集成电路CAD教学实践方法探索

向舜然

集成电路CAD教学实践方法探索

向舜然

摘要：集成电路版图设计是微电子产业链中重要的一环，是连接设计与制造的桥梁，关系到集成电路最终的性能。随着集成电路的特征尺寸的减少，密集度的提高，对版图设计人员的要求进一步提高，不仅仅是对版图设计人才的素质，而且在人员的需求量上也成倍的增长。那么往往学校的教学不能与技术的革新同步，学生再接受学校的培养之后，一般到企业要经过二次培训，浪费了大量的资源和时间。本文通过分析并探索实践了集成电路CAD的新的考核方法，实际教学中得到较好的效果，值得改革。

关键词：集成电路；考核方法；改革

一、引言

《集成电路CAD》是微电子技术专业的核心课程之一。课程所讲授的集成电路版图设计是衔接集成电路设计与制造的关键环节，在本专业的学习与职业能力培养中起重要作用。本课程实践性很强，主要培养学生的cadence软件使用技能、电路分析能力、器件版图识别分析能力、集成电路版图设计与验证能力等版图分析、版图设计岗位技能的核心部分。

本课程的学习将完成学生进入集成电路版图相关岗位前的基本能力训练，有助于学生更快的适应岗位工作。前期课程主要有《数字电路》《模拟电路》《半导体集成电路》《半导体器件物理》《集成电路制造工艺》等。集成电路版图是衔接集成电路设计与半导体制造工艺的接口。本课程重点介绍集成电路与版图的分析方法、版图设计技巧，以及版图验证方法。使学生具备在cadence软件平台上分析电路、设计版图，并最终完成验证等版图设计员应有的基本能力。通过本课程的学习，学习者应该具备集成电路版图设计应有的知识、技能与素质[1]。

学生来学校读书最大的期望是能学以致用，找到一份合适的工作，经过座谈会，调研等方式了解到。学生经常会对自己所学习的版图知识产生疑问，到底自己学了版图后能干什么，企业对这个岗位的要求又是如何的？他们都很迷茫，特别是如果老师自己不是长期在企业行业工作的情况下更为明显。如果有行业的人员能直接跟学生沟通，告诉他们需要在学校期间学习什么，重点掌握哪些知识，哪些素质。学生也不会漫无目的学习。通过调研分析发现，存在两个问题：第一，学生在学校期间无法定位自己以后从事的工作。没有明确的学习目标。第二，企业、研究所的版图需求量大，但是却无法找到合适的微电子专业的员工，往往从其他专业招聘到员工。而这些员工由于没有进行系统的微电子专业学习，无法深入的理解版图的原理，在绘制版图的时候就达不到一定的效率。无法及时完成项目进度，造成拖延。并且版图设计人员的流动性大，新员工需要进行2-3各月的培训才能做基本的工程项目。

二、集成电路CAD课程安排

本课程要求学生有扎实的电子电路和专业英语基础，具备较强的专业基础知识，如《数字电路》《模拟电路》《半导体集成电路》《半导体器件物理》《集成电路制造工艺》等。

在教学组织上，安排了30个课时的理论教学，30学时的实验教学；以此进一步加强学生对版图设计的了解，熟悉并掌握版图设计专业知识和基本技术。具体安排的课时和内容：集成电路版图原理与MOS管版图结构的绘制6节、电路分析与CMOS反相器版图设计4节、与非门/或非门版图设计与版图验证4节、棒状图的使用与异或门版图设计4节、基本D触发器版图设计4节、电压比较器版图设计4节、集成RC振荡器版图设计4节。确定课程标准是课程建设的关键，是完成人才培养方案的保障，是课程的纲领性文件，是课程组不同教师任教的尺度。我们和24所等企业共同开发了《集成电路CAD》的课程标准，主要栏目有：课程基本信息、课程学习目标描述、课程能力标准要求、课程主要内容、学习者能力测试指导、教学资源配置等。在近几年实施过程中，经过了反复修改和完善。本课程在教学内容的选择和使用上，一贯遵循筛选优化的原则。高度关注高职教育在教材编写上的新变化，及时更新和选用优秀教材。近几年来，我们采用的教材不断跟随新的教学计划和招生计划的调整进行变动，在同类教材中进行反复的比较遴选，采用能够为教师授课和学生学习提供最大便利的优质教材，并始终围绕着学生的具体情况和学习特点选择教材或编写教材[2]。

