集成电路设计与应用范文1
【关键词】集成电路；设计方法；IP技术
基于CMOS工艺发展背景下，CMOS集成电路得到了广泛应用，即到目前为止，仍有95%集成电路融入了CMOS工艺技术，但基于64kb动态存储器的发展，集成电路微小化设计逐渐引起了人们关注。因而在此基础上，为了迎合集成电路时代的发展，应注重在当前集成电路设计过程中从微电路、芯片等角度入手，对集成电路进行改善与优化，且突出小型化设计优势。以下就是对集成电路设计与IP设计技术的详细阐述，望其能为当前集成电路设计领域的发展提供参考。
1当前集成电路设计方法
1.1全定制设计方法
集成电路，即通过光刻、扩散、氧化等作业方法，将半导体、电阻、电容、电感等元器件集中于一块小硅片，置入管壳内，应用于网络通信、计算机、电子技术等领域中。而在集成电路设计过程中，为了营造良好的电路设计空间，应注重强调对全定制设计方法的应用，即在集成电路实践设计环节开展过程中通过版图编辑工具，对半导体元器件图形、尺寸、连线、位置等各个设计环节进行把控，最终通过版图布局、布线等，达到元器件组合、优化目的。同时，在元器件电路参数优化过程中，为了满足小型化集成电路应用需求，应遵从“自由格式”版图设计原则，且以紧凑的设计方法，对每个元器件所连导线进行布局，就此将芯片尺寸控制到最小状态下。例如，随机逻辑网络在设计过程中，为了提高网络运行速度，即采取全定制集成电路设计方法，满足了网络平台运行需求。但由于全定制设计方法在实施过程中，设计周期较长，为此，应注重对其的合理化应用。
1.2半定制设计方法
半定制设计方法在应用过程中需借助原有的单元电路，同时注重在集成电路优化过程中，从单元库内选取适宜的电压或压焊块，以自动化方式对集成电路进行布局、布线，且获取掩膜版图。例如，专用集成电路ASIC在设计过程中为了减少成本投入量，即采用了半定制设计方法，同时注重在半定制设计方式应用过程中融入门阵列设计理念，即将若干个器件进行排序，且排列为门阵列形式，继而通过导线连接形式形成统一的电路单元，并保障各单元间的一致性。而在半定制集成电路设计过程中，亦可采取标准单元设计方式，即要求相关技术人员在集成电路设计过程中应运用版图编辑工具对集成电路进行操控，同时结合电路单元版图，连接、布局集成电路运作环境，达到布通率100%的集成电路设计状态。从以上的分析中即可看出，在小型化集成电路设计过程中，强调对半定制设计方法的应用，有助于缩短设计周期，为此，应提高对其的重视程度。
1.3基于IP的设计方法
基于0.35μmCMOS工艺的推动下，传统的集成电路设计方式已经无法满足计算机、网络通讯等领域集成电路应用需求，因而在此基础上，为了推动各领域产业的进一步发展，应注重融入IP设计方法，即在集成电路设计过程中将“设计复用与软硬件协同”作为导向，开发单一模块，并集成、复用IP，就此将集成电路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP视角下，在集成电路设计过程中，要求相关工作人员应注重通过专业IP公司、Foundry积累、EDA厂商等路径获取IP核，且基于IP核支撑资源获取的基础上，完善检索系统、开发库管理系统、IP核库等，最终对1700多个IP核资源进行系统化整理，并通过VSIA标准评估方式，对IP核集成电路运行环境的安全性、动态性进行质量检测、评估，规避集成电路故障问题的凸显，且达到最佳的集成电路设计状态。另外，在IP集成电路设计过程中，亦应注重增设HDL代码等检测功能，从而满足集成电路设计要求，达到最佳的设计状态，且更好的应用于计算机、网络通讯等领域中。
2集成电路设计中IP设计技术分析
基于IP的设计技术，主要分为软核、硬核、固核三种设计方式，同时在IP系统规划过程中，需完善32位处理器，同时融入微处理器、DSP等，继而应用于Internet、USB接口、微处理器核、UART等运作环境下。而IP设计技术在应用过程中对测试平台支撑条件提出了更高的要求，因而在IP设计环节开展过程中，应注重选用适宜的接口，寄存I/O，且以独立性IP模块设计方式，对芯片布局布线进行操控，简化集成电路整体设计过程。此外，在IP设计技术应用过程中，必须突出全面性特点，即从特性概述、框图、工作描述、版图信息、软模型/HDL模型等角度入手，推进IP文件化，最终实现对集成电路设计信息的全方位反馈。另外，就当前的现状来看，IP设计技术涵盖了ASIC测试、系统仿真、ASIC模拟、IP继承等设计环节，且制定了IP战略，因而有助于减少IP集成电路开发风险，为此，在当前集成电路设计工作开展过程中应融入IP设计技术，并建构AMBA总线等，打造良好的集成电路运行环境，强化整体电路集成度，达到最佳的电路布局、规划状态。
3结论
综上可知，集成电路被广泛应用于计算机等产业发展领域，推进了社会的进步。为此，为了降低集成电路设计风险，减少开发经费，缩短开发时间，要求相关技术人员在集成电路设计工作开展过程中应注重强调对基于IP的设计方法、半定制设计方法、全定制设计方法等的应用，同时注重引入IP设计技术理念，完善ASIC模拟、系统测试等集成电路设计功能，最终就此规避电路开发中故障问题的凸显，达到最佳的集成电路开发、设计状态。
参考文献
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[2]李群，樊丽春.基于IP技术的模拟集成电路设计研究[J].科技创新导报,2013,12(08):56-57.
