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【關(guān)鍵詞】集成電路;測(cè)試管理系統(tǒng);開(kāi)發(fā);利用
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體集成電路也出現(xiàn)了日新月異的變化,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大規(guī)模、速度快、功能多的電路逐漸得到有效開(kāi)發(fā),半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)逐漸完善,其中尤為特別的是數(shù)字電路變化。基于此種形勢(shì)下,對(duì)集成電路測(cè)試提出了更高的要求。在以往測(cè)試軟件編制中,程序主要以測(cè)試流程為導(dǎo)向,堅(jiān)持自上至下原則進(jìn)行排列,將程控指令、測(cè)試參數(shù)、測(cè)試結(jié)果等都納入文本測(cè)試軟件中,這種編程面向過(guò)程,語(yǔ)法規(guī)則特定。但工程師必須要具有一定的編程技能,由于編程過(guò)程復(fù)雜,自動(dòng)化測(cè)試不具高效性、快速性和同步性。目前,伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步,圖形化編程語(yǔ)言編程為工程師提供一個(gè)有效的可編程平臺(tái)。筆者主要綜合自身多年來(lái)在半導(dǎo)體企業(yè)從事集成電路測(cè)試工作實(shí)踐和管理經(jīng)驗(yàn),深入探究集成電路測(cè)試系統(tǒng)管理及其開(kāi)發(fā)應(yīng)用,旨在實(shí)現(xiàn)集成電路測(cè)試精細(xì)化管理的要求和行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
1.集成電路測(cè)試設(shè)備及配件概述
1.1 集成電路測(cè)試設(shè)備功能分析
針對(duì)集成電路測(cè)試設(shè)備及功能而言,主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:
(1)測(cè)試機(jī)。測(cè)試機(jī)主要參考因素包括硬件架構(gòu)端子數(shù)、操作系統(tǒng)環(huán)境、時(shí)鐘速度、程序開(kāi)發(fā)工具、應(yīng)用程序等,早期測(cè)試機(jī)多以C、Pascal等程序語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具,目前VB應(yīng)用廣泛,各種輔助應(yīng)用程序?yàn)闇y(cè)試工程師提供了發(fā)展時(shí)機(jī);
(2)晶圓針測(cè)機(jī)。目前,四寸至十二寸晶圓均經(jīng)針測(cè)機(jī)在晶舟與測(cè)試機(jī)間進(jìn)行存取,此種設(shè)備對(duì)機(jī)械自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)精密度、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定度要求較高;
(3)器件分類機(jī)。分類機(jī)主要執(zhí)行測(cè)試機(jī)與集成電路成品間的電性接觸,按照測(cè)試程序中定義結(jié)果進(jìn)行分類;
(4)預(yù)燒爐。早期預(yù)燒爐主要提供預(yù)燒條件中所需電流、偏壓、波形電路機(jī)制,目前主要以封裝類型為依據(jù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)被測(cè)器件具有承載作用。
1.2 集成電路測(cè)試機(jī)原理
測(cè)試機(jī)多由高性能量測(cè)儀器構(gòu)成,而測(cè)試系統(tǒng)屬于測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)控制的綜合體。計(jì)算機(jī)控制主要是經(jīng)由測(cè)試程序執(zhí)行指令集對(duì)測(cè)試硬件進(jìn)行控制,最終由測(cè)試系統(tǒng)提供測(cè)試結(jié)果。為保證測(cè)試結(jié)果的一致性,必須要對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行定期校正處理,一般應(yīng)用校正芯片對(duì)測(cè)量?jī)x器精準(zhǔn)性進(jìn)行驗(yàn)證。目前,多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)可測(cè)試具有特定類別特征的集成電路,通用器件種類包括數(shù)字、內(nèi)存、混合信號(hào)、模擬。一般而言,測(cè)試系統(tǒng)包括來(lái)源內(nèi)存、捕捉內(nèi)存、測(cè)試樣本或掃描向量?jī)?nèi)存、端子電路,而測(cè)試方法主要采用施加與測(cè)量模式,通過(guò)設(shè)置測(cè)量范圍、測(cè)量極限、設(shè)備性能參數(shù)而完成測(cè)試作業(yè)。
2.集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)分析
為了開(kāi)發(fā)集成電路測(cè)試管理系統(tǒng),必須要詳細(xì)分析現(xiàn)有的產(chǎn)品管理過(guò)程與測(cè)試流程,從而優(yōu)化系統(tǒng)功能與框架設(shè)計(jì)。首先,要對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。一般而言,集成電路測(cè)試生產(chǎn)線上具有4個(gè)左右的測(cè)試平臺(tái),每個(gè)測(cè)試平臺(tái)對(duì)不同產(chǎn)品、測(cè)試參數(shù)所提供的測(cè)試數(shù)據(jù)、時(shí)間不盡相同。通常狀況下,測(cè)試結(jié)果屬于生產(chǎn)過(guò)程總體情況的直接反映指標(biāo),優(yōu)化測(cè)試參數(shù),能獲取產(chǎn)品良率信息。在現(xiàn)階段,由于測(cè)試參數(shù)較多,且各個(gè)參數(shù)間能產(chǎn)生不同程度的交互效應(yīng),最終影響統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。目前,就測(cè)試統(tǒng)計(jì)工具分析方法而言,主要包括兩種:一是比較分析,二是相關(guān)性分析。譬如在不同條件下,可對(duì)每片晶片測(cè)試參數(shù)進(jìn)行比較分析,觀察測(cè)試參數(shù)之間的差異性。同時(shí),可將測(cè)試參數(shù)與WS數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、iEMS數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,尋找相關(guān)性誘因。以上兩種分析方法均在明確現(xiàn)有歷史數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)備、生產(chǎn)狀況的影響下進(jìn)行。應(yīng)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)品特征,考慮到測(cè)試問(wèn)題具有復(fù)雜性,工程師往往無(wú)法對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行優(yōu)化判斷。
在實(shí)際分析過(guò)程中,可綜合多種統(tǒng)計(jì)手段來(lái)進(jìn)行分類效果預(yù)測(cè)。具體而言,必須要注意四個(gè)問(wèn)題:
(1)明確好壞組?;谡莆諝v史測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定好壞組分組規(guī)則;
(2)對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行刪選。擇取與另一平臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)具有相關(guān)性的測(cè)試參數(shù),并進(jìn)行集合,在此基礎(chǔ)上擇取好壞組間差異顯著的測(cè)試參數(shù);
(3)對(duì)主成分進(jìn)行綜合分析。針對(duì)具有差異性的測(cè)試參數(shù)而言,必須要作正交化處理,將測(cè)試參數(shù)間的交互作用及時(shí)消除;
