摘 要：隨著我國集成電路的發(fā)展，在制造和設(shè)計(jì)兩個(gè)方面需要大量的人才，而由于我國集成電路起步晚，與國外先進(jìn)技術(shù)有一定差距，在人才方面也越顯后勁不足的趨勢，為整合資源，本文首先分析了集成電路的現(xiàn)狀，然后結(jié)合集成電路CAD教學(xué)中面臨的一些問題做了分析。提出信息化教學(xué)的一些方法。在實(shí)踐教學(xué)中也得到了一些效果。

關(guān)鍵詞：集成電路；CAD；信息化

1 引言

2015年2月10日，國家發(fā)改委對高通開出了天價(jià)60億的罰單。 古人云不要因小失大，這在高通公司身上絕對是名言錦句，但是這60億罰款對于高通來說根本談不上小，最多算是毫，不僅如此，高通卻牢牢的把握住了中國這塊大蛋糕，并沒有因?yàn)檫@個(gè)罰單而遠(yuǎn)走高飛。絕對有意思的是，高通的股價(jià)當(dāng)時(shí)還逆勢上漲4.69%，收報(bào)70.26美元。說明投資者更看好高通。高通這招的以退為進(jìn)堅(jiān)固了它在中國市場的地位。芯片作為我們國家眾多產(chǎn)業(yè)其發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與我國目前的地位相匹配，是中國產(chǎn)業(yè)中最弱的一環(huán)，而目前大家都知道中國的芯片市場有多大，僅僅智能手機(jī)一項(xiàng)的銷售都占了全球半壁江山，并且在未來還有繼續(xù)增長的趨勢，與高通年收入近300億美元相比，中國芯片企業(yè)如華為海思、展訊銷售規(guī)模都不超過20億元人民幣[1]。

2集成電路現(xiàn)狀分析

我們國家手機(jī)用戶到目前為止已經(jīng)突破12億大關(guān)，但是手機(jī)里面的芯片大多乃是所有的都基本上不是我們國家自己生產(chǎn)的，這是多么可怕的一個(gè)現(xiàn)實(shí)，我國通信的命脈基本把握在國外公司手中，而芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是人才的供給，集成電路設(shè)計(jì)制造公司說白了是知識(shí)密集型，勞動(dòng)密集型企業(yè)，需要大量的高精尖人才花大量的時(shí)間精力去投入。才能得到產(chǎn)出。但是由于起步較晚，我們國家雖然投入了大量的資金但是卻很晚才能見到成效。說一個(gè)比較駭人聽聞的消息，也許你關(guān)注石油，關(guān)注稅收，但是你從未聽過這些：芯片進(jìn)口額超過石油“中國人使用手機(jī)采用的芯片中，只有不足兩成是我國自主研發(fā)生產(chǎn)的，至于4G手機(jī)采用的芯片，則基本上都是依靠國外進(jìn)口?！比珖舜蟠怼⒅袊こ淘涸菏?、中星微電子有限公司董事長鄧中翰在談及我國芯片業(yè)現(xiàn)狀時(shí)如是說。工信部的數(shù)據(jù)：2013年我國集成電路進(jìn)口額高達(dá)2313億美元，同比增長20.5%，而同期我們國家石油的進(jìn)口額是2196億美元。2313相比2196雖然多不了多少，但是一個(gè)事實(shí)是：相比不可再生能源石油我們無法生產(chǎn)這么多量，而芯片我們可以自己設(shè)計(jì)制造，并且芯片作為一個(gè)國家國力的象征，必須要發(fā)展起來，不受他國的制約，在美國為首的政治軍事集團(tuán)對我國的包圍環(huán)境下，更不能僅僅依靠進(jìn)口來滿足我們國家的芯片需求，沒有芯片就沒有軍事，沒有電子世界。沒有21世紀(jì)的制造設(shè)計(jì)大國。而集成電路的發(fā)展離不開創(chuàng)新，而創(chuàng)新離不開人才，未來競爭一是人才的競爭。[2]筆者在一線從事集成電路教學(xué)工作，下面具體針對如果教好集成電路版圖作分析。希望能為國家提供優(yōu)秀的微電子后備力量盡綿薄之力[2]。

