時(shí)間：2022-09-09 00:35:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞 集成電路設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 教學(xué)探索
中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2015）19-0006-02
1958年，美國德州儀器公司的基爾比發(fā)明了第一塊集成電路，隨著半導(dǎo)體工藝和集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，集成電路的規(guī)模可以達(dá)上億個(gè)晶體管。集成電路具有速度快、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療設(shè)備、手機(jī)和其他消費(fèi)電子，其2012年集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。
自2006年以來，我國集成電路的產(chǎn)值為126億美元，占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的5.1%，2013年我國集成電路的產(chǎn)值為405億美元，占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的13.3%。2006年到2013年的年復(fù)合增長率達(dá)到18%，遠(yuǎn)超過全球集成電路產(chǎn)業(yè)整體增速。我國集成電路行業(yè)的產(chǎn)值如表1所示。
近年來，半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)在國家政策支持下發(fā)展迅速，因此對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求劇增。為了滿足社會(huì)日益發(fā)展的需要，國家在高校內(nèi)大力推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的課程，并且取得了較好的效果，使人才缺口減小，但是還是不能滿足國內(nèi)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才實(shí)際數(shù)量的需求。為了更好地加快集成電路設(shè)計(jì)人才的的培養(yǎng)，本文針對(duì)《數(shù)字集成電路原理》教學(xué)中存在的問題，并且根據(jù)教學(xué)的現(xiàn)狀，探索出集成電路設(shè)計(jì)的教學(xué)改革。
一、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理教學(xué)中的現(xiàn)狀
集成電路設(shè)計(jì)相對(duì)于以分立器件設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)的電子類專業(yè)而言，偏向于系統(tǒng)級(jí)的大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，因此，微電子專業(yè)和集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生注重設(shè)計(jì)方法的形成，避免只懂理論、不懂設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。即使學(xué)生掌握了設(shè)計(jì)的方法，能夠進(jìn)行一些小規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì)，但是設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品不能用，不能滿足用戶的需求。這就成了數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理面臨的問題。
二、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理教學(xué)改善的方法
（1）針對(duì)上述的問題，在多年教學(xué)的基礎(chǔ)上，在教學(xué)方法上進(jìn)行改進(jìn)，改變傳統(tǒng)的以教師為中心，以課堂講授為主的教學(xué)方式，采用項(xiàng)目化教學(xué)來解決數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中只懂理論、不懂設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。注重?cái)?shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與相關(guān)課程之間的內(nèi)部聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過將一個(gè)項(xiàng)目拆分成幾個(gè)小項(xiàng)目，使學(xué)生在項(xiàng)目中逐漸加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解，并且將課程的主要內(nèi)容相互銜接與融合，形成完整的集成電路設(shè)計(jì)概念。學(xué)生分成5-8人一組，通過小組的方式加強(qiáng)了學(xué)生的相互合作能力，讓學(xué)生更有責(zé)任感和成就感。學(xué)生應(yīng)用相關(guān)的EDA軟件來完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，能夠掌握硬件描述語言、綜合應(yīng)用等數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)工具。
（2）通過PDCA戴明環(huán)的方式改善了集成電路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可用度不高的問題。在集成電路設(shè)計(jì)過程中，通過跟蹤課內(nèi)外學(xué)生設(shè)計(jì)中反應(yīng)的問題，對(duì)項(xiàng)目難易度的進(jìn)行調(diào)整，提高學(xué)生計(jì)劃、分析、協(xié)作等多方面的能力。結(jié)合新的技術(shù)或者領(lǐng)域，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過PDCA戴明環(huán)的方式來持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法，使其滿足社會(huì)對(duì)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)人才的需求。PDCA戴明環(huán)如圖2所示。
（3）開展校企合作的方式，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)企業(yè)和學(xué)校的共同發(fā)展。這種方式實(shí)現(xiàn)了學(xué)校與企業(yè)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，資源共享，培養(yǎng)出更加適合社會(huì)所需要的集成電路設(shè)計(jì)人才，也能夠讓學(xué)校和企業(yè)形成無縫對(duì)接。
三、小結(jié)
隨著大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)展，更多的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，因此，使用最新的設(shè)計(jì)工具，合理設(shè)置《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》的教學(xué)內(nèi)容，可以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過對(duì)《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》課程教學(xué)的探索，改變了以教師為中心的傳統(tǒng)采理論課教學(xué)方式，充分發(fā)揮了學(xué)生的能動(dòng)性和協(xié)作能力，使學(xué)生理論與實(shí)踐都能夠滿足集成電路設(shè)計(jì)人才的要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]殷樹娟，齊巨杰. 集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)現(xiàn)狀及探索[J].中國電力教育，2012，（4）：64-65.
[2]王銘斐，王民，楊放.集成電路設(shè)計(jì)類EDA技術(shù)教學(xué)改革的探討[J].電腦知識(shí)與技術(shù)， 2012，8（9）：4671-4672.
一、完善課程設(shè)置
合理設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容，是提高人才培養(yǎng)水平的關(guān)鍵。2009年，黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)制定了該專業(yè)的課程體系，經(jīng)過這幾年教學(xué)工作的開展與施行，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學(xué)開展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。首先，在課程設(shè)置與課時(shí)安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于部分課程調(diào)整其所開設(shè)的學(xué)期及課時(shí)安排，不同課程中內(nèi)容重疊的章節(jié)或相關(guān)性較大的部分可進(jìn)行適當(dāng)刪減或融合。如：在原來的課程設(shè)置中，“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門級(jí)電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對(duì)于各種元器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、工作原理、基本參數(shù)、工藝和版圖等這些基礎(chǔ)知識(shí)都是一知半解，因此對(duì)門級(jí)電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識(shí)，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會(huì)出現(xiàn)重疊。在調(diào)整后的課程設(shè)置中，先開設(shè)了“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識(shí)首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對(duì)于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時(shí)會(huì)更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時(shí)也避免了內(nèi)容重復(fù)講授的問題。此外，這樣的課程設(shè)置安排，將有利于本科生在“大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競(jìng)爭(zhēng)，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識(shí)儲(chǔ)備不足、實(shí)踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發(fā)揮。調(diào)整課程安排后，本科生通過秋季學(xué)期中基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時(shí)能夠確保擁有足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個(gè)人爭(zhēng)得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。第三，在選擇優(yōu)秀國內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，從科研前沿、新興產(chǎn)品及技術(shù)、行業(yè)需求等方面提取教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時(shí)了解前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。
二、變革教學(xué)理念與模式
CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國內(nèi)外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創(chuàng)新教育結(jié)合課程教學(xué)模式，旨在緩解高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求的沖突[4]。在實(shí)際教學(xué)過程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SARADC）”的課題項(xiàng)目開展教學(xué)內(nèi)容，將各個(gè)獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時(shí)，通過以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過對(duì)新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎(jiǎng)勵(lì)加分的形式以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學(xué)生得分，而是以畢業(yè)論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對(duì)于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)。可通過參加研討會(huì)、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)定期邀請(qǐng)校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。
三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)
首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，為今后競(jìng)爭(zhēng)打下良好的基礎(chǔ)。2009—2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對(duì)目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要[5]。其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)。如通過運(yùn)算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態(tài)機(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)模混合集成電路的設(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對(duì)于數(shù)字、模擬、數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會(huì)貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊(cè)，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊(cè)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。
四、搭建校企合作平臺(tái)
近年來，北京電子協(xié)會(huì)著手主辦了“全國大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”，為各高校的在校大學(xué)生提供了一個(gè)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)競(jìng)賽的良好平臺(tái)。通過大賽的舉辦，不僅提高了本科教學(xué)工作的積極性和教學(xué)質(zhì)量，更加有利了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，大賽以集成電路產(chǎn)業(yè)為背景，聯(lián)合各高校與企業(yè)參與其中，促進(jìn)了高校間和校企間的交流與合作，并且通過大賽可以幫助企業(yè)發(fā)掘有潛力的優(yōu)秀專業(yè)人才，而對(duì)于參賽學(xué)生而言亦是為其就業(yè)拓寬了渠道。2012—2015年期間，黑龍江大學(xué)連續(xù)參加多屆“全國大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”，本科生及研究生組都分別取得過特等獎(jiǎng)和一、二、三等獎(jiǎng)的好成績(jī)，并獲得了華潤上華0.35umCMOS工藝的多次流片機(jī)會(huì)，這對(duì)于本科階段的學(xué)生來說是彌足珍貴的學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。通過參加大賽，學(xué)生不僅積累了實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，完善了知識(shí)結(jié)構(gòu)，更對(duì)競(jìng)技精神有了一種新的認(rèn)識(shí)與體會(huì)，增強(qiáng)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)和能力。同時(shí)，在競(jìng)賽過程中，令學(xué)生對(duì)自身的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)有了明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)于其專業(yè)能力和發(fā)展?jié)撡|(zhì)也是一次很好的發(fā)掘。在今后的賽事中，我們會(huì)借鑒以往的大賽經(jīng)驗(yàn)，對(duì)參賽的本科生和研究生進(jìn)行合理的培訓(xùn)和實(shí)踐訓(xùn)練，成員以高年級(jí)帶低年級(jí)、老隊(duì)員帶新隊(duì)員、理論型學(xué)生與實(shí)踐性學(xué)生相結(jié)合的模式組隊(duì)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)傳承、知識(shí)共享與交流、創(chuàng)新實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作等優(yōu)勢(shì)，有利于專業(yè)的發(fā)展以及各屆學(xué)生專業(yè)能力和創(chuàng)新能力的提高。
作者：卜丹 邱成軍 竇雁巍 單位：黑龍江大學(xué)
【關(guān)鍵詞】數(shù)字 FPGA集成 電路驗(yàn)證
對(duì)于數(shù)字集成電路而言，其涉及到的工作都是比較復(fù)雜的，自身的功能也比較多樣，為了在驗(yàn)證方面獲得較高的提升，必須在驗(yàn)證指標(biāo)、驗(yàn)證手段上進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證而言，其本身就是重要的組成部分，而在參數(shù)的驗(yàn)證和功能的分析方面，都表現(xiàn)出了一定的復(fù)雜特點(diǎn)，傳統(tǒng)的模式無法滿足現(xiàn)階段的需求。所以，我們要針對(duì)數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證的特點(diǎn)、目的、要求，完成各項(xiàng)工作的不斷提升。在此，本文主要對(duì)數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證展開討論。
1 FPGA概述
在數(shù)字集成電路當(dāng)中，F(xiàn)PGA所發(fā)揮的作用是非常積極的，現(xiàn)如今已經(jīng)成為了不可或缺的重要組成部分。從應(yīng)用的角度來分析，F(xiàn)PGA是一種現(xiàn)場(chǎng)編程門陣列，它主要是在可編程器基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。可編程器主要包括PAL、GAL、CPLD等等。FPGA在具體的應(yīng)用過程中，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，其主要是作為專用集成電路領(lǐng)域的服務(wù)，并且自身所代表的是一種半制定的電路。從客觀的角度來分析，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)和應(yīng)用，不僅在很多方面解決了定制電路所表現(xiàn)出的不足，同時(shí)又在很大程度上克服了原有的問題，主要是克服了編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。由此可見，數(shù)字集成電路在應(yīng)用FPGA以后，本身所獲得的進(jìn)步是非常突出的，并且在客觀上和主觀上，均創(chuàng)造了較大的效益，是非常值得肯定的。
2 FPGA器件介紹
隨著數(shù)字集成電路的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA的應(yīng)用效果也越來越突出。目前，關(guān)于數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證，業(yè)界內(nèi)展開了大量的討論。對(duì)于FPGA驗(yàn)證而言，需從客觀實(shí)際出發(fā)。FPGA器件，是驗(yàn)證數(shù)字集成電路的主要工具，因此首先要在該方面做出足夠的努力。在芯片流片之前，對(duì)數(shù)字集成電路的整體設(shè)計(jì)，開展有效的FPGA驗(yàn)證，能夠針對(duì)數(shù)字集成電路的實(shí)際工作情況，進(jìn)行深入的了解和分析；針對(duì)遇到的問題，可以采取有效的方案來解決，避免造成較大的損失。
相對(duì)而言，采用FPGA進(jìn)行驗(yàn)證的過程中，硬件環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)是比較高的。首先，我們?cè)隍?yàn)證工作之前，必須設(shè)計(jì)出相應(yīng)的PCB板，完成相關(guān)系統(tǒng)的驗(yàn)證和構(gòu)建。其次，在驗(yàn)證的過程中，必須充分考慮到成本的問題，與芯片的流片費(fèi)用相比較，F(xiàn)PGA的驗(yàn)證成本較低，是主流的選擇。第三，數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證過程中，多數(shù)情況是由兩個(gè)部分組成的，分別是FPGA和器件。器件主要包括開關(guān)、存儲(chǔ)器、LED、轉(zhuǎn)接頭等等。
數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證時(shí)，需針對(duì)不同的電路實(shí)施有效的驗(yàn)證。例如，在實(shí)際工作當(dāng)中，如果是要驗(yàn)證EPA類型的芯片，必須對(duì)成本因素進(jìn)行充分的考量。建議選擇Spartan3 XC3S1500 FPGA進(jìn)行驗(yàn)證處理。選擇該類型的FPGA，原因在于，其芯片為150萬門級(jí)，能夠滿足EPA的客觀需求。同時(shí)，在FPGA的利用率方面，超過了90%，各方面均取得較好成果。
3 基于FPGA的驗(yàn)證環(huán)境
數(shù)字集成電路在目前的發(fā)展中，獲得了社會(huì)上廣泛的重視，并且在很多方面都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的高端性。為了在FPGA驗(yàn)證方面取得更多的進(jìn)展，必須針對(duì)驗(yàn)證環(huán)境進(jìn)行深入的分析。本文認(rèn)為，一個(gè)比較完整的驗(yàn)證方案，其在執(zhí)行過程中，必須充分的考慮到芯片的實(shí)際工作環(huán)境，考慮到理想的驗(yàn)證環(huán)境，考慮到二者的具體差別。尤其是在網(wǎng)絡(luò)的工作環(huán)境方面，其包含很多復(fù)雜的數(shù)據(jù)包，將會(huì)對(duì)最終的驗(yàn)證造成不利的影響。例如，我們?cè)陂_展EPA芯片的驗(yàn)證工作中，可嘗試使用OVM庫類驗(yàn)證芯片的基本通信系統(tǒng)、功能，再利用FPGA的輔助驗(yàn)證，與時(shí)鐘進(jìn)行同步處理，從而選擇合理的驗(yàn)證方式，針對(duì)數(shù)字集成電路完成比較全方位的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)客觀工作的較大進(jìn)步。
4 關(guān)于數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證的討論
數(shù)字集成電路FPGA的驗(yàn)證工作，在很多方面都表現(xiàn)出了較高的復(fù)雜性和較強(qiáng)的技術(shù)性，現(xiàn)階段的部分工作雖然得到了較大的進(jìn)步，但也有一些問題，還沒有進(jìn)行充分的解決，這對(duì)將來的發(fā)展，會(huì)產(chǎn)生一定的威脅和不良影響。例如，F(xiàn)PGA基于查找表結(jié)構(gòu)，有固定的設(shè)計(jì)約束和要求，以及定義明確的標(biāo)準(zhǔn)功能，而ASIC基于標(biāo)準(zhǔn)單元和宏單元，按照一般IC設(shè)計(jì)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的工藝線進(jìn)行流片，在設(shè)計(jì)時(shí)存在的選項(xiàng)以及需要考慮的問題往往比FPGA多很多，所以在將FPGA設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為ASIC設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮如何轉(zhuǎn)化并了解這些轉(zhuǎn)化可能帶來的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。
5 總結(jié)
本文對(duì)數(shù)字集成電路FPGA驗(yàn)證展開討論，從目前的工作來看，F(xiàn)PGA在驗(yàn)證過程中，表現(xiàn)出的積極效果還是非常值得肯定的，各項(xiàng)工作均未出現(xiàn)惡性循環(huán)。今后，應(yīng)在數(shù)字集成電路以及FPGA驗(yàn)證兩方面，開展深入的研究，健全工作體系的同時(shí)，加強(qiáng)操作的簡(jiǎn)潔性。
參考文獻(xiàn)
[1]陳玉潔，張春.基于EDA平臺(tái)的數(shù)字集成電路快速成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，09：101-102+107.