集成电路设计与应用范文2
一、充分认识加快发展集成电路产业的重要性
集成电路产业对于现代经济和社会发展具有高倍增性和关联度。集成电路技术及其产业的发展，可以推动消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及相关产业的发展，集成电路芯片作为传统产业智能化改造的核心，对于提升整体工业水平和推动国民经济与社会信息化发展意义重大。此外，微电子技术及其相关的微细加工技术与机械学、光学、生物学相结合，还能衍生出新的技术和产业。集成电路技术及其产业的发展已成为一个国家和地区调整产业结构、促进产业升级、转变增长方式、改善资源环境、增强竞争优势，带动相关产业和领域跨越式发展的战略性产业。
*省资源环境良好，集成电路设计和原材料生产具有比较优势，具有一批专业从事集成电路设计和原材料生产的企业及水平较高的专业人才队伍。*省消费类电子工业、计算机工业、通信工业以及利用信息技术改造传统产业和国民经济与社会信息化的发展为集成电路产业的发展提供了现实需求的空间。各级、各部门要高度重视集成电路产业的发展，有基础有条件的地区要充分发挥地域优势、资源优势，加强规划，因势利导，积极组织和推动集成电路产业发展，加快招商引资步伐。省政府有关部门要切实落实国家和省扶持集成电路产业发展的各项政策，积极推动和支持*省集成电路产业的发展。
二、发展思路和原则
（一）发展思路。根据*省集成电路产业发展的基础，当前以发展集成电路设计和原材料生产为重点，建成国内重要的集成电路设计和原材料生产基地。以内引外，促进外部资金、技术、人才和芯片加工、封装、测试项目的进入，建立集成电路生产基地。
1.大力发展集成电路设计。充分发挥*省高校、科研单位、企业集成电路设计的基础优势，加快集成电路设计企业法人资格建立和集成电路设计企业资格认证的步伐，与信息产业和其他工业领域及国民经济与社会信息化发展相结合，促进科研、生产、应用联动，建立科研、生产、应用、服务联合体，形成有利于集成电路设计企业成长和为企业生产发展服务的体制和机制，促进一批已具备一定基础的集成电路设计企业尽快成长起来。进一步建立和完善有利于集成电路产业发展的政策环境，构筑有利于集成电路产业发展的支撑体系和服务体系，加强与海内外的合作与交流，加快人才培养和引进，加大对集成电路设计中心、公共技术平台、服务平台、人才交流培训平台建设的投入，重点培植3—5家集成电路设计中心，使之成为国内乃至国际有影响力的企业。加强人才、技术、资金、企业的引进，形成一大批集成电路设计企业和人才队伍。密切跟踪国际集成电路发展的新趋势，大力发展和应用SOC技术、IP核技术，不断提高自主创新能力，在消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子和其他应用电子产品领域形成发展优势。
2.加快发展集成电路材料等支撑产业。以当前*省集成电路材料生产企业为基础，通过基础设施建设、技术改造、引进技术消化吸收再创新、合资合作和引导传统产业向集成电路材料生产转移，进一步壮大产业规模，扩大产品系列，增添新的产品品种，提高产品档次。通过加快企业技术中心建设，不断提高自主创新能力；通过拉长和完善产业链，积极发展高纯水气制备、封装材料等上下游产品，提高配套能力；鼓励半导体和集成电路专用设备仪器产业的发展。培养多个在国内市场占有率第一的自主品牌，扩大出口能力，把*省建设成为围绕以集成电路用金丝、硅铝丝、电路板用铜箔和覆铜板、柔性镀铜板、金属膜基板、电子陶瓷基板、集成电路框架和插座、硅晶体材料的研发和生产为主的集成电路支撑产业基地。
3.鼓励发展集成电路加工产业。大力招商引资，通过集成电路设计和原材料生产的发展，促进省外、海外集成电路芯片制造、封装和测试业向*省的转移，推动*省集成电路芯片制造、封装和测试产业的发展。
（二）发展原则。
1.政府推动原则。充分发挥各级政府在统筹规划、宏观调控、资源组织、政策扶持、市场环境建设等方面的作用，充分发挥社会各方面的力量，推动集成电路产业发展。
2.科研、生产、应用、服务联动原则。建立科研、生产、应用、服务一体化体系，促进集成电路设计和最终产品相结合，集成电路设计和设计服务相结合，公共平台建设和企业发展相结合，设计公司之间相结合，人才培训和设计企业需求相结合。重点支持共性技术平台、服务平台、人才培训平台建设和科研、生产、应用一体化项目研发。
