微電子課程設計教學(xué)體系改革研究論文

　　摘要：微電子課程設計是微電子等專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課，是理論性和實(shí)踐性都非常強的一門(mén)課程。本文針對微電子等專(zhuān)業(yè)的本科生，改革微電子課程設計課程內容和方法，形成一套完整的課程內容，涵蓋從微電子工藝器件，到集成電路設計。

　　關(guān)鍵詞：微電子；課程設計；教學(xué)體系；改革研究

　　一、改革研究背景

　　微電子課程設計是微電子等專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課，是理論性和實(shí)踐性都非常強的一門(mén)課程[1—4]。微電子課程設計涉及了集成電路設計、半導體物理、半導體器件、工藝及材料等多個(gè)專(zhuān)業(yè)方面。筆者經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)與實(shí)踐，總結分析后發(fā)現如下兩點(diǎn)不足：

　　1。課程內容主要集中在電路方面，忽略了對微電子工藝及器件方面的教學(xué)與考核。對于微電子專(zhuān)業(yè)的本科生而言，該實(shí)驗應該重點(diǎn)包括兩部分內容——微電子工藝與器件、集成電路設計。其中，微電子工藝與器件主要包括微電子工藝模擬、微電子器件模擬和MEMS器件模擬三個(gè)模塊，相關(guān)軟件有Sentaurus Process、Taurus MEDICI、ANSYS等。學(xué)生掌握完成各種半導體器件的工藝方案設計、工藝參數優(yōu)化、直流特性分析、交流特性分析、頻率特性分析和簡(jiǎn)單門(mén)電路的器件級模擬，加深學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的理解和把握，培養設計創(chuàng )新能力[5]。

　　2。在電路方面，現有的教學(xué)內容過(guò)多偏重于模擬部分。課程應該加強數字集成電路的講解。傳統的集成電路主要分為數字集成電路和模擬集成電路兩部分，主要軟件有Cadence、Actel Designer、ADS等設計軟件。通過(guò)EDA軟件，實(shí)現不同層次和復雜度的模擬、數字集成電路設計實(shí)驗。完整的電路實(shí)驗可以切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力，增強就業(yè)競爭力。

　　二、改革研究目標和思路

　　本文研究目標是針對微電子等專(zhuān)業(yè)的本科生，依托南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程實(shí)驗教學(xué)中心良好的軟硬件環(huán)境，改革微電子課程設計課程內容和方法，形成一套完整的課程內容，涵蓋從微電子工藝器件，到集成電路設計。要求學(xué)生掌握半導體材料特性測試技術(shù)、微電子技術(shù)工藝參數測試分析技術(shù)和微電子器件設計與參數提取技術(shù)，能夠熟練使用集成電路EDA工具軟件，獨立完成基本電路設計。改革對加深學(xué)生對微電子專(zhuān)業(yè)知識的系統理解和掌握，培養設計創(chuàng )新能力，提高就業(yè)競爭力有著(zhù)良好的推動(dòng)作用[6]。

　　改革主要思路是將課程內容分成兩部分，即微電子器件的設計及模型參數的提取、集成電路設計，根據團隊中各個(gè)老師的研究方向，安排專(zhuān)人進(jìn)行課程內容建設，設計出符合本科生知識背景的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗。特別針對器件級和電路級的銜接，制定出可行的實(shí)驗內容。本課程要求學(xué)生先修完大學(xué)物理實(shí)驗，半導體物理，半導體器件，微電子學(xué)概論，模擬電子技術(shù)，數字集成電路設計，微電子制造技術(shù)和計算機輔助設計等理論課程后，再進(jìn)行本課程的學(xué)習。

　　三、改革研究?jì)热?/strong>

　　為了緊跟當今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步加強微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生的綜合基礎知識和專(zhuān)業(yè)素養，了解集成電路的整個(gè)設計流程，本改革全面系統地進(jìn)行了涉及從微電子工藝、器件、模型、IC設計等整個(gè)流程。旨在培養學(xué)生運用Sentaurus，ICCAP，Candece，Synopsys等EDA軟件進(jìn)行微電子工藝，器件模型以及IC集成電路設計，熟悉從工藝，器件至電路的整個(gè)設計流程，能進(jìn)行工藝級，器件級和電路級的設計工作[7]。改革內容主要包括如下兩部分：

　　1。微電子器件的設計及模型參數的提取。利用Sentaurus和ICCAP等仿真軟件，進(jìn)行集成電路工藝和器件的設計與模擬，然后對于建立的器件結構進(jìn)行相關(guān)模型參數的提取。具體包括：①器件結構的實(shí)現；②器件特性的表征；③器件模型參數的提取。

　　2。集成電路設計。①模擬集成電路模塊包括了從最基本的單管放大器到具有較為完整功能的集成電路芯片的設計內容，借助于實(shí)驗內容的推進(jìn)，學(xué)生可以實(shí)現從電路設計、電路仿真、版圖設計、版圖驗證、芯片測試的模擬集成電路設計流程。②數字集成電路模塊可以完成包括數字集成電路前端和后端實(shí)驗內容，學(xué)生可以完成從系統定義、RTL綜合、時(shí)序分析、可測性設計到版圖實(shí)現的完整數字集成電路設計流程[8]。并且配備了先進(jìn)的集成電路測試系統，做到虛擬仿真與實(shí)際硬件仿真相結合，進(jìn)行復雜系統功能的驗證。

　　四、改革研究意義

　　1。加強學(xué)生對整個(gè)集成電路設計流程的掌握，充實(shí)南京郵電大學(xué)微電子專(zhuān)業(yè)面向“卓越工程師”培養的`實(shí)踐教學(xué)體系的建設，提高學(xué)生們的實(shí)踐操作能力，加深對理論知識的理解和掌握。

　　2。重構優(yōu)化現有的微電子專(zhuān)業(yè)設計課程安排，針對當今先進(jìn)集成電路設計，形成涉及從微電子底端（工藝級和器件級）至頂端（電路級和系統級）的一整套課程設計。

　　3。培養學(xué)生對微電子相關(guān)的EDA軟件的學(xué)習與使用，并形成一批具有理論基礎、能提高學(xué)生EDA使用技能的創(chuàng )新項目，提升學(xué)生們的創(chuàng )新意識，培養他們探索新事物的勇氣，使他們更加適應新世紀的挑戰。

　　五、總結

　　改革內容涉及了微電子工藝、器件制作、參數提取以及IC電路設計，這些知識和技能的培養是作為微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生必備的，同時(shí)也是學(xué)生后續進(jìn)入研究生階段從事微電子相關(guān)科學(xué)研究的基礎；改革中涉及到的各種EDA軟件的學(xué)習與使用，均是當今先進(jìn)集成電路設計中正在使用的，這些技能的學(xué)習與掌握有助于提高學(xué)生們的綜合素質(zhì)，提升他們將來(lái)畢業(yè)后的就業(yè)競爭力，也有助于加快我國的現代化建設，實(shí)現“中國夢(mèng)”。

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