摘 要:随着我国集成电路的发展,在制造和设计两个方面需要大量的人才,而由于我国集成电路起步晚,与国外先进技术有一定差距,在人才方面也越显后劲不足的趋势,为整合资源,本文首先分析了集成电路的现状,然后结合集成电路CAD教学中面临的一些问题做了分析。提出信息化教学的一些方法。在实践教学中也得到了一些效果。
关键词:集成电路;CAD;信息化
1 引言
2015年2月10日,国家发改委对高通开出了天价60亿的罚单。 古人云不要因小失大,这在高通公司身上绝对是名言锦句,但是这60亿罚款对于高通来说根本谈不上小,最多算是毫,不仅如此,高通却牢牢的把握住了中国这块大蛋糕,并没有因为这个罚单而远走高飞。绝对有意思的是,高通的股价当时还逆势上涨4.69%,收报70.26美元。说明投资者更看好高通。高通这招的以退为进坚固了它在中国市场的地位。芯片作为我们国家众多产业其发展远远无法与我国目前的地位相匹配,是中国产业中最弱的一环,而目前大家都知道中国的芯片市场有多大,仅仅智能手机一项的销售都占了全球半壁江山,并且在未来还有继续增长的趋势,与高通年收入近300亿美元相比,中国芯片企业如华为海思、展讯销售规模都不超过20亿元人民币[1]。
2集成电路现状分析
我们国家手机用户到目前为止已经突破12亿大关,但是手机里面的芯片大多乃是所有的都基本上不是我们国家自己生产的,这是多么可怕的一个现实,我国通信的命脉基本把握在国外公司手中,而芯片设计的关键是人才的供给,集成电路设计制造公司说白了是知识密集型,劳动密集型企业,需要大量的高精尖人才花大量的时间精力去投入。才能得到产出。但是由于起步较晚,我们国家虽然投入了大量的资金但是却很晚才能见到成效。说一个比较骇人听闻的消息,也许你关注石油,关注税收,但是你从未听过这些:芯片进口额超过石油“中国人使用手机采用的芯片中,只有不足两成是我国自主研发生产的,至于4G手机采用的芯片,则基本上都是依靠国外进口。”全国人大代表、中国工程院院士、中星微电子有限公司董事长邓中翰在谈及我国芯片业现状时如是说。工信部的数据:2013年我国集成电路进口额高达2313亿美元,同比增长20.5%,而同期我们国家石油的进口额是2196亿美元。2313相比2196虽然多不了多少,但是一个事实是:相比不可再生能源石油我们无法生产这么多量,而芯片我们可以自己设计制造,并且芯片作为一个国家国力的象征,必须要发展起来,不受他国的制约,在美国为首的政治军事集团对我国的包围环境下,更不能仅仅依靠进口来满足我们国家的芯片需求,没有芯片就没有军事,没有电子世界。没有21世纪的制造设计大国。而集成电路的发展离不开创新,而创新离不开人才,未来竞争一是人才的竞争。[2]笔者在一线从事集成电路教学工作,下面具体针对如果教好集成电路版图作分析。希望能为国家提供优秀的微电子后备力量尽绵薄之力[2]。
3 集成电路CAD课程重要性
笔者在2015年5月参与了微电子职业分析研讨会,会上联系了国内部分研究所及企业行业的工程师,以及从事微电子工作的高职学生。通过研讨会的形式,我了解到,学生与企业、研究所工程师都对学校教育提出了一些看法。那么学生希望能多给实践锻炼的机会而不是冗长复杂的理论研究,企业工程师希望学校能直接培养学生世纪操作能力,尽量到单位都可以胜任部分工作。这就要求以后的教学当中尽量针对实际的研发环境来培养学生。注重理论联系实际,多以工程实例来培养学生。《集成电路CAD》作为微电子技术专业的核心课程之一。课程所讲授的集成电路版图设计是衔接集成电路设计与制造的关键环节,在本专业的学习与职业能力培养中起重要作用。本课程实践性很强,主要培养学生的cadence软件使用技能、电路分析能力、器件版图识别分析能力、集成电路版图设计与验证能力等版图分析、版图设计岗位技能的核心部分。不仅如此,集成电路的性能及功耗成本都受到版图设计的影响,因此设计好版图不仅能创新,而且能给公司企业带来巨大利益。《集成电路CAD》也是学生以前学的《半导体物理》、《晶体管原理》、《半导体集成电路》、《数字电路》、《模拟电路》等等课程的归集,加深了对以前课程的理解。最重要的一点是一个好的设计最终实现在半导体硅片上,需要集成电路CAD作为桥梁,所以集成电路CAD设计师的责任重大。需要培养好设计师一切所需的素质。
4课程期间遇到的问题