[2]張娓娓，張?jiān)缕剑瑓慰∠?常用數(shù)字集成電路的使用常識(shí)[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，03：65-68.
[3]呂曉春.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)理論研究[J]. 就業(yè)與保障，2012，12：32-33.
[4]伍思碩，唐賢健.數(shù)字集成電路的應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014，19：4476-4477.
[5]閆露露，王容石子，尹繼武.基于AT89C51的數(shù)字集成電路測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量，2010，08：7-9.
作者簡(jiǎn)介
于維佳 （1982-），男，廣西壯族自治區(qū)柳州市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)橹悄軝z測(cè)與控制技術(shù)。
作者單位
1.柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545616
【關(guān)鍵詞】微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革
【中圖分類號(hào)】G424 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006-5962（2013）02（a）-0019-01
引言：
微電子學(xué)是一門發(fā)展極為迅速的學(xué)科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微電子學(xué)發(fā)展的方向。現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)信息社會(huì)，信息技術(shù)發(fā)展的方向是多智能化、網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)體化。要求系統(tǒng)獲取和存儲(chǔ)海量的多媒體信息、以極高速度精確可靠的處理和傳輸這些信息并及時(shí)地把有用信息顯示出來或用于控制。所有這些都只能依賴于微電子技術(shù)的支撐才能成為現(xiàn)實(shí)。超高容量、超小型、超高速、超高頻、超低功耗是信息技術(shù)無止境追求的目標(biāo)，是微電子技術(shù)迅速發(fā)展的動(dòng)力。
目前我國的微電子行業(yè)領(lǐng)域正以日新月異的速度高速向前發(fā)展，但是微電子專業(yè)學(xué)生往往理論強(qiáng)于實(shí)踐，成為制約我國微電子行業(yè)發(fā)展的最大障礙。為了培養(yǎng)出合格的微電子專業(yè)畢業(yè)生，在微電子教學(xué)過程中必須理論和實(shí)踐并重。
我們?cè)诮Y(jié)合我校多年微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐工作以及目前微電子行業(yè)的現(xiàn)狀和前景，提出了在本科階段微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容――抓好兩大平臺(tái)建設(shè)；革新實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的新思路――因人而宜，因材施教，學(xué)生為主，教師為輔。
微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
在實(shí)驗(yàn)改革中主要分成兩大主要平臺(tái)：集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)和集成電路測(cè)試平臺(tái)。
集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)：
實(shí)驗(yàn)室是開展研究性教學(xué)、培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要陣地。微電子實(shí)驗(yàn)所涉及的一些必要的實(shí)驗(yàn)裝備往往價(jià)格不菲，而一些綜合性、設(shè)計(jì)性、研究探索性實(shí)驗(yàn)以及課程綜合設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)級(jí)先進(jìn)設(shè)備和測(cè)試儀表更是價(jià)格驚人，在本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中根本無法配置。為了解決這一矛盾，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建設(shè)中引進(jìn)先進(jìn)的EDA軟件，包括ECAD和TCAD軟件構(gòu)建集成電路設(shè)計(jì)模塊。在這個(gè)模塊中學(xué)生可以完成（1）數(shù)字IC和模擬IC的設(shè)計(jì)：進(jìn)行數(shù)字集成電路、模擬集成電路和片上系統(tǒng)SoC的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；（2）可以完成版圖設(shè)計(jì)：進(jìn)行數(shù)字集成電路版圖設(shè)計(jì)、模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)；（3）還可以完成器件和工藝設(shè)計(jì)：進(jìn)行微電子器件、納電子器件和光電子器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能仿真、工藝設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化和虛擬制造的實(shí)驗(yàn)。利用這些軟件學(xué)生不僅可以完成一些過去因條件限制根本無法完成的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，更主要的是學(xué)生在開展科技創(chuàng)新訓(xùn)練和復(fù)雜程度高的系統(tǒng)級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可以首先利用這些軟件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真分析、反復(fù)修改，在獲得正確設(shè)計(jì)和初步結(jié)果后再利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這樣做不僅減少了研究工作和實(shí)驗(yàn)工作的盲目性，而且降低了運(yùn)行成本和設(shè)備維修率，提高了設(shè)備利用率。
集成電路測(cè)試平臺(tái)：
該平臺(tái)是針對(duì)微電子技術(shù)本科專業(yè)中關(guān)于半導(dǎo)體器件物理、固體電子導(dǎo)論、微電子器件設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、集成電路測(cè)試等課程的教學(xué)要求，完成以下幾個(gè)模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：（1）半導(dǎo)體材料測(cè)試模塊。通過四探針測(cè)試儀（包括電腦、軟件）、導(dǎo)電類型鑒別儀、半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)測(cè)試儀和少子壽命測(cè)試儀可進(jìn)行半導(dǎo)體材料（硅片）的導(dǎo)電類型、電阻率、電導(dǎo)率和少子壽命測(cè)試等實(shí)驗(yàn)和研究。（2）半導(dǎo)體器件測(cè)試模塊。通過晶體管特性測(cè)試測(cè)試儀、數(shù)字萬用表、半導(dǎo)體特性分析儀和CV特性測(cè)試儀可進(jìn)行二極管、NPN、PNP、MIS和MOS晶體管的特性測(cè)試和參數(shù)提取的實(shí)驗(yàn)和研究。（3）IC在晶圓測(cè)試模塊。通過STl03A手動(dòng)探針臺(tái)、數(shù)字示波器和邏輯分析儀可進(jìn)行集成電路和半導(dǎo)體器件性能的在晶圓測(cè)試的實(shí)驗(yàn)和研究。（4）版圖分析與電路提取模塊，利用大平臺(tái)顯微鏡、計(jì)算機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像頭可進(jìn)行集成電路的版圖分析、圖形測(cè)量和電路提取實(shí)驗(yàn)和研究。
微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程新教學(xué)體系：
為了培養(yǎng)高素質(zhì)的、有創(chuàng)新能力的、符合新時(shí)代要求的學(xué)生，我們制定了新的微電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱。新大綱具有以下特點(diǎn)：（一）內(nèi)容覆蓋范圍廣，包括大部分微電子專業(yè)課程內(nèi)容：半導(dǎo)體器件物理、固體物理、集成電路版圖和工藝設(shè)計(jì)、集成電路CAD和微電子器件等等；（二）對(duì)實(shí)驗(yàn)者水平要求更高，編排結(jié)構(gòu)更合理。大部分實(shí)驗(yàn)包含基本驗(yàn)證性和綜合分析性，要求學(xué)生掌握扎實(shí)的基本知識(shí)，突出對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育；（三）大綱規(guī)定了必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)兩種類型實(shí)驗(yàn)，必做類型要求所有學(xué)生都要完成，而選做實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)部分學(xué)生開設(shè)的能力提高型實(shí)驗(yàn)，做到“因人而宜，因材施教”。
與此同時(shí)，根據(jù)大綱的修訂，我們對(duì)《微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)》講義進(jìn)行了重新編排，以了解新知識(shí)，掌握新技能，培養(yǎng)新能力為重點(diǎn)。通過大綱和講義的修訂和編排都為微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。
“數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)就業(yè)班”已于2005―2006年成功舉辦三期，學(xué)員有來自高校研究生、在職工作人員、應(yīng)屆畢業(yè)理工科學(xué)生等，實(shí)踐性的課程使學(xué)員完成從對(duì)IC設(shè)計(jì)的陌生到熟悉的過程，親歷IC設(shè)計(jì)整個(gè)前端流程。開班以來得到學(xué)員的廣泛認(rèn)可，學(xué)員在本課程中學(xué)到的技術(shù)在求職中起到了關(guān)鍵性作用，先后有多名學(xué)員就職于國內(nèi)知名IC設(shè)計(jì)公司，包括威盛、華大、六合萬通、華為等，受到用人單位的好評(píng)。同時(shí)，在實(shí)踐過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和新的方法，將在第四期中得到提升和發(fā)展。
如果您正在為就業(yè)發(fā)愁，正在苦苦尋找一份高薪工作在北京.上海這些大城市大展宏圖；
如果您想從事IC設(shè)計(jì)行業(yè)卻不知道從哪里入手；
如果您剛剛踏入IC設(shè)計(jì)行業(yè)，感覺技術(shù)和工作壓力很大；
那本課程將會(huì)帶你踏上這條充滿前途的金光大道，您的職業(yè)人生將從此與眾不同……
課程特色
教授IC前端設(shè)計(jì)全部流程
最實(shí)用、最常用的IC前端技術(shù)和方法
真實(shí)實(shí)踐環(huán)境，先進(jìn)設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手制作
課程大綱:
1. Unix/Linux操作系統(tǒng)使用
3. 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)
4. 半導(dǎo)體電路和工藝基礎(chǔ)
5. 數(shù)字邏輯
6. 數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)流程
7. 硬件描述語言和電路設(shè)計(jì)
8. 電路驗(yàn)證技術(shù)
9. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐
10. 電路設(shè)計(jì)進(jìn)階
11. ASIC和SOC設(shè)計(jì)導(dǎo)論
12. FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證初步
13. 微處理器結(jié)構(gòu)
14. 邏輯綜合初步
15. 可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)
16. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐
招生對(duì)象
電子、計(jì)算機(jī)、通信等相關(guān)專業(yè)大學(xué)應(yīng)屆本科畢業(yè)生和低年級(jí)研究生
參加工作不久，需要提升技術(shù)水平和熟悉設(shè)計(jì)流程的在職工程師
或其它理工科背景有志于IC設(shè)計(jì)工作的轉(zhuǎn)行人員
開課時(shí)間 2006年8月 16日.