(4)判別分析。對(duì)待預(yù)測(cè)晶圓至好壞兩組距離進(jìn)行計(jì)算,應(yīng)用具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的Mahalanobis距離將常用遠(yuǎn)近距離進(jìn)行替代,并將其歸納到距離近的那組,實(shí)現(xiàn)分類目標(biāo)。此流程可優(yōu)化最終結(jié)果,同時(shí)在研究過(guò)程中還可運(yùn)用判別分析、分析流程等篩選方法。
3.集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)概念與邏輯設(shè)計(jì)
針對(duì)集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)而言,主要包括四類方法:一是自頂向下,二是自底向上,三是逐步擴(kuò)張,四是混合策略。就測(cè)試管理開(kāi)發(fā)而言,主要應(yīng)用自底向上方法,即首先勾畫(huà)局部概念結(jié)構(gòu),并將各個(gè)局部進(jìn)行集合,最終獲取全局概念結(jié)構(gòu)。于構(gòu)建概念模型前,必須要深入分析需求分析中形成的數(shù)據(jù),把握數(shù)據(jù)實(shí)體屬性,構(gòu)建實(shí)體間關(guān)系。在數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)時(shí)期,開(kāi)發(fā)環(huán)境擇取Web應(yīng)用框架(Django),按照系統(tǒng)情況,于數(shù)據(jù)流圖中擇取適當(dāng)數(shù)據(jù)流圖,每部分均與一個(gè)局部應(yīng)用相對(duì)應(yīng),聯(lián)系各個(gè)局部數(shù)據(jù)流程圖,檢查概念模型圖設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。
概念結(jié)構(gòu)屬于數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ),為了達(dá)到測(cè)試管理系統(tǒng)要求,要將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中,通常只支持網(wǎng)狀、關(guān)系、層次三種模型中的某一具體數(shù)據(jù)模型,導(dǎo)致各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)硬件具有局限性。因此,在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,首先要對(duì)概念結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,促使其常用網(wǎng)狀、層次模型,并基于特定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)輔助下,促使轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型。同時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)擇取MySQL,降低總體擁有成本。
3.2 集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)
就集成電路測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)而言,首先要明確數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu),再對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其內(nèi)容主要包括三個(gè)方面:
(1)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)。在對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),要將維護(hù)代價(jià)、存取時(shí)間、空間利用率作為考慮因素。一般而言,將冗余數(shù)據(jù)消除,能有效節(jié)約存儲(chǔ)空間,但易增大查詢代價(jià),故要權(quán)衡利益,擇取折中方案。MySQL屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),聚簇功能強(qiáng)大,為了保證查詢速度,可將屬性上存在相同值的元組進(jìn)行集中,存入物理塊中;
(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置。在開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)時(shí),可將MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶表空間與系統(tǒng)文件相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存入磁盤驅(qū)動(dòng)器中,以達(dá)索引與數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、表分類存放目的。針對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)而言,可將不同用戶建立的表進(jìn)行分類存放,可最大限度地優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù);
(3)數(shù)據(jù)存取路徑。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中,要明確存取路徑,尋找索引構(gòu)建方法。索引作為一種數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),主要包括三種形式:一是簇索引,二是表索引,三是位映射索引。在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中,利用索引可提高聚集中數(shù)據(jù)與表檢索速度??茖W(xué)應(yīng)用索引,能降低磁盤I/O操作次數(shù)。
4.集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)利用
4.1 集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)輸入
在測(cè)試生產(chǎn)線上,由于每天都會(huì)出現(xiàn)大量的晶圓測(cè)試作業(yè),故針對(duì)產(chǎn)品測(cè)試管理系統(tǒng)來(lái)講,必須要將晶圓信息輸入到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中,便于后續(xù)功能操作的實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有測(cè)試生產(chǎn)線上,一部分產(chǎn)品信息可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸入,譬如每片晶圓均存在自身產(chǎn)品批次與編號(hào),于晶圓制造中可將此類信息標(biāo)記在晶圓表面上,經(jīng)由晶圓針測(cè)機(jī)自動(dòng)識(shí)別裝置進(jìn)行讀取。待讀取完畢后輸入到相關(guān)的測(cè)試結(jié)果中。而就其它無(wú)法自動(dòng)輸入信息而言,譬如測(cè)試接口、針測(cè)卡、測(cè)試設(shè)備等信息,必須要進(jìn)行手動(dòng)輸入。
基于把控生產(chǎn)線實(shí)際狀況的基礎(chǔ)上,每名錄入員均需進(jìn)行班組個(gè)人生產(chǎn)日?qǐng)?bào)的錄入,工作量相對(duì)較大,同時(shí)考慮到系統(tǒng)實(shí)際需要,于每2小時(shí)需要進(jìn)行一次數(shù)據(jù)錄入,故必須要重視錄入速度。當(dāng)數(shù)據(jù)被錄入子菜單時(shí),其每頁(yè)面設(shè)計(jì)必須要采用Django的第三方控件,利用其強(qiáng)大功能以達(dá)無(wú)鼠標(biāo)操作目標(biāo)。從本質(zhì)上來(lái)講,輸入員將該子頁(yè)面打開(kāi)后,僅有鍵盤可進(jìn)行輸入操作,方便較為快捷,與用戶實(shí)際需求吻合。
4.2 集成電路測(cè)試結(jié)構(gòu)文件上傳
針對(duì)集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)而言,必須要將測(cè)試設(shè)備工作站所定義的測(cè)試結(jié)果文件輸入數(shù)據(jù)庫(kù),最終才能構(gòu)成數(shù)據(jù)分析報(bào)表。待晶圓測(cè)試完畢后,測(cè)試設(shè)備將構(gòu)成晶圓測(cè)試結(jié)果的文件轉(zhuǎn)變成一個(gè)傳送信號(hào),上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,而服務(wù)器會(huì)依據(jù)文件發(fā)送信頭,最終接納測(cè)試結(jié)果文件。
