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关键词 模拟集成电路 CAD 教学改革
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1002—7661(2012)21—0006—01
在当今信息时代,微电子学的应用已经渗透到国民经济的各个领域。集成电路( Integrated Circuit, IC)作为微电子技术的核心,是整个信息产业和信息社会最根本的技术基础。发展IC产业对提高技术的创新基础和竞争能力具有非常重要的作用,对国民经济发展、国防建设和人民文化生活等各方面都发挥着巨大的作用,也是一个国家参与国际化政治、经济竞争的战略产业。模拟集成电路是现实世界和数字化系统之间的桥梁,是现代信息化系统的关键技术之一。发展电子信息化,必须发展模拟IC技术。为了提高我国模拟IC电路的水平,不但要在产业化方面做出巨大的努力,还需培养出更多的高质量人才。事实上,模拟集成电路设计是一个实践性较强、实践内容多的微电子学专业的专业方向,因而在教学课程设置时不仅要努力加强理论教学,还需加强实践教学,提高学生的实践动手能力。《模拟集成电路CAD》课程作为模拟集成电路设计方向的核心基础课程,其教学的好坏关系到学生在模拟集成电路设计方面的发展前景。在此背景下,根据重庆邮电大学光电工程学院微电子学专业的实际情况,结合笔者多年集成电路实际工程经验以及多年教学实践,拟从以下几个方面对《模拟集成电路CAD》课程的教学改革进行探索。
一、理论教学,以培养学生分析设计能力为目标
《模拟集成电路CAD》是模拟集成电路设计方向的一门核心基础课,与其他电路基础课一样,具有承上启下的作用。而模拟集成电路具有概念细节多、理论较抽象、工程特征突出、电路结构多样等特点,在学习中学生普遍反映较难学习。在设置授课内容时,不仅要夯实专业基础和培养学生的分析与设计能力,还要尽量避免与《模拟CMOS集成电路》等课程的知识重复的问题。
根据教学大纲以及课程内容设置原则,《模拟集成电路CAD》理论教学定为32学时,并将讲授内容分为以下几部分:第一部分,MOS仿真模型及CMOS模拟集成电路CAD;第二部分,单元电路设计、仿真及分析;第三部分,偏置电路设计、仿真及分析;第四部,跨导放大器设计。在授课过程中,以简单CMOS模拟集成电路基本单元分析为主,复杂CMOS模拟集成电路分析为辅;以分析能力培养为主,设计能力培养为辅;激励学生CMOS模拟集成电路设计的兴趣。
二、实验教学,以培养学生实践动手能力为目标
实验教学的目的在于培养学生建立起CMOS模拟集成电路设计流程的概念、熟练掌握各个环境的工具使用,能解决模拟集成电路设计仿真过程出现的问题,促使理论知识的理解和深化,因而设置合理的实验体系具有重要意义。同时,Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成电路设计工具厂商提供的EDA工具是目前集成电路设计公司最广泛使用的工具。为了使学生在毕业后能很快适应岗位、能尽快进入角色,有必要使学生学习使用这类先进的EDA工具,从而真正帮助学生掌握CMOS模拟集成电路设计技术。根据这一原则,《模拟集成电路CAD》实验教学定为32学时,并开设如下几个实验:实验一,IC设计工具—Cadence的ADE与版图大师等的使用;实验二,CMOS两级运算放大器的设计、版图绘制与验证;实验三,CMOS带隙基准参考的设计、版图绘制与验证。在实验过程中,一人为一组,有利于培养学生的独立思考问题、解决问题的能力。
三、改革教学方法,丰富教学手段
教学内容体系确定后,采用什么样的教学方法与教学手段是非常重要的。采用有效的教学方法并结合先进的教学手段,不仅有利于培养学生获取知识的能动性,而且有利于培养学生独立发现问题、分析问题以及解决问题的能力,实现以教为中心到以学为中心的转换,突出学生在学习过程中的主动性,从而获得好的教学成果。
针对CMOS模拟集成电路具有概念细节多、理论较抽象、工程特征突出、电路结构多样等特点,在(下转第10页)(上接第6页)教学手段上以多媒体教学为主,传统黑板板书为辅,同时在课堂上以动画的形式展现当前CMOS模拟集成电路设计趋势及其技术特点,从而达到提高课堂教学质量的目的。