課時(shí)數(shù)共 110學(xué)時(shí)
上課時(shí)間
每周一、三、五晚18:30～21:30 ，每周日下午13：00～17：00
每周二、四、六自修及作業(yè)
上課地點(diǎn) 清華大學(xué)東主樓9區(qū)103
費(fèi)用 報(bào)名費(fèi)100元
學(xué)費(fèi)4500元，包括聽課、講義、資料、輔導(dǎo)、上機(jī)軟硬件費(fèi)用、證書等，食宿自理。
優(yōu)惠
2006年8月10日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4300元！
在校學(xué)生2006年8月10日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4000元!
5人以上團(tuán)體報(bào)名可九折優(yōu)惠！
聯(lián)系方式
電話：010-58815958轉(zhuǎn)601/602
郵件：.cn
網(wǎng)址：.cn
第二期數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)提高班'
北京第五日IC設(shè)計(jì)培訓(xùn)中心獨(dú)家推出數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)就業(yè)班，在最短的時(shí)間里讓學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)字IC設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)方法，常用EDA工具，更以實(shí)際專題項(xiàng)目帶領(lǐng)學(xué)員完成一個(gè)從最初的設(shè)計(jì)規(guī)范到門級(jí)網(wǎng)表實(shí)現(xiàn)的整個(gè)前端設(shè)計(jì)流程，手把手帶領(lǐng)學(xué)員完成實(shí)際項(xiàng)目作品，使學(xué)員在領(lǐng)會(huì)IC設(shè)計(jì)知識(shí)的同時(shí)具備IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并學(xué)會(huì)IC設(shè)計(jì)公司的團(tuán)隊(duì)分工與合作。學(xué)成后可以勝任IC設(shè)計(jì)公司一般性設(shè)計(jì)工作，最終的專題設(shè)計(jì)和作品更可以做為求職和職位提升的有力證明。
本課程在"數(shù)字集成電路前端設(shè)計(jì)提高班第一期"成功舉辦的基礎(chǔ)上，更近一步完善課程，更好的把握課程的進(jìn)度，目標(biāo)直指培養(yǎng)較高水平IC設(shè)計(jì)工程師，在保證學(xué)員獲得IC前端設(shè)計(jì)全部技術(shù)要點(diǎn)的同時(shí)，重點(diǎn)鍛煉學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手能力，跨度近兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生將以一個(gè)簡(jiǎn)單標(biāo)量流水線處理器的設(shè)計(jì)為核心，進(jìn)行RTL設(shè)計(jì)、邏輯綜合、時(shí)序分析、芯片測(cè)試、綜合驗(yàn)證、以及高級(jí)技術(shù)和設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)踐。學(xué)員可以選擇參與處理器設(shè)計(jì)或系統(tǒng)芯片IP模塊設(shè)計(jì)，要求至少參與完成此處理器芯片或獨(dú)立完成一個(gè)系統(tǒng)芯片IP模塊從設(shè)計(jì)規(guī)范到網(wǎng)表實(shí)現(xiàn)的整個(gè)前端設(shè)計(jì)過程，最終的設(shè)計(jì)是可以拿去layout和流片的。
如果你具有相關(guān)專業(yè)學(xué)歷，但缺乏一定的項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)；
如果你面對(duì)學(xué)習(xí)或工作挑戰(zhàn)，感覺壓力很大；
如果你對(duì)芯片設(shè)計(jì)充滿興趣，希望用最短的時(shí)間學(xué)到人家需要兩三年才能跨越的技術(shù)；
那么本課程將會(huì)成為你提升技術(shù)水平、躋身IC設(shè)計(jì)高級(jí)人才的最佳選擇！
課程特色
教授IC前端設(shè)計(jì)全部流程
最實(shí)用、最常用的IC前端技術(shù)和方法
真實(shí)實(shí)踐環(huán)境，先進(jìn)設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)、親自動(dòng)手制作
課程大綱:
1. 電路設(shè)計(jì)進(jìn)階
2. ASIC和SOC設(shè)計(jì)導(dǎo)論
3. FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證初步
4. 微處理器結(jié)構(gòu)
5. 邏輯綜合初步
6. 可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)
7. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐
8. RTL設(shè)計(jì)和驗(yàn)證
9. SOC設(shè)計(jì)平臺(tái)
10. 總線和IO IPs
11. 形式驗(yàn)證技術(shù)
12. 邏輯綜合技術(shù)
13. 靜態(tài)時(shí)序分析
14. 芯片規(guī)劃和設(shè)計(jì)
15. 專題技術(shù)討論
16. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐
招生對(duì)象
電子、通信、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)本科畢業(yè),一年以上工作經(jīng)驗(yàn)的在職工程師；
電子、通信、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)較高年級(jí)在讀研究生；
一般高校需要項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的任課教師
開課時(shí)間 2006年9月 10日
課時(shí)數(shù)共120學(xué)時(shí)
上課時(shí)間
每周日或周六全天上午9：00～12：00 下午13：00～17：30 周一到周五 自修及作業(yè)
上課地點(diǎn) 清華大學(xué)東主樓9區(qū)103
費(fèi)用 報(bào)名費(fèi)100元
學(xué)費(fèi)5200元，包括聽課、講義、資料、輔導(dǎo)、上機(jī)軟硬件費(fèi)用、證書等，食宿自理。
優(yōu)惠
2006年9月1日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)5000元！
在校學(xué)生2006年9月1日前報(bào)名，免收?qǐng)?bào)名費(fèi)，可享受優(yōu)惠價(jià)4680元!
5人以上團(tuán)體報(bào)名可九折優(yōu)惠！
聯(lián)系方式
電話：010-58815958轉(zhuǎn)601/602
郵件：.cn
網(wǎng)址：.cn
復(fù)芯微電子八月份
半導(dǎo)體技術(shù)精品課程
隨著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的階段，各個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)也在不斷完善，同時(shí)，半導(dǎo)體專業(yè)知識(shí)的及時(shí)更新也越來越受到業(yè)界人士的重視。北京清華大學(xué)信息學(xué)院微電子學(xué)研究所與上海復(fù)芯微電子技術(shù)咨詢公司聯(lián)合舉辦針對(duì)微電子行業(yè)高層次人才的技術(shù)培訓(xùn)及研討班。根據(jù)目前工藝的最新發(fā)展情況，我們邀請(qǐng)了業(yè)內(nèi)知名專家龔正教授為大家介紹“65納米CMOS工藝及其應(yīng)用”；“高壓器件設(shè)計(jì)與制程技術(shù)”，課程注重基礎(chǔ)與實(shí)踐能力的提高，相信會(huì)使參加者受益匪淺。
課程簡(jiǎn)介：
65納米CMOS工藝及其應(yīng)用
65納米CMOS工藝經(jīng)過多年研發(fā)已經(jīng)逐漸進(jìn)入量產(chǎn)階段，本課程將逐一介紹實(shí)際可行的工藝。內(nèi)容包括前端閘極設(shè)計(jì)、信道結(jié)構(gòu)、源汲極淺結(jié)構(gòu)，以及后端銅導(dǎo)線工藝整合等項(xiàng)目，并且以一些在特定電路應(yīng)用內(nèi)的范例為學(xué)員解惑。
高壓器件設(shè)計(jì)與制程技術(shù)
功率集成電路及組件在相關(guān)電機(jī)電子產(chǎn)品領(lǐng)域中應(yīng)用日漸增多，但功率組件的設(shè)計(jì)制造及工作條件則有別于一般的傳統(tǒng)IC組件，故本課程的宗旨即在闡述功率組件的基本物理結(jié)構(gòu)及相關(guān)的高壓技術(shù)，涵蓋的組件包含Power Rectifiers，Bipolar Transistors，Thyristors，Power MOSFET，以及 IGBT。
師資介紹：
龔正
教育背景: 美國佛羅里達(dá)大學(xué)電機(jī)系博士
工作經(jīng)歷:
中國臺(tái)灣清華大學(xué)電機(jī)系/電子研究所教授
中國臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系電性測(cè)試領(lǐng)域評(píng)鑒技術(shù)委員會(huì)委員
中國臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證體系校正領(lǐng)域評(píng)鑒技術(shù)委員會(huì)委員兼副召集人
中國臺(tái)灣實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證委員會(huì)委員
中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)電機(jī)名詞審議委員會(huì)委員
中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)大學(xué)院校電機(jī)與信息相關(guān)系所學(xué)門評(píng)鑒委員
中國原子能委員會(huì)核能研究所科技顧問
中國臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院電子工業(yè)研究所顧問
中國臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院能源與資源研究所顧問
中山科學(xué)研究院顧問
聯(lián)華電子股份有限公司顧問
復(fù)芯微電子專聘講師
專精：
半導(dǎo)體組件物理; 半導(dǎo)體組件特性量測(cè); 半導(dǎo)體組件電子雜訊分析; 功率半導(dǎo)體組件
曾經(jīng)培訓(xùn)企業(yè)：
應(yīng)用材料（中國）有限公司
英特爾產(chǎn)品（上海）有限公司
中芯國際集成電路制造有限公司
上海華虹NEC電子有限公司
上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司
上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
上海貝嶺股份有限公司
杭州士蘭集成電路有限公司
中緯積體電路（寧波）有限公司
首鋼日電電子有限公司
安靠封裝測(cè)試（上海）有限公司
星科金朋（上海）有限公司
威宇科技測(cè)試封裝（上海）有限公司
上海松下半導(dǎo)體有限公司
上海凱虹電子有限公司
飛索半導(dǎo)體（蘇州）有限公司
【關(guān)鍵詞】邏輯設(shè)計(jì)；目標(biāo)定位；教學(xué)內(nèi)容；模式手段
一、邏輯設(shè)計(jì)課程目標(biāo)與定位
1、課程目標(biāo)
使學(xué)生具備本專業(yè)的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型人才所必需的電子電路邏輯設(shè)計(jì)基本知識(shí)和靈活應(yīng)用常用數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)邏輯功能的基本技能；為學(xué)生全面掌握電子設(shè)計(jì)技術(shù)和技能，提高綜合素質(zhì)，增強(qiáng)職業(yè)變化的適應(yīng)能力和繼續(xù)學(xué)習(xí)能力打下一定基礎(chǔ)；通過項(xiàng)目的引導(dǎo)與實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、敬業(yè)愛崗和吃苦耐勞的品德和良好職業(yè)道德觀。本課程目標(biāo)具體包括知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。
（1）知識(shí)目標(biāo)：熟悉數(shù)字電子技術(shù)的基本概念、術(shù)語，熟悉邏輯代數(shù)基本定律和邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)；掌握門電路及觸發(fā)器的邏輯功能和外特性；掌握常用組合邏輯電路和時(shí)序電路的功能及分析方法，學(xué)會(huì)一般組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法（用SSI和MSI器件），學(xué)會(huì)同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法；熟悉脈沖波形產(chǎn)生與變換電路的工作原理及其應(yīng)用；了解A/D，D/A電路及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、PLA器件的原理及其應(yīng)用。
（2）能力目標(biāo)：具有正確使用脈沖信號(hào)發(fā)生器、示波器等實(shí)驗(yàn)儀器的能力；具有查閱手冊(cè)合理選用大、中、小規(guī)模數(shù)字集成電路組件的能力；具有用邏輯思維方法分析常用數(shù)字電路邏輯功能的能力；具有數(shù)字電路設(shè)計(jì)初步的能力。
（3）素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電路的興趣；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自己查找資料能力。
2、課程定位
《邏輯設(shè)計(jì)》是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)和電子信息類專業(yè)的一門重要硬件基礎(chǔ)課，其理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)，尤其強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用。是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件電路、通信電路、信息與自動(dòng)化技術(shù)的和集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在高速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)中數(shù)字電路具有較簡(jiǎn)單又容易集成。通過本課程學(xué)習(xí)，熟悉小中大規(guī)模數(shù)字集成電路分析與應(yīng)用，突出數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用性，獲得數(shù)字電子技術(shù)必要的基本理論基本知識(shí)和基本技能；了解數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展概況，為后繼課程及從事相關(guān)工程技術(shù)工作和科研與設(shè)計(jì)工作打下一定基礎(chǔ)。《邏輯設(shè)計(jì)》在電子信息專業(yè)課程的地位，表現(xiàn)在其先導(dǎo)課程為《電工電子技術(shù)》，要求學(xué)生掌握由分立元器件組成的電子電路的識(shí)別與檢測(cè)、與基本分析方法，掌握有關(guān)晶體管以及晶體管電路的分析方法等；其后續(xù)課程有《微機(jī)原理與接口技術(shù)》、《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》、《EDA技術(shù)應(yīng)用》等。學(xué)習(xí)集成電路芯片在計(jì)算機(jī)及相關(guān)電子設(shè)備中的應(yīng)用與作用。
