馬俊成 史勤剛

【摘要】教學改革的核心是教學內(nèi)容與課程體系的改革。基于對電子科技大學成都學院集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)實踐教學的定位分析與研究，本文首先介紹了“集成電路原理”課程建設的指導思想，然后闡述了課程建設的內(nèi)容和實施情況，最后對課程建設的效果進行了簡要的分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】教學改革；課程建設；課程體系；微電子；集成電路；IC設計

0、引言

隨著社會信息化的快速發(fā)展，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到國家的高度重視，先后制定了三個五年發(fā)展規(guī)劃，行業(yè)正處于發(fā)展的高速通道上。因此，對集成電路設計人才的需求也大幅增加。然而，每年我國高校集成電路設計專業(yè)畢業(yè)的研究生遠遠不能滿足社會需要。集成電路設計人才缺乏已成為制約我國集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的瓶頸之一。要改變這一現(xiàn)狀，應從本科專業(yè)教育開始抓起，培養(yǎng)基礎扎實、有一定技術(shù)能力的集成電路設計人才。為此，我系針對集成電路設計與集成系統(tǒng)本科專業(yè)的課程體系，對《集成電路原理》課程進行了較深入研究，做了大量的工作，也已取得了一定的成果。

一、課程建設的基本思想

《集成電路原理》的課程任務是：通過本課程的學習使學生基本掌握各種典型集成電路的基本構(gòu)成、基本工作原理、版圖識別和設計的知識和方法；為工程上利用EDA設計工具實現(xiàn)集成電路、版圖的設計及仿真、驗證，芯片測試、應用提供必需的理論知識。本課程著重研究典型的雙極型和MOS型集成電路的工作原理、特性分析、電路設計、版圖識別與設計等相關(guān)理論與知識。課程建設的基本思路包括了：①加強理論教學與研究，探索新技術(shù)的發(fā)展，探討因教材內(nèi)容滯后性出現(xiàn)的各類問題及解決措施。②理論教學和實踐應用緊密結(jié)合，針對本課程IC設計的實驗；要求任課教師熟練掌握EDA軟件及參與科研項目。同時，選拔對IC設計具有濃厚興趣的學生參與科研項目，訓練學生熟練掌握EDA軟件及IC設計方法。③作為學生課程設計和畢業(yè)設計的重要理論與實踐指導課，要求每位學生能借助EDA軟件熟練完成相關(guān)系統(tǒng)或單元電路和版圖設計。④定期組織相關(guān)教師座談、參加有關(guān)培訓，改進教學方法和手段。充分利用EDA軟件，完成科研項目或?qū)嵺`項目的設計與仿真，通過具體的項目讓學生了解IC設計的流程，積累項目經(jīng)驗，彌補學生社會經(jīng)驗不足的缺點，增強我系畢業(yè)生市場競爭力。⑤根據(jù)我系學生特點，精選或編寫課程教材、講義。

二、課程體系的建設與實施

1、課程體系中常見的問題

《集成電路原理》課程往往存在以下問題：①內(nèi)容多、知識面廣、課時少，學生接受、理解難度大。因此，有必要完善課程體系的建設，根據(jù)知識結(jié)構(gòu)擴展專業(yè)課程。②課帶實驗訓練內(nèi)容少、難度低，無法滿足工程設計的需要。③與專業(yè)基礎課聯(lián)系緊密，如《微電子器件》和《模擬電路基礎》等課程。然而，任課教師之間溝通較少，教學過程中知識點的銜接不連貫，會出現(xiàn)本課程需要使用的一些中重要定理、模型或電路在專業(yè)基礎課程中沒有介紹或沒有重點談論的現(xiàn)象。因此，有必要通過課程體系的建設，成立教研室，組織相關(guān)教師座談，完善知識結(jié)構(gòu)，合理安排教學計劃，分配教學內(nèi)容。④沒有建立以就業(yè)為導向的課程體系，學生對學什么、今后做什么很迷茫。