3 集成電路CAD課程重要性

筆者在2015年5月參與了微電子職業(yè)分析研討會(huì)，會(huì)上聯(lián)系了國內(nèi)部分研究所及企業(yè)行業(yè)的工程師，以及從事微電子工作的高職學(xué)生。通過研討會(huì)的形式，我了解到，學(xué)生與企業(yè)、研究所工程師都對學(xué)校教育提出了一些看法。那么學(xué)生希望能多給實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)而不是冗長復(fù)雜的理論研究，企業(yè)工程師希望學(xué)校能直接培養(yǎng)學(xué)生世紀(jì)操作能力，盡量到單位都可以勝任部分工作。這就要求以后的教學(xué)當(dāng)中盡量針對實(shí)際的研發(fā)環(huán)境來培養(yǎng)學(xué)生。注重理論聯(lián)系實(shí)際，多以工程實(shí)例來培養(yǎng)學(xué)生?！都呻娐稢AD》作為微電子技術(shù)專業(yè)的核心課程之一。課程所講授的集成電路版圖設(shè)計(jì)是銜接集成電路設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在本專業(yè)的學(xué)習(xí)與職業(yè)能力培養(yǎng)中起重要作用。本課程實(shí)踐性很強(qiáng)，主要培養(yǎng)學(xué)生的cadence軟件使用技能、電路分析能力、器件版圖識(shí)別分析能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證能力等版圖分析、版圖設(shè)計(jì)崗位技能的核心部分。不僅如此，集成電路的性能及功耗成本都受到版圖設(shè)計(jì)的影響，因此設(shè)計(jì)好版圖不僅能創(chuàng)新，而且能給公司企業(yè)帶來巨大利益?！都呻娐稢AD》也是學(xué)生以前學(xué)的《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》、《半導(dǎo)體集成電路》、《數(shù)字電路》、《模擬電路》等等課程的歸集，加深了對以前課程的理解。最重要的一點(diǎn)是一個(gè)好的設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體硅片上，需要集成電路CAD作為橋梁，所以集成電路CAD設(shè)計(jì)師的責(zé)任重大。需要培養(yǎng)好設(shè)計(jì)師一切所需的素質(zhì)。

4課程期間遇到的問題

在近兩年的教學(xué)中，筆者通過分析學(xué)生的上課狀況得到了一些信息。主要有如下幾個(gè)問題比較突出。首先在授課之前發(fā)現(xiàn)學(xué)生的基礎(chǔ)比較薄弱，主要是對集成電路與版圖之間的關(guān)系上理解不是很到位。比如一個(gè)NMOS的截面圖能很好理解，但是俯視圖也就是版圖就無法辨認(rèn)各個(gè)區(qū)域，分析到原因可能是先修課程半導(dǎo)體集成電路的知識(shí)不扎實(shí)。其次對電路的結(jié)構(gòu)理解不到位，比如反相器結(jié)構(gòu)，與非門、或非門結(jié)構(gòu)。歸結(jié)出原因是之前的課程偏重理論，到了真正用的時(shí)候差不多都忘得一干二凈了。然后在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，尤其是老師在上面操作的時(shí)候，下面同學(xué)不能跟著好好的操作。最后的問題是在期末考核的時(shí)候，出現(xiàn)很多同學(xué)拿出作品，但是無法考證其是否是自己的作品。那么通過教學(xué)的改進(jìn)，在兩年內(nèi)，通過一些方法，逐漸讓學(xué)生改掉了以前的一些毛病[3]。

5解決的方法

第一、二個(gè)問題：基礎(chǔ)薄弱。針對這個(gè)問題也沒有一本萬利的方法，通過分析集成電路CAD對基礎(chǔ)知識(shí)的要求總結(jié)出所需要的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，通過2個(gè)課時(shí)的復(fù)習(xí)來提升學(xué)生的基礎(chǔ)。學(xué)生只需要了解一些基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)就可以理解并學(xué)好《集成電路CAD》。

