运用集成电路竞赛改革专业课程教学模式

北京工业大学 彭晓宏 曲 杨 侯立刚 代田慧 王宇辰

运用集成电路竞赛改革专业课程教学模式

北京工业大学 彭晓宏 曲 杨 侯立刚 代田慧 王宇辰

作为信息技术产业的核心，集成电路产业是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。集成电路设计竞赛为培养集成电路设计人才，推动中国自主知识产权EDA设计工具的普及，改革优化学校集成电路专业人才的培养体系有重要积极的作用。

集成电路；专业教学；改革

0 引言

集成电路作为信息技术产业的核心，是国民经济社会发展的支柱产业，也是涉及国家安全的战略性、基础性和先导性产业，一直受到我国政府的大力支持。2014年6月，国务院印发的《国家集成电路产业发展推进纲要》，强调大力发展集成电路设计业，并围绕重点领域产业链，以设计业的快速增长带动制造业的发展。2014年10月14日，工信部办公厅宣布国家集成电路产业投资基金已于9月24日正式设立，总资本达到1200亿。2015年2月13日，国家集成电路产业投资基金向紫光集团下的芯片业务投资100亿元，开启基金的大规模投资计划，推动我国半导体企业做大做强。说明我国政府对集成电路产业的扶持已经上升为国家战略，我国集成电路事业将进入一个黄金发展时期。

智力密集型的集成电路产业最重要的资源是人才。在产业蓬勃发展的大潮下，集成电路人才教育的重要性日益凸显。所以，需要加大人才培养力度，建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式，加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构。采用多种形式大力培养集成电路领域高层次、急需紧缺和骨干专业技术人才。

近年来，在国家“十一五”重大专项等项目的支持下，华大“以软件基础育人、以产业协同育人，满足不同层次人才需求”的目标有了更好的施展平台。自2011年起，华大以“华大九天”新一代自主知识产权EDA平台为技术支撑，联合北京电子学会及高校搭建的竞赛平台“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛，除提供全部EDA设计工具外，还针对工具使用提供网上在线培训。采用华大九天与华润上华联合开发的0.35µm工艺PDK，为参赛队伍提供参赛作品流片，为集成电路人才培养做出了贡献，带动学生实践动手能力，使学生更好的了解集成电路设计全过程。数千名微电子专业的学生已经通过“华大九天杯”走向实践平台，开始他们的职业生涯，经过集成电路设计大赛的专业培训和历练，他们的专业素质在工作岗位上得到体现。

1 大赛对课程体系改革的影响

我国历史悠久，传统教育模式根深蒂固，只强调课本知识的课堂传授，忽略实践教学活动。由于这种教育理念的影响，教师会填鸭式的教学，只注重学生的学习成绩，而忽略其动手实践能力，达不到书本和实际相结合的要求，满足不了现代社会对当下毕业生的需求。因此学生需要有更多的实践经验，参加集成电路设计大赛可以对学生除了课本知识外的领域进行补充，同时在实际教学中，需要将集成电路设计与传统的电路设计方法从教学思路上分离，传统的电路设计基本以分立电路设计或中小规模集成电路元件的应用为主，较少涉及集成电路的内在设计。所以应多开设以实践为主要考察元素的课程，使学生们锻炼出良好的实践动手能力。

通过指导参加集成电路设计大赛，应在平时教学时就加入集成电路设计课程。尽管我国高等教育的专业设置中，电子类专业很多，学生数量庞大，所学专业各有不同，但课程设置基本相同，只需略加更改就可以很快的将传统的电子工程类专业的学生培养成适合集成电路设计需要的专业型人才。为此，可以在传统电子类课程体系中加入与集成电路设计相关的内容。比如增加集成电路设计课程和基于软件的仿真实验和系统验证等实验环节，最终以实际做出相应的课程设计打分，以使学生快速有效的掌握集成电路的设计方法。

运用简单的软件（比如tanner）进行一般电路仿真，会使学生对于集成电路有系统的了解，分别开设数字集成电路和模拟集成电路课程，将EDA层次化设计理论理念融入教学中，使IC设计、FPGA设计、PCB设计在EDA的基础上统一起来。在本科教育中可以让学生对于集成电路的总体方向有系统的认识，以认知教学为主，在研究生教育中以EDA技术和系统设计教学为主，按照层次和目标需求培养学生。

2 大赛对学生能力培养的影响

集成电路设计大赛在人才培养过程中扮演了不可取代的角色，使得学生有完成整条电路设计链上的实际操作经验。大赛要求学生具有扎实的基本知识，实事求是的态度，顽强的意志，敢于迎难而上和团结协作的精神，同时检验了参赛者的创新能力，可以说比赛对于学生专业素养的培养、意志的磨练是课堂上难以得到的。

集成电路设计大赛从参赛者选题开始，然后根据题目给出的参数指标进行电路设计，搭建电路结构，从而进行电路的仿真调节，得到经过优化的参数，最后进行电路版图设计，经过LVS和DRC规则检查，进而送入IC制作公司进行流片，测试检查最终电路的功能实现是否符合指标要求并撰写报告等环节，使学生能亲自感受一个简单的集成电路设计流程，培养了学生的系统设计概念。理论知识和实践密切的结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、深化和发展。每一步对于参赛者来说都是一个很好的磨练，尤其是电路结构定制以及参数仿真步骤，锻炼了学生的合作精神并提升了专业设计能力。

与前几届集成电路设计大赛相比，本届集成电路设计大赛更加专业，学生在差不多半年的准备时间内完成电路的设计创新，得到比所给指标更好的结果。在搜集资料过程中，结合已经发表的各种电路以及所学的基础知识进行创新，找到新方法、新思路来设计电路，这本身就是自主学习、不断探索、不断创新的过程。不在现场直接进行比赛，准备时间更长，设计的电路性能更加优越，提高了大学生和研究生的专业分析和设计能力。

集成电路大赛提高了学生的团队协作能力。一个参赛团队一般要求三名同学组成，在竞赛过程中需要有一种平等的态度，良好的沟通前提。在比赛中，参赛队员们改变了自己为人处世的方式，积极配合并学会互相欣赏，耐心听取他人意见、默契分工合作，为获得最佳成绩而共同奋斗。通过比赛，极大地促进了学生的沟通能力和团队协作精神。

同时组委会和高校也会通过大赛吸引知名企业前来观摩，企业也可以吸收优秀参赛者进入企业的研发一线进行实习，通过大赛选拔人才，解决高校学生的部分就业问题，从而实现企业、学生和高校的三赢。

3 结语

集成电路设计大赛不仅为微电子学领域的学生提供了一个实践平台，锻炼了学生的专业能力，而且培养了学生的团队合作意识，为今后从事复杂电路设计和社会工作打下坚实的基础。同时也对教学改革产生着重大影响，实践表明开展大学生集成电路设计大赛对于推进我国集成电路人才培养以及高校的教学改革方面具有重要意义。

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[5]陈建英,李涛,撒晓英．抓住竞赛契机 深化计算机专业教学改革[J]．西南民族大学学报·自然科学版,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

彭晓宏（1962-），男，江西人，北京工业大学电子信息与控制工程学院，副教授。

曲杨（1991-），女，河北人，北京工业大学电子信息与控制工程学院，研究生。

侯立刚（1978-），男，山东人，北京工业大学电子信息与控制工程学院，讲师。

代田慧（1991-），女，河南人，北京工业大学电子信息与控制工程学院，研究生。

王宇辰（1992-），男，北京人，北京工业大学电子信息与控制工程学院，研究生。

国家科学基金（60976028、61204040），北京市科学基金（4123092）。