3.企业主体化原则。深化体制改革，加快集成电路设计中心认证，推动集成电路设计公司（中心）建设，建立符合国家扶持集成电路发展政策和要求的以企业为主体、自主经营、自负盈亏、自主创新、自*发展完善的集成电路产业发展体制和机制。
4.引进消化吸收与自主创新相结合原则。加强与海内外集成电路行业企业、人才的交流合作，创造适合集成电路产业发展的政策环境，大力引进资金、技术、人才，加快消化吸收，形成产业的自主创新能力，尽快缩短与发达国家和先进省市的差距。
5.有所为，有所不为原则。发挥*省优势，重点发展集成电路设计、电路板设计制造和原材料生产，与生产应用相结合，聚集有限力量，聚焦可行领域，发挥基础特长，形成专业优势。
三、发展重点和目标
（一）发展重点。整合资源，集中政府和社会力量，建立公共和开放的集成电路设计技术服务平台、行业协作服务平台和人才交流培训平台。重点扶持建设以海尔、海信、浪潮、*大学、哈工大威海国际微电子中心、滨州芯科等在集成电路设计领域具有基础和优势的集成电路设计中心，建设青岛、济南集成电路设计基地，加快有关促进集成电路产业发展的配套政策、措施的制定，重点在以下领域实现突破。
1.集成电路设计业。以消费类电子、通信、计算机、工业控制、汽车电子、信息安全和其他应用电子产品领域为重点，以整机和系统应用带动*省集成电路、电路板设计业的发展，培育一批具有自主创新能力的集成电路设计企业，开发一批具有自主知识产权的高水平的集成电路产品。
（1）重点开展SOC设计方法学理论和设计技术的研究，发挥其先进的整机设计和产业化能力，大力发展税控收款机等嵌入式终端产品的SOC芯片，努力达到SOC芯片规模化生产能力。开发采用先进技术的SOC芯片，应用于各类行业终端产品。
（2）强化IP核开发标准、评测等技术的研究，积极发挥IP核复用技术的优势，以市场为导向，重点研发MCU类、总线类、接口类和低功耗嵌入式存储器（SRAM）类等市场急需的IP核技术，加速技术向产品的转化。
（3）顺应数字音视频系统的变革，以数字音视频解码芯片和视频处理芯片为基础，突破一批音视频处理技术，提高*国电视整机等消费类电子企业的技术水平和核心竞争力。
（4）集中力量开展大规模通信、网络、信息安全等专用集成电路的研究与设计，力争取得突破性成果。
（5）重点发展广泛应用于白色家电、小家电、黑色家电、水电气三表、汽车电子等领域的芯片设计，在应用电子产品芯片设计领域形成优势。
（6）发挥*省在工业控制领域的综合技术、人才力量及芯片研发软硬件资源等方面的优势，重点发展部分工业控制领域的RISC、CISC两种架构的芯片设计，并根据市场需求及时研发多种控制类芯片产品，形成一定优势。
2.集成电路材料等支撑产业。充分利用*省现有集成电路材料生产企业的基础条件，加快发展集成电路材料产业。重点发展集成电路用金丝、硅铝丝、引线框架、插座等产品，同时注重铜箔、覆铜板、电子陶瓷基片、硅晶体材料及其深加工等产品的发展，形成国内重要的集成电路材料研发和生产加工出口基地。支持发展集成电路相关支撑产业，形成上下游配套完善的集成电路产业链。
（1）集成电路用金丝、硅铝丝。扩大大规模集成电路用金丝、硅铝丝的生产规模，力争到2010年占国内市场份额80%以上。
（2）硅单晶、硅多晶材料。到2010年，3-6英寸硅单晶片由现在的年产600万片发展到1000万片；单晶棒由目前的年产100吨发展到200吨。支持发展高品质集成电路用多晶硅材料，填补省内空白，至2010年发展到年产3000吨。
（3）集成电路引线框架。到2010年，集成电路引线框架生产能力由目前的年产20亿只提高到年产100亿只。
（4）电子陶瓷基板。通过技改和吸引外资等措施，力争到2010年达到陶瓷覆铜板年产160万块、陶瓷基片年产30万平米的能力。
（5）铜箔、覆铜板。到2010年，覆铜板由目前的年产570万张发展到800万张，铜箔由目前的年产8500吨发展到10000吨。
（6）相关支撑产业。通过引进技术和产学研结合等多种形式，积极发展集成电路专用设备、环氧树脂等塑封材料、柔性镀铜板和金属膜等基材、高纯水气制备等相关产业。
3.加快大规模、大尺寸集成电路芯片加工和有关集成电路封装、测试企业的引进。
（二）发展目标。经过“*”期间的发展，基本建立和完善有利于*省集成电路产业发展的政策环境、支撑体系和服务体系，建成20-30家集成电路设计中心、2个集成电路设计基地，形成一大批集成电路设计企业、配套企业、咨询服务企业，争取引进3—5家集成电路芯片制造企业。政府支持集成电路产业发展的能力进一步增强，社会融资能力进一步提高，对外吸引和接纳人才、技术、资金的能力进一步提高，集成电路设计、制造对促进*省信息产业发展、传统产业改造和提升国民经济与社会信息化水平发挥更大作用，并成为*省信息产业发展和综合竞争力提升的重要支撑。促进*省集成电路材料产业做大做强，使其成为国内重要的产业基地。