2、課程建設和內(nèi)容改革

（1）師資隊伍的建立是課程體系建設的重點之一。我系集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)引進的8名專職教師全部畢業(yè)于北大、電子科大等國內(nèi)知名高校，且都具有豐富的企業(yè)工作經(jīng)驗，其中不乏華為、芯源等全球知名企業(yè)。

（2）教學內(nèi)容及方式、方法的改進。本課程建設改進了理論教學方式、方法，增加了多媒體教學，編寫了《集成電路原理》課件和課外輔導資料。通過和電子科技大學、重慶郵電學院的合作，開設了集成電路工藝實驗。由于集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有實習單位難找的特點，這是因為對于一般的高校很難有動則上千萬的經(jīng)費投入到集成電路生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中，組織學生去相關(guān)單位實習也不太現(xiàn)實。因為半導體器件、集成電路特別是大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)環(huán)境必須是超凈的，所用的氣體、化學試劑必須是超純的，這是行業(yè)生產(chǎn)特點所提出來的科學要求，是提高生產(chǎn)成品率的根本保證，所以也不太歡迎和接受相關(guān)專業(yè)的學生進行實習[5]。為了解決這一問題，在《集成電路原理》教學過程中引入了視頻教學的環(huán)節(jié)，通過視頻詳細的了解集成電路設計、制造、測試等環(huán)節(jié)，同時也了解集成電路制造所需的設備及生產(chǎn)環(huán)境。我系在《集成電路原理》課程教學和課程體系建設中所做的努力得到了專家的一致認可。《集成電路原理》課程被評為2008年四川省省級精品課程；集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)2010年被評為四川省省級特色專業(yè)，2012年成為四川省高等學?！皩I(yè)綜合改革試點”專業(yè)。

對《集成電路原理》課程內(nèi)容重新整合。參照國內(nèi)外最新教材，關(guān)注最新科技動態(tài)，適當增減教學內(nèi)容，適時調(diào)整派生課程及內(nèi)容。為了讓我系集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的畢業(yè)生在競爭日益激烈的社會中占有一定的技術(shù)優(yōu)勢，以《集成電路原理》為核心，結(jié)合行業(yè)發(fā)展，適應就業(yè)需求，現(xiàn)已派生出多門專業(yè)選修課：《模擬CMOS集成電路設計》、《Hspice電路仿真實驗》、《版圖設計》、《EDA技術(shù)》、《反向設計實驗》、《集成電路應用實驗》、《VLSI設計基礎》、《SOC設計技術(shù)》、《混合集成電路》和《功率集成電路》等課程。這些課程都以《集成電路原理》為基礎，涉及集成電路行業(yè)主要的理論、技能基礎。

（3）為了增強學生的動手能力及技能水平，將課帶實驗調(diào)整為獨立實驗課程。實驗學時和內(nèi)容都有很大程度的增加，其實驗內(nèi)容包括Linux系統(tǒng)的基本操作、Cadence系統(tǒng)的設置與操作、EDA軟件的設置與操作、CMOS集成電路的設計和仿真、版圖設計與驗證、電路的提取與仿真等。我系通過開放IC設計實驗室，每年組織大三、大四的學生完成混合芯片的分析與設計、數(shù)字芯片開發(fā)、版圖設計等實踐內(nèi)容；畢業(yè)班的學生利用實驗室的EDA設計平臺，完成相關(guān)的畢業(yè)設計；選拔部分學生，在專職老師和實驗老師的帶領(lǐng)和指導下，先后完成了鋰電池保護芯片的設計、D類功放芯片的設計，并成功流片。進一步強化了學生動手能力和技能水平的提高。