二、邏輯設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容
1、教學(xué)內(nèi)容選取依據(jù)
（1）以培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才為目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容選擇與組織突出“以能力為本位，以職業(yè)實(shí)踐為主線，以項(xiàng)目主體--任務(wù)貫穿”為總體設(shè)計(jì)要求，在內(nèi)容的選取上，首先立足于打好基礎(chǔ)。在確保基本概念、基本原理和基本教學(xué)方法的前提下，簡(jiǎn)化集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的講述，減少小規(guī)模集成電路的內(nèi)容，盡可能多地介紹中大規(guī)模集成電路及其應(yīng)用。以能力培養(yǎng)為主線，以應(yīng)用為目的，突出思路與方法闡述，力求反映當(dāng)今數(shù)字電子技術(shù)的新發(fā)展。
（2）在教材內(nèi)容編排上精心組合，深入淺出，做到概念清晰，邏輯設(shè)計(jì)思想嚴(yán)謹(jǐn)。教學(xué)實(shí)施中注重重點(diǎn)突出，層次分明，相互銜接，邏輯性強(qiáng)，以利于教學(xué)做一體化的整合。在講義上力求簡(jiǎn)潔流暢，通俗易懂，便于學(xué)生自學(xué)。
（3）以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為載體，采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)做一體化的實(shí)施，體現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐深化理論的素質(zhì)養(yǎng)成目的。
（4）依據(jù)各學(xué)習(xí)項(xiàng)目的內(nèi)容總量以及在該門課程中的地位分配各學(xué)習(xí)項(xiàng)目的課時(shí)數(shù)。
（5）知識(shí)學(xué)習(xí)程度用語主要使用“了解”、“理解”、“能”或“會(huì)”等用來表述。“了解”用于表述事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)程度，“理解”用于表述原理性知識(shí)的學(xué)習(xí)程度，“能”或“會(huì)”用于表述技能的學(xué)習(xí)程度。
2、教學(xué)具體內(nèi)容安排
表決器電路設(shè)計(jì)與制作，搶答器電路設(shè)計(jì)與制作，同步計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)與制作，方波發(fā)生器電路設(shè)計(jì)與制作，數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與制作。
三、邏輯設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式與手段
1、教材編寫
教材編寫體現(xiàn)項(xiàng)目課程的特色與設(shè)計(jì)思想，教材內(nèi)容體現(xiàn)先進(jìn)性、實(shí)用性，典型產(chǎn)品的選取科學(xué)，體現(xiàn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，具有可操作性。呈現(xiàn)方式圖文并茂，文字表述規(guī)范、正確、科學(xué)。
2、教學(xué)模式
采取項(xiàng)目教學(xué)，以工作任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)過程中要注重創(chuàng)設(shè)教育情境，采取“教學(xué)做”一體化的教學(xué)模式，將知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合，進(jìn)一步加強(qiáng)職業(yè)教育教學(xué)改革研究，優(yōu)化完善我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。
3、教學(xué)方法
從教學(xué)手段、教案設(shè)計(jì)、教學(xué)思路、語言表述、教學(xué)資源等方面著手，對(duì)如何在課堂教學(xué)中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣開展教研。教學(xué)過程有進(jìn)行項(xiàng)目引導(dǎo)，任務(wù)貫穿，“提出問題”、“引導(dǎo)思考”、“假設(shè)結(jié)論”、“探索求證”，把握課程的進(jìn)度，活躍課堂氣氛，使大多數(shù)學(xué)生能夠獲得盡可能大的收獲。采用“發(fā)現(xiàn)法”教學(xué)方式，使學(xué)生建立科學(xué)的思維方法與創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握依賴于學(xué)習(xí)者的實(shí)踐，課程組加強(qiáng)了對(duì)教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管理；為使學(xué)生理解和有效掌握課程內(nèi)容，在堅(jiān)持課外習(xí)題練習(xí)、輔導(dǎo)答疑等教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，增加隨堂練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)等即時(shí)性練習(xí)環(huán)節(jié)，督促學(xué)生復(fù)習(xí)和掌握已學(xué)知識(shí)點(diǎn)。
4、教學(xué)手段
充分利用掛圖、投影、多媒體等現(xiàn)代化手段，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)突破空間距離限制的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生能夠最大限度的利用學(xué)習(xí)資源，自主地學(xué)習(xí)和提高，彌補(bǔ)課堂上未能及時(shí)消化吸收的部分內(nèi)容。教學(xué)過程中相應(yīng)教學(xué)班成立課程提高學(xué)習(xí)小組，任課教師課外指導(dǎo)該小組進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)及課外科技活動(dòng)指導(dǎo)，達(dá)到因材施教的目的；一方面教師指導(dǎo)有興趣能力強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)，特別是對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)的答疑指導(dǎo)，為能力強(qiáng)的學(xué)生提供發(fā)展空間，解決因課時(shí)數(shù)限制而無法在課堂上深入講授特定工程應(yīng)用專題的矛盾。也加強(qiáng)了教師與學(xué)生的互動(dòng)，教師可以第一手了解學(xué)生對(duì)教學(xué)過程的反饋，改進(jìn)教學(xué)方法，利用學(xué)習(xí)好的學(xué)生帶動(dòng)整個(gè)班級(jí)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)良好班風(fēng)學(xué)風(fēng)的形成。探討當(dāng)前教學(xué)環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生課外學(xué)習(xí)能力的新模式。
5、課程資源的開發(fā)與利用
整理并開發(fā)具有職教特色的自編教材，編寫學(xué)生實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)用書，引導(dǎo)學(xué)生查閱網(wǎng)絡(luò)資源，要注重利用仿真軟件的輔助設(shè)計(jì)功用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：集成電路版圖；CD4002B；芯片解析
作者簡(jiǎn)介：王健（1965-），男，遼寧沈陽人，沈陽化工大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授；樊立萍（1966-），女，山東淄博人，沈陽化工大學(xué)信息工程學(xué)院，教授。（遼寧 沈陽 110142）
中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）31-0050-02
“集成電路版圖設(shè)計(jì)”是一門講授集成電路版圖版圖工作原理、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的課程，是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)電類專業(yè)課程體系中一門重要的專業(yè)課。[1]該課程一般以“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“半導(dǎo)體器件”為先修課程，主要講授集成電路雙極工藝和CMOS工藝的基本流程、版圖基本單元的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及布局布線的設(shè)計(jì)方法。[2]其目的是指導(dǎo)學(xué)生掌握集成電路版圖分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和綜合解決問題的能力。由于集成電路芯片外層有封裝，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程前對(duì)版圖無直觀認(rèn)識(shí)，很多版圖設(shè)計(jì)教材是先講授工藝流程，然后講授單元版圖，最后論述布局布線等內(nèi)容，這樣教學(xué)有悖于從感性到理性的認(rèn)知過程，有礙教學(xué)效果。[3]有的教材在版圖解析方面做了有益嘗試，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，采用繪制圖代替芯片解析照片，實(shí)踐性欠佳。為了在有限的學(xué)時(shí)中能夠盡快引導(dǎo)學(xué)生入門，在版圖解析與設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的能力都有所提高，筆者將芯片CD4002B解析并應(yīng)用到“集成電路版圖設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)踐中，效果良好。
一、版圖逆向解析
集成電路的設(shè)計(jì)包括邏輯（或功能）設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。通常有兩種設(shè)計(jì)途徑：正向設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)。[2]
逆向設(shè)計(jì)的作用為仿制和獲得先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)。逆向設(shè)計(jì)的流程為：提取橫向尺寸，提取縱向尺寸和測(cè)試產(chǎn)品的電學(xué)參數(shù)。[2]
對(duì)于本科電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)，版圖的逆向設(shè)計(jì)主要是提取芯片的橫向尺寸。提取芯片橫向尺寸方法為：打開封裝，進(jìn)行拍照、拼圖；由產(chǎn)品的復(fù)合版圖提取電路圖、器件尺寸和設(shè)計(jì)規(guī)則；進(jìn)行電路模擬和畫版圖。
二、CD4002B版圖解析
CD4002B是兩個(gè)四輸入或非門芯片，封裝為雙列14針?biāo)芰戏庋b，根據(jù)芯片編號(hào)規(guī)則判斷為CMOS工藝制造。該電路具有器件類型全面、電路典型的特點(diǎn)，適用于教學(xué)實(shí)踐。
1.CD4002B芯片版圖拍照
首先將芯片放到濃硝酸中加熱，去掉封裝，用去離子水沖洗、吹干后在顯微鏡下拍照鋁層照片。再將芯片放到鹽酸溶液中漂洗去掉鋁層，用去離子水沖洗、吹干后放到氫氟酸溶液中去掉二氧化硅層，經(jīng)去離子水沖洗、吹干后用染色劑染色，雜質(zhì)濃度高部分顏色變深，沖洗、吹干后在顯微鏡下對(duì)無鋁層（有源層）芯片拍照。
采用圖形編輯軟件分別對(duì)兩層照片進(jìn)行拼接，獲得版圖照片。
2.芯片版圖分析
通過對(duì)CD4002B兩層（鋁層和有源層）照片進(jìn)行分析研究表明：解析的芯片為是一層鋁，且鋁柵極，P阱工藝。該芯片鋁線寬度最小為9微米，柵極寬度為6微米。芯片包含的單元為NMOS、PMOS、反相器、四輸入與非門、電阻、二極管等。
該芯片由兩個(gè)四輸入或非門組成，其中一個(gè)或非門電路圖如圖1所示，其中9、10、11、12管腳為輸入端，14管腳為電源端，13管腳為輸出端和7管腳為地端。四個(gè)輸入端首先分別經(jīng)過一個(gè)反相器，然后接入一個(gè)四輸入與非門，最后經(jīng)過一個(gè)反相器輸出。邏輯關(guān)系經(jīng)過推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證為或非門關(guān)系。
為了實(shí)現(xiàn)靜電保護(hù)，在輸入、輸出和電源端分別構(gòu)造靜電保護(hù)。輸入端靜電保護(hù)電路由四個(gè)二極管和一個(gè)限流電阻構(gòu)成；輸出端靜電保護(hù)電路由二個(gè)二極管和一個(gè)限流電阻構(gòu)成；電源端靜電保護(hù)電路由一個(gè)二極管構(gòu)成。
下面以芯片中四輸入與非門版圖和輸入靜電保護(hù)電路說明版圖特點(diǎn)。
該芯片的四輸入與非門版圖如圖2所示。N14、N15、N16、N17為NMOS管，共用一個(gè)P阱，從鋁層分析四個(gè)NMOS管為串聯(lián)關(guān)系。為了節(jié)省面積，相鄰器件源極和漏極共用，即上一個(gè)管子源極是鄰近管子漏極；P14、P15、P16、P17為PMOS管，從鋁層分析四個(gè)NMOS管為并聯(lián)關(guān)系，四個(gè)器件源極相連和漏極相連，提取的電路圖見圖1。
該芯片的輸入管腳都有靜電保護(hù)電路，如圖3所示。其中D5-1、D5-2為兩個(gè)以P阱為P區(qū)的二極管，該管N區(qū)接輸入端，P區(qū)接地；R5為基區(qū)電阻；D5-3、D5-4為以基區(qū)電阻為P區(qū)，襯底為N區(qū)的二極管，其中P區(qū)接電阻，N區(qū)接電源。提取的電路圖見圖1。
三、課程教學(xué)改革
1.教學(xué)大綱的改革
本科生教學(xué)既要注重實(shí)踐教學(xué)又要兼顧理論教學(xué)，不僅要掌握單元的版圖設(shè)計(jì)和軟件使用，還應(yīng)該掌握版圖結(jié)構(gòu)原理。為此確立該課程的基本目標(biāo)為：電路的分析及應(yīng)用，能夠讀懂電路的線路圖，并能進(jìn)行正確分析；版圖識(shí)讀和常見基本器件的版圖設(shè)計(jì)；布局布線與驗(yàn)證修改；[4]掌握版圖的失效機(jī)理，并能掌握特殊器件版圖的設(shè)計(jì)方法。
根據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系，參考幾種教材制定了特色顯著的教學(xué)大綱。該大綱主要內(nèi)容包括：模擬和數(shù)字集成電路基本單元電路和工作原理；雙極工藝、CMOS工藝和BICMOS工藝的介紹；集成電路的失效機(jī)理和防護(hù)措施；三種工藝的中的NPN和PNP晶體管、NMOS和PMOS晶體管、電阻、電容和電感等器件的版圖和工作原理；特殊器件的版圖及工作原理；[5]版圖布局、布線和標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)的基本規(guī)則；逆向版圖的識(shí)別方法；[2]集成電路設(shè)計(jì)軟件的使用方法。[6]
【關(guān)鍵詞】模擬電路;數(shù)字電路;區(qū)別辨析
Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.
