集成電路設(shè)計大賽與實(shí)踐能力培養(yǎng)

北京工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院 謝紅云 張萬榮 侯立剛 金冬月

集成電路設(shè)計大賽與實(shí)踐能力培養(yǎng)

北京工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院 謝紅云 張萬榮 侯立剛 金冬月

對于高校微電子集成電路的教師和學(xué)生來說，集成電路設(shè)計大賽提供了理論與實(shí)踐結(jié)合的最好機(jī)會。通過教師指導(dǎo)和學(xué)生參與，學(xué)生完成電路設(shè)計、版圖設(shè)計和性能驗(yàn)證，經(jīng)歷單片集成電路設(shè)計的完整流程。學(xué)生能夠?qū)⒄莆盏睦碚撝R和芯片版圖設(shè)計及驗(yàn)證結(jié)合在一起，拓展了他們的能力和知識面；培養(yǎng)了注重細(xì)節(jié)，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科研態(tài)度，切忌好高騖遠(yuǎn)；鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作的能力；增加了在學(xué)習(xí)和工作中的自信心。

集成電路設(shè)計大賽；實(shí)踐；教學(xué)

0 引言

集成電路產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步中扮演著非同尋常的角色。近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)一直處于高速發(fā)展階段，電路設(shè)計、制造能力以及封裝測試技術(shù)都在逐漸縮小與國際先進(jìn)水平的差距，甚至某些方面已經(jīng)接近國際最先進(jìn)水平[1]。

電影天下無賊中有句經(jīng)典臺詞“21世紀(jì)最重要的是什么？人才！”，作為教師，聽到這句話后我們充分的感受到了歷史的使命感，我們有責(zé)任也有義務(wù)培養(yǎng)出具有核心競爭力的優(yōu)秀人才，為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份自己的力量。然而隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對從事集成電路行業(yè)的人才的能力的要求也越來越嚴(yán)苛，作為人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)的基石的高校也面臨著巨大的挑戰(zhàn)和壓力[2,3]，我校作為“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”之一，更是承擔(dān)著不可忽略的歷史使命。

作為一名高校教師，我深刻的認(rèn)識到，好多學(xué)生在動手能力上還有非常大的欠缺，實(shí)踐出真知，只懂課本上的原理和實(shí)際動手操作還是有很大的差距的。集成電路設(shè)計大賽為廣大學(xué)生提供了一個工程實(shí)踐的機(jī)會，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力具有重要意義。

“華大九天杯”大學(xué)生集成電路設(shè)計大賽為學(xué)生們提供Aether IC設(shè)計平臺，并為獲獎作品提供華潤上華MPW流片機(jī)會。從電路的原理設(shè)計到最終的流片測試，學(xué)生們一步一步走完整個集成電路設(shè)計流程，對培養(yǎng)學(xué)生們的實(shí)踐能力具有重大意義。

1 課堂理論知識的拓展

我們實(shí)驗(yàn)室的研究方向是射頻單片集成電路芯片設(shè)計。學(xué)生們學(xué)習(xí)了射頻/微波相關(guān)理論知識，集成電路設(shè)計理論及方法，單片集成電路芯片版圖的設(shè)計等課堂理論知識，但缺乏真正完整從事單片集成芯片的經(jīng)歷。雖然這次集成電路設(shè)計大賽使用華潤上華的工藝，沒有提供射頻IC電路設(shè)計模塊，但我鼓勵學(xué)生積極參加比賽，將所學(xué)的課堂理論知識與Aether IC設(shè)計平臺結(jié)合起來。這樣對學(xué)生們拓展知識面非常有幫助。一方面，通過這次比賽，學(xué)生們已經(jīng)能熟練掌握了Aether IC設(shè)計平臺的應(yīng)用。觸類旁通，參賽學(xué)生將來工作時在設(shè)計軟件平臺使用上就有了足夠的鍛煉和經(jīng)驗(yàn)，可以很快接手新的設(shè)計軟件平臺。另一方面，通過參賽，集成電路設(shè)計和版圖設(shè)計及規(guī)則驗(yàn)證的理論知識可以得到很好的應(yīng)用，加深了對理論的理解。

2 注重細(xì)節(jié)，忌好高騖遠(yuǎn)

集成電路設(shè)計大賽的魅力在于，從設(shè)計到流片測試，所有的過程都要學(xué)生親手實(shí)現(xiàn)，這需要學(xué)生對所有細(xì)節(jié)都有深刻的理解。而好多學(xué)生眼高手低，自己覺得什么都會做，然而動手的時候就會出現(xiàn)各種問題。有一名學(xué)生曾經(jīng)這么跟我說過：“老師，我以后做集成電路設(shè)計，畫版圖這種活沒什么技術(shù)含量…”我就建議他先畫一畫，結(jié)果由于不熟悉設(shè)計規(guī)則，導(dǎo)致DRC通不過，所以只有在實(shí)踐中，才更容易發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。

