集成電路后端設計方向課程群建設初探

阮偉華

(三江學院電子信息工程學院 江蘇南京 210016)

集成電路設計與集成系統專業培養集成電路設計與系統應用開發的應用型高級專門人才（集成電路后端設計工程師、集成電路測試設計工程師、集成電路現場應用設計工程師），涉及國計民生的各個領域。隨著產業和技術發展，集成電路自2014年首次寫入中國政府工作報告，重要性日益提升，2018年更是被列為加快制造強國建設需推動的五大產業之首。集成電路設計方面的人才需求劇增，根據《中國集成電路產業人才白皮書(2018—2019年版)》[1]，預計到2021年前后，全行業人才需求規模為72.2萬人左右，設計業26.8萬人。到2018年底，我國集成電路設計業現有16.0萬人，缺口是10萬人。集成電路后端設計方向群的建設是服務于集成電路設計與集成系統專業的學生，培養他們成為集成電路后端工程師或從事其他相關的工作。

一、教學大綱修訂及理論與實踐教學內容改革

（一）教學大綱修訂

對于數字集成電路后端設計和模擬集成電路后端設計這兩門課程教學大綱修訂，首先要了解這兩門課的前期必修的基礎課程，主要有電路分析、模擬/數字電子技術、模擬/數字集成電路設計以及半導體器件物理等，再依據本校學生的情況和長三角市場的需求來進行編寫。該兩門課程要求學生具有集成電路智能化設計軟件和微電子器件等方面知識，熟練使用常用領域分析工具、分析相關工程問題、研究解決方案、開展具體項目的研發與制造工作，具有解決多種工程技術問題的思維能力、實際操作能力和工程創新能力。而對于高速PCB設計這門課程則要求學生具有電子電路等方面知識，熟練使用常用領域軟件來分析相關工程問題、研究解決方案、開展具體項目的研發與制造工作，具有解決多種工程技術問題的思維能力、實際操作能力和工程實踐創新能力。

（二）理論與實踐教學內容改革

該課程體系具有知識面廣， 專業領域強，應用性更強。因此在教學過程中采用多媒體互動式與傳統教學結合、課程教學與實驗教學相結合的方式。重視能力培養，重視實踐，讓學生在實踐活動中鍛煉成長，多安排學生到企業參觀、邀請企業人員來校授課，增加學生對畢業后實際工作崗位的認知。

實踐教學內容主要依據新修訂的教學大綱編寫實驗內容。實踐環節的創新主要體現在實驗教學方法的改革。緊密結合社會需求，明確專業培養目標，注重實踐能力培養，以課內實驗、課程設計、綜合實踐、畢業設計和課外創新活動為載體，增加實踐環節的就業導向作用。探索課堂理論知識—實驗室研究—工廠生產實習—工程項目設計理論與實踐相結合的教學模式。

二、教材建設

對于教材建設要因課程而異，各個課程的老師根據自己經驗及手頭上現有的資源，以新編寫的大綱為指導進行編寫。我校數字集成電路后端設計采用的方式是先教學再編寫，首先完成PPT和線上視頻，經過1～2年的教學積累足夠的資料再進行教材的編寫。對于高速PCB設計這門課程的教材編寫則是先采用文獻[2]進行教學，然后根據大綱和多年的電子競賽所整理的相關實例對文獻[2]進行選擇性刪除和補充。而對于模擬集成電路后端設計這門課程教材的編寫則是對文獻[3]的改編。因為本人不但是該課程群建設的項目負責人也是模擬集成電路后端設計的任課老師及該教材的編寫者，所以在此重點介紹一下該教材的建設相關情況。