在近两年的教学中,笔者通过分析学生的上课状况得到了一些信息。主要有如下几个问题比较突出。首先在授课之前发现学生的基础比较薄弱,主要是对集成电路与版图之间的关系上理解不是很到位。比如一个NMOS的截面图能很好理解,但是俯视图也就是版图就无法辨认各个区域,分析到原因可能是先修课程半导体集成电路的知识不扎实。其次对电路的结构理解不到位,比如反相器结构,与非门、或非门结构。归结出原因是之前的课程偏重理论,到了真正用的时候差不多都忘得一干二净了。然后在教学过程中发现学生的学习积极性不高,尤其是老师在上面操作的时候,下面同学不能跟着好好的操作。最后的问题是在期末考核的时候,出现很多同学拿出作品,但是无法考证其是否是自己的作品。那么通过教学的改进,在两年内,通过一些方法,逐渐让学生改掉了以前的一些毛病[3]。
5解决的方法
第一、二个问题:基础薄弱。针对这个问题也没有一本万利的方法,通过分析集成电路CAD对基础知识的要求总结出所需要的基础知识点,通过2个课时的复习来提升学生的基础。学生只需要了解一些基础知识点就可以理解并学好《集成电路CAD》。
第三个问题:学生在上课期间无法好好跟着老师操作。针对这个问题,笔者跟实验室管理员进行了沟通,通过安装“多媒体网络教室”教学系统实现对学生的管控,可将教师机的多媒体信息实时广播给全体、群组或单个学生;提供电子教鞭功能,教师可对任何应用软件进行注释和讲解;提供电子黑板和电子白板,教师可实现在普通黑板上的全部功能。当教师在口述讲解,可将教师的语音实时广播给全体、群组或单个学生。可对单一、部分、全体学生广播。在必要时,可强制学生机屏幕黑屏,使学生能够集中精力听讲。教师可实时监视每个学生的电脑屏幕,观察学生的学习情况,这样教师不用离开自己的座位便可在机上观看到每个学生对计算机的操作情况。可对单一、群组或全体学生进行多屏幕(最多16个)和单一屏幕轮换循环监视。教师可远程接管某一选定的学生机,控制学生机的键盘和鼠标,对学生远程遥控,辅导学生完成学习操作,进行“手把手”式交互式辅导教学。在此过程中,教师可随时锁定或允许学生操作计算机的键盘和鼠标,在遥控辅导教学中可实时监视被遥控学生的电脑屏幕。教师在遥控辅导教学中可与被遥控学生进行双向交谈。教师在进行遥控辅导时可使用转播教学功能。教师可选定一个学生机作为示范,由学生代替教师进行示范教学,该学生机的屏幕及声音可转播给其他学生,增加学生对教学的参与感,提高学习的积极性。教师可对教室内的学生进行任意分组,每个小组的学生通过文字、语音、电子白板进行交流。教室可随时插入任意小组,并参与讨论,小组内允许多个学生同时交谈。小组组长控制整个讨论过程。
第四个问题:学生的成绩考核无法真实鉴定。针对这个问题,我联想到了我以前在企业工作时候所用到的视频录像软件编写教程的经历,学生在工作之后,也许会遇到编写教程的任务,那么事先可以给他们一个锻炼机会,并且保存自己的学习成果,通过视频录像软件,每个学生讲自己对软件的操作过程进行录像,并以EXE文件形式保存下来。最后统一交到一个服务器网址。当然命名的方式是以学号进行的。通过对一学期学生考核,发现学生一改以前上课懒散的状态,都积极参与到课程学习中。而且在考核的时候教师可以通过对学生录像的视频进行判断学生的成绩。而且学生无法进行互相抄袭复制,大大提高了学生的积极性[4][5]。
参考文献
[1]以退为进!高通用巨额罚款换取中国市场[EB/OL]. http://finance.qq.com/a/20150211/050177.htm,2015-02-11
[2]中国集成电路发展现状及未来趋势解析[EB/OL].http://.cn/article/235133.htm,2014-03-23
[3]黄静,施敏,张振娟,张雪峰. “集成电路CAD”课程教学平台的构建[J]. 电气电子教学学报,2012,04:41-42.
[4]施敏,孙玲,徐晨,景为平. 浅谈“集成电路版图CAD”课程建设[J]. 中国集成电路,2007,12:59-62.
[5]施敏,张振娟,黄静,朱友华,张威. 集成电路版图CAD课程实践教学的研究[J]. 中国现代教育装备,2014,03:43-44+47.
作者简介:向舜然 男 1987年 重庆人 硕士研究生 研究方向:数字信号处理FPGA实现。