“大学生集成电路设计大赛”对于教学的影响

中国计量学院光学与电子科技学院 韦 一 唐 莹

“大学生集成电路设计大赛”对于教学的影响

中国计量学院光学与电子科技学院 韦 一 唐 莹

“大学生集成电路设计大赛”不仅给学生提供了展示自我的平台，也为教师的日常教学提供了帮助。本文探讨将大赛推荐的IC设计软件Aether引入半导体器件、模拟集成电路设计等微电子专业课程中。将知识点以图形的方式展现，有利于学生深入理解器件和电路的工作原理、应用特点及参数影响等内容，在教学中取得了良好的效果。

教学改革；集成电路设计；Aether

1 概要

自第二届“大学生集成电路设计大赛”以来，我们就积极组织学生参加此项竞赛。通过连续参与，逐渐熟悉并掌握了华大九天公司提供的数模混合信号IC设计平台Aether。此设计软件集成了SPICE仿真工具、波形查看工具、版图验证工具及3D-RC提取工具等，使整个IC设计流程更加平滑、高效。在使用过程中发现，Aether不但可以作为主流设计软件在科研中使用，也能在教学中作为辅助工具并起到良好的作用。

将Aether应用到微电子相关课程中，例如在半导体器件物理教学中，我们利用仿真软件模拟金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）的转移和输出波形，与理论计算结果相对比，验证所讲解的方程能够很好反映器件的特性[1]；而在模拟集成电路设计课程中，我们突破以往的教学方式，利用Aether软件强大的功能，将从电路设计-版图设计-模拟仿真这一完整的设计过程用更为直观的方式展现在学生面前[2]，增强学生对于书面知识的掌握和理解，并为以后的工作打下坚实基础。

2 电路设计

差分放大器电路是“模拟集成电路设计”课程的核心内容之一，然而由于其内容涉及电路性能参数之间的折衷选择，计算较多、过程复杂、难以验证等问题使得这一部分知识掌握起来较为困难[2]。将Aether软件引入到差分放大器的讲解中，让学生更为直观地认识不同电路结构、器件参数和输入信号对于差分放大电路性能的影响。

图1(a)显示了在Aether中建立的差分放大电路图，软件提供了强大的功能，可以非常方便地绘制电路并修改相应的器件参数。图1(b)为电路的瞬态分析的输出波形，软件也同时提供分析方法，如直流分析、交流分析等。从瞬态分析图中可以看出此差分放大器的电压增益为600。

利用Aether软件仿真“模拟集成电路设计”中的各类电路，将器件参数对电路性能的影响直观地展现出来，有利于学生更好地理解相关知识，掌握电路设计流程。

图1 差分放大器电路在Aether中的仿真结果

3 结论

“大学生集成电路设计大赛”填补了在微电子领域缺乏全国性大学生竞赛的空白，为学生提供了一个展现自身能力，与其他高校交流的平台。通过参加大赛，学生加深了对专业知识的理解，明确了未来发展的目标，为以后的学习工作奠定了良好的基础。

同时，通过大赛我们将Aehter软件引入到平时教学中，丰富了教学手段和教学内容，有助于学生对器件和电路工作原理、使用方法和特点的整体学习和融会贯通，达到了良好的教学效果。

[1]曾树荣． 半导体器件物理基础[M]． 北京：北京大学出版社, 2002．

[2]Razavi, B．著, 陈贵灿等译． 模拟CMOS集成电路设计[M]． 西安：西安交通大学出版社，2003．

韦一（1983-），男，浙江杭州人，博士，讲师，研究方向为新型纳米器件电路设计和研制。

唐莹（1981-），女，浙江杭州人，博士，副教授，研究方向为半导体器件的理论研究和样品研制。

本文受2013年浙江省高等教育教学改革和课堂教学改革项目资助（kg2013169）。