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集成電路設計的流程步驟范文第1篇

1數(shù)字集成電路設計實驗課程教學現(xiàn)狀

數(shù)字集成電路設計課程為黑龍江大學集成電路專業(yè)學生本科階段的必修課。傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設計實驗教學課程可使學生加深對所學理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學方法有待改進。在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設計實驗教學中，上課前，學生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內(nèi)容。課程開始后，教師需要把相應理論知識、儀器操作和軟件使用等內(nèi)容一一講授清楚，在有限學時內(nèi)，更多的講授時間就壓縮了學生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學生實踐能力的培養(yǎng)。B.實驗課程內(nèi)容相對簡單。目前，黑龍江大學數(shù)字集成電路設計實驗課程的內(nèi)容較為基礎，基本單元電路的設計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內(nèi)容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎門電路的仿真，學生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應電路的網(wǎng)表，然后編寫對應testbench文件并進行仿真驗證所寫電路網(wǎng)表功能的正確性。這類基礎實驗有利于學生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內(nèi)容相對簡單，對于學生設計綜合能力的進一步培養(yǎng)還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統(tǒng)數(shù)字集成電路設計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學的數(shù)字集成電路設計實驗課程的考核形式一般為學生每次實驗課程中是否完成了幾項規(guī)定的實驗內(nèi)容，所有實驗內(nèi)容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內(nèi)容具有固定性和同一性，成績較好的學生快速完成實驗內(nèi)容后難于進一步進行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學生掌握實驗技能的梯度，也不利于學生發(fā)揮創(chuàng)新型思維進行設計實驗，阻礙了學生的實踐能力發(fā)展。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的改革探索

A.課堂翻轉(zhuǎn)，提升學生學習質(zhì)量。在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式中，教師應由專注“如何教”轉(zhuǎn)向研究學生“如何學”。在數(shù)字集成電路設計實驗教學中，教師可根據(jù)本次課程的實驗內(nèi)容，在課程開始前一周將相應的學習知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學生需要在共享平臺上進行課前學習，學習期間應查閱相關參考資料，將簡單的知識點盡量通過自學解決，將重點難點問題標記出來，在課堂中與教師或?qū)W習小組交流、討論，并最終解決問題［2］。這種翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改變了傳統(tǒng)課堂的教學方式，強化了學生主動學習的意識，提高了課堂時間利用率，可提升學生的學習質(zhì)量［3］。B.實驗課程內(nèi)容和模式改革。實驗課程對學生基礎知識掌握情況的檢驗和設計能力的培養(yǎng)至關重要，因此，應打破傳統(tǒng)實驗課程輔助理論課程開設的現(xiàn)狀，將數(shù)字集成電路設計課程實驗部分作為一門擁有獨立學分的必修課。實驗內(nèi)容應具有基礎性、多樣性、創(chuàng)新性和完整性，確保學生在做好基礎性實驗后，切實提升創(chuàng)新性實驗能力。實驗內(nèi)容中應增加綜合電路設計題目所占比重。目前，實驗室擁有SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺，擁有視頻顯示、LED顯示、數(shù)碼管等驗證設備，可開設多種實驗教學項目。學生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結果全流程。應充分利用SEED－XDTKFPGA教學實驗平臺的強大功能，將該平臺貫穿數(shù)字集成電路設計實驗課程始終，如:可增加數(shù)碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎實驗項目，獨立電路設計項目也應利用該平臺進行開展。這對于提高學生的數(shù)字電路設計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發(fā)過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制，注重學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。應建立課前學習考核制度，督促學生做好課前學習。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式若要在數(shù)字集成電路設計實驗教學中達到好的效果，就必須建立適當?shù)恼n前考核機制。可將學生課前學習時長和通過課前學習掌握基礎知識的程度作為一項課程考核指標，考核分數(shù)計入最終實驗課程成績內(nèi)(占實驗總成績的20%)，進而督促學生必須做好課前學習。數(shù)字集成電路設計課程實驗部分的主要任務是培養(yǎng)學生的數(shù)字集成電路設計能力，因此，要注重實驗中創(chuàng)新性設計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得，改革后，實驗總成績應為課前學習考核得分(20%)、每次完成實驗內(nèi)容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設計實驗需要完成電路建模、電路網(wǎng)表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進行功能驗證等工作。教師可根據(jù)學生在設計過程中每一步驟的完成情況給出準確的評價分數(shù)，這樣可以較為細致地檢驗學生對基礎知識和電路設計能力的掌握情況，而且獨立電路設計實驗分值占比較高，如果不能完成電路設計，則該門課程無法通過考核，可通過這種方式調(diào)動學生的積極性，加強學生的緊迫感，提高學生的學習質(zhì)量。