四、考核方式的改革
考核是对学习的结果做出评估,是反映教学效果的手段。而课程开设能否达到既定的教学目标,课程的考核方式有着比较重要的作用。传统的考核方式为试卷笔试与平时成绩结合的方式。针对《模拟CMOS集成电路》课程特点,考核方式作如下尝试:结合课程的专业特点,采用提交论文和现场答辩相结合的考核方式。针对课程的重点知识点,设计几个课外小题目,让学生通过查阅相关文献资料,完成电路设计并撰写小论文,从而增强学生独立思考与实践动手能力。在每个题目完成后,教师要求学生在提交论文时做好答辩ppt,并利用专门时间进行5分钟左右的答辩,并接受教师和同学的提问。这样可以引导学生更加重视实践性环节,强化技能水平的提高。
教学过程是一个不断探索、总结与创新的过程。要实现《模拟集成电路CAD》这门课的全面深入的改革,还有待与同仁一道共同努力。在今后的教学实践中,笔者将加强与同行交流学习,进一步完善教学内容、教学实践、教学方法、教学手段以及考核方式等,以期改善教学效果。
参考文献:
[1]徐世六.军用微电子技术发展战略思考[J].微电子学,2004,34(1):l—6.
关键词:集成电路版图CAD;实践教学;课程实验;课程设计
Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course
Shi Min, Zhang Zhenjuan, Huang Jing, Zhu Youhua, Zhang Wei
Nantong University, Nantong, 226019, China
Abstract: In this paper, the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode, the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile, other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum, were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.
Key words: Computer Aided Design of IC layout; practice teaching mode; course experiments; practicum
目前,高速发展的集成电路产业使IC设计人才炙手可热,而集成电路版图CAD技术是IC设计人才必须具备的重要技能之一。集成电路版图CAD课程是我校电子科学与技术专业和集成电路设计与集成系统专业重要的专业主干课,开设在大三第二学期,并列入我校第一批重点课程建设项目。本课程的实践教学是教学活动的重要组成部分,它是对理论教学的验证、补充和拓展,具有较强的直观性和操作性,旨在培养学生的实践动手能力、组织管理能力、创新能力和服务社会能力。结合几年来的教学实践,笔者从本课程实验、课程设计、课外科技竞赛等实践环节的设计工具、教学内容设计、教学方法和教学手段、师资队伍建设以及考核管理等方面进行总结。探讨本课程实践教学模式可加强学生应用理论知识解决实际问题的能力,提升就业竞争力,对他们成为IC设计人才具有十分重要的意义。
1 版图设计工具
集成电路CAD技术贯穿于集成电路整个产业链(设计、制造、封装和测试),集成电路版图设计环节同样离不开CAD工具支持。目前业内主流版图设计工具有Cadence公司的Virtuoso,Mentor Graphics公司的IC Flow,Springsoft公司的Laker_L3,Tanner Research公司的L_Edit和北京华大九天公司的Aether等。这些版图设计工具的使用流程大同小异,但在自动化程度、验证规模、验证速度等方面有所差异,在售价方面,国外版图设计工具贵得惊人,不过近年来这些公司相继推出大学销售计划,降低了版图设计工具的价格。高校选择哪种版图设计工具进行教学,则视条件而定。我校电子信息学院有2个省级实验教学示范中心和1个省部共建实验室,利用这些经费,我们购买了部分业内一流的EDA工具进行教学和科研。目前,我校版图设计工具有北京华大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。
