集成电路设计大赛与实践能力培养

北京工业大学电子信息工程学院 谢红云 张万荣 侯立刚 金冬月

集成电路设计大赛与实践能力培养

北京工业大学电子信息工程学院 谢红云 张万荣 侯立刚 金冬月

对于高校微电子集成电路的教师和学生来说，集成电路设计大赛提供了理论与实践结合的最好机会。通过教师指导和学生参与，学生完成电路设计、版图设计和性能验证，经历单片集成电路设计的完整流程。学生能够将掌握的理论知识和芯片版图设计及验证结合在一起，拓展了他们的能力和知识面；培养了注重细节，严谨认真的科研态度，切忌好高骛远；锻炼了团队合作的能力；增加了在学习和工作中的自信心。

集成电路设计大赛；实践；教学

0 引言

集成电路产业在国家经济发展和社会进步中扮演着非同寻常的角色。近年来，我国集成电路产业一直处于高速发展阶段，电路设计、制造能力以及封装测试技术都在逐渐缩小与国际先进水平的差距，甚至某些方面已经接近国际最先进水平[1]。

电影天下无贼中有句经典台词“21世纪最重要的是什么？人才！”，作为教师，听到这句话后我们充分的感受到了历史的使命感，我们有责任也有义务培养出具有核心竞争力的优秀人才，为集成电路产业的发展贡献一份自己的力量。然而随着集成电路产业的蓬勃发展，对从事集成电路行业的人才的能力的要求也越来越严苛，作为人才培养环节的基石的高校也面临着巨大的挑战和压力[2,3]，我校作为“国家集成电路人才培养基地”之一，更是承担着不可忽略的历史使命。

作为一名高校教师，我深刻的认识到，好多学生在动手能力上还有非常大的欠缺，实践出真知，只懂课本上的原理和实际动手操作还是有很大的差距的。集成电路设计大赛为广大学生提供了一个工程实践的机会，对培养学生的实践创新能力具有重要意义。

“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛为学生们提供Aether IC设计平台，并为获奖作品提供华润上华MPW流片机会。从电路的原理设计到最终的流片测试，学生们一步一步走完整个集成电路设计流程，对培养学生们的实践能力具有重大意义。

1 课堂理论知识的拓展

我们实验室的研究方向是射频单片集成电路芯片设计。学生们学习了射频/微波相关理论知识，集成电路设计理论及方法，单片集成电路芯片版图的设计等课堂理论知识，但缺乏真正完整从事单片集成芯片的经历。虽然这次集成电路设计大赛使用华润上华的工艺，没有提供射频IC电路设计模块，但我鼓励学生积极参加比赛，将所学的课堂理论知识与Aether IC设计平台结合起来。这样对学生们拓展知识面非常有帮助。一方面，通过这次比赛，学生们已经能熟练掌握了Aether IC设计平台的应用。触类旁通，参赛学生将来工作时在设计软件平台使用上就有了足够的锻炼和经验，可以很快接手新的设计软件平台。另一方面，通过参赛，集成电路设计和版图设计及规则验证的理论知识可以得到很好的应用，加深了对理论的理解。

2 注重细节，忌好高骛远

集成电路设计大赛的魅力在于，从设计到流片测试，所有的过程都要学生亲手实现，这需要学生对所有细节都有深刻的理解。而好多学生眼高手低，自己觉得什么都会做，然而动手的时候就会出现各种问题。有一名学生曾经这么跟我说过：“老师，我以后做集成电路设计，画版图这种活没什么技术含量…”我就建议他先画一画，结果由于不熟悉设计规则，导致DRC通不过，所以只有在实践中，才更容易发现自己的不足之处。

集成电路的设计流程中有好多工作要做，虽然集成电路的前端设计非常重要，但是集成电路的最终实现要靠制造集成电路的版图，因此能否设计集成电路版图，能否画好集成电路版图是至关重要的。版图的设计和绘制过程中更加注重细节，让学生们有一次完整的版图设计经历，对培养学生的缜密思维非常有帮助。

3 团队合作精神

完成整个集成电路的设计流程，仅靠一个人是很难的，尤其对于还没有什么集成电路设计经验的学生们来说，这几乎就是个不可能完成的挑战。所以学生们要分工合作，每个小组成员都有自己的任务，任何一个成员完不成自己的任务，就会导致整个项目的失败，而且前面同学的工作恰好就是后面同学工作的基础，因此每位成员都有了压力，都尽全力完成自己任务，这份责任让他们团结起来，共同迎接挑战。

在比赛过程中，学生们并不是只做完自己的工作就什么都不管了，他们在整个过程中一直都在互相沟通。期间也并不完全都是心平气和的，也有争执的时候，争执过后他们总能找到解决问题的方法。可能他们采取的并不是最优方法，但他们学会了站在别人的立场上考虑问题，也学会了适当的妥协。

可见，集成电路设计大赛对培养学生们的团结协作能力和集体荣誉感具有突出贡献，也对学生自身的沟通能力具有良好的促进作用。

4 自信与勇气

集成电路设计经验缺乏的学生而言，集成电路设计大赛不仅仅是一次机会，也是一次艰巨的挑战，虽然在老师的帮助下学到了丰富的集成电路设计方面的知识，但那只是纸上谈兵，真正实践起来还是具有非常大的挑战性的。在报名阶段，一个学生找到我：“老师，我想参加集成电路设计大赛，但是我只懂点电路原理，其他什么也不懂，连用什么EDA工具都不知道，我这样能参加吗？”

我便告诉他，首先这是一次非常好的机会，能有报名的想法就非常好，有了想法就想办法去做，即使失败了也没关系，没有谁会永远成功的；其次，还没有做怎么知道自己做不到呢？作为21世纪最优秀的人才，代表着我们国家未来的生产力，你们做不到那就没谁能做到了；最后，你们还有坚强的后盾呢，老师的支持和自己的努力，就能够攻克比赛中的种种难关。这名学生就这样报名了，他是幸运的，他把握住了这次实践的机会，可想而知帮助学生树立信心非常重要，有勇气开始才可能收获果实，不开始肯定就没有果实。

5 结束语

指导学生在实践活动中获取知识，在解决问题中运用已经获得的知识，这才是培养新世纪人才的最好途径。而集成电路设计大赛便为学生们提供了这样的平台，给予学生实践的机会，让学生们在实践中收获知识、培养创新能力、提高个人素养以及锻炼意志力。同时也为高校老师提供了一个良好的指导学生的平台。

[1]杜壮．《国家集成电路产业发展推进纲要》政策解读 集成电路:跨越千亿鸿沟 我们准备好了[J]．中国战略新兴产业,2014(14)．

[2]张兴,黄如,张天义,等．北京大学国家集成电路人才培养基地建设思路[J]．中国集成电路,2004(7):79-82．

[3]韩力,曾祥仁．电气信息类专业人才培养模式及教学内容体系改革的研究与实践田[J]．重庆大学学报:社会科学版,2001,7(5):78-79．

IC design contest and IC design practice

Xie Hongyun Zhang Wanrong Hou Ligang Jin Dongyue
(Beijing University of Technology,College of Electronic Information and Control Engineering，100124，China)

IC design contest provides a big chance for teachers and students to combine IC design theory and IC design practice. Students fi nish the whole IC design process of circuit design, layout design and verifi cation by themselves. IC design contest make students widen their knowledge, train their serious scientific attitude and team work ability. Student would also get confi dence through practicing in IC design contest.

IC design contes; Practice; Teaching

谢红云（1978—），女，河北石家庄人，博士，北京工业大学副教授，研究方向：射频集成电路设计。