四、主要措施和政策
（一）加强政府的组织和引导。制定*省集成电路产业发展中长期发展规划，实施集成电路产业发展年度计划，《*省支持和鼓励集成电路产业发展产品指导目录》，引导产品研发和资金投向。各地要加强本地集成电路产业发展环境建设，结合本地实际制定有利于集成电路产业发展和人才、资金、技术进入的政策措施。各有关部门要加强配合，制定相关配套措施，形成促进集成电路产业发展的合力。参照财政部、信息产业部、国家发改委《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法》，结合*省信息产业发展专项资金的使用，对集成电路产业发展予以支持。具体办法由省信息产业厅会同省财政厅等有关部门制定。
（二）加强集成电路设计公司（中心）认证工作。推动体制改革和产权改革，鼓励科技人员在企业兼职和创办企业，通过政策导向促进集成电路设计公司（中心）独立法人资格的建立。按照国家《集成电路设计企业及产品认定暂行管理办法》的有关规定，加强对*省集成电路产品及集成电路企业认定工作。
（三）加强人才引进与培养。加强对集成电路人才的培养和引进工作，鼓励留学回国人员和外地优秀人才到*投资发展和从事技术创新工作，重点引进在国内外集成电路大企业有工作经历、既掌握整机系统设计又懂集成电路设计技术的高层次专业人才。对具有普通高校大学本科以上学历的外省籍集成电路专业毕业生来*省就业的，可实行先落户后就业政策，对具有中级以上职称的集成电路专业人才来*省工作的，有关部门要优先为其办理相关人事和落户手续。要加强集成电路产业人才培养，建立多层次的人才培养渠道，加强对企业现有工程技术人员的再培训。在政策和待遇上加大对专业人才的倾斜，鼓励国内外集成电路专业人才到*发展，建立起培养并留住人才的新机制。
（四）落实各项优惠政策。各级、各部门要切实落实《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》及各项优惠政策，将集成电路设计、生产制造和原材料生产纳入各自的科研、新产品开发、重点技术攻关计划及技术中心、重点实验室建设计划，并给予优先支持和安排。集成电路设计企业适用软件企业的有关政策，集成电路设计产品适用软件产品的有关优惠政策，其知识产权受法律保护。对于批准建设的集成电路项目在建设期间所发生的贷款，省政府给予贷款利息补贴。按照建设期间实际发生的贷款利率补贴1.5个百分点，贴息时间不超过3年；在政府引导区域内建设的，贷款利息补贴可提高至2个百分点。
集成电路设计与应用范文3
集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。
一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点
集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。
集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。
集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。
版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。
二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系
集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。
专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。
Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。
以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。
在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。
集成电路设计与应用范文4
关键词：航空;设计光纤;以太网;智能数据;采集装置