Key words：analog circuit;digital circuit;difference
隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電子電路的自身功能不斷增強(qiáng)，晶體管的尺寸不斷減小，系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，與人類生產(chǎn)、生活的密切度不斷提升。電子電路按照功能可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩大類。模擬電路是處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號(hào)的電子電路。數(shù)字電路是用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路，又稱數(shù)字邏輯電路（以“開”、“關(guān)”兩種狀態(tài)或者以高、低電平來對(duì)應(yīng)“1”和“0”二進(jìn)制數(shù)字量）。模擬電路和數(shù)字電路有著顯著的區(qū)別。
1.信號(hào)變化的特點(diǎn)不同
模擬信號(hào)的大小是隨著時(shí)間連續(xù)變化的，即模擬信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上是連續(xù)的，幅值可由無限個(gè)數(shù)值表示。而數(shù)字信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上是離散的，幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。因此，模擬電路更加關(guān)注電壓、電流的具體值，而數(shù)字電路則更加關(guān)注電平的高低。
2.處理信號(hào)的手段不同
模擬電路和數(shù)字電路都是信號(hào)變化的載體，對(duì)模擬信號(hào)能夠執(zhí)行的操作，如濾波、放大、限幅等都可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行操作。
模擬電路對(duì)信號(hào)的處理主要是通過場(chǎng)效應(yīng)管的放大特性來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然還包括電阻、電容、二極管、雙極型晶體管等元器件的特性，最終利用一定的數(shù)學(xué)模型所組成的運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。處理方式有測(cè)量電橋、信號(hào)放大、信號(hào)濾波、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)變換和AD變換。而數(shù)字電路對(duì)信號(hào)的傳輸主要是通過場(chǎng)效應(yīng)管的開關(guān)特性來實(shí)現(xiàn)操作的，并由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成與或非等基本門電路、觸發(fā)器、寄存器、編碼/譯碼器、算術(shù)邏輯單元等完成復(fù)雜的算術(shù)與邏輯操作。
盡管模擬電路和數(shù)字電路對(duì)信號(hào)的處理方式不同，但其實(shí)從根本上來說，所有的數(shù)字電路都是模擬電路，其基本的電學(xué)規(guī)律、電學(xué)原理，都與模擬電路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以構(gòu)成互補(bǔ)式CMOS電路，其對(duì)稱且互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)，恰好使其能處理高低數(shù)字邏輯電平。
3.信號(hào)抗擾動(dòng)能力的強(qiáng)弱不同
通常把由于材料或器件的物理原因產(chǎn)生的擾動(dòng)稱為噪聲，把來自外部原因的擾動(dòng)稱為干擾，干擾有一定的規(guī)律性，可以減少或消除。
在模擬電路中，由于信號(hào)幾乎完全將真實(shí)信號(hào)按比例表現(xiàn)為電壓或電流的形式，造成模擬電路對(duì)于噪聲的影響比數(shù)字電路更加敏感，模擬電路系統(tǒng)中各個(gè)不同部分的偏差積累起來，使得偏差量的負(fù)面影響變得較為顯著。模擬信號(hào)在多次處理和長距離傳輸?shù)倪^程中，波形會(huì)發(fā)生改變，若處理不當(dāng)，將造成信息損失，具體表現(xiàn)為圖像、聲音失真，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)信號(hào)中斷現(xiàn)象。通過使用屏蔽導(dǎo)線，或者在電路中引入低噪聲運(yùn)算放大器，可以盡量緩解噪聲的負(fù)面影響。而數(shù)字電路是由許多的邏輯門組成的電路，信息只取決于高低電平，只要信號(hào)的偏差在一定范圍內(nèi)，就不會(huì)造成誤碼。
因此，從信號(hào)處理的角度看，對(duì)信息進(jìn)行量化的數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)抵御噪聲的能力、信號(hào)抗干擾能力更強(qiáng)，信號(hào)的精度更高。
4.電路設(shè)計(jì)的難易程度不同
模擬電路的設(shè)計(jì)常常需要更多的手工運(yùn)算，其設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化程度低于數(shù)字電路，因此模擬電路的設(shè)計(jì)通常比數(shù)字電路的設(shè)計(jì)更難，對(duì)設(shè)計(jì)人員的水平和能力要求更高。這也是數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)更加普及的原因之一。但是因?yàn)樽匀唤绲拇蠖鄶?shù)實(shí)際信號(hào)是模擬的，所以數(shù)字式電子設(shè)備、電子產(chǎn)品要在真實(shí)的物理世界中得到應(yīng)用，就離不開一個(gè)模擬的接口。例如，數(shù)字電視機(jī)的基本原理就是將電視臺(tái)送出的圖像及聲音信號(hào)數(shù)字化后調(diào)制發(fā)送，由數(shù)字電視接收后，解調(diào)還原出原來的圖像及聲音。因?yàn)槿叹捎脭?shù)字技術(shù)處理，因此，信號(hào)損失小，接收效果好。
目前電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度日益上升，常用的電子電路設(shè)計(jì)和分析軟件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我們根據(jù)軟件功能分為以下幾類：
（1）電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具
包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它們可以進(jìn)行各類電路仿真、激勵(lì)建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出，并在同一窗口內(nèi)同時(shí)顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。
（2）PCB設(shè)計(jì)軟件
包括Protel、Autium Designer等。這兩者功能類似，都包含了原理圖繪制、印刷電路板設(shè)計(jì)、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。
（3）IC設(shè)計(jì)軟件
Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC設(shè)計(jì)領(lǐng)域相當(dāng)有名的軟件供應(yīng)商，提供的軟件都非常適用于深亞微米的IC設(shè)計(jì)。對(duì)于模擬電路而言，普遍使用HSPICE，是因?yàn)樗哪Ｐ妥疃啵抡娴木纫沧罡撸梢詽M足大多數(shù)設(shè)計(jì)者的需要。
（4）PLD設(shè)計(jì)工具
PLD是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD和FPGA。由于PLD的在線編程能力和強(qiáng)大開發(fā)軟件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程師可將數(shù)百萬門的復(fù)雜設(shè)計(jì)集成在一顆芯片內(nèi)，大大縮小了電路的尺寸以及開發(fā)周期。
5.總結(jié)
模擬電路和數(shù)字電路有著諸多顯著的區(qū)別，辨析清楚兩者的區(qū)別對(duì)電子電路的改進(jìn)、設(shè)計(jì)和研發(fā)有著十分重要的意義。
人類電子學(xué)發(fā)展史上第一個(gè)被發(fā)明出來并得到大規(guī)模生產(chǎn)的器件是模擬的。后來隨著微電子學(xué)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)的成本大大降低，加之計(jì)算機(jī)對(duì)于數(shù)字信號(hào)的要求，使得數(shù)字式的方法在人機(jī)交互等領(lǐng)域具有可行性和較高的性價(jià)比。當(dāng)然，尺有所長，寸有所短，模擬電路和數(shù)字電路有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適用的方向也不同。電子電路的發(fā)展，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的進(jìn)步，但不等于數(shù)字電路可以完全取代模擬電路，也不能簡(jiǎn)單地說哪一個(gè)更實(shí)用、更有效。我們?cè)O(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)該揚(yáng)二者之長，避二者之短，使兩者融為一體、交相輝映（如數(shù)模混合電路、數(shù)字模擬電路、模擬數(shù)字電路），從而達(dá)到電路體積更小、功能更強(qiáng)、功耗更低、成本更低、集成度更高、穩(wěn)定性更好、可靠性更高的理想效果。
參考文獻(xiàn)
[1]逄亞清.模擬電路與數(shù)字電路區(qū)分及實(shí)用知識(shí)的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013，12：155.
[2]蘇成富.模擬電路與數(shù)字電路[J].電子制作，1998，02：17.
2.課程設(shè)計(jì)理念
以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為依托，從企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目中提煉出與本課程相關(guān)的一些項(xiàng)目，如八路搶答器，直流數(shù)字電壓表等項(xiàng)目，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo)，以企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工作過程為主線，企業(yè)參與的多方評(píng)價(jià)機(jī)制。
3.學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點(diǎn)分析
本課程的授課對(duì)象為電子信息工程技術(shù)專業(yè)的大一學(xué)生，該學(xué)生來源復(fù)雜，有理科生、文科生及對(duì)口生，該學(xué)生的特點(diǎn)是基礎(chǔ)和動(dòng)手能力參差不齊，但有很高的學(xué)習(xí)熱情。基于以上學(xué)生基本特點(diǎn)，我們采取的措施主要是：在教學(xué)過程中，將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組兼有理科生、文科生及對(duì)口生，充分發(fā)揮理科生邏輯思維較強(qiáng)，文科生語言表達(dá)清晰，對(duì)口生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較好的優(yōu)勢(shì)。以取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
4.課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排
本課程安排了5個(gè)綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，聲光控制燈電路的制作、八路搶答器電路的制作、電子生日蠟燭電路的制作、流水彩燈電路的制作及直流數(shù)字電壓表的制作。以上5個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)上都是逐級(jí)遞深的，這一點(diǎn)也符合我們的認(rèn)知規(guī)律。教學(xué)組織安排：對(duì)于每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，都包含知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)以及子任務(wù)，在這里，我就不再一一贅述了。
5.教學(xué)模式及教學(xué)方法手段
在教學(xué)實(shí)施過程中，綜合采用了多種教學(xué)方法：項(xiàng)目教學(xué)法、演示法、小組討論法、角色扮演法、實(shí)踐教學(xué)法及匯報(bào)展示法。下面我以項(xiàng)目教學(xué)法為例，具體介紹一下該教學(xué)法在教學(xué)實(shí)施過程中的應(yīng)用。本課程安排了5個(gè)綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為依托，通過項(xiàng)目教學(xué)法，可以使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解實(shí)現(xiàn)從量的變化到質(zhì)的飛躍，還可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在教學(xué)過程中，我們根據(jù)內(nèi)容的不同，靈活采用不同的教學(xué)方法，以滿足教學(xué)。教學(xué)手段包括：多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合，可以提高師生之間的互動(dòng)；利用實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力；利用仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)的直觀性。
6.課程對(duì)教學(xué)條件的要求
師資方面：本課程專任教師共5名，均有豐富的信息類行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷，且都具有高級(jí)無線電調(diào)試師職業(yè)資格和電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力；兼職教師共3名，均有三年以上電子信息類的行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷和熟練的電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力，具有教師基本素質(zhì)。實(shí)訓(xùn)條件方面：我們有數(shù)字電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，可供學(xué)生進(jìn)行電路搭建，還有EDA實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生可以進(jìn)行電路仿真，電子工藝實(shí)訓(xùn)室可以給學(xué)生提供電路焊接及調(diào)試的場(chǎng)所；校外實(shí)訓(xùn)基地有河北先控電源設(shè)備有限公司、河北鼎尚電子設(shè)備有限公司、河北方圓測(cè)控有限公司以及京華電子實(shí)業(yè)有限公司，為學(xué)生提供了崗位認(rèn)知及頂剛實(shí)習(xí)的校外場(chǎng)所。學(xué)習(xí)資源方面：我們選用的教材為高職高專教材，是由本課程專任教師與企業(yè)合作開發(fā)的校企合作課程，另外還提供了三本參考教材，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了很好的輔助作用，網(wǎng)絡(luò)資源方面，首先包括《數(shù)字電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作》精品課建設(shè)，已經(jīng)通過了學(xué)院的遴選，現(xiàn)在正在建設(shè)期，目前可提供的資料有課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃、項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)課件、習(xí)題及參考答案及數(shù)字集成電路資料等。