針對(duì)測(cè)試管理系統(tǒng)為而言,為了確保其傳送速度,本文研究中實(shí)現(xiàn)了三個(gè)方面的優(yōu)化處理:
(1)針對(duì)測(cè)試結(jié)果文件傳送而言,主要應(yīng)用實(shí)時(shí)傳送原則,即傳送時(shí)機(jī)擇取為測(cè)試結(jié)果文件組成后,對(duì)以往分批次傳送方式進(jìn)行了優(yōu)化補(bǔ)充。從整體上來(lái)講,有助于預(yù)防文件過(guò)大而促使傳送速度滯后,對(duì)服務(wù)器正常運(yùn)行具有一定的輔助作用;
(2)文件上傳后并未直接植入數(shù)據(jù)庫(kù)中,而是暫時(shí)存入原始數(shù)據(jù)暫存器中,有助于防止某些無(wú)效格式測(cè)試結(jié)果文件被上傳。譬如在測(cè)試中存在了人為中斷現(xiàn)象,而誘導(dǎo)某些測(cè)試數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)變?yōu)槿哂鄶?shù)據(jù)。經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器剔除此類無(wú)效格式文件,能最大限度地確保數(shù)據(jù)庫(kù)文件的精準(zhǔn)性。此外,經(jīng)由原始數(shù)據(jù)暫存器對(duì)測(cè)試結(jié)果文件權(quán)限進(jìn)行整合配置。譬如在存儲(chǔ)過(guò)程中可允許訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,不允許訪問(wèn)某些重要數(shù)據(jù)。從某種角度上來(lái)講,極大地提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性;
(3)針對(duì)測(cè)試管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)而言,主要采用存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì),包括生產(chǎn)盤存月報(bào)、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)、設(shè)備異常報(bào)警率、生產(chǎn)良率表等?;趹?yīng)用程序界面上,分開(kāi)統(tǒng)計(jì)功能與查詢功能,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)功能對(duì)存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行調(diào)用,基于服務(wù)器端作用下對(duì)信息開(kāi)展各類匯總作業(yè),并錄入歷史存表中。而利用查詢功能自歷史表中對(duì)已計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用,完善了系統(tǒng)性能,增強(qiáng)了查詢效率。
4.3 集成電路測(cè)試在線預(yù)警、測(cè)試數(shù)據(jù)查詢與分析
就集成電路測(cè)試在線預(yù)警功能模塊而言,主要因測(cè)試生產(chǎn)線工程師少,在測(cè)試過(guò)程中,無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的誤測(cè)或不良測(cè)試,為測(cè)試工程師及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提供了有力的幫助。而針對(duì)集成電路測(cè)試數(shù)據(jù)查詢而言,該模塊主要考慮到用戶對(duì)生產(chǎn)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)具有查詢需求,涵蓋產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、芯片產(chǎn)品、測(cè)試日期、測(cè)試站點(diǎn)等信息。同時(shí),數(shù)據(jù)查詢模塊還可查詢各類良率分析報(bào)表,其中查詢功能與統(tǒng)計(jì)功能單獨(dú)使用,有助于用戶自主選擇,其查詢內(nèi)容涵蓋測(cè)試平臺(tái)比較報(bào)表、良率分析年報(bào)、季報(bào)、月報(bào)、日?qǐng)?bào)等。
5.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,本文主要以集成、高效、全方位、先進(jìn)企業(yè)管理要求為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),旨在提升集成電路企業(yè)管理水平,增強(qiáng)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試行業(yè)中的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)具有至關(guān)重要的作用。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于對(duì)現(xiàn)有測(cè)試生產(chǎn)線上出現(xiàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)法全面管理,故無(wú)法深入分析影響集成電路測(cè)試生產(chǎn)效率提高的因素,因此在前期做了大量設(shè)備與測(cè)試方法研究。在測(cè)試管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)完成時(shí),以前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具(Django)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)(MySQL)為導(dǎo)向,開(kāi)發(fā)了與用戶操作需求的吻合的集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)。在整體開(kāi)發(fā)過(guò)程中,立足于數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制、查詢優(yōu)化等技術(shù)難題角度,確保了高效查詢速度與數(shù)據(jù)操作的完整性,最終集成電路測(cè)試管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了五個(gè)功能,包括測(cè)試數(shù)據(jù)錄入、測(cè)試結(jié)果文件上傳、產(chǎn)品測(cè)試在線預(yù)警、數(shù)據(jù)查詢與分析和測(cè)試運(yùn)行相關(guān)報(bào)表生成,與企業(yè)信息化、自動(dòng)化、精益化管理需求相一致,具有較大的應(yīng)用前景。
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【關(guān)鍵詞】電子技術(shù);課程;教學(xué)過(guò)程;教學(xué)處理
電子技術(shù)課程是機(jī)電工程、計(jì)算機(jī)專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課,但目前的電子技術(shù)教材存在知識(shí)過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的理論性而忽略學(xué)生技能培養(yǎng)的問(wèn)題。畢業(yè)生就業(yè)制度的改革,對(duì)職業(yè)學(xué)校的教育提出了新的要求。電子技術(shù)課程的教學(xué)也應(yīng)適應(yīng)形勢(shì),積極改革。
1、以分立電路為基礎(chǔ),以集成電路為重點(diǎn)
電子技術(shù)大綱中提出了“以分立電路為基礎(chǔ),以集成電路為重點(diǎn)的”的指導(dǎo)思想,這與電子技術(shù)的發(fā)展是吻合的。集成電路是由分立電路發(fā)展而來(lái)的,沒(méi)有分立電路這個(gè)“基礎(chǔ)”,就難有集成電路這座“大廈”,而且集成電路又是整個(gè)電子技術(shù)發(fā)展方向,在目前的實(shí)際應(yīng)用中,幾乎淘汰了分立電路。但在教材中如何去體現(xiàn)這個(gè)“基礎(chǔ)”與“重點(diǎn)”的關(guān)系呢?
