集成电路布图设计范例6篇

集成电路布图设计

集成电路布图设计范文1

[关键词]集成电路布图设计,法律保护,知识产权

一、引言:保护的意义

集成电路,按照《简明大不列颠百科全书》的解释,是指利用不同的加工工艺,在一块连续不断的衬底材料上同时做出大量的晶体管、电阻和二极管等电路元件,并将它们进行互联。[1]1958年,世界上第一块集成电路诞生,引发出一场新的工业革命。集成电路的发明和发展,导致了现代电子信息技术的兴起。在当代世界新科技革命发展进程中,以集成电路为基础、以计算机和通讯技术为主体的电子信息是最活跃的先导技术,同时又是一种崭新的具有巨大潜力的生产力。而从生产的规模和市场的效应来看,2000年世界上集成电路的销售额约为2000亿美元,目前世界集成电路的人均消费量大约为20-30块。[2]中国的集成电路产业起步于60年代,虽然在发展速度上滞后于发达国家,但也已经初具规模并在不断壮大之中。有人认为,“集成电路工业不仅是现代国际技术经济竞争的制高点,而且是影响各国未来‘球籍’的基本因素。如果把石油比作近现代工业的血液的话,那么完全可以把小小的芯片(集成电路)比作先导和超现代工业和生活的某种‘母体’,它是一个国家高附加值收益的富源,也是其综合国力的基石。”[3]因此,从国家的产业政策导向来看,我们需要为集成电路工业的发展提供制度上的激励,而最根本的促进措施就是在集成电路的最初开发完成(形成布图设计)的时候赋予开发者一定的权利,使相关保护可以延及于其后的生产过程。

而从动态的市场交易层面来考察,我们也可以发现对集成电路布图设计进行保护的意义。依照科斯定理,技术发展与创新的背后是巨大而复杂的创造性劳动投入与资本投入,这需要仰仗市场来收回成本与获取收益,而一个重要的前提是解决市场交易双方的产权问题。[4]这一点不仅对含有集成电路的最终产品是重要的,对作为中间产品的集成电路布图设计同样重要。因为在社会化大生产的条件下,专业的分工越来越细致,交易不只是在产品最终完成之后才发生,而是与生产的过程相交织。例如一个手机的生产厂商可能只进行各个部件的组装,而核心的芯片以及其他的外壳等可能都是由别的开发商完成的。因此在这里明确集成电路布图设计的知识产权就是非常重要的,实际上这也是任何涉及基础性技术的生产领域必然要首先解决的问题。

对集成电路布图设计进行保护的另一个基本考虑是维护投资者的利益。这也是当代知识产权立法的一个渐变的趋势,在数据库保护和药品专利授予等方面也有所体现。集成电路布图设计的创造是一个以大量资金为依托、以相当的智力投入为主导、以丰富的相关技术来支撑,并仍然有失败风险的研发过程。[5]而新产品一旦上市,不法厂商利用先进的设备和技术,对该芯片进行解剖、显微拍照、逐层腐蚀和分析,或者利用激光技术逐层扫描、拍照,将芯片的布图设计复制出来,很快就能仿制出该芯片并大量生产,并以较低的价格占领原开发者的市场。[6]在这种情况下,知识产权法应当为付出大量投资和智力劳动并最早生产出有益的集成电路产品的主体提供恰当的保护。

对集成电路布图设计进行法律保护的意义还在于通过国际贸易学习和研究国外先进的集成电路技术,减少我国产业发展的成本。如何在落后的高新技术领域实现突破,真正利用好后发优势,是每一个发展中国家都必须审慎考虑的问题。笔者个人以为,在集成电路技术领域我们可以采用“欲擒故纵”的策略。首先明确我们保护集成电路布图设计知识产权的立场,然后利用“反向工程”进行我们自己的创新。当然,这种创新的实行以及其后对创新产品的布图设计保护还需要我们的企业加强法律意识投资,与外国厂商合作时签订明确的合同,避免不必要的利益纠纷。在这方面,国家专用集成电路系统工程研究中心的实践已经提供了较好的可资借鉴的经验。[7

二、保护模式之检讨

无论是对开发者、创作者利益的保护,还是促进集成电路产业的发展,乃至保证市场交易的产权清晰,都还只是我们的一种良好的愿望。既有的法律保护模式和规则的内容是否有利于实现以及在多大程度上实现了这些目的仍然是值得我们反思的问题。关于规则内容的讨论,笔者将在本文的后面几部分展开。这里主要探讨一下法律保护模式的合理性和更多选择的可能性问题。1984年美国颁布了世界上第一部集成电路保护法《半导体芯片保护法》,其后日本于1985年颁布了《半导体集成电路线路布局法》,欧盟于1986年颁布了《半导体形貌结构法律指令》,这样似乎在世界范围内形成了一个布图设计保护的统一模式-进行专门的特别立法。也正是在这些立法的影响下我国的集成电路布图设计的法律保护也采用的是专门立法的方式。然而,1989年WIPO制定的《关于集成电路的知识产权条约》(《华盛顿条约》)对“保护的法律形式”并没有统一的要求。该条约第4条规定“每一缔约方可自由通过布图设计(拓扑图)的专门法律或者通过其关于版权、专利、实用新型、工业品外观设计、不正当竞争的法律,或者提供任何其他法律或者任何上述法律的结合来履行其按照本条约应负的义务。”因此,我们至少可以说,对集成电路进行专门立法保护的模式只是可供选择的模式之一,不是必然的路径。即使在最初选择这种方式的美国也有着相当激烈的争论,最终是尽可能扩大保护的思想占了上风,于是舍弃了有许多限制的版权法和专利法保护模式。然而,从美国《半导体芯片保护法》颁布以来二十年的法律实践来看,几乎没有诉讼案件,集成电路布图设计专有权的登记申请数量也少得可怜,[8]这不能不让我们怀疑专门立法的合理性了。而且,中国集成电路的产业状况与美国有很大的差距,我们虽然有必要对集成电路进行法律保护,但是否已经成熟到进行专门立法是不无疑问的。我国目前虽然已经制定了《集成电路布图设计保护条例》,但笔者担心这可能是浪费了立法成本而迈出的错误一步。从集成电路作为工业产品的性质来看,它理应受工业产权来保护,但人们在实践中发现,除少数集成电路的设计、制造工艺可以得到专利保护之外,大部分集成电路的开发尽管需要投入大量的智力劳动,但难以达到专利法所要求的创造性、新颖性等标准,无法获得专利法的保护。[9]集成电路产业中用来衡量技术发展水平的标准-集成度,与专利法中的创造性标准体系并不协调。半导体存储器规模的扩大使得一个集成电路芯片上所包含的电子元器件数量增多,即集成度提高,但这更多的是通过对现有技术的合理应用实现的,因此通常不具有创造性。[10]另外,在集成电路设计中,由于大家都是对既有单元电路进行优化的组合利用,所以也很难顾及新颖性的问题或者说通常都是不具备新颖性的。专利授权的实质条件三者已去其二,看来用专利法保护集成电路布图设计确实是不合适的。但专利法中的许多规定,诸如登记制度、保护期和侵权责任等对集成电路布图设计的法律保护仍有一定的借鉴价值。

