張法碧,洪 莉,趙秋明

(桂林電子科技大學信息與通信學院,廣西桂林541004)

由于微電子技術(shù)發(fā)展迅速,對專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求[1]。如何建立適應形勢發(fā)展的微電子課程體系這一課題值得深入研究。

1 專業(yè)定位

目前,國內(nèi)的微電子學專業(yè)大致可分為三種類型,即微電子技術(shù)類、半導體物理類以及電路與系統(tǒng)類。目前一些微電子技術(shù)類課程仍強調(diào)半導體分立器件、單元電路和中小規(guī)模集成電路等方面的知識,忽視了現(xiàn)代微電子學發(fā)展趨勢,內(nèi)容顯得陳舊。某些半導體物理類課程將重點放在半導體理論、半導體材料和微觀效應等方面,理論性強,但是對“路”的概念有所輕視。當前電路與系統(tǒng)類課程從系統(tǒng)級電路出發(fā),主要以專用電路的形式講授集成電路設計的方法和手段,可以順應當今發(fā)展的潮流,但卻對微電子學的基礎知識有所忽視。隨著設計的深入,將會面臨專業(yè)人才水平無法提高的困境[2,3]。

現(xiàn)在,西部區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展對微電子技術(shù)專業(yè)人才的需求量很大,而華南和華中地區(qū)開設微電子專業(yè)的高校不多?？紤]到微電子人才培養(yǎng)費用很高,實驗設施昂貴等因素,如何結(jié)合我校的特色,大力發(fā)展具有西部特色的微電子專業(yè),是值得考慮的問題。

從目前的微電子技術(shù)發(fā)展來看,最缺乏的是集成電路的設計人才。由于我校信息與通信專業(yè)歷史悠久,因此把專業(yè)定位在:培養(yǎng)具有信息與通信特色的集成電路設計人才。這樣的定位不需要專業(yè)實驗室提供制作半導體器件的大型實驗設備,可以減少教學資金的投入。但這要求學生不僅掌握微電子的相關(guān)知識,還應掌握通信系統(tǒng)的相關(guān)知識。

2 課程體系設置改革

課程體系設置包括:公共基礎課、專業(yè)基礎必修課和專業(yè)限選課。公共基礎課包含數(shù)學類、外語類和體育等。專業(yè)基礎必修課按照三條主線進行設置:系統(tǒng)類課程、電子電路類課程和微電子基礎類課程。其中,系統(tǒng)類課程包含“C語言”、“信號與系統(tǒng)"、“信號處理”和“通信原理”等;電子電路類課程包含“電路分析基礎”、“模擬電子電路”、“數(shù)字邏輯”和“高頻電子電路”等;微電子基礎類課程包含“固體物理”、“半導體物理”、“微電子技術(shù)基礎”和“電磁場與微波技術(shù)”等。并且,電子電路類課程與微電子基礎類課程通過“半導體集成電路”、“IC設計基礎與實踐”兩門課程進行交叉融合。專業(yè)限選課是基礎課程的提升與應用,包含了半導體工藝、模擬集成電路、數(shù)字集成電路和射頻集成電路等方面。課程有“數(shù)字系統(tǒng)設計基礎”、“微機原理”、“集成電路工藝”、“現(xiàn)代模擬集成電路”、“VLSI設計基礎”、“ASIC設計原理”和“射頻集成電路設計”等。另外,還開設了專業(yè)任選課。專業(yè)任選課是對專業(yè)課的有力補充,學生可以在多門課程中任意選擇,拓寬學生的知識面。

課程體系設置主要有如下的特點。

(1)教學內(nèi)容全面反映本專業(yè)的系統(tǒng)性知識,既加重本專業(yè)基礎課程如“半導體物理與器件物理”,又加強了“電路與系統(tǒng)”和“通信系統(tǒng)”等電子系統(tǒng)方面知識的學習。

(2)專業(yè)課程涵蓋了集成電路設計的數(shù)字、模擬、數(shù)模混合及射頻等方面。

(3)實驗與課程體系緊密結(jié)合。“半導體物理”和“微電子技術(shù)基礎”等課程的實驗可以加深學生對課程內(nèi)容的理解與掌握。電子電路系列實驗可深化學生對電路設計的理解,集成電路系列設計實驗使得學生能完成整個IC設計。

(4)軟件設計貫穿課程始終,從最初的C語言程序,到利用Protel等軟件制版,再到利用硬件描述語言實現(xiàn)邏輯設計與仿真。進一步則可以利用Cadence等大型軟件完成集成電路前端到后端的設計,可以全面提高學生的設計能力。

(5)在課程體系中實現(xiàn)了外語不斷線計劃,從大學英語到半導體物理雙語教學,信號處理采用外文教材,再到專業(yè)外語的學習等,加強了學生的外文文獻閱讀能力。

(6)對課程體系進行了調(diào)整:把“通信原理”課程由專業(yè)限選課改為必修課,加強學生對于通信系統(tǒng)知識的掌握,以便更好地設計通信集成電路;增加特色課程“IC設計基礎與實踐”的學時,要求學生在課程后期能用相關(guān)軟件來進行電路和版圖設計;根據(jù)培養(yǎng)具有通信特色的集成電路設計人才的專業(yè)定位,削減了“集成電路工藝”學時;理順先修與后續(xù)課程的銜接問題,修訂了教學計劃,調(diào)整了相關(guān)專業(yè)課程的教學內(nèi)容以免出現(xiàn)重復。

3 實踐教學改革

(1)實驗教學貫穿課堂教學的始終,大部分的專業(yè)課程都配備了相應的實驗課程來完善教學,包括驗證性實驗和設計性實驗。

(2)部分實驗單獨設課,例如:電路分析、模擬電路和數(shù)字電路等系列實驗,實現(xiàn)從最簡單的示波器使用,到制作比較完整的PCB板。

(3)開設兩個階段的課程設計,本專業(yè)“課程設計Ⅰ”要求學生獨立完成一塊有一定難度的PCB板制作,“課程設計Ⅱ”要求學生用集成電路設計軟件完成一個芯片的制作。

(4)加強集成電路設計類實驗,增加特色課程“IC設計基礎與實踐”學時,要求學生用集成電路設計軟件來完成集成電路設計的全部流程。

4 結(jié)語

我院不僅對課程體系和實踐教學方面進行了改革,同時在教學方法和師資隊伍建設方面做了大量細致的工作。學生普遍反映,通過學習后對于半導體基礎知識、集成電路和系統(tǒng)類系列知識掌握比較扎實,有助于學生的繼續(xù)深造;而且讓學生在動手能力方面有所增強,不僅能進行板級電路的設計與調(diào)試,更能進行FPGA和集成電路芯片的設計,為日后工作打下了堅實的基礎。

[1] 汪慧蘭.微電子技術(shù)課程設置與改革初探.呼和浩特:內(nèi)蒙古電大學刊,2008,(11):100-101

[2] 解光軍.微電子學專業(yè)教學內(nèi)容及教學方式改革的探討.合肥:合肥工業(yè)大學學報(社會科學版),2002,(06):22-24

[3] 李斌.微電子技術(shù)專業(yè)教學計劃改革初探.南京:電氣電子教學學報,2007,(S1):55-56