（4）修訂教學大綱、完善教材建設。將教學實踐與技術(shù)、行業(yè)的快速發(fā)展相結(jié)合，突出體現(xiàn)雙師型教學團隊的特點，在教學過程中注重工程實踐的重要性，適時修訂、更新教學大綱，使之適合社會對培養(yǎng)集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才需要。在本課程及其派生課程的理論教材上采取選優(yōu)選新的原則，選擇相對適用的規(guī)劃教材。除此以外，我系還專門組織教師整理了大量的工程實踐資料，編寫實驗、實踐講義《版圖設計實驗指導書》、《版圖綜合設計實驗指導書》、《電路原理圖設計及Hspice實驗指導書》、《集成電路反向設計實驗指導書》等。

（5）建立完善的課程體系。為了讓我系集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的學生進校以后，有明確的學習目標，除開展專業(yè)介紹培訓、專業(yè)就業(yè)方向培訓以外，在課程體系建設中也正在逐步完善以就業(yè)為導向的結(jié)構(gòu)體系。可以通過就業(yè)方向與知識結(jié)構(gòu)的課程體系讓學生在眼花繚亂的基礎課程、專業(yè)課程、選修課程中找到自己學習的目標、方向及前進的脈絡。

三、課程體系建設的效果

教學形式除基本的板書外，還采用了多媒體課件、視頻播放、國家重點實驗室參觀等多種形式?？己朔椒ㄒ膊辉賰H僅只有考試一種形式，對實驗、實踐內(nèi)容或課程，如“EDA技術(shù)”、“Hspice電路設計與仿真”、“版圖設計”、“集成電路應用實驗”、“反向設計實驗”等采用理論與實踐相結(jié)合的方法考核。其中，實踐考核更是以工程團隊的形式考核，不僅要考核項目完成的情況，還要考核團隊協(xié)同能力、凝聚力、團隊負責人的領(lǐng)導力以及團隊答辯時的臨場發(fā)揮發(fā)揮水平等。

同時，課程體系在畢業(yè)設計中起到了關(guān)鍵作用。開設的實驗、實踐課程，使學生從系統(tǒng)的認識、電路應用、工藝的掌握到EDA工具的使用等方面都得到了質(zhì)的提高。

四、存在問題及解決措施

雖然我系在《集成電路原理》課程體系建設方面做了大量的工作，也取得了一些成績，但新階段仍然存在一些問題有待解決。主要表現(xiàn)為：①由于集成電路工藝技術(shù)發(fā)展迅猛，行業(yè)滲透性強，因此需要跟上行業(yè)發(fā)展，盡快整理最前沿的科技資料，了解行業(yè)行業(yè)發(fā)展趨勢，縮短教學大綱更新周期；②我系科研項目比較少，學生直接參與科研項目的機會少；③本課程與相關(guān)課程的融合方面，還需要進一步探討、優(yōu)化。針對于存在的問題，我系也采取了必要的措施：①每學年，都深入企業(yè)調(diào)研，修訂教學大綱；②定期開展項目實訓，以及鼓勵更多的學生參加到學院的“項目制”和國騰集團“創(chuàng)業(yè)基金”的課題中；③開放集成設計實驗室，為學生提供課外實踐機會，讓有條件的學生參與教師相關(guān)課題的研究；④針對相關(guān)課程之間的融合問題，定期組織研討，在制定教學計劃、修訂教學大綱時體現(xiàn)。同時，我系通過各種途徑與兄弟院校交流、與用人單位溝通，吸取更多的經(jīng)驗，培養(yǎng)更加適合社會需求的人才。

五、結(jié)束語

以《集成電路原理》為基礎，注重理論與實踐相結(jié)合，突出對相關(guān)課程的輻射作用（派生的理論課與實驗課），增強集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)學生的電路設計能力是我系在該專業(yè)教育上的主要特點之一。課程體系強調(diào)我系集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)建設的需要，結(jié)合自身特點，參考國內(nèi)外高校在本課程建設的先進經(jīng)驗，作了切實可行的建設。

參考文獻：

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[5]吳文光，肖丙剛等，微電子專業(yè)集成電路設計實踐課程的建設與研究，科技信息，2009，26：10-12