专利法保护的不适应性并不能说明必须进行专门的立法。因为集成电路布图设计与计算机软件相似,除了工业品的性质以外还具有作品的特点。[11]所以采用版权法进行保护的模式也是我们应当予以考虑的。在知识产权学界,大部分学者的一致意见认为,采用版权法保护集成电路布图设计会遇到不可逾越的障碍。首要的障碍是用版权法保护集成电路布图设计会破坏版权法“思想与表达两分”的根本理念。这一点在理论上确实成其问题。但不要忘记,即使是传统的版权法上的作品,思想与表达的边界也并非总是清晰的。因此这是一个对作品进行法律解释时所需要解决的问题。而且,通过“直接模仿”形成的布图设计与原布图设计在形式上只会有细微的非实质性差异,足以认定构成剽窃。其次的障碍是集成电路布图设计是典型的实用物品,而版权法并不保护这样的实用物品,因为这种保护可能超出版权法的立法宗旨而不当保护了专利法不予保护的对象。然而,专利法不保护的客体也有两种类型。一种是因为该技术属于公有领域的财富,授予专利权会不当侵害社会公众的利益,阻碍社会进步;而还有一种则是达不到专利法进行保护的要求但本身具有可保护性的技术。在本文的第一部分我们已经讨论了对集成电路布图设计进行法律保护的意义,因此它是完全可以用专利法以外的法律保护的。另外,版权法对“实用物品”的拒斥实际上是要避免和专利法在保护范围上的混淆。但一个事物从不同的侧面观察必然有不同的性质,当作品的美学性与实用性不可避免地结合在一起时,我们也要尽力在传统的法律框架中解决保护上的难题,而不要轻易突破这个框架。因为那要付出一定的立法成本和承担巨大的制度变革的风险。至少目前国内外的法律实施状况尚不能表明这种专门立法是成功的。再有一个障碍是有人认为采用版权法保护集成电路布图设计会使“反向工程”成为不可能,加上过长的保护期,结果会阻碍整个集成电路产业的发展。但笔者认为,这是通过一两个特别条款就可以解决的问题,不能成为排斥用版权法进行整体保护的理由。另外,在保护的程序上也应当舍弃版权法的自动保护原则而借鉴实用新型的形式审查登记制度。

而反不正当竞争法作为知识产权法的补充,对于正在创作中的布图设计以及其它的一些与集成电路布图设计有关的竞争利益也能提供适当的保护。这虽然主要是由法官在适用法律时予以注意的,但在将来修订反不正当竞争法时也可以考虑设定明确的条文。

综上所述,现有的对集成电路布图设计进行专门立法保护的模式并未显现其成功之处。通过对集成电路布图设计的不同性质的分析,笔者认为采用以版权法为主导、借鉴专利法的某些程序性规定,并由反不正当竞争法加以补充的体系来保护的模式是一种较好的选择。目前我国的《集成电路布图设计保护条例》还是一种位阶较低的立法,因此笔者建议将来修订法律时把它作为版权法的单独一章,[12]并规定好与专利法及反不正当竞争法衔接的条款。

三、保护的客体及保护要件

针对集成电路的知识产权保护,其客体为布图设计,这一点已是学界共识。因此我们在此需要讨论的是布图设计的内涵和外延,并且讨论的结果在以版权法为主导的保护模式下应当是合乎逻辑的解释。

本文在一开始提出了工业上对集成电路的大概界定,而法律出于使保护边界清晰的考虑也对集成电路进行了定义。依据《华盛顿条约》和我国《集成电路布图设计保护条例》的规定,集成电路是指以半导体材料为基片,将至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路集成在基片之中或者基片之上,以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品。相应地,《条约》和《条例》也阐释了布图设计的含义,布图设计是指集成电路中至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路的三维配置,或者为制造集成电路而准备的上述三维配置。如果纯粹从字面意义出发来理解这两个概念,我们还是很难有比较直观且准确的认识。甚至可能误以为知识产权法保护的集成电路布图设计只是一种三维形态的工艺模型或产品。所以我们有必要来了解一下整个集成电路芯片的设计过程。芯片的产生通常包括逻辑设计和工艺(布图)设计两个过程。[13]所谓逻辑设计,顾名思义,是以问题解决或功能实现为目标而利用导线将诸如寄存器、存储器等基本的逻辑组件连接成一个网表的过程。这一过程基本上是对公知的科学原理的直接应用,从创作的角度看类似于公共素材的利用,设计者是不能将其据为己有的,因此这个步骤中不存在知识产权保护的问题。关键在于第二步骤,即布图设计的完成。布图设计是根据前一步骤的网表以及根据生产制作工艺的规范要求,对集成电路中所有元件及连接各元件之间的连线进行几何配置和布局。[14]这些互连的层次应当尽量以最小的面积实现集成电路的设计要求和满足工艺规范。集成电路的布图设计也常被称为掩膜设计(另外还有布局设计、版图设计等),这是因为布图设计惯以一组类似于照相底片的图形表现出来。只有在布图设计完成之后,才能依据布图设计,通过多次光刻、腐蚀、扩散、离子注入、氧化和积淀等各种制作工序,将这些相关图形逐一叠加、套刻在半导体芯片上,形成三维的布局结构,最终实现集成电路的设计功能。从这一动态的考察中,我们至少可以得到的一点启示是,集成电路的布图设计不是一开始就是以三维的形态出现的,通常都是经过二维向三维的转化过程的,因此法律所保护的布图设计是一种抽象的表达。理解了这一点,我们再回到法律对集成电路的界定就会发现,布图设计作为一种抽象无形的“设计”,可以为各种形式的载体所体现,故而法律要同时兼顾对中间产品和最终产品的保护。关于这一点,笔者将在分析对布图设计的复制权时作详细讨论,这里不再赘述。