1.1對(duì)分立電路要講基礎(chǔ)
通過(guò)分立電路的講述建立起基本的概念,掌握基本的理論和基本的分析方法。教材中要選準(zhǔn)典型電路,比如單管共射放大電路,以講清該電路的放大原理;用兩個(gè)共射放大電路加中間的耦合元件,就構(gòu)成了兩級(jí)放大電路,以講清耦合方式和信號(hào)的流向;加負(fù)反饋元件,則構(gòu)成負(fù)反饋放大器,以講清負(fù)反饋的概念及負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響;加RC選頻網(wǎng)絡(luò),成為RC振蕩器,以講清振蕩的條件、振蕩的頻率、調(diào)頻的方法。這樣做的目的是:通過(guò)典型電路,講清有關(guān)概念、分析理論和分析方法。教師在教學(xué)過(guò)程中不必分析太多的電路,使學(xué)生易于接受。
1.2對(duì)集成電路要講應(yīng)用
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,集成電路在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用十分廣泛,如果教材還花大篇幅去講集成電路內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,將會(huì)與應(yīng)用脫節(jié)。目前,集成電路的產(chǎn)品繁多并且層出不窮,教材中實(shí)在無(wú)法一一列舉,因此,對(duì)含集成電路的處理可選取典型的器件,以管腳排列—功能—應(yīng)用舉例為線索,同時(shí)介紹如何查手冊(cè)對(duì)集成塊進(jìn)行替換。
2、加強(qiáng)數(shù)字電路的比重
數(shù)字技術(shù)發(fā)展至今,已成為最先進(jìn)、最重要、最具實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用技術(shù),在教材中應(yīng)加強(qiáng)這一部分的比重。
由于數(shù)字電路的集成化,器件和電路間的界限已變得十分模糊,而現(xiàn)有教材都是用大量篇幅詳細(xì)介紹數(shù)字器件的內(nèi)部構(gòu)成、工作原理,于是教得辛苦,學(xué)生學(xué)得費(fèi)勁,學(xué)完之后不僅不能適應(yīng)社會(huì)需要,而且在后續(xù)專業(yè)課中也糊里糊涂。但也不能只講數(shù)字器件的使用情況,更不能使其成為產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。因此,應(yīng)對(duì)教材的數(shù)字電路部分作大膽的改革。
2.1以數(shù)字部件為基礎(chǔ),講清其邏輯功能及工作特點(diǎn)
目前的教材基本是以設(shè)計(jì)思路—內(nèi)部結(jié)構(gòu)—功能—特點(diǎn)為線索,這樣存在兩個(gè)缺陷:一是費(fèi)力不討好,費(fèi)很大勁去講內(nèi)部電路,學(xué)生反而掌握不住重點(diǎn);二是與實(shí)際應(yīng)用存在差距。其實(shí),像全加器、譯碼器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等,以符號(hào)———功能———特點(diǎn)———芯片———應(yīng)用為線索,不涉及內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理,強(qiáng)調(diào)外引線的連接及使用,這樣,教材更具實(shí)際意義。
2.2以數(shù)字部件的應(yīng)用為重點(diǎn)
把數(shù)字電路各部件搭接起來(lái)構(gòu)成某種應(yīng)用,比如由觸發(fā)器搭成計(jì)數(shù)器,使學(xué)生不再認(rèn)為這些部件是一些毫不相干的集成塊,而是可以靈活搭接的活生生的功能電路,從而打開(kāi)了一扇知識(shí)變能力的窗戶,為學(xué)生今天更好地適應(yīng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)做一些準(zhǔn)備。
講述數(shù)字部件的應(yīng)用可以選取典型的實(shí)驗(yàn)課題,比如:實(shí)驗(yàn)中有紅、黃兩個(gè)故障指示燈,用來(lái)表示三臺(tái)設(shè)備的工作情況。當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備有故障時(shí),黃燈亮;若有兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生故障時(shí),紅燈亮;只有當(dāng)三臺(tái)設(shè)備都產(chǎn)生故障時(shí),才會(huì)使紅燈和黃燈都亮。實(shí)驗(yàn)可以分別用門電路、全加器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等來(lái)實(shí)現(xiàn),用不同的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的課題,既提高學(xué)生的興趣,又在這種應(yīng)用中使學(xué)生能更好地學(xué)會(huì)各種數(shù)字部件的功能和應(yīng)用。
3、以能力培養(yǎng)為重點(diǎn),加強(qiáng)實(shí)踐性
為了提高畢業(yè)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力,學(xué)校教育的當(dāng)務(wù)之急是要以能力培養(yǎng)為重點(diǎn)。
3.1適當(dāng)降低理論深度
如何把握理論深度,現(xiàn)時(shí)尚未有明確的定論或指導(dǎo)性文件。那種為了降低理論深度而把教材變成產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的做法也是不可取的。(1)基本理論和基本分析方法要保證,不然就無(wú)以保證教育部關(guān)于“重基礎(chǔ)”的目標(biāo)。(2)以定性分析代替定量計(jì)算。操作型人才要區(qū)別于設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的人才;而電子技術(shù)作為技術(shù)課程,計(jì)算的結(jié)果只是作為參考值,而應(yīng)更注重的是在實(shí)踐過(guò)程的調(diào)試。(3)避繁就簡(jiǎn),去掉不必要的內(nèi)部分析。因?yàn)樵谑褂眉蓧K時(shí)不需關(guān)心該集成塊內(nèi)部是如何工作的;而且集成電路實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路和系統(tǒng)的統(tǒng)一,元件與電路的關(guān)系已經(jīng)不再適用。
3.2加強(qiáng)實(shí)踐技能的培養(yǎng)
關(guān)鍵詞 集成電路設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 教學(xué)探索
中圖分類號(hào):TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-7661(2015)19-0006-02
1958年,美國(guó)德州儀器公司的基爾比發(fā)明了第一塊集成電路,隨著半導(dǎo)體工藝和集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,集成電路的規(guī)??梢赃_(dá)上億個(gè)晶體管。集成電路具有速度快、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車、醫(yī)療設(shè)備、手機(jī)和其他消費(fèi)電子,其2012年集成電路設(shè)計(jì)市場(chǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。
自2006年以來(lái),我國(guó)集成電路的產(chǎn)值為126億美元,占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的5.1%,2013年我國(guó)集成電路的產(chǎn)值為405億美元,占全球產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的13.3%。2006年到2013年的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到18%,遠(yuǎn)超過(guò)全球集成電路產(chǎn)業(yè)整體增速。我國(guó)集成電路行業(yè)的產(chǎn)值如表1所示。
近年來(lái),半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)在國(guó)家政策支持下發(fā)展迅速,因此對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求劇增。為了滿足社會(huì)日益發(fā)展的需要,國(guó)家在高校內(nèi)大力推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的課程,并且取得了較好的效果,使人才缺口減小,但是還是不能滿足國(guó)內(nèi)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才實(shí)際數(shù)量的需求。為了更好地加快集成電路設(shè)計(jì)人才的的培養(yǎng),本文針對(duì)《數(shù)字集成電路原理》教學(xué)中存在的問(wèn)題,并且根據(jù)教學(xué)的現(xiàn)狀,探索出集成電路設(shè)計(jì)的教學(xué)改革。
一、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理教學(xué)中的現(xiàn)狀