3結語

通過對翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的研究，結合黑龍江大學數(shù)字集成電路設計實驗教學課程現(xiàn)狀，探索了基于翻轉(zhuǎn)課堂的實驗教學方法。該方法根據(jù)目前實驗教學課程存在的問題，提出了課堂翻轉(zhuǎn)、完善課程考核機制和實驗內(nèi)容改革的方法，可以增強師生之間的交互性，增加學生動手實驗的時間，有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學生真正的學習狀態(tài)和學習效果，從而有效提升學生的數(shù)字集成電路設計能力、創(chuàng)新思維能力和實踐能力。

參考文獻:

［1］石端銀，張曉鵬，李文宇.“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學實驗課教學中的應用［J］．實驗室研究與探索，2016，35(01):176－178.

［2］王偉.基于翻轉(zhuǎn)課堂的《土木工程材料》實驗教學研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

集成電路設計的流程步驟范文第2篇

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設計規(guī)則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學校開設這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設計教學規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設計。數(shù)字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業(yè)培訓。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關重要。2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結構機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標準單元電路工作原理。

三、教學實現(xiàn)

集成電路設計的流程步驟范文第3篇

關鍵詞：集成電路工藝原理；教學內(nèi)容；教學方法

作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學院電子科學與技術系，副教授。（上海?200090）

基金項目：本文系上海自然科學基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動計劃地方院校能力建設項目（10110502200）資助的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0046-01

微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設計工程師需要具備一定工藝基礎，集成電路工藝設計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業(yè)、電子科學與技術專業(yè)和其他相關專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學生掌握半導體關鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術性很強，需要大量的實踐課程作為補充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設備價格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運轉(zhuǎn)與維護費用很大，國內(nèi)僅有幾所大學擁有供科研、教學用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設的實驗課程僅為最基本的半導體平面工藝實驗，僅可以實現(xiàn)氧化、擴散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學校僅能開設工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學的模式下，理論聯(lián)系實踐、提高教學質(zhì)量，通過課程建設和教學改革，改善集成電路工藝原理課程的教學效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學、加強對本專業(yè)學生科學實驗能力和實際工作能力以及專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問題。

一、循序漸進，有增有減，科學安排教學內(nèi)容

1.選擇優(yōu)秀教材

集成電路的復雜性一直以指數(shù)增長的速度不斷增加，同時國內(nèi)的集成電路工藝技術與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進的優(yōu)秀國外教材。本課程首選教材是國外電子與通信教材系列中美國James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術—理論、實踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時技術先進，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術，如用于亞0.125μm工藝的最新技術、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術的教科書相比，具有顯著的兩個優(yōu)點：其一是在書中第一章就介紹了一個完整的工藝過程。在教學過程中，一開始就對整個芯片的全部制造過程進行全面的介紹，有且與學生正確建立有關后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書的從實際工藝中提取的“活性”成分及工藝設計模擬實例。這些模擬實例有助于清楚地顯示如氧化層的生長過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時間推進的發(fā)展變化，有助于學生真正認識和理解各種不同工藝步驟之間極其復雜的相互作用和影響。同時通過對這些模擬工具的學習和使用，有助于理論聯(lián)系實際，提高實踐教學效果。因而本教材是一本全面、先進和可讀性強的專業(yè)書籍。

