導(dǎo)語：如何才能寫好一篇集成電路設(shè)計(jì)的流程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：電路 延續(xù)教學(xué) Multisim

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0225-02

電路是高校電子與電氣信息類的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。課程主要分析電路中的電磁現(xiàn)象，研究電路的基本規(guī)律和電路的分析方法。為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的電子與電氣信息類后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電路知識，在整個(gè)課程體系中具有承前啟后的重要作用。而隨著課程教學(xué)改革的發(fā)展，在技術(shù)基礎(chǔ)課程中也越來越強(qiáng)調(diào)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究能力、動手操作能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。電路課程作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，在課程延續(xù)教學(xué)部分也應(yīng)加強(qiáng)開展綜合性復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的教學(xué)。為此我們嘗試將“多路直流電源設(shè)計(jì)”的綜合性實(shí)驗(yàn)引入了電路課程延續(xù)教學(xué)中。

延續(xù)教學(xué)作為課程正常教學(xué)的有益補(bǔ)充，采用什么樣的教學(xué)形式開展是教師們在設(shè)計(jì)教學(xué)方案時(shí)深深思考的問題。除了常規(guī)的通過習(xí)題課、答疑講解加深對理論知識的理解，開展各種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是十分有必要的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了課內(nèi)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，課后的延續(xù)教學(xué)部分進(jìn)行一些電子設(shè)計(jì)制作，對鍛煉學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性都是十分有好處的。

直流電源在原來的教學(xué)安排中我們是在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中介紹的。但實(shí)際上，學(xué)生對二極管的單向?qū)щ娦栽诟咧须A段就有所接觸。在電路課程中學(xué)習(xí)過電容、電感特性，變壓器原理后，向?qū)W生介紹直流電源的組成原理學(xué)生也比較容易接受。這時(shí)候在課后延續(xù)中引入多路直流電源設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際聯(lián)系緊密，在理論學(xué)習(xí)之后，將電路具體實(shí)現(xiàn)出來，學(xué)生興趣比較大。電路課程與后續(xù)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程都屬于電子電路，本就有著千絲萬縷的聯(lián)系。在電路課程中就開始學(xué)習(xí)Multisim軟件仿真，對后續(xù)模電的學(xué)習(xí)也是十分有幫助的[1]。

1 原理介紹

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，教師需要對實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)即直流電壓源的工作原理加以介紹。直流電壓源通常由交流變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路4部分組成，如圖1所示。其中交流變壓器負(fù)責(zé)降壓，把220 V的交流電網(wǎng)電壓降低到合適的交流電壓值；整流電路的作用是將方向變化的交流電壓變成方向單一的脈動直流電壓；濾波電路則將脈動的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為平滑的直流電壓；最后的穩(wěn)壓電路負(fù)責(zé)清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓的穩(wěn)定。教師可以重點(diǎn)講解整流電路[2]。而整流電路的關(guān)鍵在于方向的變化，因此很容易引導(dǎo)學(xué)生想到利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺?shí)現(xiàn)整流。接下來主要介紹單相橋式整流電路的結(jié)構(gòu)，講解橋式整流電路4個(gè)二極管構(gòu)成橋臂，兩兩交替導(dǎo)通的工作原理。濾波電路部分簡單地使用電容元件進(jìn)行濾波即可。穩(wěn)壓電路則采用三端集成穩(wěn)壓元件W7800和W7900系列來實(shí)現(xiàn)。

2 仿真

在學(xué)習(xí)完實(shí)驗(yàn)理論知識部分之后，學(xué)生還需要進(jìn)一步熟悉實(shí)驗(yàn)使用的各種元器件，熟悉電路的工作原理和組成。電子分析的仿真軟件在這里能夠給我們帶來極大的幫助。Multisim電路仿真軟件是美國國家儀器（NI）有限公司推出的電路仿真軟件，具有界面友好，元器件和測量儀器豐富，分析工具強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行電子設(shè)計(jì)分析的好幫手。學(xué)生通過在電腦上采用虛擬的電子元件連接電路，可以掌握常用電子元器件的功能作用、基本參數(shù)和測量方法。而且在軟件中可以隨時(shí)根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整電路參數(shù)，避免了實(shí)驗(yàn)失敗帶來元器件燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。仿真軟件提供了豐富的分析儀器，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室可能缺少某些不常用儀器的不足。通過軟件仿真，學(xué)生可以完成從電路設(shè)計(jì)、元件選取、測試優(yōu)化、參數(shù)調(diào)整的一系列過程，鍛煉了學(xué)生的動手能力和分析能力，也為實(shí)際電路的實(shí)現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。多路直流電源的Multisim仿真電路如圖2所示。

3 電路實(shí)現(xiàn)

學(xué)生在認(rèn)真研究了電路原理并進(jìn)行電路仿真之后，對每一個(gè)電路元件的作用、電路的組成結(jié)構(gòu)都比較熟悉了，這時(shí)我們就可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)物操作了。教師可以先向?qū)W生介紹一下面包板和各種電路元器件的使用注意事項(xiàng)。學(xué)生通過原理學(xué)習(xí)和電路仿真，對電路元件已經(jīng)有了一個(gè)感性認(rèn)識，通過實(shí)物操作，更增強(qiáng)了對電路的理性認(rèn)識。電路逐級連接，逐級測試。遇到問題分析解決。哪一級電路不能出現(xiàn)仿真預(yù)計(jì)的結(jié)果，問題在哪里，需要通過學(xué)生自己動手分析解決，鍛煉了學(xué)生分析問題解決問題的能力。而且由學(xué)生自己解決的問題，學(xué)生印象更為深刻。在解決各種繁瑣問題的過程中，也培養(yǎng)了學(xué)生細(xì)致耐心的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。各種常用測量儀器，萬用表、雙蹤示波器的使用，對學(xué)生后續(xù)電子課程會十分有幫助。原理學(xué)習(xí)、電路仿真、實(shí)物操作整個(gè)過程的完成，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識、工程意識都會大有裨益。學(xué)生能夠獨(dú)立完成一個(gè)常用電路的制作，也是非常有成就滿足感的，促進(jìn)了學(xué)生對電路學(xué)習(xí)的興趣。由學(xué)生自己連接的多路直流電源電路實(shí)物照片如圖3所示。

4 結(jié)語

直流電源是模擬電子技術(shù)課程中很重要的一個(gè)知識點(diǎn)。我們在電路課程中開展多路直流電源設(shè)計(jì)的綜合性實(shí)驗(yàn)，在電路課中就讓學(xué)生對直流電源的基本原理和概念有所了解。而Multisim仿真的使用學(xué)習(xí)，早早接觸電路仿真，對于學(xué)生后續(xù)課程模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)都很有好處。通過多路直流電源的綜合性實(shí)驗(yàn)的原理學(xué)習(xí)、軟件仿真、電路實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)完整的過程，學(xué)生能夠自己完成一個(gè)實(shí)用電路的制作，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，同時(shí)加深了學(xué)生對理論知識的理解，鍛煉了學(xué)生的動手能力和操作能力，對理論教學(xué)也會起到良好的促進(jìn)作用。

⒖嘉南

篇2

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；版圖；CMOS

作者簡介：毛劍波（1970-），男，江蘇句容人，合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，副教授；汪濤（1981-），男，河南商城人，合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，講師。（安徽?合肥?230009）

基金項(xiàng)目：本文系安徽省高校教研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20100115）、省級特色專業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20100062）的研究成果。

中圖分類號：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）23-0052-02

集成電路（Integrated Circuit）產(chǎn)業(yè)是典型的知識密集型、技術(shù)密集型、資本密集和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心和關(guān)鍵，對其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有巨大的支撐作用。經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國集成電路產(chǎn)業(yè)已初步形成了設(shè)計(jì)、芯片制造和封測三業(yè)并舉的發(fā)展格局，產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。但與國際先進(jìn)水平相比，我國集成電路產(chǎn)業(yè)還存在發(fā)展基礎(chǔ)較為薄弱、企業(yè)科技創(chuàng)新和自我發(fā)展能力不強(qiáng)、應(yīng)用開發(fā)水平急待提高、產(chǎn)業(yè)鏈有待完善等問題。在集成電路產(chǎn)業(yè)中，集成電路設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的龍頭和靈魂。而我國集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)滯后于計(jì)算機(jī)與通信產(chǎn)業(yè)，集成電路設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重匱乏，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，培養(yǎng)大量高水平的集成電路設(shè)計(jì)人才，是當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個(gè)亟待解決的問題，也是高校微電子等相關(guān)專業(yè)改革和發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。[1-4]

一、集成電路版圖設(shè)計(jì)軟件平臺

為了滿足新形勢下集成電路人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的需要，合肥工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我?！保?005年起借助于大學(xué)計(jì)劃，和美國Mentor Graphics公司、Xilinx公司、Altera公司、華大電子等公司合作建立了EDA實(shí)驗(yàn)室，配備了ModelSim、IC Station、Calibre、Xilinx ISE、Quartus II、九天Zeni設(shè)計(jì)系統(tǒng)等EDA軟件。我校相繼開設(shè)了與集成電路設(shè)計(jì)密切相關(guān)的本科課程，如集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路版圖設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、ASIC設(shè)計(jì)方法、硬件描述語言等。同時(shí)對課程體系進(jìn)行了修訂，注意相關(guān)課程之間相互銜接，關(guān)鍵內(nèi)容不遺漏，突出集成電路設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，通過對課程內(nèi)容的精選、重組和充實(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的開展，構(gòu)成了系統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)過程。[5，6]

集成電路設(shè)計(jì)從實(shí)現(xiàn)方法上可以分為三種：全定制（full custom）、半定制（Semi-custom）和基于FPGA/CPLD可編程器件設(shè)計(jì)。全定制集成電路設(shè)計(jì)，特別是其后端的版圖設(shè)計(jì)，涵蓋了微電子學(xué)、電路理論、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等諸多學(xué)科的基礎(chǔ)理論，這是微電子學(xué)專業(yè)的辦學(xué)重要特色和人才培養(yǎng)重點(diǎn)方向，目的是給本科專業(yè)學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。

在集成電路版圖設(shè)計(jì)的教學(xué)中，采用的是中電華大電子設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)開發(fā)的九天EDA軟件系統(tǒng)（Zeni EDA System），這是中國唯一的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的EDA工具軟件。該軟件與國際上流行的EDA系統(tǒng)兼容，支持百萬門級的集成電路設(shè)計(jì)規(guī)模，可進(jìn)行國際通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，它的某些功能如版圖編輯、驗(yàn)證等已經(jīng)與國際產(chǎn)品相當(dāng)甚至更優(yōu)，已經(jīng)在商業(yè)化的集成電路設(shè)計(jì)公司以及東南大學(xué)等國內(nèi)二十多所高校中得到了應(yīng)用，特別是在模擬和高速集成電路的設(shè)計(jì)中發(fā)揮了強(qiáng)大的功能，并成功開發(fā)出了許多實(shí)用的集成電路芯片。