中图分类号：TP212;TP274 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）03-0070-02
1 背景概述
近年来，我国航空航天技术取得了快速的发展，智能数据采集装置也越来越多被应用于航空设计中，满足了我国航空航天发展的需要。智能数据采集装置是整个航空航天系统中的重要装置，它直接影响了我国航空航天设计的整体性能。将基于光纤以太网的智能数据采集装置应用于我国航空航天设计中，有利于我国航天设计整体性能的优化。
智能数据采集装置在航空航天设计中一般被应用于对相关直流电压及各种开关量进行采集，实现监控系统及告警节点的通信功能。监控系统对它们进行统一的监控和控制。但是，由于相关因素的制约，通信效率相对比较低，带宽也比较小，无论是监控策略还是相关装置的数字化都不够灵活。光纤的通信性能体积比较小，相对比较优越，带宽容量大，抗干扰能力很强。同时其改造成本相对比较低，有利于社会效益和经济效益的同步实现，能够从根本上提升通信质量。
2 智能数据采集装置的硬件设计
2.1 直流电压采集电路
直流电压采集电路需要直流电压采样通道对相关电路进行选择，然后对直流控制母线和合闸母线进行相应的电压采集。蓄电池组电压和霍尔线圈剩余电流所转换的电压采集电路都可以用这种方式进行电压采集。将其应用于航空航天设计过程中，能够保证其整体采集装置性能的优化，从根本上提高我国航空航天设计水平，实现航空设计过程中各项基础设备的优化[1]。
2.2 交流量采集电路
交流量采集电路由交流电压和电流的采集电路组成，能够对进线电源的电压、电流、有功和无功信息进行监控。交流采集电路的原理是在主备二路进线三相交流电压采集通过互感器降压和隔离之后，用AC/DC的有效值将芯片转换成直流电压，然后将相关结果输入芯片中来采集电压值[2]。
光耦继电器选择电路通过相关的芯片来实现，通过对输出管脚进行配置来选择合适的采样通道。降压与隔离电路对采集电流或电压通道的选择是通过电压互感器将输入端和采集端进行隔离，然后通过多路通道复用芯片CD4051实现的。有效值芯片AD736将交流电压转换成直流电压输出，然后经过电阻进行分压和电容滤波，进行相关采样。依据相关的采样数据能够进行相应的数据信息处理和有功无功的相关计算[3]。
2.3 开关量采集电路
开关量采集电路主要对各种开关的状态量、控制母线出线开关量、合闸母线出线开关量等状态量进行采集。在航空设计过程中，相关设计人员要认识到开关量采集电路系统的重要作用，结合开关量采集电路的实际发展情况和性能，对其进行优化设计。技术人员可以对开关量采集电路进行设计，依据不同的需求对路数进行不同的设置。
线路数量随着性能的需求变化而变化。设计人员在开关量采集电路的设计过程中要针对实际的航空需求来开展，避免线路设置的盲目性和不合理等。开关量输入的公共端都是相同的，其开入电源都是由内部电路依据相关情况提供的。
2.4 开出量控制电路
开出量控制电路是航空设计过程中的重要组成部分。它直接影响了设备的总体性能。开出量控制电路是结合相应的控制策略，对继电器的动作进行自动控制，以满足其告警、控制和状态等相关需求。可以对TLP521芯片的输入端引脚的高低电平进行控制，来实现继电器的相关动作，低电平控制继电器开出。设计人员在对开出量控制电路进行设计的过程中要结合设备的具体运行情况进行合理的规划和安排。
2.5 光纤以太网线路
本文通过对传统的串口通信模式进行改变，并将光纤通信应用于以太网线路中，提高整体通信质量。这些通信过程中，采用以太网数据报送文件对传输数据进行封装，以提高数据的传输质量和效率，并结合直流电源系统对数据吞吐量进行相应的要求。
光纤以太网线路主要由网络隔离变压器、光纤收发器、光电转换和收发一体化模块组成。通过相关的硬件电路实现以太网和光纤的桥接。网络隔离变压器采用的是TS6121C芯片，光纤收发器则是采用传输容量为的IP113A芯片[4]。
3 智能数据采集装置的软件设计
3.1 改进的控制策略
由于发展水平的制约，传统的智能数据采集装置不能满足相关的软件设计要求，通过监控装置实现的，智能数据采集装置对数据的反馈和相关控制命令的执行过程都相对比较复杂。不仅需要对下位装置进行逐个轮询，而且需要在下位装置的相关数据交换完成之后，才能进行下一个数据的交换，不仅浪费时间，而且不利于及时发现数据传输过程中的异常。
将光纤以太网应用于数据采集装置中，能够对控制策略进行相应的提升和优化。当智能数据采集装置在数据和信息的采集过程中发生问题，可以实现实时主动上传，并且对其他数据没有影响。