2.科學安排教學內(nèi)容

如前所述，本課程的目的是使學生掌握半導體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設計和分析能力。本課程僅32學時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對非關鍵工藝，如第1章的半導體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經(jīng)在前續(xù)基礎課程“半導體物理2”和“半導體器件3”中詳細介紹，所以在課堂上不進行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進行教學更有利于學生理解，沒有按照教條的章節(jié)順序，教學內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑?、氧化、擴散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進行。

另一方面，關注集成電路工藝的最新進展，及時將目前先進、主流的工藝技術融入課程教學中，如在課堂教學中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業(yè)工程師或?qū)＜议_展專題報告，將課程教學和行業(yè)工藝技術緊密結合，提高學生的積極性及主動性，提高教學效果。

3.引導自主學習

半導體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動態(tài)、技術前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術動態(tài)相關的專題，讓學生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時，要求同學前往國際半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國際半導體技術發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標、工作電壓等相關技術指數(shù)的整理并作圖說明發(fā)展趨勢等。這樣一方面激發(fā)了學生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學生自我學習提高專業(yè)知識的能力。

二、豐富教學手段，進行多樣化、形象化教學

集成電路設計的流程步驟范文第4篇

在此，我們重點是討論集成電路芯片加工過程中的一些關鍵手藝。

集成電路基本工藝包括基片外延生長、掩模制造、曝光技術、刻蝕、氧化、擴散、離子注入、多晶硅淀積、金屬層形成。

關鍵詞：外延、掩膜、光刻、刻蝕、氧化、擴散、離子注入、淀積、金屬層

集成電路芯片加工工藝，雖然在進行IC設計時不需要直接參與集成電路的工藝流程，了解工藝的每一個細節(jié)，但了解IC制造工藝的基本原理和過程，對IC設計是大有幫助的。

集成電路基本工藝包括基片外延生長掩模制造、曝光技術、刻蝕、氧化、擴散、離子注入、多晶硅淀積、金屬層形成。

下面我們分別對這些關鍵工藝做一些簡單的介紹。

一、外延工藝

外延工藝是60年代初發(fā)展起來的一種非常重要的技術，盡管有些器件和IC可以直接做在未外延的基片上，但是未經(jīng)過外延生長的基片通常不具有制作期間和電路所需的性能。外延生長的目的是用同質(zhì)材料形成具有不同摻雜種類及濃度而具有不同性能的晶體層。常用的外延技術主要包括氣相、液相金屬有機物氣相和分子束外延等。其中，氣相外延層是利用硅的氣態(tài)化合物或液態(tài)化合物的蒸汽在襯底表面進行化學反應生成單晶硅，即CUD單晶硅；液相外延則是由液相直接在襯底表面生長外延層的方法；金屬有機物氣相外延則是針對ⅢⅤ族材料，將所需要生長的ⅢⅤ族元素的源材料以氣體混合物的形式進入反應器中加熱的生長區(qū)，在那里進行熱分解與沉淀反映，而分子束外延則是在超高真空條件下，由一種或幾種原子或分子束蒸發(fā)到襯底表面形成外延層的方法。

二、掩模板的制造

掩模板可分成整版及單片版兩種，整版按統(tǒng)一的放大率印制，因此稱為1×掩模，在一次曝光中，對應著一個芯片陳列的所有電路的圖形都被映射到基片的光刻膠上。單片版通常八九、實際電路放大5或10倍，故稱作5×或10×掩模，其圖案僅對應著基片上芯片陳列中的單元。

早期掩模制作的方法：①首先進行初縮，把版圖分層畫在紙上，用照相機拍照，而后縮小為原來的10%~%20的精細底片；②將初縮版裝入步進重復照相機，進一步縮小，一步一幅印到鉻片上，形成一個陣列。

