微電子課程設(shè)計教學體系改革研究論文
摘要:微電子課程設(shè)計是微電子等專業(yè)本科學生必修的一門專業(yè)實驗課,是理論性和實踐性都非常強的一門課程。本文針對微電子等專業(yè)的本科生,改革微電子課程設(shè)計課程內(nèi)容和方法,形成一套完整的課程內(nèi)容,涵蓋從微電子工藝器件,到集成電路設(shè)計。
關(guān)鍵詞:微電子;課程設(shè)計;教學體系;改革研究
一、改革研究背景
微電子課程設(shè)計是微電子等專業(yè)本科學生必修的一門專業(yè)實驗課,是理論性和實踐性都非常強的一門課程[1—4]。微電子課程設(shè)計涉及了集成電路設(shè)計、半導體物理、半導體器件、工藝及材料等多個專業(yè)方面。筆者經(jīng)過多年的教學與實踐,總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)如下兩點不足:
1。課程內(nèi)容主要集中在電路方面,忽略了對微電子工藝及器件方面的教學與考核。對于微電子專業(yè)的本科生而言,該實驗應(yīng)該重點包括兩部分內(nèi)容——微電子工藝與器件、集成電路設(shè)計。其中,微電子工藝與器件主要包括微電子工藝模擬、微電子器件模擬和MEMS器件模擬三個模塊,相關(guān)軟件有Sentaurus Process、Taurus MEDICI、ANSYS等。學生掌握完成各種半導體器件的工藝方案設(shè)計、工藝參數(shù)優(yōu)化、直流特性分析、交流特性分析、頻率特性分析和簡單門電路的器件級模擬,加深學生對專業(yè)知識的理解和把握,培養(yǎng)設(shè)計創(chuàng)新能力[5]。
2。在電路方面,現(xiàn)有的教學內(nèi)容過多偏重于模擬部分。課程應(yīng)該加強數(shù)字集成電路的講解。傳統(tǒng)的集成電路主要分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩部分,主要軟件有Cadence、Actel Designer、ADS等設(shè)計軟件。通過EDA軟件,實現(xiàn)不同層次和復雜度的模擬、數(shù)字集成電路設(shè)計實驗。完整的電路實驗可以切實提高學生的實踐能力,增強就業(yè)競爭力。
二、改革研究目標和思路
本文研究目標是針對微電子等專業(yè)的本科生,依托南京郵電大學電子科學與工程實驗教學中心良好的軟硬件環(huán)境,改革微電子課程設(shè)計課程內(nèi)容和方法,形成一套完整的課程內(nèi)容,涵蓋從微電子工藝器件,到集成電路設(shè)計。要求學生掌握半導體材料特性測試技術(shù)、微電子技術(shù)工藝參數(shù)測試分析技術(shù)和微電子器件設(shè)計與參數(shù)提取技術(shù),能夠熟練使用集成電路EDA工具軟件,獨立完成基本電路設(shè)計。改革對加深學生對微電子專業(yè)知識的系統(tǒng)理解和掌握,培養(yǎng)設(shè)計創(chuàng)新能力,提高就業(yè)競爭力有著良好的推動作用[6]。
改革主要思路是將課程內(nèi)容分成兩部分,即微電子器件的設(shè)計及模型參數(shù)的提取、集成電路設(shè)計,根據(jù)團隊中各個老師的研究方向,安排專人進行課程內(nèi)容建設(shè),設(shè)計出符合本科生知識背景的專業(yè)實驗。特別針對器件級和電路級的銜接,制定出可行的實驗內(nèi)容。本課程要求學生先修完大學物理實驗,半導體物理,半導體器件,微電子學概論,模擬電子技術(shù),數(shù)字集成電路設(shè)計,微電子制造技術(shù)和計算機輔助設(shè)計等理論課程后,再進行本課程的學習。
三、改革研究內(nèi)容
為了緊跟當今科學技術(shù)的飛速發(fā)展,進一步加強微電子專業(yè)學生的綜合基礎(chǔ)知識和專業(yè)素養(yǎng),了解集成電路的整個設(shè)計流程,本改革全面系統(tǒng)地進行了涉及從微電子工藝、器件、模型、IC設(shè)計等整個流程。旨在培養(yǎng)學生運用Sentaurus,ICCAP,Candece,Synopsys等EDA軟件進行微電子工藝,器件模型以及IC集成電路設(shè)計,熟悉從工藝,器件至電路的整個設(shè)計流程,能進行工藝級,器件級和電路級的設(shè)計工作[7]。改革內(nèi)容主要包括如下兩部分:
1。微電子器件的設(shè)計及模型參數(shù)的提取。利用Sentaurus和ICCAP等仿真軟件,進行集成電路工藝和器件的設(shè)計與模擬,然后對于建立的器件結(jié)構(gòu)進行相關(guān)模型參數(shù)的提取。具體包括:①器件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn);②器件特性的表征;③器件模型參數(shù)的提取。