如果出现故障，能够及时将故障信息反馈给相关的监控装置。然后监控装置结合数据采集的具体情况对实时控制处理信息进行下放。
3.2 流程设计
软件流程设计由数据处理、采样和监控装置通信交互三部分组成。技术人员可以通过定时中断对开关状态量进行采集。并根据相关的采集数据和通信信息对相关数据进行解码，严格按照相关要求和流程进行相应的规划，从根本上提升整体设计质量[5]。
4 结 语
以光纤以太网为前提的智能数据采集装置不仅能够避免复杂电磁环境中受到干扰，而且能够实现数据采集和显示以及故障处理的实效性，有利于监控装置和采集装置进行相关的数据交流，实现了数据交换方式的多样化。
技术人员要充分认识到以光纤以太网为前提的智能数据采集装置在航空航天设计过程中的重要作用，从根本上对智能数据采集装置进行优化，以提高我国航空航天设计水平。
参考文献：
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集成电路设计与应用范文5
关键词：集成电路设计；本科；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）10-0031-02
集成电路作为关系国民经济和社会发展全局的基础性和先导性产业，是现代电子信息科技的核心技术，是国家综合实力的重要标志。鉴于我国集成电路市场持续快速的增长，对集成电路设计领域的人员需求也日益增加。集成电路是知识密集型的高技术产业，但人才缺失的问题是影响集成电路产业发展的主要问题之一。据统计，2012年我国对集成电路设计人才的需求是30万人 [1-2]。为加大集成电路专业人才的培养力度，更好地满足集成电路产业的人才需求，2003年教育部实施了“国家集成电路人才培养基地”计划，同时增设了“集成电路设计和集成系统”的本科专业，很多高校都相继开设了相关专业，大力培养集成电路领域高水平的骨干专业技术人才[3]。
黑龙江大学的集成电路设计与集成系统专业自2005年成立以来，从本科教学体系的建立、本科教学内容的制定与实施、师资力量的培养与发展等方面进行不断的探索与完善。本文将结合多年集成电路设计与集成系统专业的本科教学实践经验，以及对相关院校集成电路设计专业本科教学的多方面调研，针对黑龙江大学该专业的本科教学现状进行分析和研究探索，以期提高本科教学水平，切实做好本科专业人才的培养工作。
一、完善课程设置
合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。
首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。
其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。
第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。
在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SAR ADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009―2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。
其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。
第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
近年来，北京电子协会着手主办了“全国大学生集成电路设计大赛”，为各高校的在校大学生提供了一个集成电路设计专业竞赛的良好平台。通过大赛的举办，不仅提高了本科教学工作的积极性和教学质量，更加有利了提高学生的实践能力和创新能力[6]。同时，大赛以集成电路产业为背景，联合各高校与企业参与其中，促进了高校间和校企间的交流与合作，并且通过大赛可以帮助企业发掘有潜力的优秀专业人才，而对于参赛学生而言亦是为其就业拓宽了渠道。2012―2015年期间，黑龙江大学连续参加多届“全国大学生集成电路设计大赛”，本科生及研究生组都分别取得过特等奖和一、二、三等奖的好成绩，并获得了华润上华0.35umCMOS工艺的多次流片机会，这对于本科阶段的学生来说是弥足珍贵的学习和积累经验的机会。