制作掩模常用的方法還包括：圖案發(fā)生器方法、x射線制版、電子束掃描法。

其中x射線、電子束掃描都可以用來制作分辨率較高的掩模版。

三、光刻技術

光刻是集成電路工藝中的一種重要加工技術，在光刻過程中用到的主要材料為光刻膠。光刻膠又稱為光致抗蝕劑，有正膠、負膠之分。其中，正膠曝光前不溶而曝光后可溶，負膠曝光前可溶而曝光后不可溶。

光刻的步驟：①晶圓涂光刻膠；②曝光；③顯影；④烘干

常見的光刻方法：①接觸式光刻；②接近式光刻；③投影式光刻

其中，接觸式光刻可得到比較高的分辨率，但容易損傷掩模版和光刻膠膜；接近式光刻，則大大減少了對掩模版的損傷，但分辨率降低；投影式光刻，減少掩模版的磨損也有效提高光刻的分辨率。

四、刻蝕技術

經(jīng)過光刻后在光刻膠上得到的圖形并不是器件的最終組成部分，光刻只是在光刻膠上形成臨時圖形，為了得到集成電路真正需要的圖形，必須將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到硅膠上，完成這種圖形轉(zhuǎn)換的方法之一就是將未被光刻膠掩蔽的部分通過選擇性腐蝕去掉。

常用的刻蝕方法有：濕法腐蝕、干法腐蝕。

濕法腐蝕：首先要用適當?shù)娜芤航櫩涛g面，溶液中包含有可以分解表面薄層的反應物，其主要優(yōu)點是選擇性好、重復性好、生產(chǎn)效率高、設備簡單、成本低。存在的問題有鉆蝕嚴重、對圖形的控制性較差、被分解的材料在反應區(qū)不能有效清除。

干法刻蝕：使用等離子體對薄膜線條進行刻蝕的一種新技術，按反應機理可分為等離子刻蝕、反應離子刻蝕、磁增強反應例子刻蝕和高密度等離子刻蝕等類型，是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路工藝中不可缺少的工藝設備。干法刻蝕具有良好的方向性。

五、氧化

在集成電路工藝中常用的制備氧化層的方法有：①干氧氧化；②水蒸氣氧化；③濕氧氧化。

干氧氧化：高溫下氧與硅反應生成sio2的氧化方法；

水蒸氣氧化：高溫下水蒸氣與硅發(fā)生反應的氧化方法；

濕氧氧化：氧化首先通過盛有95%c左右去離子睡的石英瓶，將水汽帶入氧化爐內(nèi)，再在高溫下與硅反映的氧化方法。

影響硅表面氧化速率的三個關鍵因素：溫度、氧化劑的有效性、硅層的表面勢。

六、擴散與離子注入

擴散工藝通常包括兩個步驟：即在恒定表面濃度條件下的預淀積和在雜志總量不變的情況下的再分布。預淀積只是將一定數(shù)量的雜質(zhì)引入硅晶片表面，而最終的結深和雜質(zhì)分布則由再分布過程決定。

常見的擴散方法主要有固態(tài)源擴散和氣態(tài)源擴散等。

離子注入是將具有很高能量的帶點雜質(zhì)離子射入半導體襯底中的摻雜技術，它的摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的能量、雜質(zhì)離子的質(zhì)量決定，摻雜濃度由注入雜質(zhì)離子的劑量決定。高能離子射入靶后，不斷與襯底中的原子以及核外電子碰撞，能量逐步損失，最后停止下來。

離子注入法于20世紀50年代開始研究，20世紀70年代進入工業(yè)應用階段。隨著VLSI超精細加工技術的發(fā)展，現(xiàn)已成為各種半導體摻雜和注入隔離的主流技術。在離子注入后，由于會在襯底中形成損傷，而且大部分注入的離子又不是以替位的形式位于晶格上，為了激活注入到襯底中的雜質(zhì)離子，并消除半導體襯底中的損傷，需要對離子注入后的硅片進行退火。

