适应“质量工程”的IC设计实践教学平台建设

许晓琳， 易茂祥， 王墨林

（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥 230009）

适应“质量工程”的IC设计实践教学平台建设

许晓琳， 易茂祥， 王墨林

（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥 230009）

以质量工程建设为切入点，充分融合高校在学术方面的丰富资源，以及企业在社会需求和工程实践方面的丰富经验，探索建设系统性的工程IC设计实践教学平台之路，并进一步建设紧密型校企联合实践基地。实践证明，新模式有利于培养更多适应社会需求的高素质创新型IC设计人才，对国内高校教学改革具有一定的推动作用。

IC设计；质量工程；实践教学；平台建设

一、前 言

随着我国高等教育的不断发展，人才的培养已从规模扩张进入质量工程阶段［1］。国家教育部于2007年正式启动了高等学校本科教学质量与教学改革工程（以下简称“质量工程”），其建设的重要内容之一就是使高校培养的理工科学生具有较强的实践动手能力，更好地适应社会和市场的需求。国内高校相继对人才培养目标进行重新定位，新的培养目标更加注重学生综合素质、创新能力以及就业能力的培养。为此，高校在传统实践教学内容，如课程实验、课程设计、毕业设计等的基础上，逐步实施质量工程项目，包括创新基金、创新实验计划和设计竞赛等。表1统计了合肥工业大学近三年在实施人才质量工程建设过程中开展的大学生创新基金项目、创新实验计划项目立项数和“斛兵杯”科技竞赛决赛作品数。这些项目或作品是在教师的指导下，由学生自主申请和执行的。

随着我国集成电路（Integrated Circuit，IC）产业的迅速发展，IC设计作为高校电子科学与技术、微电子学等相关专业的主干课程，无论是前端硬件描述语言（HDL）、仿真与综合，还是后端版图设计与验证，在教学计划的制订上，都加强了实践教学环节，使学生得到更实际的工程设计训练。革新IC设计专业平台建设，强化IC设计工程实践教学，是适应电子科学与技术、微电子学专业人才培养质量工程建设和提高专业办学水平的重要突破口［2］。

表1 合肥工业大学近三年质量工程项目统计

二、IC设计实践教学平台现状

我国高校IC设计实践教学领域，不断加强与国内外企业的交流合作，相关专业在IC设计课程的实践教学方面，已具备了一定的基础。传统的IC设计实践教学平台主要采用两种类型：一是采用易于获取的免费或简单的设计平台，如基于可编程逻辑器件（PLD）开发系统组织实施IC设计实践教学；二是通过与国内外相关企业的大学计划，采用企业赠送的部分专业IC设计工具，建立相应的设计实践平台。如国内相关高校相继采用了国产华大“九天”IC设计平台，建立相应的联合实验室，这一模式通过比较广泛的应用推广，在高校部分专业IC实践教学环节中，发挥了一定的作用［3－5］。

随着我国高等教育逐渐由精英教育向大众教育的转变，高等教育进入“人才质量工程”阶段，传统的IC设计实践教学平台已不能满足质量工程建设目标的需要。导致这一现状的主要原因在于：首先，免费的设计平台大多局限于支持基于PLD的IC设计。高校通过购买基于PLD的IC设计硬件实验系统，获得相应的免费配套软件。其次，传统的IC设计实践教学平台建设过程中，通常企业在提供相应的设计软硬件之后，与高校的IC设计教学过程脱离，而仅提供一般的技术支持性服务，企业与高校处于相对松散的合作状态。这往往使得高校的IC设计教学进入一种低水平的人才培养过程，设计实践与工程实际之间存在较大的差距。

因此，为适应“人才质量工程”计划，高校必须打破过去传统的教育模式，开始引入更高级和更加工程化的专业设计平台，并寻求与相关企业的更加紧密的合作方式，进一步提高高校IC设计的实践教学水平和人才培养质量。

三、建设面向工程的IC设计实践平台

近年来，全球主流电子设计自动化（EDA）工具软件开始进入我国高校的科研与教学领域。作为世界最大电子设计自动化工具提供商之一的Mentor Graphics（MG）公司，不断通过其大学计划，向高校提供IC设计产品包。该套产品支持IC设计全部流程，从前端的FPGA Adventage、ModelSim、AMS、DFT、Precision等设计、仿真与综合工具，到Calibra等后端设计验证模块，具有强大的功能和良好的稳定性，满足高校相关专业高质量实践教学需求，为高校建设系统化专业IC设计平台提供了基础。