通过参加大赛，学生不仅积累了实践操作经验，完善了知识结构，更对竞技精神有了一种新的认识与体会，增强了创新创业的意识和能力。同时，在竞赛过程中，令学生对自身的优势和劣势有了明确的认识，对于其专业能力和发展潜质也是一次很好的发掘。在今后的赛事中，我们会借鉴以往的大赛经验，对参赛的本科生和研究生进行合理的培训和实践训练，成员以高年级带低年级、老队员带新队员、理论型学生与实践性学生相结合的模式组队，以实现经验传承、知识共享与交流、创新实践、团队合作等优势，有利于专业的发展以及各届学生专业能力和创新能力的提高。
参考文献：
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集成电路设计与应用范文6
[关键词]集成电路 教学改革 Tanner Pro FPGA
[中图分类号] G423.07 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）07-0165-02
集成电路课程是我院电子电气工程学院电子科学与技术专业的骨干课程，其与半导体物理基础、集成电路制造与工艺等课程共同构成了电子科学与技术专业微电子方向课程群。该课程旨在要求学生掌握坚实的模拟、数字集成电路的分析和设计方法，能够从事集成电路及系统设计、版图设计、芯片加工、芯片测试等方面的工作。
一、教学改革的起因
（一）人才培养目标错位
集成电路公司需求人才类型不一而同。如数字集成电路方面，包括算法设计、RTL、逻辑综合、布局布线、测试等;而模拟集成电路方面，包括电路设计、版图设计、DRC、LVS、生成GDSII、测试等。人才的需求既有高端也有低端。我院属于独立学院，以本科生培养为目标。独立学院的本科生无法与研究生竞争，相比于其他一本、二本院校也处于一定的劣势，在人才的需求端明显处于低端。然而本课程的培养目标却以算法设计、电路设计等高端人才需求为主，导致学生就业错位。
（二）实践性教学缺失
集成电路课程是门实践性很强的课程，但传统的教学过于重理论，而企业招聘，看中的是学生动手的能力，只知道一些公式、概念的学生，难以吸引企业眼球，造就了部分毕业生找不到合适的工作。
二、改革的思路
结合我院《南京理工大学泰州科技学院大学生主体性个性化教育培养方案》，在加强主体性，彰显个性化发展的目标下，坚持正确的人才培养目标定位很重要。因此，改革找准定位是关键。应在指导学生掌握系统集成电路框架知识的前提下，着力引导学生掌握集成电路制造、版图设计、RTL、逻辑综合、布局布线、测试等较基础的技能，使其具有一定的微电子工程实践能力和工程素养。
（一）弱化抽象理论
弱化抽象理论实质是定位的问题。集成电路，尤其是模拟集成电路，有过多公式的推导和抽象理论。理论的重要性在于集成电路的算法设计、电路设计等对于高端人才的培养尤为重要。而高端人才的培养明显偏离我院的培养目标。过多的强调抽象理论，不利于学生主体性的发挥。
（二）加强实践训练
该课程的教学定位于使毕业生有较高的工程素质、较强的实验技能和动手实践能力。实践训练中，引入Tanner Pro集成电路专用软件[1]和FPGA开发平台。利用课内实验和课程设计相结合，采用工程项目化管理模式有条件分级教学，突出学生个体化，挖掘学生潜能。
三、改革的具体措施
（一）改革课程体系
组建由模拟和数字集成电路、集成电路课程设计、FPGA系统设计三门课程构成的集成电路课程群。打通模拟集成电路、数字集成电路理论教学和实践环节，让学生在学中练，练中学。
1.课程合并
教学改革之前，集成电路课程由模拟集成电路设计和数字集成电路设计两门课程组成。两门课程分开教学，虽然能够更为详尽的讲解模拟和数字集成电路，然而知识点庞杂，知识量巨大，高于学生的接受能力，学生反响平平。因此，将模拟集成电路设计和数字集成电路设计两门课程合二为一，改为模拟和数字集成电路，选用王志功编著《集成电路设计（第3版）》教材。[2]该教材提供了集成电路设计从前端、版图、流片到封装测试的完整流程相关知识，并结合设计工具进一步强化了设计实例，具有难度适中，应用性强等特点。
授课过程中，注重和前期课程半导体物理基础、集成电路制造与工艺的知识衔接，避免知识讲解的跳跃性。在讲解集成电路材料、结构与理论章节和集成电路基本工艺章节时，引入视频教学，通过让学生观看教学录像、教学图片，形象地给学生展示制造集成电路的详细过程，避免纯粹语言授课的枯燥，提高教学效果，同时也解决了集成电路工艺线不适宜组织大量的学生进行实地参观的难题。在讲解模拟集成电路基本单元章节时，弱化放大器各项指标性能的公式推导，专注讲解电路工作原理，增强学生的感性认识，减轻学生学习的畏难情绪。