退火，也叫熱處理，作用是消除材料中的應力或改變材料中的組織結構，以達到改善機械強度或硬度的目的。

七、淀積

器件的制造需要各種材料的淀積，這些材料包括多晶硅、隔離互連層的絕緣材料和作為互連的金屬層。

在厚絕緣層上生長多晶硅的一個常用方法是“化學氣相淀積”（CVD），這種方法是將晶片放到一個充滿某種氣體的擴散爐中，通過氣體的化學反應生成所需要的材料。

以上簡單介紹了集成電路的基本工藝，當然，這些只是關鍵的幾個工藝，集成電路的工藝還有很多，在這里就不一一說明了。

參考文獻：

[1] 李冰，集成電路CAD與實踐，電子工業(yè)出版社

[2] 王志功、陳瑩梅，集成電路設計（第二版），電子工業(yè)出版社

[3] 張興、黃如、劉曉彥，微電子學概論（第二版），北京大學出版社

集成電路設計的流程步驟范文第5篇

關鍵詞：EDA 教學改革 實踐教學

Exploration and practice of reform in EDA technology teaching

Liang Xiaolin， Bao Bengang， Zhang Dan

Hunan institute of science and technology， Yongzhou， 425100， China

Abstract： Electronic Design Automation （EDA） technology is a professional course with very strong operation and practicality. The traditional teaching mode has not adapted to the modern EDA technology teaching. The follow teaching methods can be used， walking along the main route of cultivating the student’s ability， getting the effective combination of theory teaching and practice teaching， making the content of practice teaching step by step， and giving full play to its advantages of the heuristic teaching and the explore teaching. By using these methods， it has achieved with a good results for cultivating students' ability of design， independent analysis and practice innovation.

Key words： EDA； reform in education； practice teaching

國際上已經(jīng)把大規(guī)模集成電路（LSI）、超大規(guī)模集成電路（VLSI）、甚大規(guī)模集成電路（ULSI）技術稱之為“掌握世界的鑰匙”，誰掌握了它，誰就掌握了世界，作為當今世界經(jīng)濟競爭的焦點，擁有自主版權的集成電路已日益成為經(jīng)濟發(fā)展的命脈，社會進步的基礎，國際競爭的籌碼和國家安全的保障。而隨著微電子技術的發(fā)展和大規(guī)模集成電路的普及，EDA技術已成為現(xiàn)代集成電路設計的主流技術[1]。因此，迫切要求擁有電子專業(yè)的高等院校大力培養(yǎng)學生在EDA技術領域里的開發(fā)設計和實踐創(chuàng)新能力，以滿足社會對新一代人才的需求。傳統(tǒng)的教學模式存在很多問題，不能滿足現(xiàn)代EDA技術的教學需求，達不到培養(yǎng)的目的。所以，EDA技術的教學改革迫在眉睫。

1 傳統(tǒng)教學模式存在的主要問題

（1）傳統(tǒng)的實踐教學模式以教師講解和實驗演示為主，一般采取“明確實驗目的―講解實驗內(nèi)容―實驗演示操作”的步驟。教師講解過于詳細，學生得不到思考、討論和解決問題的空間，雖然按照EDA設計流程得到了相應的仿真結果和硬件驗證，但是不知其所以然，不利于下一步綜合設計型實驗的開展。采用“滿堂灌”的教學方式和按部就班的實驗模式，學生做實驗實質(zhì)上只是將實驗驗證一遍，起不到培養(yǎng)能力的效果。

（2）傳統(tǒng)的教學模式使理論教學和實踐教學嚴重脫節(jié)，沒有產(chǎn)生互動效果。同時，傳統(tǒng)的實驗項目安排也不合理，通常只安排驗證型和綜合設計型實驗項目，學生從驗證型實驗項目直接過渡到綜合設計型實驗項目，往往不知所措，無法完成。

