集成电路后端设计方向课程群建设初探

2021-12-30阮伟华

科学咨询 2021年20期

阮伟华

(三江学院电子信息工程学院江苏南京 210016)

集成电路设计与集成系统专业培养集成电路设计与系统应用开发的应用型高级专门人才（集成电路后端设计工程师、集成电路测试设计工程师、集成电路现场应用设计工程师），涉及国计民生的各个领域。随着产业和技术发展，集成电路自2014年首次写入中国政府工作报告，重要性日益提升，2018年更是被列为加快制造强国建设需推动的五大产业之首。集成电路设计方面的人才需求剧增，根据《中国集成电路产业人才白皮书(2018—2019年版)》[1]，预计到2021年前后，全行业人才需求规模为72.2万人左右，设计业26.8万人。到2018年底，我国集成电路设计业现有16.0万人，缺口是10万人。集成电路后端设计方向群的建设是服务于集成电路设计与集成系统专业的学生，培养他们成为集成电路后端工程师或从事其他相关的工作。

一、教学大纲修订及理论与实践教学内容改革

（一）教学大纲修订

对于数字集成电路后端设计和模拟集成电路后端设计这两门课程教学大纲修订，首先要了解这两门课的前期必修的基础课程，主要有电路分析、模拟/数字电子技术、模拟/数字集成电路设计以及半导体器件物理等，再依据本校学生的情况和长三角市场的需求来进行编写。该两门课程要求学生具有集成电路智能化设计软件和微电子器件等方面知识，熟练使用常用领域分析工具、分析相关工程问题、研究解决方案、开展具体项目的研发与制造工作，具有解决多种工程技术问题的思维能力、实际操作能力和工程创新能力。而对于高速PCB设计这门课程则要求学生具有电子电路等方面知识，熟练使用常用领域软件来分析相关工程问题、研究解决方案、开展具体项目的研发与制造工作，具有解决多种工程技术问题的思维能力、实际操作能力和工程实践创新能力。

（二）理论与实践教学内容改革

该课程体系具有知识面广，专业领域强，应用性更强。因此在教学过程中采用多媒体互动式与传统教学结合、课程教学与实验教学相结合的方式。重视能力培养，重视实践，让学生在实践活动中锻炼成长，多安排学生到企业参观、邀请企业人员来校授课，增加学生对毕业后实际工作岗位的认知。

实践教学内容主要依据新修订的教学大纲编写实验内容。实践环节的创新主要体现在实验教学方法的改革。紧密结合社会需求，明确专业培养目标，注重实践能力培养，以课内实验、课程设计、综合实践、毕业设计和课外创新活动为载体，增加实践环节的就业导向作用。探索课堂理论知识—实验室研究—工厂生产实习—工程项目设计理论与实践相结合的教学模式。

二、教材建设

对于教材建设要因课程而异，各个课程的老师根据自己经验及手头上现有的资源，以新编写的大纲为指导进行编写。我校数字集成电路后端设计采用的方式是先教学再编写，首先完成PPT和线上视频，经过1～2年的教学积累足够的资料再进行教材的编写。对于高速PCB设计这门课程的教材编写则是先采用文献[2]进行教学，然后根据大纲和多年的电子竞赛所整理的相关实例对文献[2]进行选择性删除和补充。而对于模拟集成电路后端设计这门课程教材的编写则是对文献[3]的改编。因为本人不但是该课程群建设的项目负责人也是模拟集成电路后端设计的任课老师及该教材的编写者，所以在此重点介绍一下该教材的建设相关情况。

文献[3]是在国家集成电路设计深圳产业化基地(简称“深圳IC基地”)和中国华大九天软件有限公司（简称“华大九天”）的大力支持下，由深圳IC基地与深圳大学信息工程学院EDA技术中心的专家共同撰写的，基于国产集成电路设计工具(ZENI)的集成电路设计技术用书。该书从全定制集成电路的设计原理、设计流程、设计范例入手，详细介绍了ZENI工具的使用方法、注意事项、设计要点；从结合基本工艺的库单元建立出发，详细论述了集成电路设计的基本原理与设计流程。该书力求通过设计实现的具体进程，帮助初学者了解与理解集成电路设计的基本原理和基本过程，达到设计入门的目的。华大九天成立于2009年，致力于面向半导体行业提供一站式EDA及相关服务，是目前国内规模最大、技术实力最强的EDA龙头企业。在EDA方面，华大九天可提供模拟/数模混合IC设计全流程解决方案、数字SoC IC设计与优化解决方案、晶圆制造专用EDA工具和平板显示（FPD）设计全流程解决方案，拥有多项全球独创的领先技术。围绕EDA提供的相关服务包括设计服务及晶圆制造工程服务，其中晶圆制造工程服务包括PDK开发、模型提取以及提升大数据分析等。

从上述可知，模拟集成电路后端设计这门课程突出的特点就是教材中的软件是采用国产软件，这是有别于其他教材的，其他教材基本上都是采用国外的Cadence公司的集成电路设计软件。由于华大九天的EDA软件已经从ZENI升级到Aether。所以文献[3]改版后的书名为基于Aether的集成电路设计与实现技术，目前该教材已经完稿，校稿之后就可出版。Aether在集成电路原理图设计、仿真、版图设计和物理验证方面相比ZENI，不论是在功能上还是在运行速度上都有质的飞跃。

三、课程考核办法改革

课程考核是课程教学的最后一个环节，是评介教学效果的一个重要手段，在教学过程中起着举足轻重的作用。课程考核是检验学生对所学课程理论知识与实践能力掌握与否的关键指标，也是考核教师教学质量、教学能力的方法之一。传统的课程考核主要分三步，一是过程性考核，二是终结性考核，三是得到总评成绩[4]。过程性考核可推行多种形式 (笔试、答辩、上机、测验、论文等)、多个阶段(平时测验、作业测评、企业实践、期末考试等)、多种类型(作品、课堂讨论、课内测试、创作设计、研究性学习报告、文献综述报告、实验报告、设计报告、调查报告、课程论文、课外作业、竞赛等)，并贯穿于教学全过程和各个方面。终结性考核则是通过期末考试来体现。期末考试试题除了考查学生对基础理论知识的记忆和理解外，还要着重考查学生对理论的灵活运用能力、动手操作能力以及思维创新能力，并加强考试结果的分析与反馈，实现考试的科学化和规范化。总评成绩等于过程性考核成绩和期末考试成绩加权求和。

本课程群的内容侧重于工程实际应用，所以结合课程性质，考核形式要理论与实践相结合进行考核，并适当提高实践考核的比重。比如在过程考核中增加学生自主创新的考核，允许学生提出自己的观点，哪怕这种观点没有实际的可行性，目的就是鼓励学生勇于创新，敢于创新，这样可以有效提高学生的学习兴趣、增强学习效果，可以进一步完善教师的教学方法，更加有利于教学相长。