九天EDA軟件系統(tǒng)包括ZeniDM（Design Management）設(shè)計(jì)管理器，ZeniSE（Schematic Editor）原理圖編輯器，ZeniPDT（physical design tool）版圖編輯工具，ZeniVERI（Physical Design Verification Tools）版圖驗(yàn)證工具，ZeniHDRC（Hierarchical Design Rules Check）層次版圖設(shè)計(jì)規(guī)則檢查工具，ZeniPE（Parasitic Parameter Extraction）寄生參數(shù)提取工具，ZeniSI（Signal Integrity）信號完整性分析工具等幾個(gè)主要模塊，實(shí)現(xiàn)了從集成電路電路原理圖到版圖的整個(gè)設(shè)計(jì)流程。

二、集成電路版圖設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合九天EDA軟件的功能特點(diǎn)，在本科生三年級下半學(xué)期開設(shè)了為期一周的以九天EDA軟件為工具的集成電路版圖設(shè)計(jì)課程。

篇3

關(guān)鍵詞：納米尺度互連線 集總參數(shù)模型 電路仿真 CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)

中圖分類號：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0176-02

1 引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業(yè)、科技、醫(yī)藥醫(yī)療的應(yīng)用越來越廣泛，且其工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應(yīng)用等[1]。然而，當(dāng)電路的工作頻率進(jìn)入到這種高頻頻段時(shí)，電路模型的精度是電路能否成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。在電路版圖設(shè)計(jì)之后，通常是利用Assura和Calibre等工具來獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而，由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復(fù)雜且精度低，很難利用版圖驗(yàn)證設(shè)計(jì)工具得到寄生電感值，因此，需要借助于電磁場仿真軟件對傳輸線進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。然而，在電路設(shè)計(jì)初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對電路性能的影響，傳統(tǒng)單純利用電磁場仿真軟件進(jìn)行參數(shù)提取的方法無法準(zhǔn)確根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。本文構(gòu)建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數(shù)通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到，易于計(jì)算和電路設(shè)計(jì)分析。同時(shí)，該模型的參數(shù)和頻率無關(guān)，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設(shè)計(jì)。最后，論文詳細(xì)論述了將模型用于集成電路設(shè)計(jì)中的流程。

2 互連線寄生參數(shù)仿真模型

射頻集成電路設(shè)計(jì)中使用的互連線結(jié)構(gòu)按照其類別可分為兩類：第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面，第二類是互連線是以某一金屬層（通常是第一層金屬M(fèi)1）作為其地平面。對于這兩類互連線結(jié)構(gòu)而言，采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M(fèi)1作為公共地的互連線更加靈活，因?yàn)樵趯?shí)際電路設(shè)計(jì)中受限于電路結(jié)構(gòu)，其底層金屬需要作為信號線進(jìn)行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號互連。然而，使用底層金屬M(fèi)1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設(shè)計(jì)中兩種傳輸線結(jié)構(gòu)相互并存。

圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數(shù)模型，與常規(guī)的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯(lián)部分表示寄生電容和電阻，串聯(lián)部分表示寄生電感和電阻。在設(shè)計(jì)窄帶寬的電路時(shí)，尤其是進(jìn)行放大器電路設(shè)計(jì)，關(guān)注的是工作頻率附近的參數(shù)。所以，方框模型可以視為獨(dú)立于工作頻率，即模型在窄帶電路設(shè)計(jì)中依舊可以使用。模型中，電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻，包含了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對電路的影響，而并聯(lián)電容和電阻為導(dǎo)線和襯底之間等效電容和等效電阻。

對于該傳輸線模型，其離散參數(shù)的矩陣近似于模擬值和實(shí)際測量值。根據(jù)等效規(guī)則，電路的參數(shù)都可由Y參數(shù)推導(dǎo)得出[3]。在得到每一模塊的參數(shù)后，串聯(lián)電感值，電阻值和并聯(lián)電容值都可以求出。

根據(jù)等效規(guī)則，工作頻帶的S參數(shù)應(yīng)該與模擬和測試值相同。根據(jù)對Y矩陣的定義，可以推導(dǎo)出以下公式：

式中，為工作頻率，函數(shù)real（）和函數(shù)imag（）分別代表著復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部。

以上的公式對于大多數(shù)傳輸線是可用的，無論傳輸線是否對稱。在大多數(shù)情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結(jié)構(gòu)上并不對稱。但是，當(dāng)兩端口的反射系數(shù)的值相同時(shí)，將出現(xiàn)對稱的特殊情況。此時(shí)傳輸線可化簡為相同的部分，且可從電報(bào)方程中得出各元件的值。

在以上的分析中，電容，電感和電阻分別是頻率的參數(shù)，而本模型中各部分?jǐn)?shù)值處理成和頻率無關(guān)的數(shù)值，這將在電路設(shè)計(jì)中產(chǎn)生誤差。由于替換產(chǎn)生的誤差可有下面公式得出：

是仿真實(shí)際S參數(shù)值，是模型的S參數(shù)值。

通常，當(dāng)電路的頻率與正常工作頻率差異較大時(shí)，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，這個(gè)誤差將會造成更加嚴(yán)重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構(gòu)建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結(jié)構(gòu)，該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號工藝的第6層金屬上，金屬線寬6um，線長115um。工作頻率為10GHz，根據(jù)公式（2）得到集總參數(shù)模型各個(gè)參數(shù)如下：

為比較模型和實(shí)際電磁場仿真數(shù)據(jù)之間差別，公式（4）中各個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)模型的S參數(shù)和電磁場仿真軟件得到的S參數(shù)進(jìn)行了對比，圖2是采用電磁場仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數(shù)對比，從圖中可以看出，電磁場仿真軟件的模型和本模型S參數(shù)的誤差遠(yuǎn)離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對頻率進(jìn)行了近似處理，遠(yuǎn)離工作頻率的點(diǎn)采用工作頻率來代替，由于這種代替，數(shù)據(jù)之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數(shù)據(jù)的差異低于5%。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)，通常需要電路設(shè)計(jì)師關(guān)注于傳輸線寄生參數(shù)對電路性能影響，此時(shí)工作頻率點(diǎn)附近模型簡易、準(zhǔn)確是電路設(shè)計(jì)重點(diǎn)，而偏離工作頻率點(diǎn)的模型誤差在窄帶電路設(shè)計(jì)是可以接受的。

3 模型在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用

CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)是利用已有的有源器件和無源器件模型進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)首先進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行電路版圖設(shè)計(jì)，再進(jìn)行參數(shù)提取，在參數(shù)提取中主要利用Cadence系統(tǒng)自身已有的仿真工具Assura來實(shí)現(xiàn)，在參數(shù)提取結(jié)束后再進(jìn)行后仿真。當(dāng)電路設(shè)計(jì)不滿足要求時(shí)，需要重復(fù)上述過程，然而，在上述的傳統(tǒng)集成電路中，由于參數(shù)提取過程的參數(shù)為分布參數(shù)，難以直接用于電路O計(jì)參數(shù)調(diào)整。同時(shí)，傳統(tǒng)的參數(shù)提取方法只進(jìn)行了電阻和電容的參數(shù)提取，而對寄生電感沒有進(jìn)行提取，這將導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果和實(shí)測結(jié)果出入較大。

為克服傳統(tǒng)的射頻集成電路設(shè)計(jì)的上述不足，可以將本論文的參數(shù)模型和集成電路設(shè)計(jì)相互結(jié)合。圖4是本論文的模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)中流程圖，在原理圖和版圖設(shè)計(jì)中依然類似于傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)方法，但版圖設(shè)計(jì)及參數(shù)提取時(shí)將版圖中的互連線單獨(dú)分離出來，利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真，仿真結(jié)束后利用模型將其中的各個(gè)互連線參數(shù)提取出來，由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個(gè)參數(shù)密切相關(guān)，故將互連線得到的各個(gè)參數(shù)代入到版圖后仿真設(shè)計(jì)中，檢測互連線參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求。如果互連線參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，則電路設(shè)計(jì)完成；否則，根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)整互連線參數(shù)，并判斷調(diào)整后參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，如果滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)重新設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行版圖調(diào)整，完成電路設(shè)計(jì)。如果調(diào)整后的互連線參數(shù)依然不滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)要求進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)調(diào)整，然后依次重復(fù)上述過程。如圖3所示。

從上述的電路設(shè)計(jì)流程可以看出，在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用本模型可以及時(shí)了解電路中的各個(gè)互連線參數(shù)，根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)，滿足電路設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，首先根據(jù)互連線提取參數(shù)判斷是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)來滿足電路設(shè)計(jì)要求，這將簡化傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)循環(huán)，減少電路設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)通過互連線參數(shù)調(diào)整將互連線作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。

4 結(jié)語

本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型，該模型基于物理意義而構(gòu)建，模型的各個(gè)參數(shù)皆為集總參數(shù)，各個(gè)參數(shù)都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行調(diào)整。該集總參數(shù)的模型結(jié)構(gòu)簡單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)分析中使用，同時(shí)文中給出了該模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)的流程并分析了其特點(diǎn)，分析表明采用文中模型可以根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整互連線的尺寸，并可將互連線參數(shù)作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。

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收稿日期：2016-09-28

篇4

1、集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是國家基礎(chǔ)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

集成電路（IC）是集多種高技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，是所有整機(jī)設(shè)備的心臟。隨著技術(shù)的發(fā)展，集成電路正在發(fā)展成為集成系統(tǒng)（SOC），而集成系統(tǒng)本身就是一部高技術(shù)的整機(jī)，它幾乎存在于所有工業(yè)部門，是衡量一個(gè)國家裝備水平和競爭實(shí)力的重要標(biāo)志。

2、集成電路產(chǎn)業(yè)是技術(shù)資金密集、技術(shù)進(jìn)步快和投資風(fēng)險(xiǎn)高的產(chǎn)業(yè)。

80年代建一條6英寸的生產(chǎn)線投資約2億美元，90年代一條8英寸的生產(chǎn)線投資需10億美元，現(xiàn)在建一條12英寸的生產(chǎn)線要20億－30億美元，有人估計(jì)到2010年建一條18英寸的生產(chǎn)線，需要上百億美元的投資。

集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步日新月異，從70年代以來，它一直遵循著摩爾定律:芯片集成元件數(shù)每18個(gè)月增加一倍。即每18個(gè)月芯片集成度大體增長一倍。這種把技術(shù)指標(biāo)及其到達(dá)時(shí)限準(zhǔn)確地?cái)[在競爭者面前的規(guī)律，為企業(yè)提出了一個(gè)“永難喘息”，否則就“永遠(yuǎn)停息”的競爭法則。

據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織(WSTS)**年春季公布的最新數(shù)據(jù)，**年世界半導(dǎo)體市場銷售額為1664億美元，比上年增長18.3%。其中，集成電路的銷售額為1400億美元，比上年增長16.1%。

3、集成電路產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工的形成。

90年代，隨著因特網(wǎng)的興起，IC產(chǎn)業(yè)跨入以競爭為導(dǎo)向的高級階段，國際競爭由原來的資源競爭、價(jià)格競爭轉(zhuǎn)向人才知識競爭、密集資本競爭。人們認(rèn)識到，越來越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，分才能精，整合才成優(yōu)勢。

由于生產(chǎn)效率低，成本高，現(xiàn)在世界上的全能型的集成電路企業(yè)已經(jīng)越來越少。“垂直分工”的方式產(chǎn)品開發(fā)能力強(qiáng)、客戶服務(wù)效率高、生產(chǎn)設(shè)備利用率高，整體生產(chǎn)成本低，因此是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。

