、“集成電路工藝”、“集成電路測試”等課程提供實驗支撐。
第9篇：集成電路設計產業分析范文
關鍵詞 半導體器件 半導體物理 教學思考
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2017）02-0058-02
隨著半導體技術的發展，微電子技術已滲透到滲透到國民經濟的各個領域。《半導體器件物理》是微電子技術的理論基礎，是理解半導體器件內部工作原理的課程，是分析器件物理結構、材料參數與器件電學性質之間的聯系，其提供了半導體物理與電子電路設計間的物理邏輯與數學聯系，是基于CMOS工藝設計集成電路的必備知識。因而，在教學過程中，如何將物理圖像、數學模型與電子電路設計間的關系講解清楚，讓學生從物理和集成電路設計的角度深層次理解半導體器件成為授課關鍵。
一、教學內容與預期
《半導體器件物理》是微電子科學與工程專業的重要專業基礎課程，是在半導體物理課程基礎上繼續開展器件物理的分析、建模和應用，具有物理理論抽象、概念細節多、半導體物理與電路等學科知識相交叉等特點，學生學習較為困難。基于此，本課程授課以施敏先生著的《半導體器件物理》為主要教材，依據教學大綱和學生未來的工作實踐，對《半導體器件物理》課程教學內容進行了調整、充實和刪減。具體來說《半導體器件物理》教學內容可分為以下幾部分：1）介紹半導體材料、PN結、半導體表面的特性等，2）講解雙極型、MOS型晶體管的結構和工作原理，3）分析幾種有重要應用的半導體器件，如功率MOSFET、IGBT和光電器件等。[1，2]期望學生接受教學后的預期能力：1）能夠深入理解半導體器件關鍵物理概念和能帶理論；2）能夠將半導體物理與半導體PN結的行為結合起來理解分析；3）能夠以半導體PN結為基礎理解幾種不同的半導體器件；4）能夠理解和提出新型半導體器件設計中的關鍵物理和電學問題。
二、教學方法及學生能力目標
本課程以課堂授課為主，同時引入小組和班級討論、課后建模實踐等互動教學方法，培養學生構建器件物理圖像、建模和與電子電路設計綜合聯系的能力，獨立發現、分析、解決器件問題的能力。同時基于《半導體器件物理》課程的特點，在教學手段上采用板書公式推導與多媒體器件模型演示為主，網絡教學資源為輔，同時邀請集成電路產業半導體器件資深專家講座等形式，提高學生掌握知識和設計實踐的能力，提高教學質量。讓學生漸進達到如下能力：（1）知道基本概念，（2）從理論上理解和解釋，（3）能夠根據器件理論做出計算、模擬和實際的器件應用，（4）對器件進行綜合、設計、分析；（5）對器件能夠從物理和電學的角度做出專業評價。
三、學生學習效果評價方式
為了客觀評價每個學生的實際學習效果和激勵學習興趣，改革評價方式是十分必要的。在期末閉卷考試基礎上，對成績評價方式作如下新探索：增加平時成績比例，每個月進行一次小測試，針對幾個集成電路廣泛應用的建模理論和半導體器件，要求學生從半導體物理的角度作出獨立的分析報告，可以在課后查閱文獻資料，并在后續課堂上進行交流討論，增強學生獨立思考與實踐動手能力，培養學生深度器件分析能力。
課堂教學改革需要教師不斷思考、總結與創新，即要傳授知識，又要與學生互動反饋，讓學生更深刻迅速的理解專業知識，并能靈活的實踐運用。
參考文獻：
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