2 两种相辅相成的实验教学模式
我校集成电路版图CAD课程共48学时(理论讲授24学时、实验24学时),实验环节是本课程教学的重要部分,在有限的实验教学时间内既要完成教学内容,又要培养学生创新能力,需要对实验教学模式进行改革和创新。本课程实验教学的目的与要求:与理论教学相衔接,熟练使用版图设计工具,学会基本元器件、基本数字门电路、基本模拟单元的版图设计,为本课程后续的课程设计环节做准备。紧紧围绕“一个规则(版图几何设计规则)、两个流程(版图编辑流程和验证流程)、四个问题”这条主线设计实验内容[1,2]。要解决的4个问题分别是:(1)版图设计前需要做哪些准备工作?(2)如何理解一个元器件(晶体管、电阻、电容、电感)的版图含义[3,4]?(3)如何修改版图中的几何设计规则检查错误?(4)如何修改版图和电路图一致性错误?表1为本课程实验内容、对应学时及对应知识点。笔者设计了两种相辅相成的实验教学模式:系统化实验教学模式和实例化实验教学模式。系统化实验教学从有系统的、完整的角度出发设计了实验教学内容,如设计实验3(数字基本门电路版图阅读)时,安排了5学时,采用3种版图阅读方式:读现有版图库中的单元电路版图、显微镜下读版图和读已解剖的芯片版图照片。针对同一内容,采用不同形式,彼此类比,加深印象,既有实物,又有动手操作,增强了直观性和感性认识。又如设计实验5(模拟单元MOS差分对管版图设计)时,安排了5学时,从器件匹配的重要性入手,给出MOS差分对管的电路图,讲解具体器件的形状、方向、连接对匹配的影响,特别是工艺过程引入器件的失配和误差,对MOS差分对管的3种版图分布形式(管子方向不对称形式、垂直对称水平栅极形式、垂直对称垂直栅极形式)进行逐一分析,指出支路电流大小对金属线的宽度要求,对较大尺寸的对管,采用“同心布局”结构。实例化实验教学先提出目标实例,围绕该实例,设计具体步骤,教师先示范,学生再模仿,如设计实验7(集成无源器件版图设计)时,由于集成电阻、电容和电感种类很多,不能面面俱到,要求只对多晶硅电阻、平板多晶硅电容和金属多匝螺旋形电感等常用元件进行版图分析和设计。课堂实验的内容和课时是有限的,为此我们设置了课外实验项目,感兴趣的学生选取一些实验项目自己完成,指导教师定期检查。学院开放了EDA实验中心(2007年该中心被遴选为省级实验教学示范中心建设点,2009年12月通过省级验收),学生对本课程很感兴趣,课外使用EDA实验室进行自主实验相当踊跃。通过上述的实验教学方法,特别是课外实验项目的训练,学生分析问题、解决问题的能力和科研素养得到了提高。
表1 课程实验内容、对应学时及对应知识点
表1(续)
4 基于0.6μmCMOS工艺的数字门电路版图设计 5 理解上华华润0.6 μm硅栅CMOS几何设计规则;学会CMOS反相器、传输门、与非、或非等基本门电路版图设计;DRC检查。
5 基于0.6 μmCMOS工艺的MOS差分对管版图设计 4 MOS差分对管版图设计,包括匹配原则、同心布局等,DRC检查。
6 版图电路图一致性检查 3 掌握LVS流程、LVS错误修改。
7 集成无源器件版图设计 3 多晶硅电阻、平板多晶硅电容和金属多匝螺旋形电感等常用元件版图设计。
3 改革课程设计环节
课程设计是本课程培养学生工程应用能力的综合性实践教学环节,时间2周,集中指导,提前1个月发给学生任务书和指导书,每个班配备2名指导教师,注重过程控制。笔者在教学内容、考核等方面进行了改革和创新:在教学内容设计上,给出了必做题和选做题,在选做题中要求每位学生完成数字电路版图1题和模拟电路版图1题,具体题目由抽签决定,做到1人1题,避免学生抄袭。考核成绩由课程设计成果(占50%)、小论文(占30%)、答辩(占20%)三方面综合给出。以往的课程设计报告改为撰写科技小论文,包括中英文题目、中英文摘要及关键词、引言、电路原理与分析、版图设计过程、分析与讨论、结束语和参考文献,让学生学习如何撰写科技论文。精选优质小论文放在本课程网上学习资料库里,供学生相互传阅和学习。课程设计答辩具体要求参照毕业设计(论文)答辩要求,包括准备PPT讲稿、讲解5分钟、指导教师点评等过程,每位学生至少需要10分钟时间。学生对课程设计答辩反映相当好,锻炼了语言组织和口头表达能力,而且相互间可以直接交流和学习。我们还挑选课程设计成绩优秀的学生参加校内集成电路版图设计大赛。虽然课程设计的改革和实践需要教师付出很多精力和时间,但我们无怨无悔,学生的认可和进步是我们最大的收获。