目前，全世界70%的集成電路是由數(shù)萬家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)開發(fā)和設(shè)計(jì)的，由近十家芯片集團(tuán)企業(yè)生產(chǎn)芯片，又由數(shù)十家的封裝測試企業(yè)對電路進(jìn)行封裝和測試。即使是英特爾、超微半導(dǎo)體等全能型大企業(yè)，他們自己開發(fā)和設(shè)計(jì)的電路也有超過50%是由芯片企業(yè)和封裝測試企業(yè)進(jìn)行加工生產(chǎn)的。

IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度專業(yè)化轉(zhuǎn)化已成為一種趨勢，開始形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨(dú)立成行的局面。

二、蘇州工業(yè)園區(qū)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國家和江蘇省的集成電路產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃，蘇州市明確將蘇州工業(yè)園區(qū)作為發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)基地，通過積極引進(jìn)、培育一批在國際上具有一定品牌和市場占有率的集成電路企業(yè)，使園區(qū)盡快成為全省、乃至全國的集成電路產(chǎn)業(yè)最重要基地之一。

工業(yè)園區(qū)管委會著眼于整個(gè)高端IC產(chǎn)業(yè)鏈的引進(jìn)，形成了以“孵化服務(wù)設(shè)計(jì)研發(fā)晶圓制造封裝測試”為核心，IC設(shè)備、原料及服務(wù)產(chǎn)業(yè)為支撐，由數(shù)十家世界知名企業(yè)組成的完整的IC產(chǎn)業(yè)“垂直分工”鏈。

目前整個(gè)蘇州工業(yè)園區(qū)范圍內(nèi)已經(jīng)積聚了大批集成電路企業(yè)。有集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)21戶；集成電路芯片制造企業(yè)1家，投資總額約10億美元；封裝測試企業(yè)11家，投資總額約30億美元。制造與封裝測試企業(yè)中，投資總額超過80億元的企業(yè)3家。上述33家集成電路企業(yè)中，已開業(yè)或投產(chǎn)（包括部分開業(yè)或投產(chǎn)）21家。**年，經(jīng)過中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路分會的審查，第一批有8戶企業(yè)通過集成電路生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)定，14項(xiàng)產(chǎn)品通過集成電路生產(chǎn)產(chǎn)品的認(rèn)定。**年，第二批有1戶企業(yè)通過集成電路生產(chǎn)企業(yè)的認(rèn)定，102項(xiàng)產(chǎn)品通過集成電路生產(chǎn)產(chǎn)品的認(rèn)定。21戶設(shè)計(jì)企業(yè)中，有3戶企業(yè)通過中國集成電路行業(yè)協(xié)會的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)認(rèn)定(備案)。

1、集成電路設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè)。

如中科集成電路。作為政府設(shè)立的非營利性集成電路服務(wù)機(jī)構(gòu)，為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)提供全方位的信息服務(wù)，包括融資溝通、人才培養(yǎng)、行業(yè)咨詢、先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、軟件平臺、流片測試等。力爭扮演好園區(qū)的集成電路設(shè)計(jì)“孵化器”的角色。

2、集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。

如世宏科技、瑞晟微電子、憶晶科技、揚(yáng)智電子、詠傳科技、金科集成電路、凌暉科技、代維康科技、三星半導(dǎo)體（中國）研究開發(fā)中心等。

3、集成電路芯片制造企業(yè)。

和艦科技。已于**年5月正式投產(chǎn)8英寸晶圓，至**年3月第一條生產(chǎn)線月產(chǎn)能已達(dá)1.6萬片。第二條8英寸生產(chǎn)線已與**年底開始動工，**年第三季度開始裝機(jī)，預(yù)計(jì)將于2005年初開始投片。到今年年底，和艦科技總月產(chǎn)能預(yù)計(jì)提升到3.2萬片。和艦?zāi)壳耙殉晒?dǎo)入0.25-0.18微米工藝技術(shù)。近期和艦將進(jìn)一步引進(jìn)0.15-0.13微米及納米技術(shù)，研發(fā)更先進(jìn)高階晶圓工藝制造技術(shù)。

4、集成電路封裝測試企業(yè)。

如三星半導(dǎo)體、飛索半導(dǎo)體、瑞薩半導(dǎo)體，矽品科技(純代工)、京隆科技(純代工)、快捷半導(dǎo)體、美商國家半導(dǎo)體、英飛凌科技等等。

該類企業(yè)目前是園區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的主體。通過多年的努力，園區(qū)以其優(yōu)越的基礎(chǔ)設(shè)施和逐步形成的良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，吸引了10多家集成電路封裝測試企業(yè)。以投資規(guī)模、技術(shù)水平和銷售收入來說，園區(qū)的封裝測測試業(yè)均在國內(nèi)處于龍頭地位，**年整體銷售收入占國內(nèi)相同產(chǎn)業(yè)銷售收入的近16%，行業(yè)地位突出。

園區(qū)封裝測試企業(yè)的主要特點(diǎn)：

①普遍采用國際主流的封裝測試工藝，技術(shù)層次處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

②投資額普遍較大：英飛凌科技、飛利浦半導(dǎo)體投資總額均在10億美元以上?？旖莅雽?dǎo)體、飛索半導(dǎo)體、瑞薩半導(dǎo)體均在原先投資額的基礎(chǔ)進(jìn)行了大幅增資。

③均成為所屬集團(tuán)后道制程重要的生產(chǎn)基地。英飛凌科技計(jì)劃產(chǎn)能要達(dá)到每年8億塊記憶體(DRAM等)以上，是英飛凌存儲事業(yè)部最主要的封裝測試基地；飛索半導(dǎo)體是AMD和富士通將閃存業(yè)務(wù)強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合成立的全球最大的閃存公司在園區(qū)設(shè)立的全資子公司，園區(qū)工廠是其最主要的閃存生產(chǎn)基地之一。

5、配套支持企業(yè)

①集成電路生產(chǎn)設(shè)備方面。有東和半導(dǎo)體設(shè)備、愛得萬測試、庫力索法、愛發(fā)科真空設(shè)備等企業(yè)。

②材料/特殊氣體方面。有英國氧氣公司、比歐西聯(lián)華、德國梅塞爾、南大光電等氣體公司。有住友電木等封裝材料生產(chǎn)企業(yè)?？巳R恩等光刻膠生產(chǎn)企業(yè)。

③潔凈房和凈化設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)方面。有久大、亞翔、天華超凈、MICROFORM、專業(yè)電鍍（TECHNIC）、超凈化工作服清洗（雅潔）等等。

**年上半年，園區(qū)集成電路企業(yè)(全部)的經(jīng)營情況如下(由園區(qū)經(jīng)發(fā)局提供略)：

根據(jù)市場研究公司iSuppli今年初的**年全球前二十名半導(dǎo)體廠家資料，目前，其中已有七家在園區(qū)設(shè)廠。分別為三星電子、瑞薩科技、英飛凌科技、飛利浦半導(dǎo)體、松下電器、AMD、富士通。

三、集成電路產(chǎn)業(yè)涉及的主要稅收政策

1、財(cái)稅字［2002］70號《關(guān)于進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展稅收政策的通知》明確，自2002年1月1日起至2010年底，對增值稅一般納稅人銷售其自產(chǎn)的集成電路產(chǎn)品（含單晶硅片），按17%的稅率征收增值稅后，對其增值稅實(shí)際稅負(fù)超過3%的部分實(shí)行即征即退政策。

2、財(cái)稅字［**］25號《關(guān)于鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)稅收政策問題的通知》明確，“對我國境內(nèi)新辦軟件生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)認(rèn)定后，自開始獲利年度起，第一年和第二年免征企業(yè)所得稅，第三年至第五年減半征收企業(yè)所得稅”；“集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)視同軟件企業(yè)，享受軟件企業(yè)的有關(guān)稅收政策”。

3、蘇國稅發(fā)［**］241號《關(guān)于明確軟件和集成電路產(chǎn)品有關(guān)增值稅問題的通知》明確，“凡申請享受集成電路產(chǎn)品稅收優(yōu)惠政策的，在國家沒有出臺相應(yīng)認(rèn)定管理辦法之前，暫由省轄市國稅局商同級信息產(chǎn)業(yè)主管部門認(rèn)定，認(rèn)定時(shí)可以委托相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)評審和鑒定”。

4、信部聯(lián)產(chǎn)［**］86號《集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)及產(chǎn)品認(rèn)定管理辦法》明確，“集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)和產(chǎn)品的認(rèn)定，由企業(yè)向其所在地主管稅務(wù)機(jī)關(guān)提出申請，主管稅務(wù)機(jī)關(guān)審核后，逐級上報(bào)國家稅務(wù)總局。由國家稅務(wù)總局和信息產(chǎn)業(yè)部共同委托認(rèn)定機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)定”。

5、蘇國稅發(fā)［**］241號《關(guān)于明確軟件和集成電路產(chǎn)品有關(guān)增值稅問題的通知》明確，“對納稅人受托加工、封裝集成電路產(chǎn)品，應(yīng)視為提供增值稅應(yīng)稅勞務(wù)，不享受增值稅即征即退政策”。

6、財(cái)稅［1994］51號《關(guān)于外商投資企業(yè)和外國企業(yè)所得稅法實(shí)施細(xì)則第七十二條有關(guān)項(xiàng)目解釋的通知》規(guī)定，“細(xì)則第七十二條第九項(xiàng)規(guī)定的直接為生產(chǎn)服務(wù)的科枝開發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢業(yè)務(wù)是指：開發(fā)的科技成果能夠直接構(gòu)成產(chǎn)品的制造技術(shù)或直接構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)流程的管理技術(shù)，……，以及為這些技術(shù)或開發(fā)利用資源提供的信息咨詢、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)，不包括……屬于上述限定的技術(shù)或開發(fā)利用資源以外的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)?！?/p>

四、當(dāng)前稅收政策執(zhí)行中存在的問題

1、集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定工作，還沒有實(shí)質(zhì)性地開展起來。

集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)負(fù)責(zé)產(chǎn)品的開發(fā)和電路設(shè)計(jì)，直接面對集成電路用戶；集成電路芯片制造企業(yè)為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)將其開發(fā)和設(shè)計(jì)出來的電路加工成芯片；集成電路封裝企業(yè)對電路芯片進(jìn)行封裝加工；集成電路測試企業(yè)為集成電路進(jìn)行功能測試和檢驗(yàn)，將合格的產(chǎn)品交給集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，由設(shè)計(jì)企業(yè)向集成電路用戶提供。在這個(gè)過程中，集成電路產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)和品牌的所有者是集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。

因?yàn)楦鞣N電路產(chǎn)品的功能不同，生產(chǎn)工藝和技術(shù)指標(biāo)的控制也不同，因此無論在芯片生產(chǎn)或封裝測試過程中，集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的工程技術(shù)人員要提出技術(shù)方案和主要工藝線路，并始終參與到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。因此，集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)在集成電路生產(chǎn)的“垂直分工”體系中起到了主導(dǎo)的作用。處于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的最上游，是龍頭。

