北京工業(yè)大學 彭曉宏 曲 楊 侯立剛 代田慧 王宇辰

運用集成電路競賽改革專業(yè)課程教學模式

北京工業(yè)大學 彭曉宏 曲 楊 侯立剛 代田慧 王宇辰

作為信息技術產(chǎn)業(yè)的核心，集成電路產(chǎn)業(yè)是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)。集成電路設計競賽為培養(yǎng)集成電路設計人才，推動中國自主知識產(chǎn)權EDA設計工具的普及，改革優(yōu)化學校集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)體系有重要積極的作用。

集成電路；專業(yè)教學；改革

0 引言

集成電路作為信息技術產(chǎn)業(yè)的核心，是國民經(jīng)濟社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是涉及國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)，一直受到我國政府的大力支持。2014年6月，國務院印發(fā)的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，強調(diào)大力發(fā)展集成電路設計業(yè)，并圍繞重點領域產(chǎn)業(yè)鏈，以設計業(yè)的快速增長帶動制造業(yè)的發(fā)展。2014年10月14日，工信部辦公廳宣布國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金已于9月24日正式設立，總資本達到1200億。2015年2月13日，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金向紫光集團下的芯片業(yè)務投資100億元，開啟基金的大規(guī)模投資計劃，推動我國半導體企業(yè)做大做強。說明我國政府對集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，我國集成電路事業(yè)將進入一個黃金發(fā)展時期。

智力密集型的集成電路產(chǎn)業(yè)最重要的資源是人才。在產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的大潮下，集成電路人才教育的重要性日益凸顯。所以，需要加大人才培養(yǎng)力度，建立健全集成電路人才培養(yǎng)體系，支持微電子學科發(fā)展，通過高校與集成電路企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才等方式，加快建設和發(fā)展示范性微電子學院和微電子職業(yè)培訓機構。采用多種形式大力培養(yǎng)集成電路領域高層次、急需緊缺和骨干專業(yè)技術人才。

近年來，在國家“十一五”重大專項等項目的支持下，華大“以軟件基礎育人、以產(chǎn)業(yè)協(xié)同育人，滿足不同層次人才需求”的目標有了更好的施展平臺。自2011年起，華大以“華大九天”新一代自主知識產(chǎn)權EDA平臺為技術支撐，聯(lián)合北京電子學會及高校搭建的競賽平臺“華大九天杯”大學生集成電路設計大賽，除提供全部EDA設計工具外，還針對工具使用提供網(wǎng)上在線培訓。采用華大九天與華潤上華聯(lián)合開發(fā)的0.35μm工藝PDK，為參賽隊伍提供參賽作品流片，為集成電路人才培養(yǎng)做出了貢獻，帶動學生實踐動手能力，使學生更好的了解集成電路設計全過程。數(shù)千名微電子專業(yè)的學生已經(jīng)通過“華大九天杯”走向實踐平臺，開始他們的職業(yè)生涯，經(jīng)過集成電路設計大賽的專業(yè)培訓和歷練，他們的專業(yè)素質(zhì)在工作崗位上得到體現(xiàn)。

1 大賽對課程體系改革的影響

我國歷史悠久，傳統(tǒng)教育模式根深蒂固，只強調(diào)課本知識的課堂傳授，忽略實踐教學活動。由于這種教育理念的影響，教師會填鴨式的教學，只注重學生的學習成績，而忽略其動手實踐能力，達不到書本和實際相結合的要求，滿足不了現(xiàn)代社會對當下畢業(yè)生的需求。因此學生需要有更多的實踐經(jīng)驗，參加集成電路設計大賽可以對學生除了課本知識外的領域進行補充，同時在實際教學中，需要將集成電路設計與傳統(tǒng)的電路設計方法從教學思路上分離，傳統(tǒng)的電路設計基本以分立電路設計或中小規(guī)模集成電路元件的應用為主，較少涉及集成電路的內(nèi)在設計。所以應多開設以實踐為主要考察元素的課程，使學生們鍛煉出良好的實踐動手能力。

通過指導參加集成電路設計大賽，應在平時教學時就加入集成電路設計課程。盡管我國高等教育的專業(yè)設置中，電子類專業(yè)很多，學生數(shù)量龐大，所學專業(yè)各有不同，但課程設置基本相同，只需略加更改就可以很快的將傳統(tǒng)的電子工程類專業(yè)的學生培養(yǎng)成適合集成電路設計需要的專業(yè)型人才。為此，可以在傳統(tǒng)電子類課程體系中加入與集成電路設計相關的內(nèi)容。比如增加集成電路設計課程和基于軟件的仿真實驗和系統(tǒng)驗證等實驗環(huán)節(jié)，最終以實際做出相應的課程設計打分，以使學生快速有效的掌握集成電路的設計方法。

