賀利軍　周前能　楊虹

摘 要 本文針對《片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計導(dǎo)論》課程的理論教學(xué)中出現(xiàn)的問題，根據(jù)社會對集成電路設(shè)計人才的需求，結(jié)合該門課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃，對該門課程進行項目化教學(xué)探討。

關(guān)鍵詞 片上系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論 集成電路設(shè)計 項目化教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）17-0010-02

隨著半導(dǎo)體工藝和集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，集成電路的規(guī)?？梢赃_上億個晶體管，已經(jīng)發(fā)展到片上系統(tǒng)SoC（System on Chip）。現(xiàn)代片上系統(tǒng)（SoC）是利用IP核（Intellectual Property Core）復(fù)用和深亞微米技術(shù)，采用軟件和硬件結(jié)合的設(shè)計和驗證方法，在一塊芯片上實現(xiàn)復(fù)雜的功能。它廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療設(shè)備、手機和其他消費電子，其應(yīng)用領(lǐng)域的市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 2013年集成電路設(shè)計市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)

圖2 2008-2014年集成電路行業(yè)的產(chǎn)值

2008年以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值從2107億元增長到2915億元。2014年，據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，共生產(chǎn)集成電路1015.5億塊，同比增長12.4%，增幅高于上年7.1個百分點；集成電路行業(yè)銷售產(chǎn)值同比增長8.7%，增幅高于上年0.1個百分點。集成電路行業(yè)的產(chǎn)值如圖2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，因此對人才的需求在不斷增加。據(jù)權(quán)威機構(gòu)報道，2010年以來，中國IC產(chǎn)業(yè)對設(shè)計工程師的需求將達到30萬人以上，并且逐年增加，但目前國內(nèi)實際人才數(shù)量相較于需求遠遠不夠。高校是人才培養(yǎng)的搖籃，但高校大多數(shù)教授基礎(chǔ)概念，并了解基本的設(shè)計流程和設(shè)計方法，遠不能滿足行業(yè)的要求。

針對這一現(xiàn)象，《片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計導(dǎo)論》課程將結(jié)合《固體物理》《半導(dǎo)體物理》《數(shù)字集成電路設(shè)計》《模擬集成電路設(shè)計》《VHDL語言》等多門課程，以項目化教學(xué)的形式進行教學(xué)，并且對其進行探討。

一、采用項目化教學(xué)改善學(xué)生只會理論、不會設(shè)計的現(xiàn)狀

（1）解決SoC設(shè)計與相關(guān)課程之間的內(nèi)部聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容主要涉獵到相類似的部分，通過將一個大項目分解成幾個小項目，通過逐漸加大項目的難度，使學(xué)生在項目中逐漸加深了對知識點的理解，并且將課程的主要內(nèi)容相互銜接與融合，形成完整的SoC設(shè)計概念。例如通過對矩陣加法器的項目分解如下幾個小項目來實現(xiàn)，具體項目如圖3所示。通過這些項目設(shè)計過程完整地訓(xùn)練，既培養(yǎng)了較強的SoC設(shè)計能力，還提升了學(xué)生的擇業(yè)面。

圖3 項目流程圖

（2）項目中會先有示例，然后引導(dǎo)學(xué)生對分解的小項目做設(shè)計，熟悉設(shè)計流程和設(shè)計方法，而且解決了理論教學(xué)與實踐教學(xué)相脫節(jié)的問題，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式，達到較好的教學(xué)效果。

二、 通過PDCA戴明環(huán)的方式改善設(shè)計的產(chǎn)品不能用的問題

（1）在SoC設(shè)計的過程中，通過跟蹤課內(nèi)外學(xué)生設(shè)計中反應(yīng)的問題，對項目難易度的進行調(diào)整，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，逐步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、團結(jié)協(xié)作等能力。

（2）結(jié)合新的技術(shù)或者領(lǐng)域，對項目進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在基礎(chǔ)層上讓學(xué)生邊學(xué)邊做，在單個簡單的模塊中進行訓(xùn)練，最后實現(xiàn)復(fù)雜的項目要求的功能，達到SoC設(shè)計能力的提高。

通過PDCA戴明環(huán)的方式來持續(xù)改進教學(xué)方法，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃進行合理和高效的修改。PDCA戴明環(huán)如圖4所示。

圖4 PDCA循環(huán)

三、小結(jié)

教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一個完整的項目，其中包括需求、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、驗證等部分。學(xué)生不僅掌握了基本概念，也提高了設(shè)計實踐能力，更提升了團隊意識?！镀舷到y(tǒng)（SoC）設(shè)計導(dǎo)論》課程項目化教學(xué)改變了傳統(tǒng)的理論課教學(xué)方式，以目標(biāo)為導(dǎo)向，以設(shè)計作為考核標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮了學(xué)生的能動性和協(xié)作能力，使學(xué)生理論與實踐齊頭并進，縮短了與集成電路設(shè)計人才的距離。

參考文獻：

[1] 陳超，王心一，王成華. 基于PSoC的實驗教學(xué)平臺開發(fā)[J]. 實驗室研究與探索， 2010，29（10）：110-113.

[2] 馬仁杰，王榮科，左雪梅等. 管理學(xué)原理[M]. 北京：人民郵電出版社，2013，（9）.

[3]周殿鳳.片上可編程系統(tǒng)項目化教學(xué)探討[J].輕工科技， 2013，（5）：190-191.

[4] 張麗霞.可編程片上系統(tǒng)項目化教學(xué)設(shè)計探討[J]. 電子世界， 2014，（3）：178.

基金項目：（1）重慶市高等學(xué)校教學(xué)改革研究重點項目（132014）； （2）重慶市高等教育學(xué)會2013-2014年高等教育科學(xué)研究課題（CQGJ13C446）；（3）重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（2014-GX-006）。

（責(zé)任編輯 曾 卉）