4 精心指导学生参加课外科技竞赛
目前我校学生参加的集成电路版图设计竞赛有校级版图设计大赛以及行业协会和企业组织的版图设计竞赛等。由校教务处主办,电子信息学院承办的南通大学版图设计大赛是校级三大电子设计竞赛之一,每年8月底举行,邀请集成电路设计公司一线设计人员和半导体协会专业人士担任评委,增加了竞赛的专业性和公正性,目前已经举办了6届,反响不错。从校级版图设计大赛获奖者中挑选一部分学生参加行业协会和企业组织的版图设计竞赛,如苏州半导体协会主办的集成电路版图设计技能竞赛、北京华大九天公司主办的“华大九天杯”集成电路设计大赛,其中“华大九天杯”集成电路设计大赛将挑选优秀获奖学生参加华润上华的免费流片,学生经历从电路设计、版图设计及验证、流片到测试各个环节,提高了综合训练能力。
5 加强师资队伍建设
要提高课程实践环节的教学质量,关键是指导教师要思想素质好,专业理论知识强,科研水平高,因此我们着力建立一支年龄结构、职称合理的实践教学队伍。目前很多年轻教师是从校园走向校园,毕业后直接上岗指导学习实践,缺少工程实践经历和经验。为了提高教师自身的业务水平,加强对年轻教师的培养,近十年来,我院每年暑假举行集成电路CAD技术实践培训班,由经验丰富的教学、科研一线教师主讲;不定期地邀请一流IC设计公司一线设计人员来院开设讲座;同时挑选年轻骨干教师到一流IC设计公司学习和实践,时间至少半年以上;现已聘请IC设计公司一线设计人员6人为兼职教师,指导课程设计和毕业设计。集成电路CAD技术日新月异,课程实践环节师资队伍建设必须与时俱进。
6 结束语
我校电子科学与技术专业、集成电路设计与集成系统专业2012年被评为省重点建设专业,也是江苏省首批培养卓越工程师的专业。集成电路版图设计是这两个专业卓越工程师培养计划的重要内容之一,总结和探讨集成电路版图CAD课程实践教学意义重大,今后我们要继续推进该课程实践环节的建设与改革,不断探索,为我国集成电路设计人才的培养而努力奋斗。
参考文献
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关键词:集成电路工程;专业学位研究生;培养实践
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)29-0221-02
一、引言
2000年6月,国务院了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发18号文),并陆续推出了一系列促进IC产业发展的优惠政策和措施。国家科技部在863计划中安排了集成电路设计重大专项。在863计划集成电路设计重大专项的实施和带动下,北京、上海、无锡、杭州、深圳、西安、成都等七个集成电路设计产业化基地的建设取得了重要进展。与此同时,为了适应我国集成电路发展对高层次专门人才的大规模需要,改善工科学位比较单一的状况,经国务院学位委员会批准,在我国设置集成电路工程专业学位研究生的培养,培养了一批“用得上”的工程技术人才。集成电路工程专业学位研究生自设置以来,取得了蓬勃的发展,受到用人单位的肯定和好评。由于其生源广泛、数量巨大,培养方法和模式更需要一定的创新性。近年来,在集成电路工程专业学位研究生培养过程中,经过多年的办学积累,探讨了一些办学和培养集成电路工程专业学位研究生的经验。
二、专业学位研究生培养过程中的关键事项