雖說IC設(shè)計(jì)企業(yè)遠(yuǎn)不如制造封裝企業(yè)那么投資巨大，但用于軟硬件、人才培養(yǎng)的投入也是動則上千萬。如世宏科技目前已積聚了超過百位的來自高校的畢業(yè)生和工作經(jīng)驗(yàn)在豐富的技術(shù)管理人才。同時(shí)還從美國硅谷網(wǎng)羅了將近20位累計(jì)有200年以上IC產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、擁有先進(jìn)技術(shù)的海歸派人士。在人力資源上的投入達(dá)450萬元∕季度，軟硬件上的投入達(dá)**多萬元。中科集成電路的EDA設(shè)計(jì)平臺一次性就投入2500萬元。

園區(qū)目前共有三戶企業(yè)被國家認(rèn)定為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。但至關(guān)重要的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定一家也未獲得。由于集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的主要成本是人力成本、技術(shù)成本(技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi))，基本都無法抵扣。同時(shí)，研發(fā)投入大、成品風(fēng)險(xiǎn)高、產(chǎn)出后的計(jì)稅增值部分也高，因此如果相關(guān)的增值稅優(yōu)惠政策不能享受，將不利于企業(yè)的發(fā)展。

所以目前，該類企業(yè)的研發(fā)主體大都還在國外或臺灣，園區(qū)的子公司大多數(shù)還未進(jìn)入獨(dú)立產(chǎn)品的研發(fā)階段。同時(shí)，一些真正想獨(dú)立產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)都處于觀望狀態(tài)或轉(zhuǎn)而從事提供設(shè)計(jì)服務(wù)，如承接國外總公司的設(shè)計(jì)分包業(yè)務(wù)等。并且由于享受優(yōu)惠政策前景不明，這些境外IC設(shè)計(jì)公司往往把設(shè)在園區(qū)的公司設(shè)計(jì)成集團(tuán)內(nèi)部成本中心，即把一部分環(huán)節(jié)研發(fā)轉(zhuǎn)移至園區(qū)，而最終產(chǎn)品包括晶圓代工、封裝測試和銷售仍在境外完成。一些設(shè)計(jì)公司目前純粹屬于國外總公司在國內(nèi)的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)，設(shè)立公司主要是為了對國外總公司的產(chǎn)品進(jìn)行分析，檢測、安裝等，以利于節(jié)省費(fèi)用或?yàn)閷淼倪M(jìn)入作準(zhǔn)備。與原想象的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的龍頭地位不符。因此，有關(guān)支持政策的不能落實(shí)將嚴(yán)重影響蘇州工業(yè)園區(qū)成為我國集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的重要基地的目標(biāo)。

2、集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)能否作為生產(chǎn)性外商投資企業(yè)享受所得稅優(yōu)惠未予明確。

目前，園區(qū)共有集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)23家，但均為外商投資企業(yè)，與境外母公司聯(lián)系緊密。基本屬于集團(tuán)內(nèi)部成本中心，離產(chǎn)品研發(fā)的本地化上還有一段距離。但個(gè)別公司已在本地化方面實(shí)現(xiàn)突破，愿承擔(dān)高額的增值稅稅負(fù)并取得了一定的利潤。能否據(jù)此確認(rèn)為生產(chǎn)性外商投資企業(yè)享受“二免三減半”等所得稅優(yōu)惠政策，目前稅務(wù)部門還未給出一個(gè)肯定的答復(fù)。

關(guān)鍵是所得稅法第七十二條“生產(chǎn)性外商投資企業(yè)是指…直接為生產(chǎn)服務(wù)的科技開發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢和生產(chǎn)設(shè)備、精密儀器維修服務(wù)業(yè)”的表述較為含糊。同時(shí)，財(cái)稅［1994］51號對此的解釋也使稅務(wù)機(jī)關(guān)難以把握。

由于集成電路設(shè)計(jì)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中風(fēng)險(xiǎn)最大，同時(shí)也是利潤最大的一塊。如果該部分的所得稅問題未解決，很難想象外國公司會支持國內(nèi)設(shè)計(jì)子公司的獨(dú)立產(chǎn)品研發(fā)，會支持國內(nèi)子公司的本土化進(jìn)程。因此，生產(chǎn)性企業(yè)的認(rèn)定問題在一定程度上阻礙了集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的發(fā)展壯大。

3、目前的增值稅政策不能適應(yīng)集成電路的垂直分工的要求。

在垂直分工的模式下，集成電路從設(shè)計(jì)芯片制造封裝測試是由不同的公司完成的，每個(gè)公司只承擔(dān)其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。按照國際通行的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈流程，設(shè)計(jì)公司是整條半導(dǎo)體生產(chǎn)線的龍頭，受客戶委托，設(shè)計(jì)有自主品牌的芯片產(chǎn)品，然后下單給制造封裝廠，并幫助解決生產(chǎn)中遇到的問題。國際一般做法是：設(shè)計(jì)公司接受客戶的貨款，并向制造封裝測試廠支付加工費(fèi)。各個(gè)制造公司相互之間的生產(chǎn)關(guān)系是加工關(guān)系而非貿(mào)易關(guān)系。在財(cái)務(wù)上只負(fù)責(zé)本環(huán)節(jié)所需的材料采購和生產(chǎn)，并不包括上環(huán)節(jié)的價(jià)值。在稅收上，省局明確該類收入目前不認(rèn)可為自產(chǎn)集成電路產(chǎn)品的銷售收入，因此企業(yè)無法享受國家稅收的優(yōu)惠政策。

而在我國現(xiàn)行的稅收體制下，如果整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都在境內(nèi)完成，則每一個(gè)加工環(huán)節(jié)都要征收17%的增值稅，只有在最后一個(gè)環(huán)節(jié)完成后，發(fā)起方銷售時(shí)才會退還其超過3%的部分，具體體現(xiàn)在增值稅優(yōu)惠方面，只有該環(huán)節(jié)能享受優(yōu)惠。因此，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)因?yàn)橄硎芏愂照叩牟煌黄雀髯砸谰唧w情況采取不同的經(jīng)營方式，因而導(dǎo)致相互合作困難，切斷了形式上的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

國家有關(guān)文件的增值稅政策的實(shí)質(zhì)是側(cè)重于全能型集成電路企業(yè)，而沒有充分考慮到目前集成電路產(chǎn)業(yè)的垂直分工的格局?；螂m然考慮到該問題但出于擔(dān)心稅收征管的困難而采取了一刀切的方式。

4、出口退稅率的調(diào)整對集成電路產(chǎn)業(yè)的影響巨大。

今年開始，集成電路芯片的出口退稅稅率由原來的17%降低到了13%，這對于國內(nèi)的集成電路企業(yè)，尤其是出口企業(yè)造成了成本上升，嚴(yán)重影響了國內(nèi)集成電路生產(chǎn)企業(yè)的出口競爭力。如和艦科技，**年1-7月，外銷收入78322萬元，由于出口退稅率的調(diào)低而進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)出2870萬元。三星電子為了降低成本，貿(mào)易方式從一般貿(mào)易、進(jìn)料加工改為更低級別的來料加工。

集成電路產(chǎn)業(yè)作為國家支持和鼓勵(lì)發(fā)展的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，在本次出口退稅機(jī)制調(diào)整中承受了巨大的壓力。而科技含量與集成電路相比是劃時(shí)代差異的印刷線路板的退稅率卻保持17%不變，這不符合國家促進(jìn)科技進(jìn)步的產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向。

五、關(guān)于促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的稅收建議

1、在流轉(zhuǎn)稅方面。

(1)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能享受增值稅稅收優(yōu)惠。

社會在發(fā)展，專業(yè)化分工成為必然。從鼓勵(lì)整個(gè)集成電路行業(yè)發(fā)展的前提出發(fā)，有必要對集成電路產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的以加工方式經(jīng)營的企業(yè)也給予同樣的稅收優(yōu)惠。

(2)集成電路行業(yè)試行消費(fèi)型增值稅。

由于我國的集成電路行業(yè)起步低，目前基本上全部的集成電路專用設(shè)備都需進(jìn)口，同時(shí)，根據(jù)已有的海關(guān)優(yōu)惠政策，基本屬于免稅進(jìn)口。調(diào)查得知，園區(qū)集成電路企業(yè)**年度購入固定資產(chǎn)39億，其中免稅購入的固定資產(chǎn)為36億。因此，對集成電路行業(yè)試行消費(fèi)型增值稅，財(cái)政壓力不大。同時(shí)，既體現(xiàn)了國家對集成電路行業(yè)的鼓勵(lì)，又可進(jìn)一步促進(jìn)集成電路行業(yè)在擴(kuò)大再生產(chǎn)的過程中更多的采購國產(chǎn)設(shè)備，拉動集成電路設(shè)備生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2、在所得稅方面。

(1)對集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)認(rèn)定為生產(chǎn)性企業(yè)。

根據(jù)總局文件的定義，“集成電路設(shè)計(jì)是將系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖的過程”。同時(shí)，集成電路設(shè)計(jì)的產(chǎn)品均為不同類型的芯片產(chǎn)品或控制電路。都屬中間產(chǎn)品，最終的用途都是工業(yè)制成品。因此，建議對集成電路設(shè)計(jì)企業(yè),包括未經(jīng)認(rèn)定但實(shí)際從事集成電路設(shè)計(jì)的企業(yè)，均可適用外資所得稅法實(shí)施細(xì)則第七十二條之直接為生產(chǎn)服務(wù)的科技開發(fā)、地質(zhì)普查、產(chǎn)業(yè)信息咨詢和生產(chǎn)設(shè)備、精密儀器維修服務(wù)業(yè)屬生產(chǎn)性外商投資企業(yè)的規(guī)定。

(2)加大間接優(yōu)惠力度，允許提取風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金。

計(jì)提風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金是間接優(yōu)惠的一種主要手段，它雖然在一定時(shí)期內(nèi)減少了稅收收入，但政府保留了今后對企業(yè)所得的征收權(quán)力。對企業(yè)來說它延遲了應(yīng)納稅款的時(shí)間，保證了研發(fā)資金的投入，增強(qiáng)了企業(yè)抵御市場風(fēng)險(xiǎn)的能力。

集成電路行業(yè)是周期性波動非常明顯的行業(yè)，充滿市場風(fēng)險(xiǎn)。雖然目前的政策體現(xiàn)了加速折舊等部分間接優(yōu)惠內(nèi)容，但可能考慮到征管風(fēng)險(xiǎn)而未在最符合實(shí)際、支持力度最直接的提取風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金方面有所突破。

3、提高集成電路產(chǎn)品的出口退稅率。

鑒于發(fā)展集成電路行業(yè)的重要性，建議爭取集成電路芯片的出口退稅率恢復(fù)到17%，以優(yōu)化國內(nèi)集成電路企業(yè)的投資和成長環(huán)境。

4、關(guān)于認(rèn)定工作。

(1)盡快進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品認(rèn)定。

目前的集成電路優(yōu)惠實(shí)際上側(cè)重于對結(jié)果的優(yōu)惠，而對設(shè)計(jì)創(chuàng)新等過程(實(shí)際上)并不給予優(yōu)惠。科技進(jìn)步在很大程度上取決于對創(chuàng)新研究的投入，而集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究前期投入大、風(fēng)險(xiǎn)高，此過程最需要稅收上的扶持。

鑒于集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)將有越來越多產(chǎn)品推出，有權(quán)稅務(wù)機(jī)關(guān)和相關(guān)部門應(yīng)協(xié)調(diào)配合，盡快開展對具有自主知識產(chǎn)權(quán)的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的認(rèn)定工作。