二、教學(xué)單元設(shè)計(jì)
下面我以項(xiàng)目二“八路搶答器電路的制作”這一項(xiàng)目為例，介紹一下教學(xué)單元設(shè)計(jì)。知識(shí)目標(biāo)：
1.能了解數(shù)制與數(shù)碼的種類及運(yùn)算；
2.能對(duì)較復(fù)雜的組合邏輯電路進(jìn)行分析；
3.會(huì)用門電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能；
4.了解常用的組合邏輯電路的功能；
5.能分析8路搶答器電路的工作原理。能力目標(biāo)：
1.按要求用常用的集成門電路實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯功能；
2.能對(duì)常用組合邏輯集成電路進(jìn)行測(cè)試；
3.用組合邏輯集成電路設(shè)計(jì)制作8路搶答器。子任務(wù)：
1.用門電路制作簡(jiǎn)單邏輯電路；
2.編碼器的邏輯功能測(cè)試；
3.譯碼器的邏輯功能的測(cè)試；
4.八路搶答器的制作與調(diào)試。教學(xué)組織實(shí)施過程包括五個(gè)環(huán)節(jié)：資訊、計(jì)劃、準(zhǔn)備、實(shí)施及評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。在資訊環(huán)節(jié)，首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，教師對(duì)項(xiàng)目所能實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行演示，學(xué)生通過觀摩學(xué)習(xí)，閱讀并分析參考資料、工藝文件等相關(guān)資料，討論其功能，激發(fā)興趣，明確項(xiàng)目任務(wù)，用時(shí)1課時(shí)。在資訊環(huán)節(jié)主要采用了演示教學(xué)法。在計(jì)劃環(huán)節(jié)，班組長先組織小組討論，然后交流對(duì)工作任務(wù)的認(rèn)識(shí)及相關(guān)知識(shí)的分析，將工作任務(wù)進(jìn)行分解，初步制訂工作計(jì)劃，用時(shí)1課時(shí)。在計(jì)劃環(huán)節(jié)主要采用了小組討論教學(xué)法。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要是知識(shí)的準(zhǔn)備：采用講授法、演示法、分組討論等教學(xué)方法，使得學(xué)生獲得相關(guān)知識(shí)，用時(shí)4課時(shí)。在實(shí)施環(huán)節(jié)，首先對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真調(diào)試，觀察和測(cè)量電路的性能指標(biāo)，并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的要求，用時(shí)4課時(shí)。然后是材料、工具準(zhǔn)備：工具人手一套，芯片等元器件利用課余時(shí)間分組去市場(chǎng)購買。接著進(jìn)行搭建電路、焊接、調(diào)試、檢查，用時(shí)10課時(shí)。在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，主要包括四方面的評(píng)價(jià)：
1.項(xiàng)目積分50%
芯片的使用和檢測(cè)；電路制作；匯報(bào)演講。
2.課堂表現(xiàn)10%
課堂紀(jì)律；學(xué)習(xí)態(tài)度10%。
3.能力表現(xiàn)10%
動(dòng)手實(shí)踐；電路分析及調(diào)試。
4.企業(yè)評(píng)價(jià)30%
【關(guān)鍵詞】電工電子 網(wǎng)絡(luò)課程 系統(tǒng)仿真 EDA
【中圖分類號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006－9682（2009）02－0013－02
一、電工學(xué)課程的定位
《電工學(xué)》是大學(xué)理工科非電專業(yè)學(xué)生必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和從事工程技術(shù)工作奠定電工技術(shù)與電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并使他們受到必要的基本技能訓(xùn)練。［1、2］不僅使學(xué)生獲得完整和扎實(shí)的電工和電子方面必要的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能，還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力、計(jì)算能力、綜合分析和解決問題的能力、初步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
二、國外重點(diǎn)大學(xué)電工學(xué)講授的內(nèi)容
根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際情況和技術(shù)課程要指導(dǎo)實(shí)踐，服務(wù)于社會(huì)的原則，國內(nèi)外重點(diǎn)大學(xué)所講授的電工學(xué)的基本內(nèi)容有很大的不同，下面就美國普林斯頓大學(xué)和莫斯科、彼得堡的重點(diǎn)大學(xué)以及國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)所講授的內(nèi)容比較：
1．國外教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)美國J.R.Cogdell著《電氣工程學(xué)概論》內(nèi)容反映出在美國電工學(xué)所講授的主要內(nèi)容該書主要分4部分：［3］第I部分 電路32%（第1章 基本電路理論；第2章 直流電路分析；第3章 動(dòng)態(tài)電路；第4章 交流電路分析；第5章 交流電路中的功率；第6章 電力系統(tǒng)。）第II部分電子技術(shù)23%（第7章 半導(dǎo)體器件與電路；第8章 數(shù)字電子技術(shù)；第9章 模擬電路。）第Ⅲ部分 系統(tǒng)18%（第10章 測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)；第11章 通信系統(tǒng)；第12章 線性系統(tǒng)；第13章 機(jī)電學(xué)物理基礎(chǔ)。）第Ⅳ部分 電動(dòng)機(jī)27%（第14章 磁結(jié)構(gòu)與變壓器；第15章 同步電機(jī)；第16章 異步電動(dòng)機(jī)；第17章 直流電動(dòng)機(jī)；第18章 功率電子系統(tǒng)。）
美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California, at San Diego，簡(jiǎn)稱UCSD）電氣與計(jì)算機(jī)工程系（Electrical and Computer Engineering Department, ECE）在講授電工學(xué)時(shí)，分低、高年級(jí)開設(shè)課程具體情況是：［4］
低年級(jí)的一級(jí)公共課程中與電工學(xué)相關(guān)的課程：
（1）電氣工程導(dǎo)論（Introduction to Electrical Engineering I/II）：主要介紹電路基本定律、半導(dǎo)體器件、基本模擬電路和數(shù)字電路。
（2）電氣工程基礎(chǔ)（Fundamentals of Electrical Engineering I/II）：講解有源和無源電路的分析和設(shè)計(jì)、模擬和數(shù)字系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。
（3）電路與系統(tǒng)（Circuits and Systems I/II）：講解電路原理、電路和網(wǎng)絡(luò)的分析。
（4）電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（Circuits and Systems Laboratory）：通過實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際的有源和無源電路進(jìn)行建模、仿真和設(shè)計(jì)。
低年級(jí)的二級(jí)公共課程中與電子技術(shù)相關(guān)的課程：
（1）有源電路設(shè)計(jì)導(dǎo)論（Introduction to Active Circuit Design）：相當(dāng)于國內(nèi)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。
（2）數(shù)字電路（Digital Circuit）：相當(dāng)于國內(nèi)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。
ECE系的專業(yè)課程分為10個(gè)方向的系列課程，學(xué)生可選修1～2個(gè)方向的系列課程。
高年級(jí)與電子電路和系統(tǒng)（Electronics Circuits and Systems）方向相關(guān)的課程：
（1）電子電路和系統(tǒng)（Electronic Circuits and Systems）。
（2）模擬集成電路設(shè)計(jì)（Analog Integrated Circuit Design）。
（3）數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)（Digital Integrated Circuit Design）。
（4）高級(jí)數(shù)字設(shè)計(jì)項(xiàng)目（Advanced Digital Design Project）。
（5）計(jì)算機(jī)接口（Computer Interfacing）。
（6）數(shù)字信號(hào)處理導(dǎo)論（Introduction to Digital Signal Proces
sing）。
（7）數(shù)字信號(hào)處理I（Digital Signal Processing I）。
（8）微波系統(tǒng)和電路（Microwave Systems and Circuits）。
加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系（Electrical Engineering and Computer Science Department, EECS）。
低階段的三門課程：
（1）微電子電路導(dǎo)論（Introduction to Microelectronic Circuits）、全系必修
（2）電子學(xué)導(dǎo)論以及電子學(xué)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)兩門課程，為計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)高階段核心課程：①微電子器件和電路（Microelectronic Devices and Circuits）。②電力電子學(xué)（Power Electronics）。③集成電路器件（Integrated-Circuit Devices）。
高階段其它課程：線性和非線性電路（Linear and Nonlinear Circuits）、半導(dǎo)體電子學(xué)（Semiconductor Electronics）、線性集成電路（Linear Integrated Circuits）、數(shù)字集成電路導(dǎo)論（Introduction to Digital Integrated Circuits）。
2．國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)電工學(xué)講授的內(nèi)容
國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)根據(jù)各自的培養(yǎng)方案、教學(xué)目標(biāo)，每個(gè)學(xué)校都制定有符合自己定位的電工學(xué)教學(xué)大綱，在制定教學(xué)大綱時(shí)必須明白電工學(xué)課程在非電類專業(yè)培養(yǎng)方案中充當(dāng)?shù)慕巧亢w所有涉及電子電氣的相關(guān)學(xué)科內(nèi)容？基本立足點(diǎn)是什么？培養(yǎng)方案是否要修正？弄明白這幾個(gè)問題的同時(shí)才能給電工學(xué)課程兩個(gè)合理的定位，基礎(chǔ)性定位：建立電子電氣工程基礎(chǔ)理論、基本方法不應(yīng)演變成大學(xué)科導(dǎo)論；培養(yǎng)電子電氣工程基本技能不應(yīng)演變成某些產(chǎn)品的應(yīng)用培訓(xùn)。通過國內(nèi)電工學(xué)的教材演變放映電工的講授內(nèi)容。
國內(nèi)電工學(xué)教材的編寫有一個(gè)歷史的過程：［6］
上世紀(jì)五十年代至六十年代，電工學(xué)課程基本套用原蘇聯(lián)的教材以引進(jìn)、翻譯為主，主要代表有：基泰耶夫和格列夫切夫編寫的“普通電工學(xué)”和羅蒙諾索夫編寫的“電工學(xué)基礎(chǔ)”。
主要內(nèi)容編排為：直流電路、電場(chǎng)、交流電路、三相電路、電工測(cè)量及儀表、變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電機(jī)、直流電機(jī)、電子儀器、電熱、電氣照明、電力網(wǎng)、發(fā)電與變電。
上世紀(jì)六十年代至七十年代末，在借鑒原蘇聯(lián)教材基礎(chǔ)上，自編電工學(xué)教材，內(nèi)容結(jié)構(gòu)基本上沿用蘇聯(lián)教材體系以直流和交流電路、電機(jī)、電氣控制為主，電子技術(shù)成分比較少。這與當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀吻合。主要代表：哈爾濱工業(yè)大學(xué).秦曾煌.《電工學(xué)》多學(xué)時(shí)；大連工學(xué)院工業(yè)大學(xué).蔣德川.《電工學(xué)》中學(xué)時(shí)；天津大學(xué)工業(yè)大學(xué).姚海彬.《電工學(xué)》少學(xué)時(shí)。
上世紀(jì)八十年代，電工學(xué)課程呈現(xiàn)多種發(fā)展模式，百花齊放，各校在恢復(fù)招生的帶動(dòng)下，紛紛組織教師自編教材課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配等呈現(xiàn)較大差異。為了保障教學(xué)水平，高教部（國家教委）組織編寫全國統(tǒng)編教材，各個(gè)部委也相繼出了各自的全國統(tǒng)編教材，1987年國家教委制定《電工學(xué)課程教學(xué)基本要求》。
上世紀(jì)八十年代末，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大量新技術(shù)、新知識(shí)的涌現(xiàn)，電子技術(shù)的內(nèi)容及其在電工學(xué)中所占的比重發(fā)生了很大的變化。《電工學(xué)》名稱的本身已經(jīng)不能較好地表達(dá)其中內(nèi)容所涉及的范圍。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)本身的快速發(fā)展和相應(yīng)學(xué)科專業(yè)調(diào)整、變化對(duì)于電工、電子技術(shù)的需要，教育部《電工學(xué)》課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)將原來得一門《電工學(xué)》課程劃分為：“電工技術(shù)”和“電子技術(shù)”兩門獨(dú)立的課程。