既然我们倡导以版权法为主导的集成电路布图设计保护模式,就必须首先以构成作品的要件来确定法律保护的布图设计。版权法对作品的要求是具有“独创性”和可以以有形形式复制。而通过上述对布图设计开发过程的研究,我们可以发现一般的布图设计都是凝聚了设计者的艺术创造力并以各种有形形式表现的,即是符合版权法的一般要求的。但法律中总存在着原则与例外的对合及互动,在知识产权这样一个随技术发展而变迁的法域,这种对合与互动则更为明显。集成电路布图设计与传统的作品不同,它是一种工业作品,法律对它的保护要特别考虑工业上的应用性。否则,我们只需要在布图设计构成图形作品或其说明书构成文字作品时给予版权法上的一般保护就可以了。但现实的要求显然不是这样的,它希望我们可以有更为全面的保护体系。因此,对大多数的集成电路布图设计,我们视其为工业版权[15]的客体,提高对其独创性的要求。其实我国《集成电路布图设计保护条例》第4条已经阐释了这种独创性的高度,该条规定:“受保护的布图设计应当具有独创性,即该布图设计是创作者自己的智力劳动成果,并且在其创作时该布图设计在布图设计创作者和集成电路制造者中不是公认的常规设计。受保护的由常规设计组成的布图设计,其组合作为整体应当符合前款规定的条件。”由此可见,集成电路布图设计的独创性要求应当是设计者“自己创造”并且为该领域的“非常规设计”。对于后者的判断属于技术层面的经验性问题,很难列出一般的规则。但有一点可以确定的是,这种“非常规”的要件不追求“非显而易见”的发明跨度,而只要求一定的比常规设计进步的差异性。

除了自己创作和非常规设计的实质要件之外,布图设计要获得知识产权保护还必须符合一定的形式要件。虽然在很大程度上集成电路布图设计可以被视为一种作品,但它毕竟是技术领域的产物,对社会经济的发展有着直接而巨大的影响。因此,与专利相似的是,布图设计要获得法律上确定的授权就必须以一定的方式向社会公众公示其想要保护的东西,从而使之在保护期已过的情况下能够继续增进社会福利。目前各国立法通常认可的两种方式为登记和首次商业利用,我国也不例外。其中对登记的申请采取如同实用新型和外观设计类似的“形式审查”的方式。笔者认为这些具体的有关布图设计保护的形式要件的规则是合理并应当予以维持的。

四、保护的内容-权利形态

当我们谈及著作权、专利权、商标权和商业秘密权等知识产权的时候,我们实际上是在描述一族一族不太相同的权利,它们却又有着共同的专有和排他的特性。我们倡导以版权法为主导的保护模式,本来完全可以将有关布图设计的知识产权称为布图设计著作权。但由于这种著作权的特殊性以及为了与目前学界对集成电路布图设计的研究建立对话的平台,笔者在此仍以集成电路布图设计专有权来表述这种新型的知识产权,毕竟这个称谓本身并无不合理的地方。而由于每一类型的知识产权都是一个“权利束”,因此研究其中的具体权能比较具有实践上的价值。

在现有的专门立法和国际公约中,集成电路布图设计专有权首先都只是经济权利的集合,并没有精神权利的存在。与一般作品往往由一个作者单独完成或少数几个作者合作完成不同,集成电路布图设计是在极其严密的分工体系下由一个团队集体完成的,同时还借助了计算机等先进的现代工艺设备。所以可能每一个参与者对整个布图设计的贡献都是微小的,立法者不愿付出过大的制度成本来赋予每一位创作者以精神权利。因为一旦进行这样的赋权,其后必然会牵涉集体管理和群体诉讼等复杂的法律实践难题。而且,诸如“修改权”和“保持作品完整权”这样的精神权利的存在会使集成电路产业技术的发展过多地受制于每一个布图设计专有权人,所以从立法政策的角度考量只能予以舍弃。另外,集成电路布图设计在大多数情况下是一种独特的法人工业作品,最终通过登记或商业利用获得专有权的往往不是这些创作者,而是雇佣他们的投资人,赋予该法人以精神权利显然是不适当的。但笔者个人认为,集成电路布图设计毕竟是智力创作的结晶,设计者可能有期望通过设计成果赢得社会荣誉的心理,所以对于像署名权这样的标表性人身权利可以仿照专利法那样赋予设计者。

下面我们就来重点讨论一下包含在集成电路布图设计专有权中的经济权能。按照现行的立法,集成电路布图设计专有权的首要内容就是复制权。因为复制是侵犯布图设计专有权的“源头”,没有未经许可的复制,也就不可能有其他侵权行为的发生。[16]但这里的复制要从实质意义上进行理解,因为在这一点上,我国著作权法第十条对复制权的规定是不甚恰当的。该条规定的复制权,是“以印刷、复印、拓印、录音、录像、翻录、翻拍等方式将作品制作一份或多份的权利。”而实际上,无论是对传统作品的复制还是对布图设计的复制都应当包括抄袭、改编、演绎等更为广泛的情形。这类似于英文的“reproduction”和“copy”的区别。[17]对复制权进行实质意义上的界定有助于集成电路布图设计保护上的周延性。一方面,布图设计作为抽象无形的“设计”,会以视觉图像形式、文字表达形式和物理实体形式等多种样态表现出来[18],狭义的复制概念无助于判断侵权的存在;另一方面,布图设计作为集成电路的重要基础,只是中间形态的产品,而包含该布图设计的集成电路以及含有该集成电路的物品这些最终产品的保护也要借助对复制概念的宽泛解释。