(2)認(rèn)定工作應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)來完成，稅務(wù)機(jī)關(guān)不予介入。

篇5

【關(guān)鍵詞】競賽；集成電路；教學(xué)改革

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成電路在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，幾乎滲透到了各行各業(yè)。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，集成電路的制造與開發(fā)中心正逐步向我國轉(zhuǎn)移。我們肩負(fù)重大的歷史使命，是要把我國建設(shè)成為集成電路的生產(chǎn)大國進(jìn)而成為集成電路強(qiáng)國[1]。因此培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計(jì)人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京華大九天軟件有限公司致力于開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的EDA軟件，提供高端的SoC解決方案和一站式設(shè)計(jì)生產(chǎn)服務(wù)，為培養(yǎng)集成電路設(shè)計(jì)人才提供了很好的軟件平臺。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。對學(xué)生來說，競賽為他們提供了一個(gè)開闊眼界、互相學(xué)習(xí)和交流的好機(jī)會，這是任何課堂教學(xué)都無法替代的；對指導(dǎo)老師來說，競賽可以促進(jìn)他們轉(zhuǎn)變陳舊的教學(xué)理念，改進(jìn)落后的課程體系，積極尋求新的教學(xué)模式，真正做到教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與時(shí)俱進(jìn)，切實(shí)達(dá)到面向應(yīng)用、面向市場、面向社會并最終為社會提供優(yōu)秀專業(yè)人才的最高教學(xué)目標(biāo)[2]。實(shí)踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競賽，對于推進(jìn)我國集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實(shí)踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感等方面具有重要意義，同時(shí)也對高校的集成電路設(shè)計(jì)課程和實(shí)踐教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用，極大的強(qiáng)化了學(xué)生繪制版圖和電路設(shè)計(jì)能力。本人有幸?guī)ьI(lǐng)學(xué)生參加了此次比賽，獲得了一些啟示。

1.立足現(xiàn)實(shí)，拓寬應(yīng)用

本次大賽的活動宗旨是豐富微電子學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考和操作能力，鞏固和加深所學(xué)專業(yè)知識基礎(chǔ)，推動京津地區(qū)高校微電子學(xué)專業(yè)的交流和發(fā)展，并對國產(chǎn)正版EDA軟件的普及和應(yīng)用起到積極推動作用。

2011年北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽分成大學(xué)本科和研究生兩個(gè)級別（本科生組33個(gè)組；研究生33個(gè)組），每組3人，進(jìn)行筆試和上機(jī)操作。比賽相關(guān)規(guī)則：筆試階段，采用閉卷形式，由各參賽隊(duì)員獨(dú)立完成，最終成績計(jì)入小組總分；上機(jī)操作，以小組形式參加。

2.正確的指導(dǎo)思想

電子學(xué)會組織的此次大學(xué)生集成電路大賽立足高，緊密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，著重基礎(chǔ)、注重培養(yǎng)實(shí)踐能力的原則為大賽成功舉行樹立了正確的指導(dǎo)思想。

“華大九天杯”集成電路大賽凝聚了各級領(lǐng)導(dǎo)、專家、學(xué)者和我校學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)、老師及每個(gè)參賽隊(duì)員的心血與汗水。在比賽的前后，我們的指導(dǎo)思想是：參賽獲獎不是最終目的，深人持久地開展教育教學(xué)改革，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，吸引更多的學(xué)生參加各類競賽和科技活動，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀專業(yè)人才，才是我們的努力方向。集成電路大賽引來了眾多企業(yè)，他們對參賽學(xué)生的青睞，對于與學(xué)校合作的重視，也正是我們學(xué)校所渴求的。在參賽中與同行各企業(yè)充分交流，學(xué)校與企業(yè)的緊密結(jié)合，才能更清楚市場對優(yōu)秀畢業(yè)生的要求，進(jìn)而能明確培養(yǎng)目標(biāo)，并在平時(shí)的課程教學(xué)中加以滲透，在教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中與其他兄弟院校充分分享經(jīng)驗(yàn)，不斷學(xué)習(xí)別人的長處，分析參賽中暴露的共性問題，在教育教學(xué)中不斷改進(jìn)；在參賽中提高教師的指導(dǎo)水平和改進(jìn)教育教學(xué)方法；在參賽中提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)大批適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級應(yīng)用型人才，才是我們參加北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競賽的最終目的。

3.準(zhǔn)備認(rèn)真，重在過程

承辦方北方工業(yè)大學(xué)周密的準(zhǔn)備工作和熱情的服務(wù)為大賽成功舉行創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境。北方工業(yè)大學(xué)和華大九天公司組織的集訓(xùn)為成功參賽奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在學(xué)科部領(lǐng)導(dǎo)和各位老師的努力下，在實(shí)驗(yàn)室老師的大力協(xié)助下，在華大九天公司培訓(xùn)人員的大力支持下，我們組織了兩個(gè)階段的集中培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了有針對性的輔導(dǎo)練習(xí)，并在參賽前舉行了預(yù)賽。這些環(huán)節(jié)對學(xué)生和老師起到了很好的引導(dǎo)和督促作用，保證了良好的訓(xùn)練環(huán)境，營造了積極向上的參賽氛圍。

在電子競賽的準(zhǔn)備過程中，適逢暑假，假期長，學(xué)生們可以充分利用暑假時(shí)間認(rèn)真復(fù)習(xí)電子器件、數(shù)字電子電路、集成電路分析與設(shè)計(jì)等課程的理論知識。同時(shí)，學(xué)生們還學(xué)習(xí)華大EDA軟件，進(jìn)行實(shí)際電路和版圖繪制上機(jī)練習(xí)，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)風(fēng)。通過競賽準(zhǔn)備，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決競賽中遇到的各種問題，提高了運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。通過競賽準(zhǔn)備，磨合了小組間的默契配合和分工，增進(jìn)了師生情誼，提高了團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)能力。通過競賽準(zhǔn)備，找出了自己在知識上的不足，明確了社會的需要、工作崗位的需要和工作性質(zhì)，樹立了新的奮斗目標(biāo)，產(chǎn)生了學(xué)習(xí)新的動力。

4.參賽對嵌入式系統(tǒng)和集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)改革的啟示

北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競賽對于培養(yǎng)學(xué)生參加實(shí)踐的積極性、理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)意識有著重要作用，競賽給學(xué)生提供了一個(gè)施展才華、發(fā)揮創(chuàng)新能力的機(jī)會和平臺。并對高校集成電路設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系改革和學(xué)生今后工作起到一定的引導(dǎo)作用。

4.1 知識整合的系統(tǒng)教學(xué)思想

自從1958年基爾比發(fā)明集成電路以后，集成電路一直按照摩爾定律的預(yù)測飛速發(fā)展。面對集成電路如此迅猛的發(fā)展形勢，教學(xué)工作也要與時(shí)俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新。我承擔(dān)《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計(jì)》課程，深深體會到微電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)與其他專業(yè)有所區(qū)別，因?yàn)樾酒脑O(shè)計(jì)方向日益朝著片上系統(tǒng)SOC、片上可編程系統(tǒng)SOPC的方向發(fā)展[3]。學(xué)生不僅需要有系統(tǒng)的概念[4]，同時(shí)需要對典型處理器體系結(jié)構(gòu)有清晰的理解，在設(shè)計(jì)SOC芯片時(shí)才會有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想[5]，又會對處理器內(nèi)部體系架構(gòu)有清晰的概念。因此，在對微電子專業(yè)的學(xué)生講授嵌入式系統(tǒng)時(shí)，要緊密結(jié)合集成電路設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合集成電路分析與設(shè)計(jì)、數(shù)字電子、模擬電子、電子器件等課程的內(nèi)容，使學(xué)生不僅對處理器結(jié)構(gòu)體系清楚，更熟悉各模塊電路，如ALU單元電路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM單元等等。在處理器的，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念，掌握外部單元電路，如存儲器單元電路、系統(tǒng)總線單元、SPI、IIC、UART等等接口電路，從使用者的期望角度出發(fā)，來進(jìn)行芯片的設(shè)計(jì)，既是使用者，又是設(shè)計(jì)者。學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)的課程時(shí)，緊密結(jié)合嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、結(jié)合處理器內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，具有整體的大的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)概念，整合學(xué)生對各個(gè)課程的分離的知識內(nèi)容，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決系統(tǒng)問題。通過增加實(shí)驗(yàn)和上機(jī)課時(shí)，提高學(xué)生將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際問題的能力。

4.2 改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式

我國的大學(xué)課堂教學(xué)模式長期以來被德國教育家赫爾巴特的“四段論”與前蘇聯(lián)教育家凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”所主宰，在新的教育環(huán)境和教育目標(biāo)下，他們所倡導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和施教程序越來越明顯地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代學(xué)”的陳腐教學(xué)思想和“注入式”、“滿堂灌”的落后教學(xué)方法.這種“以教師為中心，以教材為中心”的課堂教學(xué)，決定了學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中所處的被動地位，很大程度地禁錮了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，對學(xué)生自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)構(gòu)成了嚴(yán)重的障礙[2]。

現(xiàn)代教育理論指出：指導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐和探索中通過思考獲取知識，又在解決問題的探索活動中，運(yùn)用已獲得的知識和技能是培養(yǎng)智能的最好途徑。

本次競賽上午閉卷完成理論知識的考試。本科生的上機(jī)操作內(nèi)容是根據(jù)提供的狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器電路，然后進(jìn)行原理圖的繪制，再次進(jìn)行版圖繪制，進(jìn)而進(jìn)行DRC、LVS等環(huán)節(jié)驗(yàn)證，并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生需要利用數(shù)字電路中所學(xué)的狀態(tài)表，構(gòu)造出邏輯關(guān)系式，運(yùn)用卡諾圖化簡得到最簡電路，最后再繪制單元電路，設(shè)計(jì)出具體的CMOS電路和版圖，并進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)還需要構(gòu)造出計(jì)數(shù)器所需的時(shí)鐘電路。在上機(jī)的開始一個(gè)半小時(shí)中，指導(dǎo)老師可以參與指導(dǎo)，這樣增加了比賽中老師對學(xué)生的限時(shí)指導(dǎo)內(nèi)容，更有利于學(xué)生的競賽，符合培養(yǎng)人才的現(xiàn)論要求。

學(xué)生基本上完成了從需求分析、電路設(shè)計(jì)、繪制電路、（仿真）、版圖繪制、驗(yàn)證到撰寫報(bào)告等環(huán)節(jié)。通過競賽，使學(xué)生能親自感受一個(gè)簡單的集成電路設(shè)計(jì)流程，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念。學(xué)生從早晨9點(diǎn)一直進(jìn)行到下午六點(diǎn)，在短短的一天內(nèi)要完成筆試和7個(gè)小時(shí)的上機(jī)電路繪制和驗(yàn)證等工作，小組成員只有密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保持堅(jiān)韌不拔的精神，才能取得最終的勝利。這種方式非常有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)精神，鍛煉了學(xué)生的毅力和體力。