1995年修訂的電工學(xué)課程教學(xué)基本要求，電工學(xué)課程分為三種類型：電工技術(shù)（電工學(xué)I）（55～70學(xué)時(shí)）；電子技術(shù)（電工學(xué)II）（55～70學(xué)時(shí)）；電路和電子技術(shù)（100～110學(xué)時(shí)）。上世紀(jì)九十年代中期后，電工學(xué)課程發(fā)展更加廣泛。
已經(jīng)普遍認(rèn)同的有以下幾點(diǎn)：
（1）電工學(xué)實(shí)際上是面向非電類專業(yè)的電工電子技術(shù)基礎(chǔ)系列課程。
（2）根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，應(yīng)該構(gòu)建多種模式的電工學(xué)課程。
（3）電工學(xué)系列課程中電子技術(shù)的比例應(yīng)得到加強(qiáng)。
（4）新技術(shù)（如PLC）應(yīng)適時(shí)補(bǔ)充進(jìn)電工學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容。
（5）新方法（如EDA）應(yīng)納入電工學(xué)課程。
2003年教育部要求教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)研究各專業(yè)培養(yǎng)方案和基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求：
（1）按照基礎(chǔ)性原則分模塊給出基本要求。
（2）考慮不同專業(yè)需求，給出了基本模塊和可選模塊。
（3）在各模塊中也考專業(yè)差異設(shè)置了若干可選內(nèi)容。
（4）剛性（最低要求）和柔性（可選）相結(jié)合。
基本模塊：
（1）電路理論。
（2）模擬電子技術(shù)。
（3）數(shù)字電子技術(shù)。
可選模塊：
（1）電機(jī)及傳動(dòng)控制。
（2）電工測(cè)量。
（3）安全用電。
（4）EDA技術(shù)。
三、教學(xué)方法
對(duì)于電工學(xué)的教學(xué)方法國內(nèi)外隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都有一個(gè)過程，大致基本相同，國內(nèi)的教學(xué)方法并不落后，只是在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)上有較大的區(qū)別，說明國外的大學(xué)重視學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)，而國內(nèi)的大學(xué)則側(cè)重于理論教育。
1．國內(nèi)大學(xué)的教學(xué)方法
80年代，傳統(tǒng)教學(xué)方法：掛圖、板書、模型，該方法的特點(diǎn)是：
（1）教學(xué)過程的藝術(shù)性強(qiáng)。
（2）課堂教學(xué)信息量受限。
（3）教師個(gè)性化發(fā)揮對(duì)教學(xué)質(zhì)量影響大。
（4）對(duì)教師素質(zhì)要求高。
（5）不同教師差異大。
90年代以來，CAI、EDA、電子教案、多媒體、課程網(wǎng)站、仿真手段、網(wǎng)絡(luò)交互，該方法的特點(diǎn)：
（1）計(jì)算機(jī)的引入，突破了課堂信息量限制。
（2）新手段對(duì)老教師產(chǎn)生沖擊。
（3）媒體增多，如何協(xié)調(diào)成為問題。
（4）學(xué)校教學(xué)設(shè)施開始顯得不足。
（5）計(jì)算機(jī)多媒體手段已經(jīng)被廣泛接受。
（6）網(wǎng)絡(luò)課程登場(chǎng)（2001～2003）。
（7）“在堂”學(xué)習(xí)和“離堂”學(xué)習(xí)。
（8）課程網(wǎng)站突破了學(xué)習(xí)空間和時(shí)間限制。
（9）網(wǎng)絡(luò)交互功能必不可少。
（10）學(xué)生參與還很不夠，需要解決“我要學(xué)”和“要我學(xué)”的根本問題。
2．國外重點(diǎn)大學(xué)的教學(xué)方法
國外重點(diǎn)大學(xué)在教學(xué)方法上其實(shí)和國內(nèi)的教學(xué)方法基本上差不多，只不過在電工學(xué)的授課學(xué)時(shí)上有很大的區(qū)別，下面就莫斯科和彼得堡的重點(diǎn)大學(xué)（莫斯科動(dòng)力學(xué)院）的“電工理論基礎(chǔ)”為例說明國外的教學(xué)方法，在莫斯科動(dòng)力學(xué)院的電工學(xué)課程，共學(xué)3個(gè)學(xué)期（第三、四、五學(xué)期）（在莫斯科和彼得堡的重點(diǎn)大學(xué)，共學(xué)4個(gè)學(xué)期）。
莫斯科動(dòng)力學(xué)院的電工學(xué)授課：［7］共36＋36＋36＝108個(gè)課時(shí)（在莫斯科和彼得堡的重點(diǎn)大學(xué)，共51＋51＋51＝153個(gè)課時(shí)）實(shí)踐課學(xué)時(shí)：共36＋36＋36＝108個(gè)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)：共36＋36＋36＝108個(gè)課時(shí)（莫斯科動(dòng)力學(xué)院的學(xué)生還將完計(jì)算機(jī)典型計(jì)算0＋0＋0＋36＝36個(gè)課時(shí)），另外，莫斯科動(dòng)力學(xué)院“電工理論基礎(chǔ)”教研室還開設(shè)有“電工學(xué)的信息技術(shù)”課程：授課18個(gè)課時(shí)；實(shí)驗(yàn)課程36個(gè)課時(shí)。
四、結(jié) 論
隨著教育國際化的不斷發(fā)展，教育信息化的進(jìn)程在不斷深化中，電工電子基礎(chǔ)課程的信息化建設(shè)也將不斷地被推進(jìn)。面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，國內(nèi)高校基礎(chǔ)課教師應(yīng)積極應(yīng)對(duì)，樹立新的教育觀念，提高自身的信息素養(yǎng)，改變教學(xué)方法，提升科研能力，努力提高自身的綜合素質(zhì)。隨著教育全球化進(jìn)程的深化，我國的基礎(chǔ)課教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上將會(huì)不斷的完善和提高，全球的教育網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)會(huì)越來越完善，條塊分割、各自為政的局面將會(huì)得到徹底地改變，學(xué)科、院校間的交流將會(huì)不斷發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
1 李春彪.“電工學(xué)”課程教學(xué)中的四個(gè)有力杠桿［J］.南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2005（4）：39～41
2 朱雪梅.高校教師在職培訓(xùn)的現(xiàn)狀與對(duì)策分析.上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)教育版），2003.3（9）
3 宋惠蘭.論教育信息化與高校教師的信息素質(zhì)培養(yǎng).圖書館論壇，2003.2（1）
4 杭國英.教育信息化與高校教師素質(zhì).高等教育研究，2003.5（3）
5 王中向、黎輝文.試論教育信息化對(duì)高校教師培訓(xùn)的影響及其對(duì)策.廣東廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2004.2（50）
【關(guān)鍵詞】超高頻 射頻標(biāo)簽 數(shù)字電路 協(xié)議內(nèi)容
射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)在我國興起時(shí)間較晚，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品長期涉足于中低頻領(lǐng)域之中，包括二代身份證、票證管理等，相比之下，對(duì)于超高頻段產(chǎn)品，自主性開發(fā)實(shí)力嚴(yán)重不足，最終勢(shì)必與激烈的國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，產(chǎn)生嚴(yán)重沖突。相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行讀寫器和射頻標(biāo)簽通信流程研究前提下，仍需深度結(jié)合EPCC1G2和ISO/IEC1800.6協(xié)議，以及VHDL語言等予以交互式探究解析，以確保可以針對(duì)既有電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊的細(xì)致化實(shí)現(xiàn)方式加以描述。
1 關(guān)于超高頻射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)簽內(nèi)涵機(jī)理的客觀論述
射頻識(shí)別系統(tǒng)大多數(shù)情況下借助讀寫器、射頻標(biāo)簽修繕而成。其中后者主要附著在預(yù)識(shí)別物體上，并保留特定格式的電子數(shù)據(jù)，保證和特定物品標(biāo)識(shí)性信息產(chǎn)生積極回應(yīng)；至于讀寫器，則能夠在無接觸情況下，精準(zhǔn)地讀出標(biāo)簽內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，最終完成不同類型物品的智能化識(shí)別和管制目標(biāo)。歸結(jié)來講，上述兩類媒介，始終依照標(biāo)準(zhǔn)樣式的通信協(xié)議內(nèi)容，以及足夠優(yōu)質(zhì)的射頻技術(shù)，進(jìn)行相互溝通交流。具體行為流程表現(xiàn)為：
（1）讀寫器發(fā)揮功用范圍內(nèi)的標(biāo)簽，主要負(fù)責(zé)接收其不定時(shí)傳輸?shù)妮d波能量，上電復(fù)位，并且依照指示完成相關(guān)的操作任務(wù)。
（2）讀寫器進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)別前期，會(huì)自動(dòng)發(fā)出選擇和盤存命令，在與單個(gè)標(biāo)簽通訊情況下，其余標(biāo)簽則基本上維持休眠狀態(tài)。隨后，成功被識(shí)別的標(biāo)簽，會(huì)依照次序執(zhí)行讀寫器發(fā)送的訪問命令，并借助反向散射調(diào)制途徑，將關(guān)鍵性數(shù)據(jù)信息依照原路輸送，成功后快速介入休眠狀態(tài)，隨后不會(huì)針對(duì)讀寫器作出應(yīng)答。
（3）讀寫器隨后會(huì)針對(duì)其余標(biāo)簽加以搜索，并重復(fù)演練上述識(shí)別工序流程。
（4）進(jìn)行單位標(biāo)簽分別喚醒和精準(zhǔn)化讀取，持續(xù)到所有標(biāo)簽被完整識(shí)別方可停止。
2 涉及超高頻射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)規(guī)格細(xì)致性研究
在RFID技術(shù)中，相比于較成熟的低頻和高頻頻段的RFID技術(shù)，超高頻RFID因?yàn)榫哂凶R(shí)別速度快、讀寫距離遠(yuǎn)、存儲(chǔ)容量大等優(yōu)勢(shì)，成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。超高頻射頻技術(shù)標(biāo)簽，主要利用模擬和數(shù)字兩類結(jié)構(gòu)單元搭建。涉及此類協(xié)議限定的標(biāo)簽系統(tǒng)規(guī)格具體如表1所示。
其中模擬電路主要集合了喚醒、時(shí)鐘產(chǎn)生、包絡(luò)檢波、解調(diào)、反射調(diào)制等電路，而數(shù)字結(jié)構(gòu)則集中于EPC通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域之中，針對(duì)讀寫器第一時(shí)間發(fā)出的命令予以識(shí)別執(zhí)行，就像是讀寫器和標(biāo)簽通訊過程以及輸出數(shù)據(jù)編碼的實(shí)現(xiàn)等。
3 后期標(biāo)簽數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案的科學(xué)化驗(yàn)證解析
標(biāo)簽芯片作為超高頻RFID系統(tǒng)的核心之一，要求具有低功耗、低成本的特性。由此，筆者經(jīng)過對(duì)協(xié)議內(nèi)容的細(xì)致性驗(yàn)證評(píng)估，決定應(yīng)用TOP.down設(shè)計(jì)手段。
（1）就是進(jìn)行電路基礎(chǔ)性功用清晰化描述，同時(shí)依照各類功能特性進(jìn)行此類系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)的模塊有機(jī)劃分。
（2）結(jié)合VHDL硬件描述語言，實(shí)現(xiàn)RTL代碼設(shè)計(jì)指標(biāo)，之后予以特定功能仿真演練，持續(xù)到驗(yàn)證工作處理完畢過后，配和EDA媒介，選定工藝庫并實(shí)施邏輯綜合式優(yōu)化改造。
（3）采取自動(dòng)化布局線處理版圖設(shè)計(jì)事務(wù)，最終形成所需的芯片。
經(jīng)由上述工序確認(rèn)的系統(tǒng)架構(gòu)正如圖1所示。
結(jié)構(gòu)整體包括譯碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)、狀態(tài)機(jī)、CRC產(chǎn)生、編碼、時(shí)鐘分頻模塊，以及存儲(chǔ)器。其中譯碼模塊主要負(fù)責(zé)接收模擬單元解調(diào)出的命令信息，并且聯(lián)合協(xié)議內(nèi)部格式，將這部分信息快速轉(zhuǎn)化成標(biāo)簽數(shù)字單元下能夠識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最終傳輸?shù)紺RC校驗(yàn)和狀態(tài)機(jī)模塊之中。而CRC校驗(yàn)?zāi)K會(huì)對(duì)當(dāng)下接收到的命令加以完整化對(duì)比校驗(yàn)，確認(rèn)其有效價(jià)值過后，便會(huì)觸發(fā)狀態(tài)機(jī)模塊，引領(lǐng)起控制標(biāo)簽和執(zhí)行相關(guān)操作指令，包括存儲(chǔ)器流暢性讀寫、現(xiàn)場(chǎng)放沖突控制等。上述流程交接完畢過后，則可以將數(shù)據(jù)傳送到CRC產(chǎn)生模塊，形成可靠的校驗(yàn)碼，一并交由編碼模塊處理，隨后編碼模塊會(huì)利用特殊刑形式的脈沖方式，實(shí)現(xiàn)模擬單元和射頻技術(shù)下的改造目標(biāo)；至于讀寫器則負(fù)責(zé)收尾工作。當(dāng)然，為了順利規(guī)避不必要的功耗問題，時(shí)鐘分頻模塊會(huì)事先進(jìn)行全局時(shí)鐘分頻處理，最終產(chǎn)生的頻率信息，會(huì)借由數(shù)字單元或是其余模塊交接沿用。存儲(chǔ)器的關(guān)鍵性存在意義，就是進(jìn)行標(biāo)簽標(biāo)識(shí)性信息收集存儲(chǔ)。
4 結(jié)語
綜上所述，筆者主要聯(lián)合EPCC1G2和ISO/IEC18000-6協(xié)議內(nèi)容，VHDL硬件描述語言，以及EDA工具等，進(jìn)行超高頻段射頻識(shí)別標(biāo)簽數(shù)字電路改良設(shè)計(jì)，希望就此迎合不同類型射頻識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)字化工作需求。相信依照上述內(nèi)容進(jìn)行長久化調(diào)整，有關(guān)既有電路的性能和后端設(shè)計(jì)等目標(biāo)，都將順利達(dá)成。至于進(jìn)一步研究的課題內(nèi)容，則基本限定在電路結(jié)構(gòu)適當(dāng)簡(jiǎn)化和功耗合理降低層面之上。
參考文獻(xiàn)
[1]譚波.高頻RFID標(biāo)簽芯片低功耗基帶控制器的研究與設(shè)計(jì)[D].華中科技大學(xué)，2008.