现行法所规定的布图设计专有权的另一项内容是商业利用权。这是一个开放的概念,通常认为《集成电路布图设计保护条例》第30条第1款第(二)项是对该权利的一般解释。因此,布图设计的商业利用是指“为商业目的进口、销售或者以其他方式提供受保护的布图设计。”规定这一类权利的目的主要是将商业性利用的行为与非商业性利用的行为区别开来,因为后者通常不构成侵权。在某种意义上,我们可以说集成电路布图设计也可以被合理使用。后面笔者还将详细讨论对布图设计专有权的限制,这里不再赘述。笔者个人理解,商业利用权的规定还有另外一方面的操作上的意义,即在发生侵权纠纷时便于计算赔偿数额。因为单纯从布图设计被复制的份数,我们无法知道权利人的损失或侵权的获益。但借助了市场这个中介就比较容易了,具体而言,销售额和进口额就是两个最好的参照标准,以此为基础,权利人的潜在损失也可以合理预期了。回到我们所倡导的以版权法为主导的保护模式,这些权利形态也是完全可以融入其中的。关于复制权,只需要把我国版权法上的规定纠正过来就可以实现两者的一致性了。而销售权和进口权,虽然是接近于专利法上所规定的权利类型,但以发行权解释也并无不妥之处。至于“以其他方式提供布图设计的”权利,我们首先可以扩展版权法上出租权和展览权的客体范围,其次以“等”字收尾的立法用语也足以涵盖未来可能出现的新的商业利用形态。

五、保护的例外-权利的限制

知识产权作为一种特殊的专有权,其在排他效力上不像有形物的所有权那样绝对和完整,因为所有的智力创造都是在汲取了已有的文明成果的基础上产生的,所以法律在进行保护时必然要考虑到社会公众的受益和文化传承的继续,即规定对权利的某些限制。现行法上集成电路布图设计专有权所受的限制主要有以下几个方面。

(一)、反向工程,又称还原工程,是指对他人的布图设计进行分析、评价,然后根据这种分类评价的结果创作出新的布图设计。反向工程之所以被视为合法,在于鼓励人们设计出功能相似但集成度更高、速度更快、成本更低廉的集成电路产品。[19]从产业发展的角度看,只有在相关技术领域形成了相当的一致性并且这种一致又成为该类技术下一步发展无法避免的基石的时候,法律才会允许反向工程的存在。因此,允许对计算机软件进行反向工程以开发兼容产品和允许对布图设计进行研究以开发同类产品的理由并无差异。然而,这相当于在法律为权利人构筑的护栏上打开了一个缺口,不能不谨慎待之。换言之,合法的反向工程本身也必须满足一定的条件。首先,构成反向工程的行为,其直接目的必须是对他人的布图设计进行分析、评价、用于教学或在他人布图设计的基础上创作新的布图设计。其次,对在反向工程过程中复制的他人的布图设计不能进行商业利用。再次,利用反向工程所创作出的新的布图设计必须符合独创性的要求。在这里,对这种“第二布图设计”的独创性的判断要求进行反向工程者出具相关证明文件和实验数据等作为证据。并且原则上它不能与被进行反向工程的集成电路布图设计完全相同。

集成电路布图设计范文2

现代信息技术http://以计算机技术为基础,分为软件技术和硬件技术。在硬件技术中,集成电路技术则是最为重要的核心技术。早在20世纪70年代末,美国就曾有人断言:"像现在opec(石油输出国组织)左右世界一样,将来掌握了半导体技术的国家将左右整个世界。"正因为如此,各国对于集成电路的开发都给予了足够的重视。但与此同时,也有一些厂商采取非法手段获取他人技术秘密或者仿制他人产品,以牟取暴利。我国政府曾积极参与起草世界知识产权组织《关于集成电路的知识产权条约》(以下简称条约),并努力促成了该条约通过。中国加入世界贸易组织后,《与贸易有关的知识产权协议》(以下简称trips)就对中国有了约束力,其中也包括集成电路知识产权的法律保护。

一、条约的主要内容

1、保护对象

保护对象为集成电路布图设计。受保护的布图设计必须具备原创性。条约中所规定的原创性不同于著作权法中的原创性,条约就此作了专门解释。具有原创性的布图设计,即"该布图设计是创作者自己的智力劳动成果,并且在其创作时在布图设计的创作者和集成电路制造者中不是常规设计"。

2、布图设计权利人的有关权利

(1)复制权

复制受保护的布图设计的全部或其任何部分,无论是否将其结合到集成电路中。

(2)进口、销售或者以其它方式供销

为商业目的进口、销售或者以其它方式供销受保护的布图设计或者其中含有受保护的布图设计的集成电路。

3、布图设计权利人的有关权利的限制

(1)合理使用

为私人目的或为了分析、评价、研究或者教学而复制受保护的布图设计,或者在此基础上创作出新的具有原创性的布图设计的行为不视为侵权,也不需要权利人许可。

(2)反向工程

第三者在评价或分析受保护的布图设计的基础上,创作符合第三条第(二)款规定的原创性条件的布图设计(拓朴图)("第二布图设计(拓朴图"))的,该第三者可以在集成电路中采用第二布图设计(拓朴图),或者对第二布图设计(拓朴图)进行第(一)款所述的行为,而不视为侵犯第一布图设计(拓朴图)权利持有人的权利。

(3)非自愿许可

《关于集成电路知识产权条约》规定,任何缔约方均可在其立法中规定其行政或者司法机关有可能在非通常的情况下,对于第三者按商业惯例经过努力而未能取得权利持有人许可并不经其许可而进行复制、进口、销售等行为,授予非独占许可(非自愿许可)。

(4)善意侵权

《条约》规定,对于采用非法复制的布图设计(拓扑图)的集成电路而进行的该款所述的任何行为,如果进行或者指示进行该行为的人在获得该集成电路时不知道或者没有合理的依据知道该集成电路包含有非法复制的布图设计(拓扑图),任何缔约方没有义务认为上述行为是非法行为。

(5)权利用尽

《条约》的权利用尽条款规定,任何缔约方可以认为,对由权利持有人或者经其同意投放市场的受保护的布图设计(拓扑图)或者采用该布图设计(拓扑图)的集成电路,未经权利持有人的许可而进行该款所述的任何行为是合法行为。