第三個(gè)問題：學(xué)生在上課期間無法好好跟著老師操作。針對這個(gè)問題，筆者跟實(shí)驗(yàn)室管理員進(jìn)行了溝通，通過安裝“多媒體網(wǎng)絡(luò)教室”教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的管控，可將教師機(jī)的多媒體信息實(shí)時(shí)廣播給全體、群組或單個(gè)學(xué)生；提供電子教鞭功能，教師可對任何應(yīng)用軟件進(jìn)行注釋和講解；提供電子黑板和電子白板，教師可實(shí)現(xiàn)在普通黑板上的全部功能。當(dāng)教師在口述講解，可將教師的語音實(shí)時(shí)廣播給全體、群組或單個(gè)學(xué)生。可對單一、部分、全體學(xué)生廣播。在必要時(shí)，可強(qiáng)制學(xué)生機(jī)屏幕黑屏，使學(xué)生能夠集中精力聽講。教師可實(shí)時(shí)監(jiān)視每個(gè)學(xué)生的電腦屏幕，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，這樣教師不用離開自己的座位便可在機(jī)上觀看到每個(gè)學(xué)生對計(jì)算機(jī)的操作情況?？蓪我?、群組或全體學(xué)生進(jìn)行多屏幕（最多16個(gè)）和單一屏幕輪換循環(huán)監(jiān)視。教師可遠(yuǎn)程接管某一選定的學(xué)生機(jī)，控制學(xué)生機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)，對學(xué)生遠(yuǎn)程遙控，輔導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)操作，進(jìn)行“手把手”式交互式輔導(dǎo)教學(xué)。在此過程中，教師可隨時(shí)鎖定或允許學(xué)生操作計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)，在遙控輔導(dǎo)教學(xué)中可實(shí)時(shí)監(jiān)視被遙控學(xué)生的電腦屏幕。教師在遙控輔導(dǎo)教學(xué)中可與被遙控學(xué)生進(jìn)行雙向交談。教師在進(jìn)行遙控輔導(dǎo)時(shí)可使用轉(zhuǎn)播教學(xué)功能。教師可選定一個(gè)學(xué)生機(jī)作為示范，由學(xué)生代替教師進(jìn)行示范教學(xué)，該學(xué)生機(jī)的屏幕及聲音可轉(zhuǎn)播給其他學(xué)生，增加學(xué)生對教學(xué)的參與感，提高學(xué)習(xí)的積極性。教師可對教室內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行任意分組，每個(gè)小組的學(xué)生通過文字、語音、電子白板進(jìn)行交流。教室可隨時(shí)插入任意小組，并參與討論，小組內(nèi)允許多個(gè)學(xué)生同時(shí)交談。小組組長控制整個(gè)討論過程。

第四個(gè)問題：學(xué)生的成績考核無法真實(shí)鑒定。針對這個(gè)問題，我聯(lián)想到了我以前在企業(yè)工作時(shí)候所用到的視頻錄像軟件編寫教程的經(jīng)歷，學(xué)生在工作之后，也許會(huì)遇到編寫教程的任務(wù)，那么事先可以給他們一個(gè)鍛煉機(jī)會(huì)，并且保存自己的學(xué)習(xí)成果，通過視頻錄像軟件，每個(gè)學(xué)生講自己對軟件的操作過程進(jìn)行錄像，并以EXE文件形式保存下來。最后統(tǒng)一交到一個(gè)服務(wù)器網(wǎng)址。當(dāng)然命名的方式是以學(xué)號(hào)進(jìn)行的。通過對一學(xué)期學(xué)生考核，發(fā)現(xiàn)學(xué)生一改以前上課懶散的狀態(tài)，都積極參與到課程學(xué)習(xí)中。而且在考核的時(shí)候教師可以通過對學(xué)生錄像的視頻進(jìn)行判斷學(xué)生的成績。而且學(xué)生無法進(jìn)行互相抄襲復(fù)制，大大提高了學(xué)生的積極性[4][5]。

參考文獻(xiàn)

[1]以退為進(jìn)！高通用巨額罰款換取中國市場[EB/OL]. http：//finance.qq.com/a/20150211/050177.htm，2015-02-11

[2]中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢解析[EB/OL].http：//www.eepw.com.cn/article/235133.htm，2014-03-23

[3]黃靜，施敏，張振娟，張雪峰. “集成電路CAD”課程教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，04：41-42.

[4]施敏，孫玲，徐晨，景為平. 淺談“集成電路版圖CAD”課程建設(shè)[J]. 中國集成電路，2007，12：59-62.

[5]施敏，張振娟，黃靜，朱友華，張威. 集成電路版圖CAD課程實(shí)踐教學(xué)的研究[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備，2014，03：43-44+47.

作者簡介：向舜然 男 1987年 重慶人 碩士研究生 研究方向：數(shù)字信號(hào)處理FPGA實(shí)現(xiàn)。endprint