2 教學改革特點與優(yōu)勢

針對以上存在的問題，對EDA技術教學進行改革。（1）將理論教學和實踐教學有效地結合起來，形成互動機制，并發(fā)揮兩者優(yōu)勢[2]。（2）理論課的開展不能僅僅限于書本上的內(nèi)容，更不能照本宣科，應該在理論教學期間穿插一些實踐應用，以達到啟發(fā)學生將所學理論知識應用于實踐的想象力和提高學生學習興趣的效果。（3）EDA技術是一門操作性和實踐性很強的專業(yè)課程[3]，對該課程的教學改革應該在理論教學的同時開設與之同步的實驗項目，實驗項目設計要合理，并將傳統(tǒng)驗證型和綜合設計型2個類型的實驗項目調(diào)整為基礎型、擴展型、綜合設計型3個類型的實驗項目，其內(nèi)容和難度要層層推進，并分層次逐步展開教學。在授課過程中要充分發(fā)揮啟發(fā)式和探討式教學優(yōu)勢，不斷鼓勵和引導學生完成設計，并從設計過程中積累發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的經(jīng)驗。

EDA技術教學改革的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在3個方面：（1）課堂理論教學穿插實例教學，學生能夠?qū)W到的知識加以運用，同時可以改變課堂枯燥、乏味和抽象的現(xiàn)狀；（2）能培養(yǎng)學生發(fā)散思維，激發(fā)學生興趣，對課程學習充滿信心；（3）采用層層推進實驗內(nèi)容、多層次化的教學節(jié)奏以及啟發(fā)式和探討式的教學模式，能有效培養(yǎng)學生的開發(fā)設計、獨立思考和實踐創(chuàng)新能力。

3 教學改革的實踐應用

筆者以計數(shù)器知識點的教學工作為例，談談教學改革的實踐應用。根據(jù)改革措施將計數(shù)器知識點的教學工作分3個階段展開：由計數(shù)器知識點為出發(fā)點引導學生完成數(shù)字秒表的設計，啟發(fā)學生完成數(shù)字時鐘的設計，學生自主完成數(shù)字頻率計的設計。

3.1 數(shù)字秒表的設計

首先由計數(shù)器知識點引出它在現(xiàn)實生活中的應用，然后根據(jù)應用系統(tǒng)的復雜性等級給出數(shù)字秒表設計、數(shù)字時鐘設計和數(shù)字頻率計設計3個任務。數(shù)字秒表的設計在理論教學課堂上進行，并由教師引導完成。

針對數(shù)字秒表特點，給出相應的設計要求：（1）有復位功能；（2）有正常的秒計數(shù)；（3）由數(shù)碼管顯示秒表計數(shù)過程；（4）采用動態(tài)掃描方式完成多位共陰極數(shù)碼管的顯示。整個設計過程由教師引導學生思考，完成系統(tǒng)功能分析、模塊劃分、代碼編寫和仿真驗證。經(jīng)引導和交流，共同完成數(shù)字秒表的設計，采用8421BCD碼進行二進制計數(shù)。

通過數(shù)字秒表的設計，學生發(fā)現(xiàn)了計數(shù)器在生活中的應用，掌握了數(shù)字秒表的計數(shù)和輸出顯示方法，并對電子電路系統(tǒng)的設計步驟有了一定的了解。

3.2 數(shù)字時鐘的設計

數(shù)字時鐘的設計屬于第二階段的任務，該項目在實驗室完成，而且要在數(shù)字秒表設計任務完成時由教師啟發(fā)學生進行數(shù)字時鐘的設計，需要學生提前考慮以下4個問題：（1）數(shù)字時鐘與數(shù)字秒表的共同點；（2）數(shù)字時鐘的基本功能；（3）數(shù)碼管如何顯示和驅(qū)動；（4）如何在FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)硬件驗證。

在該實驗課中，學生積極思考，各抒己見，踴躍討論，在教師的引導下理清設計思路，而且運用已學的知識，給出不同的設計方案。在模塊化設計上，有的學生利用例化語句完成了頂層設計，有的學生利用原理圖和代碼相結合的方法完成了頂層設計。最后，大部分學生完成了數(shù)字時鐘的設計和硬件驗證，部分學生還給系統(tǒng)增加了一些擴展功能，如整點報時、較時和鬧鐘等。