4、国民待遇原则

即任何一个缔约国在布图设计的知识产权保护方面给予与国国民待遇,也同样给予其他缔约国的国民。

5、布图设计保护期限

条约规定保护集成电路布图设计的最低期限为8年。

6、保护形式

缔约国可以通过专门法律或者通过关于著作权法、专利法,禁止不正当竞争的法律,或者通过上述法律的结合来保护集成电路布图设计。

7、争议的解决

通过协商或者其他方式使有争议的缔约国之间达成和解,若不能和解,则由缔约国大会召集专家小组,由该小组起草解决争议的参考性报告,大会基于小组报告和对条约的解释,向争议各方提出建议。

8、保留

条约第13条规定:对本条约不得做任何保留。

二、trips有关集成电路布图设计的规定

与条约相比,trips对集成电路布图设计的保护更加严格,主要表现在以下几个方面:

1、保护范围扩大

缔约方应将未经权利人同意而进行的下述行为认作是非法行为 ,即为了商业目的而进口、出售、或销售受到保护的布图设计,一种采用了受到保护的布图设计的集成电路,或者一种采用了上述集成电路的产品,只要它仍然包括一个非法复制的布图设计。

2、善意侵权要付费

善意侵权人接到足够清楚的通知,被告知该布图设计是非法复制的之后,侵权人对于在此之前已经获得的库存件或预定件可以进行上述行为中的任何一种,但是却有义务向权利所有者支付一定的费用。

3、保护期限延长

布图设计的保护期限不得短于自注册申请日起或者自在世界上任何地方进行的首次商业性使用之日起的10年。

如果缔约方不要求以注册作为提供保护的条件,对布图设计的保护期限不得短于自在世界上任何地方进行的首次商业性使用之日起的10年。

三、集成电路布图设计不能用专利法、著作权法保护的原因

1、集成电路布图设计不能用专利法保护的原因

无论在哪个国家,其专利法都要求受保护的技术方案必须具备实用性、新颖性和创造性。集成电路产品对于实用性和新颖性要求都不会有太大问题,问题的症结在于创造性。

(1)集成电路的制造者和使用者,在通常情况下最为关心的是集成电路的集成度或者集成规模的大小,如果就这种产品作为一个整体去申请专利,未必都能通过创造性审查。

(2)在集成电路设计中常常采用一些现成的单元电路进行组合。而在专利审查中,组合发明要通过创造性审查,必须取得对该发明创造所属技术领域的普通技术人员来说是预先难以想到的效果。

确实具备创造性的集成电路产品仍可申请专利以寻求保护。

2、集成电路布图设计不能用著作权法保护的原因

用著作权法保护集成的电路布图设计的难度有:

(1)集成电路布图设计的价值主要体现在实用功能上,这已超出著作权法所保护的范围。

(2)著作权法对所保护的对象没有新颖性和创造性要求,这种保护模式不利于技术进步和创新。

(3)依照著作权法,实施"反向工程"的行为将被禁止。未经著作权人同意,任何人不得随意复制他人作品。

3、集成电路布图设计不能用其它知识产权法保护的原因

在现有的知识产权法框架中,还有实用新型法、外观设计法、商标法、反不正当竞争法、商号或企业名称保护法、原产地名称保护法等,在现有的诸多知识产权法律门类中,实用新型法虽然是保护技术产品的法律,但是绝大多数国家和地区(法国、澳大利亚等国除外)的法律都要求受保护的实用新型都必须是具备固定形状或者结构的产品;有的还要求实用新型也必须具备创造性。而集成电路产品的创新点往往并不体现在产品的外在结构和形状上,故从总体上看实用新型法似乎并不适合集成电路的保护。

外观设计法所保护的是产品的新颖外观。外观设计法的保护对象决无任何技术成分可言。

集成电路布图设计范文3

关键词:版图设计;集成电路;教学与实践

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)06-0153-02

目前,集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时,都希望找到已经具备一定工作经验的,并且熟悉本行业规范的设计师。但是,IC设计这个行业圈并不大,招聘人才难觅,不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资,设计师才会考虑跳槽,于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生,以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是,企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现,即使是懂点版图知识的新员工,电路和工艺的知识差强人意,再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识,使学生明确其中紧密关联关系,树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。

一、企业对IC版图设计的要求分析

集成电路设计公司在招聘版图设计员工时,除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外,大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求:熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺;熟悉集成电路(数字、模拟)设计,了解电路原理,设计关键点;熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则;掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具;完成手工版图设计和工艺验证[1,2]。另外,公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识,还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广,而国内学校开设这方面专业比较晚,IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大,所以拥有一定工作经验的设计工程师,就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4,5]。

二、针对企业要求的版图设计教学规划

1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件,它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时,一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等,鉴于很少有学校开设这门课程,可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计,可以由Foundry厂提供,也可由公司自定制标准单元版图库,因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。

2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中,无论是CMOS还是双极型电路,主要目标并不是芯片的尺寸,而是优化电路的性能,匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者,更关心的是电路的性能,了解电压和电流以及它们之间的相互关系,应当知道为什么差分对需要匹配,应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的,面积在某种程度上说仍然是一个问题,但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中,性能比尺寸更重要。另外,模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手,经常需要与前端工程师交流,看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等,这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。

3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理,实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此,对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高,版图设计工作还涵盖了电路提取与整理,这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程;而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。

三、教学实现

1.数字版图。数字集成电路版图在教学时,一是掌握自动布局布线工具的使用,还需要对UNIX或LINUX系统熟悉,尤其是一些常用的基本指令;二是数字逻辑单元版图的设计,目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺,因此,必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时,可以做个形象的PPT,空间立体感要强,使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪,教师一边讲解电路和绘制版图,一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项,学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图,同时教师可适当调整教学速度,适时停下来检查学生的学习情况,若有错加以纠正。这样,教师一个单元版图讲解完毕,学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随,学生的注意力更容易集中,掌握速度更快。课堂讲解完成后,安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元,并具有代表性、扩展性,使学生可以举一反三,扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范,比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求;单元版图一定要最小化,如异或门与触发器等常使用传输门实现,绘制版图时注意晶体管源漏区的合并;大尺寸晶体管的串并联安排合理等。

2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现,经常需要与前端电路设计工程师交流。因此,版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理,学生能识CMOS模拟电路,与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响,熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上,依然采用数字集成电路版图的教学过程,实现教与学的同步。在内容安排上,一是以运算放大器为例,深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理,版图匹配时结构采用一维还是二维,具体是如何布局的,以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例,深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。

3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺,要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时,做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程,达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路,需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时,说明数字电路需要归并同类图形,例如与非门、或非门、触发器等,同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性,做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理,因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理,使其他人员也能看出你提取电路的功能,做到准确通用规范性。

集成电路版图设计教学应面向企业,按照企业对设计工程师的要求来安排教学,做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识,定位准确,学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨,安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨,力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。

参考文献:

[1]王静霞,余菲,赵杰.面向职业岗位构建高职微电子技术专业人才培养模式[J].职业技术教育,2010,31(14):5-8.