[2]王強(qiáng).基于EPC Class-1 Generation-2標(biāo)準(zhǔn)的UHF RFID標(biāo)簽芯片數(shù)字電路設(shè)計(jì)[D].天津大學(xué)，2009.
隨著通過電池供電的便攜式電子系統(tǒng)的應(yīng)用范圍持續(xù)增長，推動(dòng)了對(duì)某類數(shù)字集成電路(ICs)的需求，這類電路的特點(diǎn)是功耗消耗保持在盡可能低的水平。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)師們必須在最小的封裝體積中，將更多的高頻功能封裝到芯片內(nèi)。毫無疑問，越來越多的性能和單元數(shù)量將導(dǎo)致功耗的增加，使得功耗管理成為影響硅片成功的重要因素。
創(chuàng)建最理想的低功耗設(shè)計(jì)，無論是動(dòng)態(tài)功耗還是靜態(tài)功耗，都涉及到了在設(shè)計(jì)流程不同階段時(shí)序、功耗和面積間復(fù)雜的折衷權(quán)衡問題。這些問題相互間聯(lián)系密切，所以低功耗分析和優(yōu)化引擎必須可與整個(gè)RTL-to-GDSII流程相集成并可貫穿應(yīng)用于這一流程中。
動(dòng)態(tài)功耗(DynamicPower)
動(dòng)態(tài)功耗的降低雖然可通過調(diào)整電容、電壓和頻率來實(shí)現(xiàn)，但其中仍有些細(xì)微部分需多加考慮。
例如：同一門極電路中兩個(gè)晶體管同時(shí)被導(dǎo)通的總時(shí)長是晶體管輸入開關(guān)閾值和門極驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)斜率的一個(gè)函數(shù)。這些晶體管尺寸必須要足夠大，這樣信號(hào)才能足夠迅速地進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便激活門極電路。
如果晶體管尺寸過大，通過最大程度縮短兩個(gè)晶體管同時(shí)打開的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)功率節(jié)省的目標(biāo)就無法達(dá)成，因?yàn)榫w管過大會(huì)導(dǎo)致電容的增加，門極電路為增加的電容充電會(huì)消耗額外的功率，這最終會(huì)導(dǎo)致噪聲、過沖、下沖以及串?dāng)_等信號(hào)完整性問題。
同樣地，如果這些晶體管尺寸過小，那么它們同時(shí)打開時(shí)間會(huì)更長、功耗更大，而且驅(qū)動(dòng)不足的信號(hào)也容易受到噪聲和串?dāng)_耦和效應(yīng)的影響，因此晶體管尺寸和開關(guān)時(shí)間必須加以優(yōu)化，這樣才能將功耗降至最低。
降低動(dòng)態(tài)功耗的另一種方法是降低系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率，但這樣會(huì)導(dǎo)致器件性能的降低；或者還可以使用門控時(shí)鐘，使得僅僅那些這一時(shí)刻需要執(zhí)行有效任務(wù)的器件被時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然，我們也可以通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)臅r(shí)延平衡來將局部數(shù)據(jù)活動(dòng)(毛刺和冒險(xiǎn)現(xiàn)象)減至最少。
此外，我們還可以通過架構(gòu)的折衷權(quán)衡來降低功耗，即在設(shè)計(jì)流程的算法和架構(gòu)階段進(jìn)行功能并行與頻率和/或電壓之間的折衷權(quán)衡。例如：您可用兩個(gè)模塊副本來替換原來的一個(gè)邏輯模塊，兩個(gè)模塊各執(zhí)行一半的任務(wù)，這樣兩個(gè)模塊都將擁有更低的運(yùn)行頻率和電壓。如此一來就可在保持性能不變的同時(shí)降低實(shí)現(xiàn)該功能的總功耗，不過同時(shí)也會(huì)占用更多的硅片空間。
靜態(tài)功耗(Sretie Power)
靜態(tài)功耗源自干晶體管未激活時(shí)漏電流，與溫度和開關(guān)閾值成指數(shù)關(guān)系。為了解決這個(gè)問題，IC代工廠提供了具備多閾值電壓(Vt)器件的庫，其中開關(guān)較快的低閾值晶體管漏電流較高、功耗較大；而開關(guān)較慢的高閾值晶體管漏電流較低、功耗較小。
這其中需要進(jìn)行復(fù)雜的平衡工作，因?yàn)榻档凸╇婋妷菏强梢詼p少發(fā)熱量，降低靜態(tài)功耗，但同時(shí)也會(huì)增加門時(shí)延，而降低晶體管的開關(guān)閾值則可以加快晶體管開關(guān)速度，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致漏電流和靜態(tài)功耗呈指數(shù)極增加。
電壓降效應(yīng)(Voltage Drop Effects)
深亞微米(DSM)器件也屬于易受電壓降效應(yīng)影響的器件，電壓降效應(yīng)主要由外部引腳到內(nèi)部電路的電源和地線網(wǎng)絡(luò)的電阻所引起。
由于每段電源和接地軌都有一小段電阻，因此反相器鏈中距離主電源和地線引腳最近的邏輯門，其供電電壓就最好(圖2中G1)；相鄰的第2個(gè)門極(本例中G2)的供電電壓則相應(yīng)稍差一些，依此類推，距離主電源和地線引腳越遠(yuǎn)的門極其供電電壓就越差。
當(dāng)存在瞬態(tài)或AC(交流電)電壓降效應(yīng)時(shí)，這一問題還將進(jìn)一步惡化，當(dāng)有大量寄存器元件同時(shí)開關(guān)，可能會(huì)在供電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的“毛刺”現(xiàn)象。要想分析并解決這些電壓降效應(yīng)，電阻、電感、電容效應(yīng)都是必須要考慮到的問題。
電壓降效應(yīng)之所以如此重要，原因在于整個(gè)邏輯門的輸入到輸出時(shí)延會(huì)隨著供電電壓的降低而增加，最終可能導(dǎo)致該邏輯門不符合其時(shí)序規(guī)格。同時(shí)門極驅(qū)動(dòng)不足時(shí)也會(huì)引起互連線時(shí)延的增加，供應(yīng)電壓下降時(shí)門極的輸入開關(guān)閾值將會(huì)改變，由此會(huì)導(dǎo)致門極電路變得更容易受到噪聲的影響。
隨著軌道寬度的降低，電壓降效應(yīng)將隨著電源和地軌電阻系數(shù)的增加而變得更為嚴(yán)重。雖然可以通過增加電源和接地軌寬度來將電壓降效應(yīng)降至最低，但是這同時(shí)也會(huì)占用到寶貴的硅片空間，最終導(dǎo)致布線擁塞問題。而要解決這些問題就必須盡可能大地拉開所有邏輯單元間的間距，但這樣卻又會(huì)由于信號(hào)連線長度的增加而導(dǎo)致時(shí)延(和功耗)的增加。
在芯片總功耗中，時(shí)鐘樹網(wǎng)絡(luò)的功耗占據(jù)了很大一部分。將功耗作為一個(gè)成本函數(shù)來考慮，控制時(shí)鐘樹功耗越來越重要，特別是在較小型幾何拓?fù)洵h(huán)境中更是如此。目前已有各種不同技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于RTL綜合和物理綜合中，如：廣泛的時(shí)鐘門控覆蓋、時(shí)鐘門控電路的克隆/反克隆、有功率意識(shí)的緩沖器插入、尺寸調(diào)整和時(shí)鐘門控電路布局。此外，如CTS期間多閾值電壓(Vt)、層次化時(shí)鐘門控、基于邏輯行為的時(shí)鐘門控等其他技術(shù)也可以提供額外的功率節(jié)省。
其中，有一項(xiàng)已得到日漸普遍使用的技術(shù)是將設(shè)計(jì)分為多個(gè)“電壓島”，如圖3所示。雖然供電電壓更低的電壓島性能也隨之降低，但其動(dòng)態(tài)功耗也將大幅降低。
在將設(shè)計(jì)分成多個(gè)電壓島時(shí)，網(wǎng)表中必須要插入適當(dāng)?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換元件來從一個(gè)電壓域到另一個(gè)電壓域連接信號(hào)。一個(gè)真正有功率意識(shí)的設(shè)計(jì)環(huán)境應(yīng)該能夠自動(dòng)插入這些單元。
功率門控(power gating)
功率門控通過有選擇地切斷設(shè)計(jì)中未在使用部分的電源來解決泄漏問題，如圖4所示。它是利用高閡值電壓(high-Vt)開關(guān)來連接全局恒定電源線軌與局域開關(guān)電源線軌，這就使得局域線軌的供電能根據(jù)需要開啟或者關(guān)閉。提供了細(xì)粒度、中粒度和粗粒度控制能力。
其他技術(shù)則均得益于具有“功率意識(shí)”，例如：映射、利用非關(guān)鍵時(shí)序路徑的多閥值晶體管、平面規(guī)劃和布局、解耦電容布局、時(shí)鐘樹綜合和時(shí)鐘門控，以及時(shí)序優(yōu)化。
總之，功率分布網(wǎng)絡(luò)應(yīng)基于早期功率網(wǎng)格還沒有完成時(shí)執(zhí)行的線軌分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。芯片上正確的消耗元件分布應(yīng)避免熱點(diǎn)和局部電壓降問題，線寬算法能夠有效解決電壓降和電遷移問題。
集成的工具套件
目前，第三方單點(diǎn)工具要么需要使用到多個(gè)數(shù)據(jù)庫，要么需要將完全不同的數(shù)據(jù)模型組合進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，不僅需要執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和文件傳輸，同時(shí)也使得數(shù)據(jù)管理工作變得相當(dāng)煩瑣、耗時(shí)且容易出錯(cuò)。
然而，最嚴(yán)重的問題還在于，其布局后再修正缺陷的做法代價(jià)極為昂貴，特別在修正工作必須手工進(jìn)行時(shí)就更是如此。如果在手工修正之后必須返回重新進(jìn)行分析工作(而不是與修正工作同時(shí)進(jìn)行)，那么情況將會(huì)進(jìn)一步惡化，因?yàn)榉治龊罂赡茱@示出修正工作要么未起到應(yīng)有的作用，要么可能給設(shè)計(jì)工作帶來了新的、不一樣的缺陷。
例如：要想完全計(jì)算出電壓降效應(yīng)的影響，首先重要的是要擁有一個(gè)能基于實(shí)際電壓降以單元為基礎(chǔ)地進(jìn)行時(shí)序衰減計(jì)算的環(huán)境；接著，時(shí)序分析引擎應(yīng)利用這種衰減后時(shí)序數(shù)據(jù)來識(shí)別關(guān)鍵路徑上的潛在變化；最后，優(yōu)化引擎應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚齺斫鉀Q由于時(shí)序變化而導(dǎo)致的潛在的建立或保持問題。
而這就需要有一個(gè)能夠確保功率分析、電壓降分析、衰減計(jì)算、時(shí)序分析和優(yōu)化引擎可無縫協(xié)作的設(shè)計(jì)環(huán)境。
功率分析單點(diǎn)工具與環(huán)境的其他部分之間集成性的缺乏意味著當(dāng)功率分析結(jié)果用于定位和隔離時(shí)序和/或信號(hào)完整性問題時(shí)，修正問題的同時(shí)也將給功率網(wǎng)絡(luò)引入新的問題，最終可能導(dǎo)致大量、耗時(shí)的設(shè)計(jì)迭代。
一個(gè)真正的低功耗設(shè)計(jì)環(huán)境應(yīng)具備讓所有的功率分析工具與綜合、布局布線、時(shí)鐘樹綜合、提取、時(shí)序和信號(hào)完整性分析等實(shí)施工具同時(shí)運(yùn)行的特性，要能夠使用統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型來為這些工具提供對(duì)分析數(shù)據(jù)的同步訪問并實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的“實(shí)時(shí)”變更。
結(jié)束語