三、教学实践改革

掌握企业实际需求。由于微电子版图设计企业的性质，导致需求也会不尽相同。企业会对版图设计人员所掌握的版图工具（有多种）类型、版图人员的熟练程度（上手时间）、版图设计人员的性格（严谨度）、版图设计人员的基础知识掌握度（有可能从事多个岗位）以及版图分析能力有不同的要求。这就要求我们对企业的需求有准确的把握，并在教学环节中刻意去强化企业的需求。量身定制版图教学计划。目前的集成电路版图教学计划都是依据课本上的知识，由于集成电路发展快，分类广，因此书本上无法涵盖所有知识，以目前的课本为例，集成电路版图有双极型和数字型MOS管型电路的绘制，但课本侧重于数字MOS管型电路的绘制。而重庆大部分的版图设计企业都需要绘制双极型电路。学生以后进企业后第一件事儿就是学习双极性版图的绘制。无异于上课大部分时间做了无用功。因此根据企业工程师的学习培养经历及企业的需求制定教学计划，不论是学生学习任务还是企业的培训负担都大大降低。建立企业员工行业教师交换机制。行业的教师往往不能及时的把握企业的需求，即使在短暂的沟通过后了解到企业目前的需求，但是企业的需求是会变化的。技术也是在变化的，因此老师到企业去锻炼，首先可以很好的了解到现行状况下的需求，也能对版图最新的工具及设计方法有了解，回到学校也可以更好的实施教学。曾经有老师讲授的某个软件都已经淘汰很多年的情况，这种情况下，学生即使学会了，出了校门也不能运用。版图设计员工来学校教学，首先能把版图设计的优秀的一些品质传递给学生，并且学生与员工沟通，更能了解企业的前景，发展，需求等一系列问题。为以后学生进入并融入企业打下基础。版图员工也会对学生有一定的了解。方便引进优秀的学生进企业。研究共同培养的可行性。研究制定学生到企业锻炼的安全、实习内容、实习形式、锻炼时间、锻炼待遇政策，就共同培养教学计划、教学进程表、考核评价，学生定向就业等相关内容给予书面的约定。考核的时候平时成绩由五个方面组成：出勤情况、上课答疑、实践报告、完成作业、学生自评。其占比分别为30%、10%、30%、20%、10%。其中《集成电路CAD》的作业分成理论、实践报告、设计等类型，每次课后都有要求。学生自评的成绩由如下几部分组成：学习态度、实践报告质量、制造测试质量、回答教师提问质量等组成。期末成绩的组成与比例：期末成绩由二个方面组成，首先是理论考试站到期末成绩的40%、其次是实践考核占到60%。其中实践考核方式采用随机考查的方式来完成，其内容是平时在课堂上所讲授的内容及实操内容，在学生进校的手让学生养成良好的习惯。让他们理解到只要平时上课跟着老师一步一步走，该做的实验都准时高质量完成，考核就不怕不能通过。理论考核实际上占比不多，主要是考核学生在上课时候掌握知识的情况，主要是理论的知识，也近似一些常识性的东西。一般以闭卷形式对学生进行测试考核。总评成绩由以上二个方面组成。平时成绩50%考试成绩50%，考核方式及考核内容与传统相比，作了较大的改革。探索建立一条由版图设计公司需求到人才培养到学生就业的专用通道。解决版图设计公司用人荒，培训困难，人员流动大等问题。解决学校培养与实际差距大的问题。解决学生学习目标性不强，积极性不高的问题[5]。

参考文献：

[1]王毓，严振.校企合作框架下高职院校管理模式的变革——基于新制度经济学视阈的解读[J]中国电力教育，2010，(27)：48.

[2]施敏，徐晨.基于九天EDA系统的集成电路版图设计[J].南通：南通工学院学报(自然科学版)，2004，3(4)：101-103

[3]黄静，施敏，张振娟，张雪峰.“集成电路CAD”课程教学平台的构建[J].电气电子教学学报，2012，04：41-42.

[4]施敏，孙玲，徐晨，景为平.浅谈“集成电路版图CAD”课程建设[J].中国集成电路，2007，12：59-62.

[5]张宇.人力资本专用性和企业参与职业教育的行为选择[J].职业技术教育.2006，(6)：43-44.

中图分类号：TN40

文献标识码：A

作者单位：（重庆城市管理职业学院）

作者简介：向舜然（1987.03-），男，重庆人，硕士研究生，研究方向：数字信号处理FPGA实现，工作单位：重庆城市管理职业学院。