集成電路設(shè)計(jì)相對(duì)于以分立器件設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)的電子類專業(yè)而言,偏向于系統(tǒng)級(jí)的大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì),因此,微電子專業(yè)和集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生注重設(shè)計(jì)方法的形成,避免只懂理論、不懂設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。即使學(xué)生掌握了設(shè)計(jì)的方法,能夠進(jìn)行一些小規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì),但是設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品不能用,不能滿足用戶的需求。這就成了數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理面臨的問(wèn)題。
二、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理教學(xué)改善的方法
(1)針對(duì)上述的問(wèn)題,在多年教學(xué)的基礎(chǔ)上,在教學(xué)方法上進(jìn)行改進(jìn),改變傳統(tǒng)的以教師為中心,以課堂講授為主的教學(xué)方式,采用項(xiàng)目化教學(xué)來(lái)解決數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中只懂理論、不懂設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。注重?cái)?shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與相關(guān)課程之間的內(nèi)部聯(lián)系,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過(guò)將一個(gè)項(xiàng)目拆分成幾個(gè)小項(xiàng)目,使學(xué)生在項(xiàng)目中逐漸加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解,并且將課程的主要內(nèi)容相互銜接與融合,形成完整的集成電路設(shè)計(jì)概念。學(xué)生分成5-8人一組,通過(guò)小組的方式加強(qiáng)了學(xué)生的相互合作能力,讓學(xué)生更有責(zé)任感和成就感。學(xué)生應(yīng)用相關(guān)的EDA軟件來(lái)完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì),能夠掌握硬件描述語(yǔ)言、綜合應(yīng)用等數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)工具。
(2)通過(guò)PDCA戴明環(huán)的方式改善了集成電路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可用度不高的問(wèn)題。在集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)跟蹤課內(nèi)外學(xué)生設(shè)計(jì)中反應(yīng)的問(wèn)題,對(duì)項(xiàng)目難易度的進(jìn)行調(diào)整,提高學(xué)生計(jì)劃、分析、協(xié)作等多方面的能力。結(jié)合新的技術(shù)或者領(lǐng)域,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。通過(guò)PDCA戴明環(huán)的方式來(lái)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法,使其滿足社會(huì)對(duì)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)人才的需求。PDCA戴明環(huán)如圖2所示。
(3)開(kāi)展校企合作的方式,進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì),促進(jìn)企業(yè)和學(xué)校的共同發(fā)展。這種方式實(shí)現(xiàn)了學(xué)校與企業(yè)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),資源共享,培養(yǎng)出更加適合社會(huì)所需要的集成電路設(shè)計(jì)人才,也能夠讓學(xué)校和企業(yè)形成無(wú)縫對(duì)接。
三、小結(jié)
隨著大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)展,更多的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方法出現(xiàn),因此,使用最新的設(shè)計(jì)工具,合理設(shè)置《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》的教學(xué)內(nèi)容,可以提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)對(duì)《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》課程教學(xué)的探索,改變了以教師為中心的傳統(tǒng)采理論課教學(xué)方式,充分發(fā)揮了學(xué)生的能動(dòng)性和協(xié)作能力,使學(xué)生理論與實(shí)踐都能夠滿足集成電路設(shè)計(jì)人才的要求。
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關(guān)鍵詞:集成電路設(shè)計(jì);集成系統(tǒng);本科專業(yè);創(chuàng)新型人才;課程體系
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)35-0049-03
一、引言
集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心,是推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源泉和動(dòng)力。國(guó)務(wù)院于2000年6月25日頒發(fā)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策(18號(hào))》,大力支持和鼓勵(lì)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國(guó)家政策的扶持下,我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)發(fā)展迅猛,伴隨著國(guó)內(nèi)集成電路的發(fā)展,對(duì)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)人員的需求也日益增加。教育部于2003年開(kāi)始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”目錄外本科專業(yè),2012年普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中調(diào)整為特設(shè)專業(yè),以適應(yīng)國(guó)內(nèi)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用人才的迫切需求,截止2014年,全國(guó)已有28所高校設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)。國(guó)務(wù)院于2011年1月28日頒發(fā)了《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策(新18號(hào))》,要求高校要進(jìn)一步深化改革,加強(qiáng)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)建設(shè),緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時(shí)調(diào)整課程設(shè)置、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方式,加強(qiáng)專業(yè)師資隊(duì)伍、教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),努力培養(yǎng)國(guó)際化、復(fù)合型、實(shí)用型人才。
“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”專業(yè)涉及的新概念、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn),是一個(gè)工程性和實(shí)踐性很強(qiáng)的本科專業(yè)。集成電路領(lǐng)域技術(shù)和管理人才嚴(yán)重不足、人才質(zhì)量普遍不高已成為制約我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展的瓶頸。國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出加強(qiáng)人才培養(yǎng),著力發(fā)展芯片設(shè)計(jì)業(yè),2014年6月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》進(jìn)一步指出,要著力發(fā)展集成電路設(shè)計(jì)業(yè),加大人才培養(yǎng)力度。因此,研究適合本專業(yè)的理論與實(shí)踐并重融合的課程體系,培養(yǎng)創(chuàng)新型集成電路設(shè)計(jì)人才具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義。