運用簡單的軟件（比如tanner）進行一般電路仿真，會使學生對于集成電路有系統(tǒng)的了解，分別開設數(shù)字集成電路和模擬集成電路課程，將EDA層次化設計理論理念融入教學中，使IC設計、FPGA設計、PCB設計在EDA的基礎上統(tǒng)一起來。在本科教育中可以讓學生對于集成電路的總體方向有系統(tǒng)的認識，以認知教學為主，在研究生教育中以EDA技術和系統(tǒng)設計教學為主，按照層次和目標需求培養(yǎng)學生。

2 大賽對學生能力培養(yǎng)的影響

集成電路設計大賽在人才培養(yǎng)過程中扮演了不可取代的角色，使得學生有完成整條電路設計鏈上的實際操作經(jīng)驗。大賽要求學生具有扎實的基本知識，實事求是的態(tài)度，頑強的意志，敢于迎難而上和團結協(xié)作的精神，同時檢驗了參賽者的創(chuàng)新能力，可以說比賽對于學生專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)、意志的磨練是課堂上難以得到的。

集成電路設計大賽從參賽者選題開始，然后根據(jù)題目給出的參數(shù)指標進行電路設計，搭建電路結構，從而進行電路的仿真調(diào)節(jié)，得到經(jīng)過優(yōu)化的參數(shù)，最后進行電路版圖設計，經(jīng)過LVS和DRC規(guī)則檢查，進而送入IC制作公司進行流片，測試檢查最終電路的功能實現(xiàn)是否符合指標要求并撰寫報告等環(huán)節(jié)，使學生能親自感受一個簡單的集成電路設計流程，培養(yǎng)了學生的系統(tǒng)設計概念。理論知識和實踐密切的結合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、深化和發(fā)展。每一步對于參賽者來說都是一個很好的磨練，尤其是電路結構定制以及參數(shù)仿真步驟，鍛煉了學生的合作精神并提升了專業(yè)設計能力。

與前幾屆集成電路設計大賽相比，本屆集成電路設計大賽更加專業(yè)，學生在差不多半年的準備時間內(nèi)完成電路的設計創(chuàng)新，得到比所給指標更好的結果。在搜集資料過程中，結合已經(jīng)發(fā)表的各種電路以及所學的基礎知識進行創(chuàng)新，找到新方法、新思路來設計電路，這本身就是自主學習、不斷探索、不斷創(chuàng)新的過程。不在現(xiàn)場直接進行比賽，準備時間更長，設計的電路性能更加優(yōu)越，提高了大學生和研究生的專業(yè)分析和設計能力。

集成電路大賽提高了學生的團隊協(xié)作能力。一個參賽團隊一般要求三名同學組成，在競賽過程中需要有一種平等的態(tài)度，良好的溝通前提。在比賽中，參賽隊員們改變了自己為人處世的方式，積極配合并學會互相欣賞，耐心聽取他人意見、默契分工合作，為獲得最佳成績而共同奮斗。通過比賽，極大地促進了學生的溝通能力和團隊協(xié)作精神。

同時組委會和高校也會通過大賽吸引知名企業(yè)前來觀摩，企業(yè)也可以吸收優(yōu)秀參賽者進入企業(yè)的研發(fā)一線進行實習，通過大賽選拔人才，解決高校學生的部分就業(yè)問題，從而實現(xiàn)企業(yè)、學生和高校的三贏。

3 結語

集成電路設計大賽不僅為微電子學領域的學生提供了一個實踐平臺，鍛煉了學生的專業(yè)能力，而且培養(yǎng)了學生的團隊合作意識，為今后從事復雜電路設計和社會工作打下堅實的基礎。同時也對教學改革產(chǎn)生著重大影響，實踐表明開展大學生集成電路設計大賽對于推進我國集成電路人才培養(yǎng)以及高校的教學改革方面具有重要意義。

[1]李東生．中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況分析[J]．微電子技術,2003(2)．

[2]中國集成電路,China Integrated Circuit,2008年02期．

[3]楊媛,余寧梅,高勇．半導體集成電路課程改革的探索與思考[J]．中國科教創(chuàng)新導刊,2008(03)．

[4]胡小玲,袁穎,等,結合集成電路設計大賽談創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]．電子世界,2012．01:163-164．

[5]陳建英,李濤,撒曉英．抓住競賽契機 深化計算機專業(yè)教學改革[J]．西南民族大學學報·自然科學版,2010,36(9):75-77．

As the core of the information technology industry, integrated circuit is the industry of strategy, fundamental and priority, supporting economic development and safeguarding national security. Integrated circuit design competition plays an important role in cultivating integrated circuit design talents, promoting China’s independent intellectual property rights, popularizing EDA design tool, reforming and optimizing school professional talent cultivation system of integrated circuits.

IC; Technical teaching; Reform

彭曉宏（1962-），男，江西人，北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院，副教授。

曲楊（1991-），女，河北人，北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院，研究生。

侯立剛（1978-），男，山東人，北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院，講師。

代田慧（1991-），女，河南人，北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院，研究生。

王宇辰（1992-），男，北京人，北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院，研究生。

國家科學基金（60976028、61204040），北京市科學基金（4123092）。