2。集成電路設(shè)計。①模擬集成電路模塊包括了從最基本的單管放大器到具有較為完整功能的集成電路芯片的設(shè)計內(nèi)容,借助于實驗內(nèi)容的推進,學生可以實現(xiàn)從電路設(shè)計、電路仿真、版圖設(shè)計、版圖驗證、芯片測試的模擬集成電路設(shè)計流程。②數(shù)字集成電路模塊可以完成包括數(shù)字集成電路前端和后端實驗內(nèi)容,學生可以完成從系統(tǒng)定義、RTL綜合、時序分析、可測性設(shè)計到版圖實現(xiàn)的完整數(shù)字集成電路設(shè)計流程[8]。并且配備了先進的集成電路測試系統(tǒng),做到虛擬仿真與實際硬件仿真相結(jié)合,進行復雜系統(tǒng)功能的驗證。
四、改革研究意義
1。加強學生對整個集成電路設(shè)計流程的掌握,充實南京郵電大學微電子專業(yè)面向“卓越工程師”培養(yǎng)的`實踐教學體系的建設(shè),提高學生們的實踐操作能力,加深對理論知識的理解和掌握。
2。重構(gòu)優(yōu)化現(xiàn)有的微電子專業(yè)設(shè)計課程安排,針對當今先進集成電路設(shè)計,形成涉及從微電子底端(工藝級和器件級)至頂端(電路級和系統(tǒng)級)的一整套課程設(shè)計。
3。培養(yǎng)學生對微電子相關(guān)的EDA軟件的學習與使用,并形成一批具有理論基礎(chǔ)、能提高學生EDA使用技能的創(chuàng)新項目,提升學生們的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)他們探索新事物的勇氣,使他們更加適應(yīng)新世紀的挑戰(zhàn)。
五、總結(jié)
改革內(nèi)容涉及了微電子工藝、器件制作、參數(shù)提取以及IC電路設(shè)計,這些知識和技能的培養(yǎng)是作為微電子專業(yè)學生必備的,同時也是學生后續(xù)進入研究生階段從事微電子相關(guān)科學研究的基礎(chǔ);改革中涉及到的各種EDA軟件的學習與使用,均是當今先進集成電路設(shè)計中正在使用的,這些技能的學習與掌握有助于提高學生們的綜合素質(zhì),提升他們將來畢業(yè)后的就業(yè)競爭力,也有助于加快我國的現(xiàn)代化建設(shè),實現(xiàn)“中國夢”。
參考文獻:
[1]方玉明,夏曉娟,吉新村,等。微電子專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]。教育教學論壇,2014(4):33—35。
[2]姜巖峰,張曉波,楊兵,等。微電子實踐教學內(nèi)容的研究和改革[C]。北京高教學會實驗室工作研究會2007年學術(shù)研討會論文集,2007:88—89。
[3]李衛(wèi),方玉明,徐躍,等。微電子專業(yè)實驗教學改革和探索[J]。考試:教研版,2013,(3):19—19。
[4]王莉,梁齊,張廣斌。微電子專業(yè)課程建設(shè)與教學改革的探索[J]。中國現(xiàn)代教育裝備,2008,(10):92—93。
[5]梁齊,楊明武,劉聲雷,張彥,陳士榮,宣曉峰。微電子工藝實驗教學模式探索[J]。實驗室科學,2008,(01):45—46。
[6]毛劍波,易茂祥,張?zhí)鞎场N㈦娮訉W專業(yè)實驗室建設(shè)的探索與實踐[J]。實驗室研究與探索,2005,(12):78—79。
[7]楊虹,馮世娟。面向21世紀的微電子技術(shù)人才培養(yǎng)——微電子技術(shù)專業(yè)本科生教學計劃的制訂[J]。重慶郵電學院學報(社會科學版),2004,(S1):24—25。
[8]周金運,胡義華,吳福根。電子科學技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)置改革的依據(jù)與實踐[J]。廣東工業(yè)大學學報(社會科學版),2003,(02):66—67。
【微電子課程設(shè)計教學體系改革研究論文】相關(guān)文章:
實踐教學體系改革教育論文07-03
測控專業(yè)課程設(shè)計教學改革研究論文07-30
微電子封裝專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建與探索論文06-27
微電子器件基礎(chǔ)課程的現(xiàn)代教學理念改革研究論文06-21
微電子焊接專業(yè)教學改革與實踐論文08-03
動物醫(yī)學實驗教學的體系改革論文07-31
籃球教學改革研究論文06-19
環(huán)境科學雙語教學體系研究論文01-30