[2]刘俐,赵杰.针对职业岗位需求?摇探索集成电路设计技术课程教学新模式[J].中国职业技术教育,2012,(2):5-8.

[3]鞠家欣,鲍嘉明,杨兵.探索微电子专业实践教学新方法-以“集成电路版图设计”课程为例[J].实验技术与管理,2012,29(3):280-282.

[4]李淑萍,史小波,金曦.微电子技术专业服务地方经济培养高技能人才的探索[J].职业技术教育,2010,13(11):13-16.

集成电路布图设计范文4

【关键词】集成电路 datapath布局

从20世纪50年代第一个晶体管问世之后,集成电路制造工艺按照“摩尔定律”飞速发展,到2012年,中国的集成电路产品产量位居世界第一,占全球出货量的比重达到90.6%。随着集成度的提高,芯片内部晶体管数目越来越多,传统的手工设计和小规模的设计模式已经无法适应集成电路越来越高的复杂性。因此,大力发展集成电路产业,极力推动我国信息产业的发展,将会极大地促进我国的国民经济和人民的生活水平。然而,与飞速增长的集成电路相比,相关的集成电路设计能力却远远跟不上时代的脚步,电路的复杂性以每年58%的速度在增长,相应的设计能力每年的长幅只有21%。Datapath模块在电路中出现的频率越来越高,有资料显示,在现代微处理器中,Datapath模块的面积已经达到总面积的30%~60%,Datapath已经成为现代数字集成电路的非常重要的组成部分。因此,Datapath单元布局的问题也引起人们的极大重视。如果这一类电路能够被很好的布局布线,那么电路的集成度和性能将会有很大提高,同时时延、布局面积和拥挤度等都会有所改善。

1 国内外datapath布局的基本情况

传统的布局布线方法只是基于时延、布局面积和拥挤度等作为约束条件进行优化,数据通路本身的特殊性在布局布线当中并没有得到充分的考虑,因此,这种高性能规则化的数据通路电路在布局布线当中没有达到良好的效果。总结国内外现有的设计流程和算法,大致可以分为两种类型,一类是综合工具,一类是提取工具。

Terry Tao Ye提出的抽象物理模型算法属于综合工具:该算法对电路综合前的逻辑设计信息进行整理,对其中的功能块进行建模,对每一种运算单元建立相应的标准单元组,并抽象成具有不同I/O数量和类型的矩形,然后在布局前预处理网表,采用匹配的方法决定标准单元的归属,并把这些单元在布图区域里进行映射从而完成布局。A.Chowdhary提出的一个自动模板匹配法也属于综合工具,该算法同样是根据电路逻辑设计的结果自动生成一些模板,然后对网表中的单元进行匹配,不同的是,他建立的单元组是树状的。上述这两种方法拥有“综合工具”类方法的共同点,就是在提取规则性信息时要求回溯到综合阶段以前的硬件描述语言中,从中得到大多数信息。但是,在大多数实际情况中,布局算法的输入是纯粹的综合后的电路网表,并没有初始硬件描述,原有的规则性信息在综合后都丢失了,这类算法在这种情形下几乎不再适用。“提取工具”类算法恰好相反,它是在电路网表中通过一定的提取算法进行规则性信息的提取,而不需要电路综合前的硬件描述信息,因而特别适用于一般意的datapath单元布局。R.X.T. Nijssen提出了一种基于单元连接关系分析的提取算法,该算法通过分析单元连接度和数据流向等电路属性来判断单元之间的关系,并据此提取规则单元。国内清华大学的博士也提出了一种基于单元规则排列的datapath布局算法(DPP)能够保持bit slice结构,并且能够提高功率和减小布局面积,还可以结合到任何P&R工具当中,算法提出了一个新的不规则度(irregularity degree)模型来衡量单元之间连接关系的规则性,并根据这个模型提出了规则提取算法,由提取算法抽取的规则单元排列成矩阵,最后算法把规则矩阵转化为并行约束并通过二次布局算法实现了datapath单元布局。

2 datapath结构特点

Datapath是并行进行多位数操作的数字集成电路,其在逻辑上和物理结构上具有规则性,与随机逻辑单元(即控制逻辑单元)不同,它经常用于算术逻辑单元,每一个操作会和一个功能块相关,如图1所示。客户的要求不同,功能块就不同,一般有加法器、寄存器族、触发器、多路选择和多路控制器、译码器、解码器、比较器等。位之间的连接是由操作定义的,因此,电路中存在两种意义上的互连流,一种是数据流,一种是控制流。数据流一般是并行的多位数据。控制流可以是全局的控制信号,对每一位同时产生作用;也可以是局部的控制信号,控制相邻几位,如图2所示。

在标准单元模式的布局背景下,根据操作的数据位数,datapath的功能块被设计成相应个数的标准单元,每个单元负责一个数据位上的操作,相同功能块的单元形成列状排列的叫“列(word-line)”;一个列中的单元之间多通过控制线相连,不同功能块里对相同的位进行操作的单元可以排列成行叫“行(slice)”,相同行中的单元之间多通过数据线相连。这样,datapath电路在设计时就被看成是按行和列结构规则排列的单元矩阵,这个矩阵称为“规则矩阵”,矩阵中的单元称为“规则单元”,而datapath电路中规则单元成矩阵排列的这种特殊结构被称为bit-slice结构。图1为一个datapath电路的逻辑设计结构,图2为相应的成矩阵状排列的物理布局结构,这也是datapath电路最理想的布局结果。

