集成電路版圖設(shè)計(jì)課程教改的幾點(diǎn)想法

王 燕 李淑萍

（蘇州工業(yè)園區(qū)服務(wù)外包職業(yè)學(xué)院，江蘇 蘇州215123）

0 引言

隨著集成電路行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化。集成電路產(chǎn)品在生活周圍隨處可見，已經(jīng)成為生活中不可缺少的部分，如手機(jī)、電腦、電視等都屬于集成電路產(chǎn)品。所謂集成電路（IC），是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，即人們常說的芯片。雖然我國在手機(jī)、電腦等產(chǎn)量中處于世界第一，但是我國集成電路設(shè)計(jì)和制造的水平依然落后國際水平很多。2014年6月，國務(wù)院印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，為我國集成電路行業(yè)指定了方向，大大促進(jìn)了集成電路行業(yè)的發(fā)展。集成電路行業(yè)的發(fā)展也為微電子專業(yè)學(xué)生的就業(yè)提供了更多發(fā)展機(jī)會(huì)。

集成電路版圖設(shè)計(jì)作為集成電路設(shè)計(jì)的最后一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，是將邏輯與電路功能和性能轉(zhuǎn)換為符合相關(guān)工藝要求的光刻用的掩膜版圖，從而實(shí)現(xiàn)IC設(shè)計(jì)的最終輸出。所以對(duì)集成電路的功能、功耗、成本都有著極為重要的意義。教好集成電路版圖設(shè)計(jì)課程對(duì)微電子學(xué)生非常重要，關(guān)系到學(xué)生能否順利進(jìn)入版圖設(shè)計(jì)行業(yè)。采用科學(xué)的教學(xué)方法，選擇合理的項(xiàng)目，客觀公正全面的考核是提高教學(xué)效果的主要手段。本課程學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容包括：半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作原理；了解集成電路的典型工藝流程（CMOS工藝、雙極型工藝）及其對(duì)電路性能的影響；熟悉版圖的層次及基本圖形、熟悉典型的工藝設(shè)計(jì)規(guī)則、熟悉不同器件特性相對(duì)版圖布局的關(guān)系；能夠熟練運(yùn)用EDA工具做版圖設(shè)計(jì)，懂得如何利用規(guī)則壓縮面積以達(dá)到節(jié)約成本的目的；具有電路功能分析能力，能識(shí)別需要特殊處理的電路；能夠識(shí)讀規(guī)則驗(yàn)證的糾錯(cuò)報(bào)告并做相應(yīng)修改。結(jié)合我院的人才培養(yǎng)方案和目標(biāo)，本文就集成電路版圖設(shè)計(jì)課程的教學(xué)、考核等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

1 采用項(xiàng)目教學(xué)法，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

集成電路版圖設(shè)計(jì)課程作為微電子專業(yè)的專業(yè)核心課程，是在數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件、集成電路制造工藝等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此教授本課程的時(shí)候，必須結(jié)合這些課程的掌握程度，適當(dāng)時(shí)要補(bǔ)充和擴(kuò)展相關(guān)內(nèi)容。本課程包括理論部分和實(shí)踐部分，理論部分的內(nèi)容有集成電路設(shè)計(jì)流程，版圖設(shè)計(jì)規(guī)則，集成電路制造工藝的流程以及版圖設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)如噪聲、寄生效應(yīng)、匹配等。對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)可以采用視頻、動(dòng)畫等直觀的形式展開，不可一味的理論講解。實(shí)踐部分的內(nèi)容有軟件的使用，CMOS數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證（如與非門、觸發(fā)器、異或門等），電阻電容以及二級(jí)管的設(shè)計(jì)，對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)必須采用項(xiàng)目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。采用“以項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的項(xiàng)目教學(xué)法是必不可少的教學(xué)方法。教學(xué)項(xiàng)目的選取中，注重項(xiàng)目的的代表性、針對(duì)性、實(shí)用性和先進(jìn)性，同時(shí)結(jié)合最新的納米工藝技術(shù)進(jìn)行講解。在教學(xué)過程中采用CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）的工程理念，及構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作4個(gè)步驟，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。如圖1所示。