通過這個階段的實踐教學，學生掌握了多位計數(shù)器相連的設計方法、FPGA技術的層次化設計方法和元件例化的設計方法。同時，我們還發(fā)現(xiàn)，只要教師把握好指導的尺度，啟發(fā)性和提示性的引導不但使學生記憶深刻，還能啟發(fā)他們的設計思路，鍛煉他們的發(fā)散思維和實踐動手能力[4]。

3.3 數(shù)字頻率計的設計

由于理論教學和實踐教學的課時有限，第三階段的任務是鼓勵學生利用課余時間去開放實驗室完成數(shù)字頻率計的設計。這個階段的設計任務和要求應該在第二階段任務完成之時給出。設計任務：設計一個8位十進制的數(shù)字頻率計，被測信號從Clock-in（數(shù)字信號時鐘源）輸入，經(jīng)檢測后測得頻率值用1～8位的數(shù)碼管顯示。要求：兩人一組，協(xié)作完成。

實驗項目任務下達之后，學生根據(jù)任務要求去網(wǎng)上或圖書館查閱資料，了解相關信息，如層次化設計的概念和方法、頂層文件和底層文件的關系、元件端口和當前系統(tǒng)端口關聯(lián)方式等。然后擬定設計思路，對數(shù)字頻率計進行模塊劃分、代碼編寫、電路設計，利用實驗室電腦和開發(fā)平臺對各個模塊和整個系統(tǒng)進行仿真和硬件驗證。在系統(tǒng)設計過程中，部分學生遇到了不少問題，他們通過與指導教師或同學討論將這些問題逐一解決。由于大部分學生完成了第二階段的數(shù)字時鐘設計，積極性很高，接到數(shù)字頻率計的設計任務后便自覺投入探討和設計中去，最終90%的學生成功完成了8位十進制數(shù)字頻率計的設計。

通過第三階段的實踐教學，學生查閱資料的能力得到了提高，學生的開發(fā)設計、獨立分析和實踐創(chuàng)新能力也得到了大幅度提升。另外，通過開展第三階段的實踐項目，也為EDA愛好者的專業(yè)技能培養(yǎng)提供了良好條件。

4 結束語

以計數(shù)器知識點的教學工作為例，將它分三個階段展開，并層層推進。第一階段，學生對理論知識還處于被動接受階段，教師通過講解計數(shù)器知識點引出它在數(shù)字秒表中的應用，在課堂上引導學生思考，逐步完成設計的各個環(huán)節(jié)。在講解過程中，把握重點和難點，將知識由抽象化轉(zhuǎn)向具體化，激發(fā)了學生的學

習興趣[5]。第二階段，通過擴展型實驗項目教學，讓學生發(fā)散思維，靈活運用所學知識，完成了數(shù)字時鐘的設計，使能力得到了一定程度的提升。第三階段，學生利用課余時間，主動查閱資料，通過獨立思考，發(fā)揮了自己的創(chuàng)造性。

通過EDA技術教學改革，將理論教學和實踐教學進行了有效結合，產(chǎn)生了互助的效果，改變了傳統(tǒng)的教學模式，使教學內(nèi)容更加生動、形象地展現(xiàn)在學生面前，幫助學生將學習觀念從“要我學”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W”。通過開展層次化的實驗項目，加深了學生對理論知識的理解，在實踐教學過程中，鼓勵學生主動求索，培養(yǎng)了他們在EDA技術領域的專業(yè)技能，獲得了很好的教學效果。

參考文獻

[1] 李興山.EDA技術在電工電子教學中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2007（1）：64-66.

[2] 任志平，黨瑞榮.EDA教學改革與創(chuàng)新實踐研究[J].中國電力教育，2011（26）：104.

[3] 潘松，黃繼業(yè).EDA技術與VHDL[M].第3版.北京：清華大學出版社，2008.