施教之功，貴在引導(dǎo)?？梢钥闯觯傎愒诤艽蟪潭壬戏犀F(xiàn)代教育理論的要求，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式正是以傳授知識為前提，以形成技能為基點(diǎn)，以培養(yǎng)智能為重心，以全面發(fā)展人才為歸宿。在《嵌入式系統(tǒng)》和《集成電路分析與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中，增大課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生帶著問題，進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)行思考、小組討論，經(jīng)老師點(diǎn)撥，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用所學(xué)理論解決實(shí)際問題的過程，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，又完成了教學(xué)任務(wù)，符合現(xiàn)代教育論的要求。

施教之旨，在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)獲取新知及再創(chuàng)造之本領(lǐng)。將學(xué)生分成小組，布置某一命題，發(fā)揮學(xué)生的主動性，引導(dǎo)他們查閱資料，分析歸納總結(jié)，并在課堂中進(jìn)行報(bào)告或?qū)嶒?yàn)演示。學(xué)生反映效果很好，獲取了知識，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和主動獲取知識的方法。

5.引導(dǎo)學(xué)生參與科研，撰寫學(xué)術(shù)論文

通過大賽引導(dǎo)大學(xué)生形成一股扎扎實(shí)實(shí)的學(xué)習(xí)和研究的風(fēng)氣。激發(fā)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，參與到老師平時(shí)的科研中，增加動手實(shí)踐的機(jī)會。并在科研中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，形成良性循環(huán)。對于取得的研究成果，可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫論文，并能在廣大同學(xué)中起到表率作用。

6.結(jié)束語

培養(yǎng)二十一世紀(jì)集成電路設(shè)計(jì)人才是我們教師面臨的歷史任務(wù)。北京市2011首屆“華大九天杯”大學(xué)生集成電路大賽以充分調(diào)動各方面的參與積極性。正確的指導(dǎo)思想、科學(xué)的組織程序、踏實(shí)認(rèn)真的準(zhǔn)備工作以及大賽對校企合作、對教學(xué)改革將產(chǎn)生重要的影響。實(shí)踐表明，開展大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)競賽，對于推進(jìn)我國集成電路人才培養(yǎng)、推進(jìn)素質(zhì)教育、理論實(shí)踐結(jié)合能力、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和培養(yǎng)學(xué)生的集體榮譽(yù)感等方面具有重要意義，同時(shí)也對高校的集成電路設(shè)計(jì)課程和實(shí)踐教學(xué)改革起一定的引導(dǎo)作用，極大的強(qiáng)化了學(xué)生繪制版圖、電路設(shè)計(jì)能力和集成電路設(shè)計(jì)思想。

參考文獻(xiàn)

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[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,

2569-2663.

致謝：競賽工作是由國家自然基金贊助（No.60976028）；北京工業(yè)大學(xué)博士基金贊助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020

篇6

關(guān)鍵詞：微電子實(shí)驗(yàn)室；集成電路設(shè)計(jì)；微電子工藝；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；

作者簡介：李建軍(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要從事超大規(guī)模集成電路教學(xué)與科研工作

當(dāng)前，全球微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，22nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)已量產(chǎn)，以微電子集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為全球第一大產(chǎn)業(yè)，而我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，集成電路設(shè)計(jì)和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期，2014年6月我國了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》以加快推進(jìn)我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并明確指出“重點(diǎn)支持集成電路制造領(lǐng)域”[1]。因此，為適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才需求，亟須加強(qiáng)對微電子和集成電路相關(guān)專業(yè)本科生的工藝實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)其創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力重要基地，也是開展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實(shí)踐三結(jié)合的重要場所[2-3]，特別是對于實(shí)踐性強(qiáng)的微電子學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，建設(shè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室并開展實(shí)踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿足社會急需的微電子技術(shù)人才[4]。

1微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指導(dǎo)思想

微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及人才的培養(yǎng)是以國家對微電子技術(shù)人才的需求為目的，以滿足社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。近10多年來是我國微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展時(shí)期，2000年和2011年國家先后出臺了《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》、《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》，到2014年了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。在政策導(dǎo)向下，高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)的建設(shè)成就也十分顯著。但是，我國的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點(diǎn)是縮小微電子實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的差距。因此，對于高校微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展還需進(jìn)一步的改革創(chuàng)新[5-7]。

微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)以《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》為導(dǎo)則，明確國家教育改革戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略主題是優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，要著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力[8]。

在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的措施實(shí)施上，一是貫徹實(shí)施《高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程》，進(jìn)一步推動高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升高等學(xué)校辦學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生動手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高教育質(zhì)量；二是貫徹實(shí)施《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃》，面向微電子產(chǎn)業(yè)，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力[9-10]。

2微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

為適應(yīng)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和我國電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及社會對微電子專業(yè)人才的大量需求，從2002年起我校就對微電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造，并持續(xù)進(jìn)行了升級換代建設(shè)，截止到目前共計(jì)投入了800余萬元的建設(shè)經(jīng)費(fèi)。我校的微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要包括2方面的內(nèi)容，一是微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，二是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，微電子實(shí)驗(yàn)室可滿足每年500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模以及高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)。學(xué)生在此完成集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程，并對制造的芯片進(jìn)行測試和分析。

2.1微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要開展超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及微電子器件仿真和工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)目的是使學(xué)生掌握超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導(dǎo)體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)TCAD(technologycomputeraideddesign)軟件工具的使用。我校共計(jì)投資300余萬元用于微電子設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立了配備40臺SUNBlade工作站、面積100m2的專用教室，并專門建立了EDA、TCAD軟件校內(nèi)共享第二層交換網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以同時(shí)使用授權(quán)EDA、TCAD軟件。

微電子設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)包括以下內(nèi)容：

一是開設(shè)VHDL(高速硬件描述語言)程序?qū)嶒?yàn)，要求學(xué)生編寫邏輯電路的VHDL代碼，對程序代碼進(jìn)行仿真綜合。目的使學(xué)生掌握運(yùn)用VHDL語言進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)的技能。

二是開設(shè)FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將綜合后的網(wǎng)表文件下載到FPGA器件中，對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行硬件驗(yàn)證。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的FPGA物理實(shí)現(xiàn)方法，以及應(yīng)用示波器等調(diào)試儀器對電路進(jìn)行診斷排錯(cuò)的技巧。

三是開設(shè)ASICAPR(專用集成電路自動布局布線)版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將通過硬件驗(yàn)證過的電路設(shè)計(jì)，借助半定制的ASIC設(shè)計(jì)EDA工具，結(jié)合代工廠提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫，進(jìn)行自動布局布線，得到所設(shè)計(jì)電路的物理版圖。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的AISC實(shí)現(xiàn)方法。

四是開設(shè)工藝模擬和器件仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)，在滿足制造設(shè)備的能力和精度下(即給定工藝參數(shù)范圍內(nèi))，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。

2.2微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

微電子技術(shù)的發(fā)展是以集成電路制造技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)為標(biāo)志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學(xué)最新最前沿的技術(shù)，但是不斷升級換代，昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用是任何高校都負(fù)擔(dān)不起的。況且，每一代集成電路制造技術(shù)的工藝流程都具有類似性，因此，單純追求工藝先進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是沒有必要的。所以，結(jié)合實(shí)際教學(xué)資源情況，建設(shè)主流、典型工藝技術(shù)的工藝實(shí)驗(yàn)線，并開展理論聯(lián)系實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)。

我校先后投入500余萬元建設(shè)微電子工藝教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線寬為1μm。并且，由于工藝設(shè)備條件的限制，因地制宜地開發(fā)了鋁柵CMOS工藝。這2類工藝實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)都為40學(xué)時(shí)，學(xué)生根據(jù)專業(yè)方向選擇具體工藝類型。

微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力，并通過實(shí)踐掌握集成電路制造工藝流程。

首先，通過TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學(xué)特性，還可以了解器件工作時(shí)內(nèi)部物理機(jī)制，能夠直觀分析器件內(nèi)部能帶、電場、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學(xué)生分析工藝參數(shù)的變化對器件物理特性影響，從而最終導(dǎo)致電學(xué)參數(shù)的改變，從而有利于學(xué)生深入理解工藝原理與器件機(jī)理的聯(lián)系。

然后，根據(jù)設(shè)計(jì)的器件尺寸參數(shù)，采用L-edit圖形編輯器進(jìn)行器件版圖設(shè)計(jì)，并且選用已設(shè)計(jì)的器件單元來設(shè)計(jì)簡單的集成電路，如倒向器、或非門、與非門等電路。最后是進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用設(shè)計(jì)的版圖制作掩膜版。微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的工程化能力要求也主要體現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應(yīng)的實(shí)踐能力。在這一過程既要培養(yǎng)實(shí)際操作能力，更要培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，分析工藝過程中的原因以及造成芯片測試參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差別的原因。

2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

2.3.1實(shí)驗(yàn)教材編寫

微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開設(shè)的難點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)步驟繁多，學(xué)生操作起來較為困難。其原因是國內(nèi)外缺乏針對本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，而EDA工具廠商提供的操作指南過于繁瑣，本科學(xué)生難以掌握。為配合上述實(shí)驗(yàn)的開展，課程組組織相關(guān)有實(shí)際ASIC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的教師編寫了《VLSI自動布局布線(APR)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》實(shí)驗(yàn)教材，從操作原理、操作步驟、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告撰寫等方面對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，力求做到學(xué)生通過閱讀實(shí)驗(yàn)教材就能按圖索驥，自行完成實(shí)驗(yàn)流程。因此在教材的編寫上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實(shí)際操作的截面圖，力爭反映出每一個(gè)操作細(xì)節(jié)。

對于微電子工藝實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)工藝線實(shí)際條件開設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一是要具有代表性，二是要根據(jù)實(shí)際情況建立工藝流程。因此，也沒有現(xiàn)成的教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件編寫了對應(yīng)的、適用的《微電子器件設(shè)計(jì)與制造綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》實(shí)驗(yàn)教材。

2.3.2多媒體資料制作

教學(xué)信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)等載體，這是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體資料可以充分調(diào)動教學(xué)要素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，融教與學(xué)為一體[11-12]。

為了讓學(xué)生對集成電路設(shè)計(jì)和微電子制造工藝有直觀的認(rèn)識。課程組結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程，制作了全程相關(guān)單項(xiàng)工藝原理、流程及設(shè)備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實(shí)驗(yàn)課程是與實(shí)際聯(lián)系很緊密的課程，形象化教學(xué)素材十分豐富，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量非常有益。同時(shí)制作器件、集成電路電路的設(shè)計(jì)、仿真視頻演示多媒體資料，讓學(xué)生能快速熟悉設(shè)計(jì)軟件并理解設(shè)計(jì)方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握器件和集成電路的設(shè)計(jì)方法，最后通過實(shí)驗(yàn)操作制作芯片并測試。

3微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成效

充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的教學(xué)形式，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)制作再到測試驗(yàn)證整個(gè)過程。每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)了各自結(jié)構(gòu)的器件，因此在器件制作過程中，每個(gè)學(xué)生就會切實(shí)關(guān)注每步工藝對器件性能的影響，在實(shí)際工藝過程中的操作鍛煉了動手能力，在實(shí)踐過程中了解哪些工藝因素可能對器件造成影響。微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論與實(shí)踐結(jié)合、創(chuàng)新與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

微電子實(shí)驗(yàn)采用理論聯(lián)系實(shí)際的方式在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了“微電子工藝原理”課程的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并因此而獲得2004年四川省教學(xué)成果二等獎。此外，我?！半娮涌茖W(xué)與技術(shù)”在2012年全國學(xué)科評估中排名全國第一，其中微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本學(xué)科本科教學(xué)的重要組成部分。