二、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)
集成電路是推動(dòng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù),由于集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展迅速且新知識(shí)、新技術(shù)層出不窮,多學(xué)科交叉融合,畢業(yè)生就業(yè)具有國(guó)際性,要求教學(xué)體系和實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)必須跟上最新的產(chǎn)業(yè)需求,才能培養(yǎng)出適合社會(huì)和企業(yè)需要的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)創(chuàng)新型人才。在進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)時(shí)我們需要緊緊抓住以下幾點(diǎn)。
1.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)是新興專業(yè),國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成該專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范,目前國(guó)內(nèi)各高校該專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃是從國(guó)外或者相關(guān)專業(yè)延伸來(lái)的,系統(tǒng)性、完備性差,還沒(méi)有形成完整的知識(shí)體系。
2.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個(gè)涵蓋通信、計(jì)算機(jī)、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科,因此要利用綜合性學(xué)科知識(shí)為該類人才的素質(zhì)培養(yǎng)服務(wù),從注重單一知識(shí)和能力的培養(yǎng),要轉(zhuǎn)變到注重綜合知識(shí)和能力的培養(yǎng)。
3.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)是國(guó)家特設(shè)專業(yè),根據(jù)高校自身辦學(xué)特色和市場(chǎng)需求設(shè)置的專業(yè),需要針對(duì)企業(yè)對(duì)該類人才的需求,將企業(yè)需求融入課程體系,與企業(yè)聯(lián)合制定培養(yǎng)方案,建立核心課程體系,實(shí)時(shí)調(diào)整專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容。
4.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)具有較強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性,不僅要具有較強(qiáng)理論知識(shí)基礎(chǔ),而且要具有較好的工程實(shí)踐能力以及一定的創(chuàng)新能力,需要建立一種基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的多層次的實(shí)踐教學(xué)體系,保障四年工程實(shí)踐訓(xùn)練不斷線,逐步提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
三、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系的構(gòu)建
根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn),按照通信、計(jì)算機(jī)和集成電路融合發(fā)展的科學(xué)規(guī)律,結(jié)合我校學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)特色,確立了本專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系。
(一)人才培養(yǎng)目標(biāo)
2006年全國(guó)科技大會(huì)上提出,到2020年,我國(guó)將建成創(chuàng)新型國(guó)家,使科技發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的有力支撐。具有較強(qiáng)的自主創(chuàng)新能力是創(chuàng)新型國(guó)家的主要特征之一,只有培養(yǎng)具創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才,才能提升自主創(chuàng)新能力。集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),是最能體現(xiàn)科技進(jìn)步對(duì)創(chuàng)新型國(guó)家貢獻(xiàn)率的行業(yè)。
因此,本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和信息領(lǐng)域發(fā)展需要,掌握寬廣的人文知識(shí)、堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)知識(shí)以及扎實(shí)的專業(yè)知識(shí),具備工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,具有自主學(xué)習(xí)集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域前沿理論和技術(shù)的能力,能在集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域從事研究、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才,為全面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國(guó)家提供強(qiáng)有力的支撐。
(二)人才培養(yǎng)規(guī)格
集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個(gè)涵蓋通信、計(jì)算機(jī)、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科,如圖1所示。其中,圖1中①就是通信算法(應(yīng)用)的直接IC(實(shí)現(xiàn))化的ASIC、FPGA電路或者可重構(gòu)電路;②就是算法(應(yīng)用)的指令集合(體系結(jié)構(gòu))化的目標(biāo)程序;③就是指令集合(體系結(jié)構(gòu))的IC(實(shí)現(xiàn))化的處理器;④就是集成電路技術(shù)發(fā)展推動(dòng)的先進(jìn)處理器。
根據(jù)多學(xué)科融合發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)定位,確定了本專業(yè)知識(shí)、能力、素質(zhì)的人才培養(yǎng)規(guī)格如下。
1.知識(shí)結(jié)構(gòu)要求。(1)具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)、電路與系統(tǒng)的學(xué)科專業(yè)知識(shí)、必要的人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)和良好的外語(yǔ)基礎(chǔ)。(2)具有通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號(hào)處理等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。(3)掌握集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和工程理論。(4)掌握集成電路與集成系統(tǒng)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)。
2.能力結(jié)構(gòu)要求。(1)具有使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具進(jìn)行集成電路與集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。(2)具有較強(qiáng)的科學(xué)研究、工程實(shí)踐及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。(3)具有了解本專業(yè)領(lǐng)域的理論前沿、發(fā)展動(dòng)態(tài)和獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。(4)具有自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同工作與組織能力。