如图3所示,正因为datapath电路的bit-slice结构具有高度的规则化和结构化,吸引了设计者们想要以规则化的布局方式达到高性能、布局面积小的目的。每一组功能相近的组件被称为datapath的一个stage,如图3,顶部的一组datapath组件也可以分为几个stage,电路的数据流向一般与stage顺序方向一致,但是stage内部也可以有自己的数据流向,如stage3,在位列之间也会有数据流,如stage2,一个stage到下一个stage之间,可以有一对多或多对一的输入输出关系。这种规则化的原理图一般可以整体转化为一个规则化的布局。在特殊情况下,数据流可能会很长,以至于无法形成一个简单规则的bit-slice结构,我们在布图当中就会解决这个问题。

3 datapath电路的布局要求

Datapath对布局的要求源于其自身的电学性能的要求。由于datapath电路一般由几百至几千个标准单元组成,规模较小,较一般芯片来说单元数量少,所以对线长的要求并不十分高。但由于datapath模块在整个芯片里承担主要的计算任务,因此对最大时延、串扰、信号时延平衡等性能指标的要求相对较高。其中时延是指信号到达一个单元的时间与要求时间的最大延迟,信号时延平衡则指同一信号到达同一功能块中不同位上的单元的时延差异,可以通过计算信号到达同一列上不同单元的延迟的最大、最小值的比值来大致衡量。对于最大时延的优化有已经很多文献研究,但对于信号时延平衡到目前并没有找到很好的数学模型,解决起来比较困难。但是,人们在长期的设计实践中发现:如果datapath单元的布局能够参考设计时给出的规则化的bit-slice结构,那么线网互联的延时将会得到改善,这是由于布局的过程从很大程度上借鉴了datapath电路本身的特点,datapath电路中比例最大的数据线(比如Bus线网)将最大程度的分布在行内,减少了线网在行与行之间的交叠;同时,由于行与行之间的相似性,类型相同的线网在长度和信号方向上都相差无几,这对减少信号偏差、降低串扰无疑十分有利,由此得到的布局结果往往能在最大时延和时延平衡性方面都获得良好的效果。另一方面,由于布局结果与datapath设计的拓扑结果十分一致,这将有利于设计者在综合阶段就能对datapath电路的时延等性能指标做出比较精确的估计,从设计的整体过程上提高电路的质量。也就是说:datapath电路特殊的结构和性能要求我们在布局过程中要使datapath电路能够很好的实现单元的规则化排列。

4 datapath电路布局的基本方法

Datapath电路的布局方法一般分为两个步骤,第一部是提取规则单元,第二布是规则单元布图规划。

4.1 规则单元的提取

实现单元规则化排列首先要掌握单元的规则性信息,即如何区分规则单元和自由单元,以及区分规则单元与在规则矩阵中相邻的其他单元之间的位置关系等。正常情况下,结构规则的逻辑单元一般都出现在datapath组件里,目前主要有两种提取规则单元的方法:一是覆盖,在所有可能要用的模块当中提取所有功能和结构相似的模块,然后选出最好的映射在电路当中。二是膨胀,发现相邻位块之间有相似的逻辑或结构的一部分逻辑门作为模板,再将周围电路与之前的模板进行比较,看是否具有相似的规则化,如果不规则度小于一定阈值的,则可以把模板扩大,继续膨胀找到相似结构,如果不规则度太大,则停止膨胀,得到最后相关的规则电路。

4.2 规则电路的布图规划

Datapath的布图规划就是要给datapath组件找到合适的相对位置,同时依据数据流的方向。其目的就是要实现在没有重叠布局的前提下,布图面积和互连线长达到最优化的结果。Datapath的布图规划最大的特点是线网的大多数是总线并且与数据流的方向一致。当数据流长度过大时,有两种方法解决,一种方法是把较长的为线分为几个部分然后把他们依次布局在电路中,以最大宽度和高度为约束,找到最优的分解办法和布图方式,如图4(a);另一种方法是用般的模块封装的算法并且把数据流方向的约束加上,确保每一级的操作都是按顺序的,如图4(b)。

参考文献

[1]Terry Tao Ye and Giovanni De Micheli.Data Path Placement with Regularity[C].In Proceedings of ICCAD 2000.

[2]A. Chowdhary,S.Kale,P.Saripella,N. Sehgal and R.Gupta.A General APProach for Regularity Extraction in DatapathCircuits[C].International Conference on Computer-Aided Design,1998.

[3]R.X.T.Nijssen and C.A.J.vanEijk, “GreyHound:A methodology for utilizing datapath regularity in standard design flows”,Integration, the VLSI Journal 25,1998:111-135.

[4]杨长旗.超大规模集成电路混合模式布局算法研究和系统设计[D].清华大学博士论文,2004.

[5]L.Scheffer, L.Lavagno and G.Martin,eds.,EDA for IC Implementation, Circuit Design, and Process Technology[M], CRC Press, Boca Raton,2006.

[6]Ulf J?lmbrant and MattiasWinsten.Structured Digital Design.CiteSeerx, Scientific Literature Digital Library and Search Engine[J].version 1.02,2007:1-4.

作者简介

郝燕芳(1990-),女,山西省晋中市人。现为中国矿业大学(北京)硕士研究生。研究方向为计算机系统结构、集成电路。

集成电路布图设计范文5

[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.

