《數字集成電路設計原理》課程教學探索

賀利軍　周前能　楊虹

摘 要 隨著集成電路設計的產品的廣泛應用，中國的集成電路設計產業(yè)發(fā)展迅速，對集成電路設計人才的需求日益增加，集成電路設計的本科教學就成為其人才培養(yǎng)的基礎。本文通過《數字集成電路設計原理》課程教學中的現(xiàn)狀的分析，探討集成電路設計課程的教學內容和教學方法的優(yōu)化改革。

關鍵詞 集成電路設計 教學方法 教學探索

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）19-0006-02

1958年，美國德州儀器公司的基爾比發(fā)明了第一塊集成電路，隨著半導體工藝和集成電路設計技術的發(fā)展，集成電路的規(guī)模可以達上億個晶體管。集成電路具有速度快、體積小、重量輕等優(yōu)點，廣泛應用于汽車、醫(yī)療設備、手機和其他消費電子，其2012年集成電路設計市場應用結構如圖1所示。

自2006年以來，我國集成電路的產值為126億美元，占全球產業(yè)總產值的5.1%，2013年我國集成電路的產值為405億美元，占全球產業(yè)總產值的13.3%。2006年到2013年的年復合增長率達到18%，遠超過全球集成電路產業(yè)整體增速。我國集成電路行業(yè)的產值如表1所示。

近年來，半導體集成電路產業(yè)在國家政策支持下發(fā)展迅速，因此對集成電路設計人才的需求劇增。為了滿足社會日益發(fā)展的需要，國家在高校內大力推廣集成電路設計相關的課程，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內對集成電路設計人才實際數量的需求。為了更好地加快集成電路設計人才的的培養(yǎng)，本文針對《數字集成電路原理》教學中存在的問題，并且根據教學的現(xiàn)狀，探索出集成電路設計的教學改革。

一、數字集成電路設計原理教學中的現(xiàn)狀

集成電路設計相對于以分立器件設計的傳統(tǒng)的電子類專業(yè)而言，偏向于系統(tǒng)級的大規(guī)模集成電路設計，因此，微電子專業(yè)和集成電路設計專業(yè)的學生注重設計方法的形成，避免只懂理論、不懂設計的現(xiàn)象。即使學生掌握了設計的方法，能夠進行一些小規(guī)模的集成電路設計，但是設計出來的產品不能用，不能滿足用戶的需求。這就成了數字集成電路設計原理面臨的問題。

二、數字集成電路設計原理教學改善的方法

（1）針對上述的問題，在多年教學的基礎上，在教學方法上進行改進，改變傳統(tǒng)的以教師為中心，以課堂講授為主的教學方式，采用項目化教學來解決數字集成電路設計中只懂理論、不懂設計的現(xiàn)狀。注重數字集成電路設計原理與相關課程之間的內部聯(lián)系，提高學生的學習興趣，通過將一個項目拆分成幾個小項目，使學生在項目中逐漸加深了對知識點理解，并且將課程的主要內容相互銜接與融合，形成完整的集成電路設計概念。學生分成5-8人一組，通過小組的方式加強了學生的相互合作能力，讓學生更有責任感和成就感。學生應用相關的EDA軟件來完成項目的設計，能夠掌握硬件描述語言、綜合應用等數字集成電路設計工具。

（2）通過PDCA戴明環(huán)的方式改善了集成電路設計的產品可用度不高的問題。在集成電路設計過程中，通過跟蹤課內外學生設計中反應的問題，對項目難易度的進行調整，提高學生計劃、分析、協(xié)作等多方面的能力。結合新的技術或者領域，對項目進行適當的調整。通過PDCA戴明環(huán)的方式來持續(xù)改進教學內容和方法，使其滿足社會對數字集成電路設計人才的需求。PDCA戴明環(huán)如圖2所示。

（3）開展校企合作的方式，進一步提高教學質量和學生的綜合素質，促進企業(yè)和學校的共同發(fā)展。這種方式實現(xiàn)了學校與企業(yè)的優(yōu)勢互補，資源共享，培養(yǎng)出更加適合社會所需要的集成電路設計人才，也能夠讓學校和企業(yè)形成無縫對接。

三、小結

隨著大規(guī)模集成電路設計的發(fā)展，更多的設計工具和設計方法出現(xiàn)，因此，使用最新的設計工具，合理設置《數字集成電路設計原理》的教學內容，可以提高學生的設計能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。通過對《數字集成電路設計原理》課程教學的探索，改變了以教師為中心的傳統(tǒng)采理論課教學方式，充分發(fā)揮了學生的能動性和協(xié)作能力，使學生理論與實踐都能夠滿足集成電路設計人才的要求。

參考文獻：

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

（責任編輯 曾 卉）