文獻[3]是在國家集成電路設計深圳產業化基地(簡稱“深圳IC基地”)和中國華大九天軟件有限公司（簡稱“華大九天”）的大力支持下，由深圳IC基地與深圳大學信息工程學院EDA技術中心的專家共同撰寫的，基于國產集成電路設計工具(ZENI)的集成電路設計技術用書。該書從全定制集成電路的設計原理、設計流程、設計范例入手，詳細介紹了ZENI工具的使用方法、注意事項、設計要點；從結合基本工藝的庫單元建立出發，詳細論述了集成電路設計的基本原理與設計流程。該書力求通過設計實現的具體進程，幫助初學者了解與理解集成電路設計的基本原理和基本過程，達到設計入門的目的。華大九天成立于2009年，致力于面向半導體行業提供一站式EDA及相關服務，是目前國內規模最大、技術實力最強的EDA龍頭企業。在EDA方面，華大九天可提供模擬/數模混合IC設計全流程解決方案、數字SoC IC設計與優化解決方案、晶圓制造專用EDA工具和平板顯示（FPD）設計全流程解決方案，擁有多項全球獨創的領先技術。圍繞EDA提供的相關服務包括設計服務及晶圓制造工程服務，其中晶圓制造工程服務包括PDK開發、模型提取以及提升大數據分析等。

從上述可知，模擬集成電路后端設計這門課程突出的特點就是教材中的軟件是采用國產軟件，這是有別于其他教材的，其他教材基本上都是采用國外的Cadence公司的集成電路設計軟件。由于華大九天的EDA軟件已經從ZENI升級到Aether。所以文獻[3]改版后的書名為基于Aether的集成電路設計與實現技術，目前該教材已經完稿，校稿之后就可出版。Aether在集成電路原理圖設計、仿真、版圖設計和物理驗證方面相比ZENI，不論是在功能上還是在運行速度上都有質的飛躍。

三、課程考核辦法改革

課程考核是課程教學的最后一個環節，是評介教學效果的一個重要手段，在教學過程中起著舉足輕重的作用。課程考核是檢驗學生對所學課程理論知識與實踐能力掌握與否的關鍵指標，也是考核教師教學質量、教學能力的方法之一。傳統的課程考核主要分三步，一是過程性考核，二是終結性考核，三是得到總評成績[4]。過程性考核可推行多種形式 (筆試、答辯、上機、測驗、論文等)、多個階段(平時測驗、作業測評、企業實踐、期末考試等)、多種類型(作品、課堂討論、課內測試、創作設計、研究性學習報告、文獻綜述報告、實驗報告、設計報告、調查報告、課程論文、課外作業、競賽等)，并貫穿于教學全過程和各個方面。終結性考核則是通過期末考試來體現。期末考試試題除了考查學生對基礎理論知識的記憶和理解外，還要著重考查學生對理論的靈活運用能力、動手操作能力以及思維創新能力，并加強考試結果的分析與反饋，實現考試的科學化和規范化。總評成績等于過程性考核成績和期末考試成績加權求和。

本課程群的內容側重于工程實際應用，所以結合課程性質，考核形式要理論與實踐相結合進行考核，并適當提高實踐考核的比重。比如在過程考核中增加學生自主創新的考核，允許學生提出自己的觀點，哪怕這種觀點沒有實際的可行性，目的就是鼓勵學生勇于創新，敢于創新，這樣可以有效提高學生的學習興趣、增強學習效果，可以進一步完善教師的教學方法， 更加有利于教學相長。

四、網絡課程的建設

在網絡課程建設方面主要是依附于現有的主流網絡教學平臺，比如中國慕課、雨課堂等。課程的重點、難點視頻錄制并上傳到相應網絡平臺，每門課程至少要錄取10分鐘左右的視頻10個左右。習題、單元測試都進行電子化建設并上傳到相應網絡平臺。另外教學所用的PPT以及相關的參考文獻都可上傳到相應的網絡平臺。

五、結束語

集成電路后端設計方向課程群建設是一個長期的過程，從實踐到完善再到實踐再完善，只有不斷地與企業接軌、與時俱進，才能更好地培養集成電路設計與集成系統專業的學生，為他們從事集成電路行業的工作打下扎實的基礎。