集成电路布图设计范文6

机电安装前期图纸会审是确保管线综合布局的重要环节。各专业施工图纸分别由不同专业的设计师设计,彼此独立,不易综合考虑,所以在施工前的最后一关——图纸交底、会审,根据设计师的技术交底,立足全局综合考虑,提前发现问题。必要时请原审图部门重新审核。安装工程图纸会审时,要注意以下几个问题:

1.1与土建施工图不统一

在图纸会审时,由于专业分工,监理工程师常常只是熟悉各自的专业施工图,忽略了水电安装与土建施工图的对比,从而给以后的施工过程留下隐患。其中比较重要的问题有:给排水、消防、空调工程中立管的位置是否影响门、窗的安装和使用功能;水平管的坡度是否受到层高、门洞大梁的限制;消防喷淋头、烟感在公共部位的位置是否合理;生活水管与消防水管的标高是否合理,是否会发生管子打架的现象;电缆桥架的走向是否合理、平行;地下室出墙洞的预留位置是否合理等。

1.2设计图纸不规范

有些安装工程的图纸可能不是原创,而是经其他图纸修改来的,在更改过程中忽略了强制性规定。同样由于设计与土建脱节,空调管线布置不当,导致冷凝水的排放立管在走道的门边,影响美观,更无法施工。

1.3圈梁高

由于圈梁很高,使空调管道从走廊进入两边办公室时,不得不降低高度(同时走廊内还聚集了强、弱电桥架、吊顶龙骨等),这样又影响了走廊的吊顶高度,致使采光和装潢效果受到影响。

2建筑机电安装设计要点

如果不对各专业的管道设施在施工前进行综合规划布置,在施工过程中就很可能出现不同专业间管道和设备打交叠位,造成返工、增加工程作业量甚至出现施工现场无法安装或施工质量不符合验收规范要求等问题。走向排位杂乱的机电管路设施也会增加日后运行管理维修的难度。

因此,建筑机电管道设备安装工程有必要在工程施工作业前预先进行排位规划布置,以保证施工过程作业有序进行,管道设施空间分布整齐有条理,达到充分利用空间、节约空间的效果。建筑机电安装的排位规划布置应从设计阶段开始。在设计初始阶段,各个专业相互提交专业条件资料,这个阶段各专业设计人员应当考虑专业设计规划布置对日后施工安装所产生的影响,考虑设计方案中管路走向布局施工的可行性和合理性。各个专业在提交专业条件时除了要考虑满足自身专业要求和节约建筑面积外,也要考虑本专业管路设备的空间分布是否会对其他专业产生不良的影响。比如各个专业井道的面积分配布置既要节省建筑面积,也要满足各专业管路安装的空间要求,方便各专业之间的搭接配合;配电房、水泵房、空调机房、监控中心等管路集中的设备房位置的选取应尽量靠近建筑物中心,各类管道从中心向周围均匀分散布管;用电量集中的设备应尽量靠近配电房,以减少配电线路长度等等。各类管道设施在建筑空间各个层面的设计分布要预先做好专业间的沟通,对管路空间布置进行统一的规划,达成共同遵守的分布排位规则。

3合理规划机电设备安装时管线布局

机电设备安装阶段,管线合理布局是确定工程质量的关键。总承包单位在施工过程中机电设备安装综合排位布置规划起主导作用。在工程施工前,总承包单位拿到各专业的施工图纸后,就要尽快指派专业工程师审读图纸,了解各专业管道设备的安装要点和重点,对在结构施工阶段需要预埋的孔洞、构件等做出标识,并向分包单位做有针对性的技术交底,提醒分包单位注意那些重点预埋部位,防止因漏埋错埋孔洞、预埋件造成日后施工安装时无法按照设计的布置排位要求完成作业。各专业分包单位审读图纸的专业工程师也要及早发现并提出各专业在施工过程中可能出现的无法施工或可能会出现安装位置不合理的问题,集中统一提交总承包单位及设计单位核对,做出及时的更改。对预埋在剪力墙或楼板内的强弱电线管和冷热水管道等预埋管线,应严格按施工图施工,预埋在钢筋面层内部,保证预埋线管有足够的保护厚度,减少日后在墙身楼板打钻时打穿线管造成破坏。预埋在剪力墙或楼板内管线在拆除模板后,在管线所在的位置画出管线走向标识线,在墙身及楼板安装吊杆支架时,打钻吊杆支架螺栓就可以避开这些标识线所在的位置,以避免打穿预埋的管线。对项目大、机电专业多、路道设施多的工程,安装施工开始前,总承包单位应组织各专业分包单位的技术人员针对机电安装综合排位布置进行图纸会审或开专题会议。

对管道设备重迭交叉多的部位,例如公共走廊、大面积房间、地下室等部位,对排位布置展开讨论,达成排位规则。总承包单位可安排机电工程师将不同专业的平面图放在同一平面上重叠,删去对安装空间影响不大的支管小管,绘制成综合各个专业主要管路的综合平面布置图,并标识出各个专业管道及设备的管径,截面积、体积等数据,再进行平面位置调整,减少平面图上各个专业管道的交叉重迭,使各类管道走向条理分明。根据绘制成的机电管道设备综合平布置图,对管路平行交叉多、建筑空间小、结构梁大、有大风管大水管大设备的部位,或许有可能会出现排位困难的地方,再绘制出关键部位的剖面图。由总承包单位组织各专业安装分包单位,共同讨论,对关键部位的布置进行排位,确定天花标高净空高度及各类管路的空间次序。管道的外壁、法兰边缘及热绝缘层外壁等管路最突出部位距墙壁或柱边的净距不应小于100mm。对于并排管路上的并列阀门的手轮,其净距不小于100mm。

机电专业设备主管道安装完成后开始装修装饰工程,这时天花材质及高度基本确定,综合布置主要就集中在天花板下的布置,天花板下有强电系统的灯具,智能系统的广播、摄像头,消防系统的感应头、喷头,通风空调系统的排送风口等设施。布置时根据天花的材质规格型号、以及同专业设施间和不同专业设施间的规范间距要求,既要考虑天花面的观感上分布均匀美观,也要考虑各种设施的排位分布是否能满足各自的规范要求。块状天花下的机电设施应安装在靠近天花块中心,条状或整板的天花板下的设施应左右前后均匀规则排布。由于这是一项综合各专业间协调性的工作,这项工作一般也由总承包单位来完成,由总承包单位组织不同专业间的协调讨论直至平面布置最终确定。

南方地区沿外墙给水支管、雨污排水管、燃气管、空调冷凝水管等布管较多。考虑外墙面整洁美观,设计时就应尽量把管道分布在室内,如果室内空间不够或因管道安装在室内会影响其它建筑使用功能,外墙面上管道应考虑安放在不明显如外墙凹位等位置,再采用建筑室外饰材封包掩藏,或者在沿外墙的给水支管、排水管(燃气管一般统一油色,不允许涂其它颜色)均用涂料刷成与外墙面整段相同颜色,达到外观美观效果。