我校微電子實(shí)驗(yàn)室除了滿足每年本校500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還向其他高校或二級學(xué)院開設(shè)微電子實(shí)驗(yàn)課程，如西南交通大學(xué)和電子科技大學(xué)成都學(xué)院，起到了教學(xué)資源共享，以及輻射帶動作用。

篇7

【關(guān)鍵詞】電子信息科學(xué)與技術(shù)微電子課程體系建設(shè)教學(xué)改革

【基金項(xiàng)目】大連海事大學(xué)教改項(xiàng)目：電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)改革（項(xiàng)目編號：2016Z03）；大連海事大學(xué)教改項(xiàng)目：面向2017級培養(yǎng)方案的《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系研究與設(shè)計(jì)（項(xiàng)目編號：2016Y21）。

【中圖分類號】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2095-3089（2018）01-0228-02

1.開設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》的意義

目前，高速發(fā)展的集成電路技術(shù)產(chǎn)業(yè)使集成電路設(shè)計(jì)人才成為最搶手的人才，掌握微電子技術(shù)是IC設(shè)計(jì)人才的重要基本技能之一。本文希望通過對《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的研究與設(shè)計(jì)，能夠提高學(xué)生對集成電路制作工藝的認(rèn)識，提高從事微電子行業(yè)的興趣，拓寬知識面和就業(yè)渠道，從而培養(yǎng)更多的微電子發(fā)展的綜合人才，促進(jìn)我國微電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和科學(xué)技術(shù)水平的提高。

2.目前學(xué)科存在的問題

目前電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的集成電路方向開設(shè)的課程已有低頻電子線路、數(shù)字邏輯與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、集成電路設(shè)計(jì)原理等。雖然課程開設(shè)種類較多，但課程體系不夠完善。由于現(xiàn)在學(xué)科重心在電路設(shè)計(jì)上，缺少對于器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料特性講解[1]，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)中不能夠完全理解。比如MOS管，雖然學(xué)生們學(xué)過其基本特性，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)他們對N溝道和P溝道的工作原理知之甚少。

近來學(xué)校正在進(jìn)行本科學(xué)生培養(yǎng)的綜合改革，在制定集成電路方向課程體系時(shí)，課題組成員對部分學(xué)校的相關(guān)專業(yè)展開調(diào)研。我們發(fā)現(xiàn)大部分擁有電子信息類專業(yè)的高校都開設(shè)了微電子課程。譬如華中科技大學(xué)設(shè)置了固體電子學(xué)基礎(chǔ)、微電子器件與IC設(shè)計(jì)、微電子工藝學(xué)以及電子材料物理等課程。[2]又如電子科技大學(xué)設(shè)置了固體物理、微電子技術(shù)學(xué)科前沿、半導(dǎo)體光電器件以及高級微電子技術(shù)等課程。[3]因此學(xué)科課題組決定在面向2017級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程培養(yǎng)方案中，集成電路設(shè)計(jì)方向在原有的《集成電路設(shè)計(jì)原理》、《集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用》基礎(chǔ)上，新增設(shè)《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程。本課程希望學(xué)生通過掌握微電子技術(shù)的原理、工藝和設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)和工程開發(fā)打下基礎(chǔ)。

3.微電子課程設(shè)置

出于對整體課程體系的考慮，微電子課程總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)。課程呈現(xiàn)了微電子技術(shù)的基本概論、半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)、集成電路的制造工藝及封裝測試等內(nèi)容。[4]如表1所示，為課程的教學(xué)大綱。

微電子技術(shù)的基本概論是本課程的入門。通過第一章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對本課程有初步的認(rèn)識。

構(gòu)成集成電路的核心是半導(dǎo)體器件，理解半導(dǎo)體器件的基本原理是理解集成電路特性的重要基礎(chǔ)。為此，第二章重點(diǎn)介紹當(dāng)代集成電路中的主要半導(dǎo)體器件，包括PN結(jié)、雙極型晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）等器件的工作原理與特性。要求學(xué)生掌握基本的微電子器件設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，具備分析微電子器件性能和利用半導(dǎo)體物理學(xué)等基本原理解決問題的能力。

第三章介紹硅平面工藝的基本原理、工藝方法，同時(shí)簡要介紹微電子技術(shù)不斷發(fā)展對工藝技術(shù)提出的新要求。內(nèi)容部分以集成電路發(fā)展的順序展開，向?qū)W生展示各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限，以此來培養(yǎng)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。

第四章圍繞芯片單片制造工藝以外的技術(shù)展開，涵蓋著工藝集成技術(shù)、封裝與測試以及集成電路工藝設(shè)計(jì)流程，使學(xué)生對微電子工藝的全貌有所了解。

4.教學(xué)模式

目前大部分高校的微電子課程仍沿用傳統(tǒng)落后的教學(xué)模式，即以教師灌輸理論知識，學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主。這種模式在一定程度上限制了學(xué)生主動思考和自覺實(shí)踐的能力，降低學(xué)習(xí)興趣，與本課程授課的初衷相違背。[5]為避免上述問題，本文從以下幾個(gè)方面闡述了《微電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式。

教學(xué)內(nèi)容：本課程理論知識點(diǎn)多數(shù)都難以理解且枯燥乏味，僅靠書本教學(xué)學(xué)生會十分吃力。因此，我們制作多媒體課件來輔助教學(xué)，將知識點(diǎn)采用動畫的形式來展現(xiàn)。例如可通過動畫了解PN結(jié)內(nèi)電子的運(yùn)動情況、PN結(jié)的摻雜工藝以及其制造技術(shù)。同時(shí)課件中補(bǔ)充了工藝集成與分裝測試這部分內(nèi)容，加強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際生產(chǎn)、科研的聯(lián)系，便于學(xué)生掌握集成電路工藝設(shè)計(jì)流程。

教學(xué)形式：課內(nèi)理論教學(xué)+課外拓展。

1）課內(nèi)教學(xué)：理論講解仍需教師向?qū)W生講述基本原理，但是在理解運(yùn)用方面采用啟發(fā)式教學(xué)，課堂上增加教師提問并提供學(xué)生上臺演示的機(jī)會，達(dá)到師生互動的目的。依托學(xué)校BBS平臺，初步建立課程的教學(xué)課件講義、課后習(xí)題及思考題和課外拓展資料的體系，以方便學(xué)生進(jìn)行課后的鞏固與深度學(xué)習(xí)。此外，利用微信或QQ群，在線上定期進(jìn)行答疑，并反饋課堂學(xué)習(xí)的效果，利于老師不斷調(diào)整教學(xué)方法和課程進(jìn)度。還可充分利用微信公眾號，譬如在課前預(yù)習(xí)指南，幫助學(xué)生做好課堂準(zhǔn)備工作。

2）課外拓展：本課程目標(biāo)是培養(yǎng)具有電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科理論基礎(chǔ)，且有能力將理論付諸實(shí)踐的高素質(zhì)人才。平時(shí)學(xué)生很難直接觀察到半導(dǎo)體器件、集成電路的模型及它們的封裝制造流程，因此課題組計(jì)劃在課余時(shí)間組織同學(xué)參觀實(shí)驗(yàn)室或當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)，使教學(xué)過程更為直觀，加深學(xué)生對制造工藝的理解。此外，教師需要充分利用現(xiàn)有的資源（譬如與課程有關(guān)的科研項(xiàng)目），鼓勵(lì)學(xué)生參與和探究。

考核方式：一般來說，傳統(tǒng)的微電子課程考核強(qiáng)調(diào)教學(xué)結(jié)果的評價(jià)，而本課程組希望考核結(jié)果更具有前瞻性和全面性，故需要增加教學(xué)進(jìn)度中的考核。課題組決定采用期末筆試考核與平時(shí)課堂表現(xiàn)相結(jié)合的方式，期末筆試成績由學(xué)生在期末考試中所得的卷面成績按照一定比例折合而成，平時(shí)成績考評方式有隨堂小測、課后習(xí)題、小組作業(yè)等。這幾種方式將考核過程融入教學(xué)，能有效地協(xié)助老師對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)狀況以及學(xué)習(xí)能力做出準(zhǔn)確評定。

5.結(jié)語

篇8

半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)的每一次重要進(jìn)化都會給集成電路設(shè)計(jì)者帶來一系列越來越艱難的挑戰(zhàn)。多年以來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨的最大挑戰(zhàn)都是圍繞于基礎(chǔ)領(lǐng)域和電性需求。但隨著越來越精密的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)讓半導(dǎo)體公司能夠在更小的面積上實(shí)現(xiàn)更大、更復(fù)雜、更快的電路，集成電路設(shè)計(jì)者開始發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)后期階段對電路性能的決定作用越來越大。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定因素如容性耦合和信號集成在前幾代技術(shù)中一般都是次要考慮因素，而如今它們開始在主流設(shè)計(jì)中對性能起到主要影響作用。從而使布線后寄生元件提取的詳細(xì)分析成為主流時(shí)序確認(rèn)流程的必要工作。

向更高級納米技術(shù)的過渡同樣采用了類似的模式，不過復(fù)雜度更高：在65納米級以上大多可被忽略的生產(chǎn)因素影響，對于65納米及以下級別會變得越來越突出。在這樣高級的幾何尺寸下，平坦化化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)可能會磨損比周圍絕緣電阻材料較為柔軟的銅線頂部。結(jié)果銅線厚度和響應(yīng)時(shí)間即便是在同一個(gè)裸片上也會有極大不同。過去生產(chǎn)工程師會通過金屬填充和切縫切削等方式設(shè)法減輕CMP的影響，然而在更高的納米幾何尺寸下，這些調(diào)整措施會因?yàn)閷︸詈闲?yīng)影響的加大而嚴(yán)重影響電路性能。

同樣，在這種幾何尺寸下需要的更強(qiáng)的解析度增強(qiáng)法(RET)提高了電路性能的生產(chǎn)影響。即使是在當(dāng)今的主流幾何尺寸下，芯片結(jié)構(gòu)也小于硅光刻使用的193納米光波源，這就需要光學(xué)鄰近矯正法(OPC)和相移光罩(PSM)來補(bǔ)償因次波長衍射導(dǎo)致的失真。生產(chǎn)商一般只要將這些技術(shù)應(yīng)用于180納米設(shè)計(jì)的兩個(gè)層面，而65納米設(shè)計(jì)的所有層面都需要矯正――算起來大概有35個(gè)要使用新興的工藝技術(shù)。至于CMP，生產(chǎn)商可以將這些矯正手段用于上一代的設(shè)計(jì)品而無需擔(dān)心影響性能。而對于更高的納米級別設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中需要仔細(xì)考慮系列RET矯正的影響。采用了新的技術(shù)，工程師可以研究光刻在版圖設(shè)計(jì)方面的影響，在制作光罩之前交互摸索不同的RET方法。使用加密晶片處理數(shù)據(jù)的工藝模型文件進(jìn)行光刻影響的詳細(xì)模擬，在不危及機(jī)密生產(chǎn)資料安全的情況下，提供光刻結(jié)果的精確預(yù)測。通過這種手段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以制造出無光刻影響的版圖，降低光刻相關(guān)的重新投片風(fēng)險(xiǎn)。