1．目标和规划

本校在紧密结合电子科学与技术、微电子学专业本科人才培养和质量工程建设要求，利用MG EDA软件的优势，针对本科实践教学特点的基础上，尝试建设系统性的实践教学平台，用于实验教学、课程设计、毕业设计、本科和研究生的工程IC设计综合训练，提高学生IC设计的实战能力和对社会需求的适应能力。

目前，在我国高校和企业的科研与工程设计中，MG EDA系统已具有比较全面的应用背景。合肥工业大学在电子科学与技术、微电子学等专业IC设计实践环节，也尝试开展了部分模块的应用，取得了一些初步经验。但是，要想建设一个系统性和工程化的IC设计教学平台，在资源规划和利用、文档规范化建设和对外交流拓展等方面，还有大量的和深入的工作要做。本校IC设计实践教学平台建设工作旨在实现以下目标：首先，建立以MG EDA系统为背景、适应实践教学和工程能力培养要求的IC设计平台环境，形成配套、精简和实用的教学项目指导文件，使电子科学与技术、微电子学相关专业IC设计教学内容和教学方法的改革得到进一步延伸。

其次，在EDA厂商和IC设计公司的支持下，建成专业IC设计实践教学平台，培养相关专业的本科生、研究生在更加专业的Unix、Linux环境下进行集成电路设计，使一部分学生通过高级实战训练，达到专业IC工程设计水平。同时，相关专业的青年教师也可以通过参与和经历平台的建设和实践教学过程，进一步提高自身的业务能力。

2．MG EDA软件的应用开发

（1）MG EDA在IC设计实践教学中的应用 MG软件作为一个商业化的EDA系统，在模块集成和使用指导方面，符合商业化应用的要求。其功能强大，涵盖广泛，文档资料庞大繁杂，将其用于培养学生IC设计的实践教学，必须首先研究解决实践教学的具体要求同商业化系统平台模块功能及应用指导方面的协调问题。这就要求我们在现有的基础上，进一步分解和整理其符合教学特点的功能模块和应用指导，既突出重点（如混合信号设计与仿真、版图设计与验证），又兼顾其流程的完整性，制订出相应的IC设计实践教学模式及其执行框架，从而突破专业IC软件系统仅限于科研应用的壁垒。我们必须从纷繁复杂的软件包模块和海量的资料文档中，构建出符合人才质量工程建设方向、适应教学实际需要的IC设计专业化实践教学平台框架结构。

（2）细分的平台环境建设 对优选的MG EDA系统中的IC设计工具模块，规划对应的机器分配和操作系统配置，组织平台环境及工具模块的安装和调试。结合现有的专业师资条件，通过进一步调研和培训，逐步协调和解决平台环境建设中的技术问题。同时，研究建立相应的平台维护、资源共享机制，制订适应教学和本科生、研究生使用特点的平台管理规范，以及有专业教师参加的平台管理和维护的人力资源配置方案。MG EDA系统规划模块的安装调试过程可吸收本科生和研究生参加，有助于他们在实践中提高自身技术水平并增强协作精神。建立面向工程实战的IC设计软硬件环境，直接服务于相关专业的学生和青年教师，满足专业IC设计人才质量工程建设的需要，对促进学科建设和青年教师的培养必将发挥应有的作用。

（3）配套文档建设 针对研究制订的实践教学模式及其执行框架，结合专业本科生IC设计实践教学计划和细分的平台环境，开发用于实验教学、课程设计、毕业设计、创新设计等实践教学项目的指导文件。解决MG EDA系统原始英文资源文档量大而复杂的问题，实现配套文档建设的精简化和流程化，主要指导文件实施中文撰写；形成相应的使用、管理和维护规范与职责文件；指导和管理文件建设的配套、精简与汉化，促进应用、交流与推广，并形成文档建设的更新机制，便于后续应用过程中系统的升级、知识经验的积累能定期反映到最新的文档中。

四、建立紧密型校企联合IC设计实践基地

高校要实施“人才质量工程”，需要进一步加强与企业合作，寻求建立更加紧密的校企联合实践基地。同时，随着社会与经济的发展，以及国内外企业对人才的需求量和水平要求的提高，企业也在积极展开与相关高校在实践教学环境建设和过程方面的合作。高校在学术方面的丰富资源，融合企业在社会需求及实践方面的丰富经验，为培养适应“人才质量工程”建设要求，具有较高专业素质、创新能力和实践能力的学生，提供了有利的条件［7］。

近年来国内IC产业的快速发展，为高校IC设计实践教学平台建设与社会需求的直接挂钩带来了机会。作为一种新的实践教学模式探索，合肥工业大学与龙迅半导体科技（合肥）有限公司联合成立了“龙迅半导体－合肥工业大学集成电路设计实践基地”，广泛开展科技交流和IC设计人才培养工作。