2.开设集成电路课程设计课程
学生能够熟练使用EDA软件，熟悉EAD软件开发设计的流程非常重要。开设集成电路课程设计课程旨在培养学生电路仿真、版图设计、布局布线等技能。该课程教学基于Tanner Pro实践教学平台。在实践教学的平台选择中，有Cadence、Synopsys等公司产品，但这些软件昂贵，使用成本较高。基于我院实际，本着经济实用性原则，最终选择了Tanner Pro实践教学平台。Tanner Pro软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中的L-Edit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度。
结合人才定位，该课程注重培养学生L-Edit版图编辑器的使用。L-Edit版图编辑器包含IC设计编辑器（Layout Editor）、自动布线系统（Standard Cell Place & Route）、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路netlist的比较器（LVS）等模块，用于电路特别是模拟集成电路的版图设计。[3]
该课程包含基础性实验和综合性实验。基础性实验，充分发挥学生主体性，要求每个学生都必须完成。综合性实验，体现学生个性化，设置难度梯度及不同的侧重训练方向，学生可根据自身掌握能力和兴趣，自由选择。
3.开设FPGA系统设计课程
FPGA系统设计课程任务是讲解Verilog或VHDL语言，要求学生利用所学硬件描述语言，编写测试脚本文件，在FPGA硬件平台上进行软件测试。[4]该课程以我院“FPGA系统设计实验室”为依托。我院“FPGA系统设计实验室”设有多套FPGA硬件开发实验箱和逻辑分析仪，选用Altera公司CycloneII系列，能够满足一般的验证和测试要求。
在FPGA系统设计课程学习中，要求学生从基本的与非门芯片开始，再到复杂的总线接口芯片。利用FPGA硬件开发实验箱搭建测试平台，在QuartusII、Modelsim软件中，完成测试脚本文件的编写，通过逻辑分析仪或者示波器观察测试波形。
（二）改革考核体系
之前的考核模式，仅通过一张试卷来考查学生掌握知识的情况，缺乏全面性与科学性。因此将考核的重心从理论转向实践，变结果性考核为过程性考核。在授课的课程中，根据学生课堂的表现，特别是实践训练课程完成实验的情况，给学生打分。完成实验难度的等级越高，得分越高，从而激发学生学习的热情。
（三）加强学生就业引导
据相关部门统计，极少数集成电路设计专业的本科毕业生会从事集成电路高端设计方向相关工作。这是因为一方面本科生基本知识储备不够，更主要的原因是设置集成电路设计专业研究生课程的高等院校越来越多。[5]然而，随着集成电路产能的急速释放，以及EDA开发工具的发展，集成电路较低端设计的人才需求逐渐从研究生向本科生倾斜。集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等与集成电路设计相关的工作岗位对集成电路设计知识的要求较低。从事上述几个工作岗位若干年将有助于从事集成电路设计工作。就个人的长远发展而言，集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等工作岗位对于本科生而言更具有竞争力。因此，在学科专业讲座时，加强学生就业引导，避免就业时与高端人才竞争，找准自我就业方向。
同时，定期举办学术报告会，让学生了解集成电路产业的最新发展现状和发展趋势，了解相关人才市场需求，了解就业前景，从而激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性。
四、结语
随着我国经济转型升级速度加快，集成电路产业的基础性、战略性、先导性的地位愈发凸显。党中央国务院高度重视集成电路产业，并于2014年6月24日正式了《国家集成电路产业发展推进纲要》，开启了国家集成电路产业的盛宴。在集成电路人才巨大需求的形势下，找准学生定位，强化理论与实践的结合，将有助于提升我院学生的竞争力。
[ 注 释 ]
[1] 李鸿强.以工程需求为导向的集成电路设计闭环教育研究[J].教育教学论坛，2009（44）：89-90.
[2] 王志功，陈莹梅.集成电路设计（第3版）[M].北京：电子工业出版社，2013.
[3] 李冰.两门集成电路课程的教学模式改革[J].电气电子教学学报，2009（3）：6-8.