如今設(shè)計(jì)師需要采用與用于時(shí)序收斂相同的方法處理生產(chǎn)影響，在每個(gè)模塊設(shè)計(jì)周期的早期預(yù)測其影響?？芍圃煨栽O(shè)計(jì)(DFM)和良率導(dǎo)向設(shè)計(jì)(DFY)策略應(yīng)該貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)流程，包括綜合、布局、布線、布線優(yōu)化和完成階段。相反地，補(bǔ)償CMP和光刻影響的設(shè)計(jì)改良也應(yīng)該對設(shè)計(jì)意圖有更清晰的把握，例如發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵途徑以降低因信號集成和時(shí)序問題而出現(xiàn)新缺陷的可能性。

設(shè)計(jì)和生產(chǎn)之間的互相影響趨勢越來越明顯，這進(jìn)一步反映了半導(dǎo)體公司和晶圓廠之間的天然關(guān)系。晶圓廠如今在必須規(guī)則的基礎(chǔ)上增加了可選規(guī)則，這可以幫助半導(dǎo)體生產(chǎn)商充分發(fā)揮新工藝技術(shù)的潛力。對設(shè)計(jì)師來說，通過采用推薦的規(guī)則帶來可能的良率提升，以平衡傳統(tǒng)目標(biāo)成為挑戰(zhàn)所在。因?yàn)槊總€(gè)晶圓廠和工藝都有不同的整套規(guī)則，在生產(chǎn)約束越來越多的情況下，精確預(yù)測電路性能的需求使得這樣的挑戰(zhàn)更加復(fù)雜。

篇9

關(guān)鍵詞：集成電路版圖；CD4002B；芯片解析

作者簡介：王?。?965-），男，遼寧沈陽人，沈陽化工大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授；樊立萍（1966-），女，山東淄博人，沈陽化工大學(xué)信息工程學(xué)院，教授。（遼寧　沈陽　110142）

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）31-0050-02

“集成電路版圖設(shè)計(jì)”是一門講授集成電路版圖版圖工作原理、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的課程，是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)電類專業(yè)課程體系中一門重要的專業(yè)課。[1]該課程一般以“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“半導(dǎo)體器件”為先修課程，主要講授集成電路雙極工藝和CMOS工藝的基本流程、版圖基本單元的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及布局布線的設(shè)計(jì)方法。[2]其目的是指導(dǎo)學(xué)生掌握集成電路版圖分析與設(shè)計(jì)技術(shù)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和綜合解決問題的能力。由于集成電路芯片外層有封裝，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程前對版圖無直觀認(rèn)識，很多版圖設(shè)計(jì)教材是先講授工藝流程，然后講授單元版圖，最后論述布局布線等內(nèi)容，這樣教學(xué)有悖于從感性到理性的認(rèn)知過程，有礙教學(xué)效果。[3]有的教材在版圖解析方面做了有益嘗試，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，采用繪制圖代替芯片解析照片，實(shí)踐性欠佳。為了在有限的學(xué)時(shí)中能夠盡快引導(dǎo)學(xué)生入門，在版圖解析與設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的能力都有所提高，筆者將芯片CD4002B解析并應(yīng)用到“集成電路版圖設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)踐中，效果良好。

一、版圖逆向解析

集成電路的設(shè)計(jì)包括邏輯（或功能）設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。通常有兩種設(shè)計(jì)途徑：正向設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)。[2]

逆向設(shè)計(jì)的作用為仿制和獲得先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)。逆向設(shè)計(jì)的流程為：提取橫向尺寸，提取縱向尺寸和測試產(chǎn)品的電學(xué)參數(shù)。[2]

對于本科電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)，版圖的逆向設(shè)計(jì)主要是提取芯片的橫向尺寸。提取芯片橫向尺寸方法為：打開封裝，進(jìn)行拍照、拼圖；由產(chǎn)品的復(fù)合版圖提取電路圖、器件尺寸和設(shè)計(jì)規(guī)則；進(jìn)行電路模擬和畫版圖。

二、CD4002B版圖解析

CD4002B是兩個(gè)四輸入或非門芯片，封裝為雙列14針?biāo)芰戏庋b，根據(jù)芯片編號規(guī)則判斷為CMOS工藝制造。該電路具有器件類型全面、電路典型的特點(diǎn)，適用于教學(xué)實(shí)踐。

1.CD4002B芯片版圖拍照

首先將芯片放到濃硝酸中加熱，去掉封裝，用去離子水沖洗、吹干后在顯微鏡下拍照鋁層照片。再將芯片放到鹽酸溶液中漂洗去掉鋁層，用去離子水沖洗、吹干后放到氫氟酸溶液中去掉二氧化硅層，經(jīng)去離子水沖洗、吹干后用染色劑染色，雜質(zhì)濃度高部分顏色變深，沖洗、吹干后在顯微鏡下對無鋁層（有源層）芯片拍照。

采用圖形編輯軟件分別對兩層照片進(jìn)行拼接，獲得版圖照片。

2.芯片版圖分析

通過對CD4002B兩層（鋁層和有源層）照片進(jìn)行分析研究表明：解析的芯片為是一層鋁，且鋁柵極，P阱工藝。該芯片鋁線寬度最小為9微米，柵極寬度為6微米。芯片包含的單元為NMOS、PMOS、反相器、四輸入與非門、電阻、二極管等。

該芯片由兩個(gè)四輸入或非門組成，其中一個(gè)或非門電路圖如圖1所示，其中9、10、11、12管腳為輸入端，14管腳為電源端，13管腳為輸出端和7管腳為地端。四個(gè)輸入端首先分別經(jīng)過一個(gè)反相器，然后接入一個(gè)四輸入與非門，最后經(jīng)過一個(gè)反相器輸出。邏輯關(guān)系經(jīng)過推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證為或非門關(guān)系。

為了實(shí)現(xiàn)靜電保護(hù)，在輸入、輸出和電源端分別構(gòu)造靜電保護(hù)。輸入端靜電保護(hù)電路由四個(gè)二極管和一個(gè)限流電阻構(gòu)成；輸出端靜電保護(hù)電路由二個(gè)二極管和一個(gè)限流電阻構(gòu)成；電源端靜電保護(hù)電路由一個(gè)二極管構(gòu)成。

下面以芯片中四輸入與非門版圖和輸入靜電保護(hù)電路說明版圖特點(diǎn)。

該芯片的四輸入與非門版圖如圖2所示。N14、N15、N16、N17為NMOS管，共用一個(gè)P阱，從鋁層分析四個(gè)NMOS管為串聯(lián)關(guān)系。為了節(jié)省面積，相鄰器件源極和漏極共用，即上一個(gè)管子源極是鄰近管子漏極；P14、P15、P16、P17為PMOS管，從鋁層分析四個(gè)NMOS管為并聯(lián)關(guān)系，四個(gè)器件源極相連和漏極相連，提取的電路圖見圖1。

該芯片的輸入管腳都有靜電保護(hù)電路，如圖3所示。其中D5-1、D5-2為兩個(gè)以P阱為P區(qū)的二極管，該管N區(qū)接輸入端，P區(qū)接地；R5為基區(qū)電阻；D5-3、D5-4為以基區(qū)電阻為P區(qū)，襯底為N區(qū)的二極管，其中P區(qū)接電阻，N區(qū)接電源。提取的電路圖見圖1。

三、課程教學(xué)改革

1.教學(xué)大綱的改革

本科生教學(xué)既要注重實(shí)踐教學(xué)又要兼顧理論教學(xué)，不僅要掌握單元的版圖設(shè)計(jì)和軟件使用，還應(yīng)該掌握版圖結(jié)構(gòu)原理。為此確立該課程的基本目標(biāo)為：電路的分析及應(yīng)用，能夠讀懂電路的線路圖，并能進(jìn)行正確分析；版圖識讀和常見基本器件的版圖設(shè)計(jì)；布局布線與驗(yàn)證修改；[4]掌握版圖的失效機(jī)理，并能掌握特殊器件版圖的設(shè)計(jì)方法。

根據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)的課程體系，參考幾種教材制定了特色顯著的教學(xué)大綱。該大綱主要內(nèi)容包括：模擬和數(shù)字集成電路基本單元電路和工作原理；雙極工藝、CMOS工藝和BICMOS工藝的介紹；集成電路的失效機(jī)理和防護(hù)措施；三種工藝的中的NPN和PNP晶體管、NMOS和PMOS晶體管、電阻、電容和電感等器件的版圖和工作原理；特殊器件的版圖及工作原理；[5]版圖布局、布線和標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)的基本規(guī)則；逆向版圖的識別方法；[2]集成電路設(shè)計(jì)軟件的使用方法。[6]

篇10

5年前，當(dāng)海信集團(tuán)決定投入3000萬元進(jìn)軍芯片領(lǐng)域時(shí)，只有一個(gè)信念：“國外大公司能夠做到的，我們自己也一定可以做到?！边@一決定蘊(yùn)藏著巨大風(fēng)險(xiǎn)，但海信仍只身投入到芯片的研發(fā)中，并且選擇了電視機(jī)核心芯片中最具挑戰(zhàn)性的數(shù)字視頻處理芯片，這引起了業(yè)界的一片質(zhì)疑。

2001年6月，曾在美國一家集成電路設(shè)計(jì)公司短暫工作過的海信專用集成電路設(shè)計(jì)所負(fù)責(zé)人戰(zhàn)嘉瑾，率領(lǐng)3名研發(fā)人員組建了海信ASIC上海研發(fā)中心。戰(zhàn)嘉瑾回憶說：“剛開始，連起碼的設(shè)計(jì)流程都沒有。”沒辦法，平均年齡28歲的七八個(gè)年輕人，一方面由淺入深地汲取有關(guān)理論知識，一方面積極與國外企業(yè)進(jìn)行交流學(xué)習(xí)。2003年8月，當(dāng)他們把經(jīng)過軟件仿真后的設(shè)計(jì)代碼進(jìn)行電路驗(yàn)證時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)理論上設(shè)計(jì)得好好的東西，放到驗(yàn)證板上就全亂套了。反復(fù)檢查、修改多次都是這樣。幸運(yùn)的是，海信對技術(shù)開發(fā)允許50％的失敗率，失敗也不影響研發(fā)經(jīng)費(fèi)的下?lián)?。兩個(gè)月過去了，設(shè)計(jì)人員終于發(fā)現(xiàn)是驗(yàn)證中一個(gè)很小的疏忽造成的。在修正了這個(gè)問題后，系統(tǒng)終于按照設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來。

2005年2月，經(jīng)過數(shù)次批量裝機(jī)生產(chǎn)和驗(yàn)證，并與國際同類產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格的比較試驗(yàn)，結(jié)果顯示，海信研制的芯片，與國際先進(jìn)芯片相比，技術(shù)性能毫不遜色。

擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)芯片，就這樣誕生了。它包含著10項(xiàng)發(fā)明專利在內(nèi)的30多項(xiàng)技術(shù)專利，包含著海信年輕的設(shè)計(jì)師們1600個(gè)日日夜夜的心血。

2005年6月24日，應(yīng)用成果通過信息產(chǎn)業(yè)部組織的鑒定。7月2日，當(dāng)裝有這枚芯片的彩電在青島海信批量下線時(shí)，中國彩電產(chǎn)業(yè)迎來了新的時(shí)代。