在联合实践基地成立之前，学校就先期派送了多名青年教师到龙迅公司培训，参与公司的IC设计项目的开发与管理工作。青年教师们在实际的项目开发中通过自身学习和提高，成为了建设IC设计实践教学平台的中坚力量。基地建设强调采用双方紧密型合作方式。学校的指导教师主要负责学术方面的指导；而公司为进入基地的学生提供IC设计子项目，为基地建设和运行选派部分高级技术或管理人员，负责技术方面的指导，并和学生、教师一起讨论项目的技术问题，指导学生在联合实验基地完成整个IC设计实践过程。学生也可以在必要时直接去公司实习，加入到公司的项目组，与公司员工一起，参与项目的开发。学生须定期返回联合实验基地，参加讨论会，汇报学习和实践的情况。

这种紧密型的校企合作方式，使得学生能在更加接近工程实际的实践活动中，检验课堂上所学的专业理论知识，并将这些知识融会贯通，应用到实践活动中，开发创新思维，提高应对复杂实际情况的能力。整个工程IC设计实践过程的锻炼，也是学生从高校走向社会的一个很好的过渡。目前，学校相关专业学生在联合实践基地已有不少顺利完成毕业设计和创新实验项目工作。同时，由联合实践基地承担的大功率LED驱动电源芯片设计，已完成流片。

高校与企业共建实验室的产学研模式，有利于本专业的本科生和研究生更好地贴近社会需求，更好地提高就业能力，促进人才培养质量的提高［8－9］。合肥工业大学在与龙迅的这种合作模式中，培养了一大批了解企业情况、具有一定解决实际问题能力的本科和硕士毕业生。今后，实验基地还将建立更加稳固的科技合作关系，联合申报和承担国家级、省市级科技攻关项目，以取得更大程度的双赢。

五、结束语

通过改革实践教学方式，使学生尽早进入各专业技术实践领域，接触技术前沿，不断增强学生创新意识，培养学生创新和科研实践动手能力；培养团队协作精神和交流能力；使得产学研紧密结合，达到提高学生综合素质的目的。实践证明，建设更专业的实践教学平台，寻求高校与企业建立新的和更紧密的合作模式，符合我国高等教学“人才质量工程”建设方向，对促进IC设计教学改革、培养更加适应社会需求的高素质创新型IC设计人才，具有重要的现实意义。

［1］刘德宇．大力实施教育质量工程全面提升人才质量［J］．黑龙江高教研究，2007，158（6）：8－10．

［2］刘继春，毛剑波．“电子科学与技术专业”学科建设的探索与实践［J］．合肥工业大学学报（社会科学版），2008，22（6）：138－141．

［3］窦建华，毛剑波．“九天”EDA软件在“中国芯片工程”中的作用［J］．合肥工业大学学报（社会科学版），2008，22（6）：154－156．

［4］易茂祥，毛建波．基于华大EDA软件的实验教学研究［J］．实验科学与技术，2006，（5）：71－72．

［5］毛建波，易茂祥．微电子学专业实验室建设的探索与实践［J］．实验室研究与探索，2005，24（12）：118－126．

［6］窦新华，谢 鸿．开放式实验室的建设与发展［J］．合肥工业大学学报（社会科学版），2010，24（1）：121－123．

［7］刘 力．产学研合作的沃里克模式和教学公司模式——英国的经验［J］．外国教育研究，2005，（10）：39－43．

［8］徐荣华，王钦若．高校联合实验室——罗克韦尔实验室建设实践［J］．实验室研究与探索，2010，29（4）：109－111．

［9］鞠晨鸣，徐建成．“未来工程师”能力的集中培养大平台建设［J］．实验室研究与探索，2010，29（4）：158－161．

IC Design Practice Teaching Platform Construction in Accordance with Quality Project

XU Xiao－lin， YI Mao－xiang， WANG Mo－lin
（School of Electronic Science and Applied Physics，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

In light of the standards of Quality Project，a systematic IC design platform for practice teaching is built，which integrates the universities＇abundant academic resources and the enterprises＇rich experience in business needs and engineering practice．The practice base for the close universityenterprise cooperation is also built．It is proved that the presented method is helpful to cultivate innovative IC design talents with high quality according to the social needs and to promote the domestic higher education reform．

IC design；Quality Project；practice teaching；platform construction

G642

B

1008－3634（2011）04－0129－04

2011－02－26

合肥工业大学教学改革项目（XJ200016）；合肥工业大学科学研究发展基金项目（2010HGXJ0220）

许晓琳（1977－），女，江苏海门人，讲师。

（责任编辑 郭立锦）