3.素質(zhì)結(jié)構(gòu)要求。(1)具有良好的思想道德修養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)、身心素質(zhì)。(2)具有奉獻(xiàn)精神、人際交往意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。(3)具有一定的文學(xué)藝術(shù)修養(yǎng)、科學(xué)的工程實(shí)踐方法。(4)具有一定的國(guó)際化視野、求實(shí)創(chuàng)新意識(shí)。
(三)課程體系
集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)涵蓋“系統(tǒng)設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)”四個(gè)設(shè)計(jì)層次,課程體系應(yīng)覆蓋四個(gè)設(shè)計(jì)層次需要的所有知識(shí)點(diǎn),各知識(shí)點(diǎn)之間要具有連貫性、系統(tǒng)性和完備性。集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性,通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、集成電路設(shè)計(jì)能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng),強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科的交叉新興專業(yè),課程體系中應(yīng)該包含通信、計(jì)算機(jī)和集成電路的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),各知識(shí)點(diǎn)之間要具有交叉融合性。集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)高速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域,知識(shí)和技術(shù)更新速度非???,課程體系應(yīng)該體現(xiàn)先進(jìn)性,使得學(xué)生能夠接近先進(jìn)的技術(shù)前沿,同時(shí)課程體系中也應(yīng)該包含一些面向企業(yè)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐的實(shí)用性課程,進(jìn)一步提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和工程創(chuàng)新能力。
因此,根據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)格和特點(diǎn)以及課程體系的連貫性、系統(tǒng)性、完備性、融合性、先進(jìn)性和實(shí)用性,結(jié)合我校自身優(yōu)勢(shì)特色,構(gòu)建了如下頁(yè)圖2所示的知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的理論與實(shí)踐并重融合的課程體系。課程體系以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,集中實(shí)踐環(huán)節(jié)為支撐,核心課程為基礎(chǔ),一組集中實(shí)踐環(huán)節(jié)和核心課程培養(yǎng)一種能力。同時(shí),設(shè)置綜合素質(zhì)教育模塊和課外科技創(chuàng)新活動(dòng)模塊,提升學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
課程體系主要突出計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、集成電路設(shè)計(jì)能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng),進(jìn)行分學(xué)年重點(diǎn)培養(yǎng)。第一學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,第二學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)應(yīng)用能力,第三學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和集成電路設(shè)計(jì)能力,第四學(xué)年主要培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力,通過(guò)設(shè)置“數(shù)字集成電路”、“混合信號(hào)集成電路”、“嵌入式系統(tǒng)”三個(gè)方向課程模塊,實(shí)現(xiàn)人才的個(gè)性化培養(yǎng)。
通過(guò)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、集成電路設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程中的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)和核心課程設(shè)置,將集成電路設(shè)計(jì)與通信/計(jì)算機(jī)相結(jié)合,體現(xiàn)課程體系的交叉融合性。將集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)層次中的“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”貫穿于工程創(chuàng)新能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng),“邏輯設(shè)計(jì)”體現(xiàn)在電子技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)中,通過(guò)“電路設(shè)計(jì)”與“版圖設(shè)計(jì)”實(shí)現(xiàn)集成電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)了課程體系的系統(tǒng)性和完備性,通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的組織實(shí)現(xiàn)知識(shí)的連貫性。
課程體系設(shè)置了一系列集中實(shí)踐環(huán)節(jié)和獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)(集成電路EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)、微處理器設(shè)計(jì)實(shí)踐)以及課內(nèi)實(shí)驗(yàn),在教學(xué)內(nèi)容的組織上將軟件無(wú)線電(SDR)系統(tǒng)(包括算法、體系結(jié)構(gòu)、集成電路)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的科研成果融入教學(xué)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)四年工程實(shí)踐訓(xùn)練不斷線,體現(xiàn)課程體系的工程性和實(shí)踐性。同時(shí)通過(guò)下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的核心器件――SDR系統(tǒng)處理芯片設(shè)計(jì)為牽引,設(shè)置通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐相關(guān)課程,采用世界主流EDA廠家先進(jìn)EDA工具完成集成電路EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)以及集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)課程體系的先進(jìn)性和實(shí)用性。
(四)教學(xué)內(nèi)容組織思路
以“高級(jí)語(yǔ)言程序匯編語(yǔ)言程序機(jī)器指令序列計(jì)算機(jī)組成(CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出、數(shù)據(jù)通路與控制單元)計(jì)算機(jī)部件設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)部件(FPGA和專用集成電路)實(shí)現(xiàn)整機(jī)(FPGA或?qū)S眉呻娐罚?shí)現(xiàn)面向通信、信號(hào)處理領(lǐng)域系統(tǒng)(嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字集成電路、模擬集成電路)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”為主線組織教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)知識(shí)的連貫性,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、集成電路設(shè)計(jì)能力。通過(guò)通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐(包括數(shù)字集成電路工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐、嵌入式SoC工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐、模擬集成電路工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐等),將軟件無(wú)線電(SDR)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的科研項(xiàng)目成果融入課堂教學(xué),貫徹我?!敖萄薪y(tǒng)一”辦學(xué)理念,突顯我校信息通信行業(yè)優(yōu)勢(shì)特色,培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。