圖1 集成電路版圖課程

2 跟企業(yè)多方面合作，讓企業(yè)發(fā)揮重要作用

為了讓課程更好的為學(xué)生將來就業(yè)服務(wù)，可以與相關(guān)版圖設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)行合作。合作可以是多方面，多角度的。

2.1 盡早引入企業(yè)教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)集成電路行業(yè)更有信心

從企業(yè)角度出發(fā)，面向?qū)W生介紹版圖設(shè)計(jì)的發(fā)展和前景，讓學(xué)生對(duì)版圖設(shè)計(jì)產(chǎn)生興趣和希望。對(duì)剛剛進(jìn)入微電子行業(yè)的學(xué)生而言，基本上對(duì)版圖行業(yè)一無所知，如果有資深企業(yè)介入，介紹版圖行業(yè)以后的發(fā)展前景，以及版圖工程師以后的工作狀況和前途，這樣增加學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。由于實(shí)際需要，學(xué)校多次聘請(qǐng)了企業(yè)人員來校舉辦講座，通過這些講座，同學(xué)了解集成電路行情，大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)這個(gè)行業(yè)的信心和興趣。學(xué)生有了興趣，明白了課程學(xué)習(xí)的意義，對(duì)提高課程的學(xué)習(xí)效果有事半功倍的作用。

2.2 引入企業(yè)進(jìn)行教學(xué)、有助于提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)

讓企業(yè)參與到本課程的教學(xué)，實(shí)訓(xùn)中來。企業(yè)可以通過幫助制定課程標(biāo)準(zhǔn)，編寫教材，參與頂崗實(shí)習(xí)，等等方式，融于學(xué)校教學(xué)之中。授課所選案例從企業(yè)的真實(shí)案例中選取，按照企業(yè)要求進(jìn)行版圖繪制，最后點(diǎn)評(píng)學(xué)生作品。這樣以后學(xué)生可以很好的適應(yīng)企業(yè)要求。在學(xué)生階段，有企業(yè)介入，按照企業(yè)要求培訓(xùn)學(xué)生，可以有效提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，縮短學(xué)生進(jìn)入企業(yè)后的磨合期，讓學(xué)生迅速成長為企業(yè)所需要的技術(shù)人才。

3 多種考核方式，全面公正評(píng)價(jià)學(xué)生

在進(jìn)行版圖課程授課時(shí)教師會(huì)選擇各種案例，項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，所選項(xiàng)目必須由淺入深，具有代表性的企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，在項(xiàng)目完成后由企業(yè)人員點(diǎn)評(píng)學(xué)生完成情況，或者專任教師根據(jù)企業(yè)規(guī)則進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，只有這樣學(xué)生繪圖能力才能真正得到提高，才能理解版圖的繪制規(guī)則。

采用項(xiàng)目式教學(xué)，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目完成情況以及最后學(xué)生真實(shí)掌握情況需要全方面的考核。

課程考核要重視過程考試，所以可以采用70%過程性考核+30%總結(jié)性考試的方式。過程性考核內(nèi)容包括學(xué)生的平時(shí)出勤狀況，學(xué)習(xí)態(tài)度，各任務(wù)完成情況等方面。

在課程評(píng)價(jià)時(shí)，不僅僅要評(píng)價(jià)學(xué)生版圖完成的情況，更要注意客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的溝通能力，合作能力。在今后的工作中版圖絕對(duì)不是一個(gè)人的工作，是一個(gè)集體，一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作。在學(xué)生時(shí)代，就要培養(yǎng)學(xué)生溝通合作的觀點(diǎn)，學(xué)習(xí)有效溝通的溝通方式，形成集體合作的思想。

4 結(jié)語

集成電路版圖設(shè)計(jì)課程在培養(yǎng)應(yīng)用型集成電路人才的過程中起著至關(guān)重要的作用。采用多種教學(xué)法如CDIO教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法，引入企業(yè)進(jìn)行教學(xué)，采用全方面考評(píng)方式可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果。