集成電路的設(shè)計流程中有好多工作要做，雖然集成電路的前端設(shè)計非常重要，但是集成電路的最終實(shí)現(xiàn)要靠制造集成電路的版圖，因此能否設(shè)計集成電路版圖，能否畫好集成電路版圖是至關(guān)重要的。版圖的設(shè)計和繪制過程中更加注重細(xì)節(jié)，讓學(xué)生們有一次完整的版圖設(shè)計經(jīng)歷，對培養(yǎng)學(xué)生的縝密思維非常有幫助。

3 團(tuán)隊(duì)合作精神

完成整個集成電路的設(shè)計流程，僅靠一個人是很難的，尤其對于還沒有什么集成電路設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生們來說，這幾乎就是個不可能完成的挑戰(zhàn)。所以學(xué)生們要分工合作，每個小組成員都有自己的任務(wù)，任何一個成員完不成自己的任務(wù)，就會導(dǎo)致整個項(xiàng)目的失敗，而且前面同學(xué)的工作恰好就是后面同學(xué)工作的基礎(chǔ)，因此每位成員都有了壓力，都盡全力完成自己任務(wù)，這份責(zé)任讓他們團(tuán)結(jié)起來，共同迎接挑戰(zhàn)。

在比賽過程中，學(xué)生們并不是只做完自己的工作就什么都不管了，他們在整個過程中一直都在互相溝通。期間也并不完全都是心平氣和的，也有爭執(zhí)的時候，爭執(zhí)過后他們總能找到解決問題的方法?？赡芩麄儾扇〉牟⒉皇亲顑?yōu)方法，但他們學(xué)會了站在別人的立場上考慮問題，也學(xué)會了適當(dāng)?shù)耐讌f(xié)。

可見，集成電路設(shè)計大賽對培養(yǎng)學(xué)生們的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和集體榮譽(yù)感具有突出貢獻(xiàn)，也對學(xué)生自身的溝通能力具有良好的促進(jìn)作用。

4 自信與勇氣

集成電路設(shè)計經(jīng)驗(yàn)缺乏的學(xué)生而言，集成電路設(shè)計大賽不僅僅是一次機(jī)會，也是一次艱巨的挑戰(zhàn)，雖然在老師的幫助下學(xué)到了豐富的集成電路設(shè)計方面的知識，但那只是紙上談兵，真正實(shí)踐起來還是具有非常大的挑戰(zhàn)性的。在報名階段，一個學(xué)生找到我：“老師，我想?yún)⒓蛹呻娐吩O(shè)計大賽，但是我只懂點(diǎn)電路原理，其他什么也不懂，連用什么EDA工具都不知道，我這樣能參加嗎？”

我便告訴他，首先這是一次非常好的機(jī)會，能有報名的想法就非常好，有了想法就想辦法去做，即使失敗了也沒關(guān)系，沒有誰會永遠(yuǎn)成功的；其次，還沒有做怎么知道自己做不到呢？作為21世紀(jì)最優(yōu)秀的人才，代表著我們國家未來的生產(chǎn)力，你們做不到那就沒誰能做到了；最后，你們還有堅強(qiáng)的后盾呢，老師的支持和自己的努力，就能夠攻克比賽中的種種難關(guān)。這名學(xué)生就這樣報名了，他是幸運(yùn)的，他把握住了這次實(shí)踐的機(jī)會，可想而知幫助學(xué)生樹立信心非常重要，有勇氣開始才可能收獲果實(shí)，不開始肯定就沒有果實(shí)。

5 結(jié)束語

指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐活動中獲取知識，在解決問題中運(yùn)用已經(jīng)獲得的知識，這才是培養(yǎng)新世紀(jì)人才的最好途徑。而集成電路設(shè)計大賽便為學(xué)生們提供了這樣的平臺，給予學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會，讓學(xué)生們在實(shí)踐中收獲知識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、提高個人素養(yǎng)以及鍛煉意志力。同時也為高校老師提供了一個良好的指導(dǎo)學(xué)生的平臺。

[1]杜壯．《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》政策解讀 集成電路:跨越千億鴻溝 我們準(zhǔn)備好了[J]．中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2014(14)．

[2]張興,黃如,張?zhí)炝x,等．北京大學(xué)國家集成電路人才培養(yǎng)基地建設(shè)思路[J]．中國集成電路,2004(7):79-82．

[3]韓力,曾祥仁．電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)模式及教學(xué)內(nèi)容體系改革的研究與實(shí)踐田[J]．重慶大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)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

謝紅云（1978—），女，河北石家莊人，博士，北京工業(yè)大學(xué)副教授，研究方向：射頻集成電路設(shè)計。