四、結(jié)論
課程體系設(shè)置是專業(yè)建設(shè)中的關(guān)鍵核心問(wèn)題,對(duì)人才的培養(yǎng)質(zhì)量起決定性的作用。本文充分考慮了集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)多學(xué)科交叉融合、工程實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn),結(jié)合我校本專業(yè)在通信專用集成電路設(shè)計(jì)、專用處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)特色,形成了通信、計(jì)算機(jī)與集成電路設(shè)計(jì)相結(jié)合、理論教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合的課程體系。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,以集成電路設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)融合為主線組織教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的集成電路設(shè)計(jì)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)(計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子技術(shù)應(yīng)用、微系統(tǒng)設(shè)計(jì))能力,通過(guò)面向通信領(lǐng)域的集成電路與嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐,提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞 集成運(yùn)算放大器;虛短虛斷概念;等效模型;反相比例運(yùn)算電路
中圖分類號(hào)O59 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2013)96-0111-02
0引言
外接的電路如何才能夠與集成的運(yùn)算放大器進(jìn)行一個(gè)不同程度的連接,這應(yīng)當(dāng)是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程。對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)圖層來(lái)說(shuō),其所能夠反應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)也是不同的。針對(duì)于這樣的情況,我們就需要對(duì)于反饋元件所能夠反饋的方法也是不同的。這就使得對(duì)于其所構(gòu)成的功能也需要進(jìn)行仔細(xì)的研究,每一個(gè)應(yīng)用的電路對(duì)于其特性存在方式也是不盡相同。所以,在進(jìn)行電路的分析過(guò)程時(shí),對(duì)于其眾多的線路來(lái)說(shuō),可以講其中的集成電路細(xì)致化,將其粗略的看作為理想的運(yùn)放,并且也可以將反饋的元件同時(shí)看做為理想的元件進(jìn)行研究。本文基于這一背景,分析了集成運(yùn)算放大器的虛短虛斷概念,這一研究對(duì)于集成電路的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)具有一定的參考價(jià)值。
1理想運(yùn)放的基本條件
在進(jìn)行差值的模式模擬的過(guò)程中,對(duì)于其電壓在進(jìn)行增加的時(shí)候,其增益的一方可以進(jìn)行沒(méi)有限制的擴(kuò)大;于此同時(shí)那些頻帶的寬度也是沒(méi)有優(yōu)良限制的;并且,對(duì)于共模的電壓來(lái)說(shuō),其增益的狀況可能會(huì)變成數(shù)值零;而且當(dāng)其電壓在進(jìn)行輸入的時(shí)候,狀況失調(diào),并且其在進(jìn)行電流的偏置過(guò)程時(shí),能夠?qū)⑤斎氲脑肼曔M(jìn)行電壓的分析,也需要將電流的均衡數(shù)值更改為零;另外在進(jìn)行陰抗的輸入的時(shí)候,其數(shù)值應(yīng)當(dāng)是無(wú)限大的;而在進(jìn)行陰抗的輸出時(shí),其數(shù)值為零。
2 理想運(yùn)放的等效模型
對(duì)于理想的運(yùn)放等效模型來(lái)說(shuō),我們可以從反饋的角度對(duì)其進(jìn)行探討。其在進(jìn)行工作的時(shí)候,基本上處于兩種態(tài)度,首先則是對(duì)于反饋的負(fù)面數(shù)值的工作狀況,其次則是對(duì)于反饋的正面數(shù)值以及反饋在進(jìn)行開(kāi)環(huán)時(shí)候的狀態(tài)。這樣的話,當(dāng)集成的運(yùn)作在進(jìn)行反饋的時(shí)候,正處于最為深度的反饋負(fù)值的情況下,那么對(duì)于其所輸出的電壓以及其所輸入的電壓來(lái)說(shuō),將會(huì)成正比的關(guān)系。
3 虛短虛斷虛地的概念
對(duì)于理想的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)送和放收的時(shí)候,其存在的差值是會(huì)將其具體的電壓進(jìn)行增大的,并且結(jié)果還是能夠增加到無(wú)限數(shù)值的擴(kuò)大。而在進(jìn)行電壓之間的進(jìn)行變化的時(shí)候,其過(guò)程的條件需要在有限的數(shù)值上面進(jìn)行變化,這樣做的前提條件就是需要將輸入時(shí)所輸入的差模更改為零電壓,也就是說(shuō)而,從這具體的狀況可以明確的得出,這些在相同的端口進(jìn)行的時(shí)候,與其在同等條件下的相反的端口所表達(dá)出來(lái)的電壓情況在很大程度上都是一樣的。所以,該電路就被成為起家的短路。如果在同樣的設(shè)備之下,對(duì)于完全相反的兩個(gè)端口,其顯示的點(diǎn)位也是完全相反的,也并不存在著直接的進(jìn)行接觸,這樣的狀況被稱之為虛地。然而,在這樣的過(guò)程中,如果其顯示的電阻并沒(méi)有出現(xiàn)正常的情況,而后出現(xiàn)了無(wú)限大的電阻狀況,那么這樣的情況,在它集成電路的兩端所存在的電路,在一定狀況下幾乎變化為零,這樣的狀況就被稱之為虛假的斷路。
4 反相比例運(yùn)算電路
在進(jìn)行反比的驗(yàn)證的過(guò)程時(shí),對(duì)于其所存在的電路計(jì)算圖的模式,我們可以根據(jù)研究進(jìn)行具體的闡述。通過(guò)具體的研究,我們可以得出,在經(jīng)過(guò)信號(hào)1的輸入之后,對(duì)于外接的電阻也能夠進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)運(yùn)作的,其中所能夠呈現(xiàn)的應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完全相反的電路,也就可以將其稱之為反饋的電阻2。這樣的話,在進(jìn)行輸出端口的實(shí)驗(yàn)之時(shí),與其相反的如入端口之間存在著不同,并且還能夠?qū)⑦B接而成的電壓進(jìn)行聯(lián)系和反饋,對(duì)于那些集成性能十分強(qiáng)大的電壓在過(guò)程的時(shí)候,也能夠?qū)⑵淦骄膶?shí)現(xiàn)電阻的平衡,這一過(guò)程就叫做平衡的電阻3.而那些主要是用來(lái)進(jìn)行相同端口的使用,并且與相反的端口進(jìn)行外界電阻方面的出現(xiàn)了相同的狀況的時(shí)候,這樣就能夠在很大程度上能夠保證其在進(jìn)行工作的時(shí)候,一直處在一種相對(duì)比較平衡的狀態(tài)。這樣的話,也能夠?qū)τ谄玫碾娏鬟M(jìn)行一種輸入性質(zhì)的消除,以及對(duì)于溫漂也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。所以,為了能夠?qū)鬏數(shù)男袨樵谝环N最為理想化的情境下實(shí)現(xiàn),這就需要對(duì)于短路進(jìn)行反復(fù)的運(yùn)算和選擇。
6結(jié)論
建立理想集成運(yùn)算放大器的等效模型,討論集成運(yùn)算放大器的虛斷、虛短、虛地的概念,并運(yùn)用它們分析集成運(yùn)放的比例運(yùn)算,在進(jìn)行電路的比例性質(zhì)的運(yùn)算過(guò)程時(shí),對(duì)于其最為基本的操作模式應(yīng)當(dāng)是運(yùn)放應(yīng)用電路,因?yàn)樗梢灾v具有實(shí)際電路的基礎(chǔ)電路、放大器的通用數(shù)據(jù),這樣的三種集成運(yùn)放共同組合而成,這樣的狀況會(huì)使得工業(yè)化進(jìn)行控制的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化,也能夠運(yùn)用多個(gè)方面。
參考文獻(xiàn)
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