1.优选导师,确保培养质量。集成电路工程专业学位研究生教育形式较新,最初专业学位研究生的培养在众多地方借鉴了学术型研究生的办学经验,目前很多学者认为,只要能够胜任学术型学历研究生教育的导师就能胜任专业学位教育。这恰恰忽视了专业学位的知识背景和面向的行业领域。专业学位研究生教育规律与学术型研究生存在相当大的差异,首先,两者专业基础及学术背景不一样,专业学位研究生的系统性方面不如学术型研究生。其次,两者的治学环境不同,专业学位研究生与实际工程应用相结合。根据专业学位研究生特点有针对性地开展培养,应该选拔具有较强工程背景的教师进行指导。指导教师在进行指导时,应与学术型研究生指导工作有所不同,应更加注重专业学位研究生工程实践经验的培养。而且在学生的课题研究中,指导教师与学生多沟通,将自身融入到学生的实践研究中,带领学生参与技术上的创新和解决实际工程技术难题,这样才能确保学生的培养质量。
2.做到课堂理论与工程实际相结合。专业学位研究生培养的多年实践经验告诉我们,在指导过程中必须注重理论与工程实际应用结合,抽象概念与实际应用结合,激发学生学习兴趣,使理论易于理解和掌握。因此,教师要了解专业学位研究生的本科学历背景、知识结构和现在的工程方向等,在此基础上,做到课程理论联系工程实际,为专业学位研究生培养工作打下良好的基础。为了满足微电子领域内不同行业的需求,在多年的专业学位研究生培养中进行了积极的探索。首先,学生可以根据研究方向,在教师的指导下进行专题理论课程的选择。例如,进行SOC设计的可以选择《SOC及IP技术讲座》课程,研究无线传感器网络的可以选择《无线传感器网络技术》或《计算机网络与通信》专题讲座,研究空间通信的选择《深空通信技术专题》等等。有针对性地,使学生不是单纯盲目的学习,这样的培养才能做到理论与工程实践真正结合。实践结果表明,那些课堂上刻苦学习,能够将理论用于实践并努力钻研的学生,将有更好的培养效果和未来发展空间。
3.学位论文选题恰当,工程背景好。选题重要性要放在首位,要求“论文选题来自于工程实践,工程背景明确,应用性强”,有的放矢,结合工程实际问题才是最好的选题。从现实意义上讲,专业学位论文的选题是发现工程问题并确认研究方向。当前有些专业学位论文质量不高、没有创新性,一个重要原因就是选题不恰当。因此,在选题时,学生应急科研工作之所急,通过论文工作,使自己既能解决工程实际问题,又能提高科研工作能力。
集成电路工程专业学位论文的选题与学术型研究生的选题不同,其选题应来源于工程实践,应有明确的应用价值,其可以是一个完整的工程项目、技术改造或技术攻关专题,也可以是新工艺、新设备、新产品的研制与开发。论文是否合格不仅看其理论水平的高低,还要看是否有实际的应用价值。因此,由于论文选题时,应该从以下几点之一进行把握。①研究性,是否在工程实际中有技术改进和提高。如果是结合重大工程实际课题,在技术上的创新将具有研究性。②创造性,是否在工程领域中有所突破和有所创新,如果一般通过查新,能够申请发明专利的都具有创造性。③实用性,是否能解决生产实际中的问题。
三、集成电路工程专业学位研究生培养过程中的方法和步骤
专业学位研究生的培养过程包括课程学习、题目确定、开题报告、中期检查、学位论文撰写和论文答辩等环节。我校专业学位研究生的培养年限一般为二年,原则上用0.75-1学年完成课程学习,用1-1.25学年完成硕士学位论文。这些环节是一个有机的整体,需要合理安排,搞好各个环节的链接,进行一体化考虑。只有严格要求,才能够保证专业学位研究生在两年的时间内保质保量的达到国家硕士生培养的要求。作为集成电路工程专业学位研究生的培养,其专业基础相对学术型研究生存在一定的差距,不进行合理的引导就会使得学生失去学习的兴趣。专业学位研究生的培养不能以单纯拿到毕业证为目标,应更加严格管理、严格把关,保证培养质量。通过近几年的经验积累,以专业学位研究生的培养为例,一般按照下列的步骤进行:第一学期,主要以课程学习为主,并在课堂学习中,定期安排相关教师对本实验室从事的科研项目进行学术讲座,让学生了解实验室开展的课题研究方向和从事的科研项目,从总体上进行了解和把握,逐渐培养学生的钻研兴趣。开展教师或高年级学生关于研究课题的专题讲座和基本软件使用方法技能培训,使学生尽快掌握相关领域的专业知识和所需要的基本软件操作方法,如从事ASIC接口电路的学生在第一学期就要求掌握Hspice和Candece等软件。在学期末对学生进行相关领域知识进行摸底考核,对优秀学生进行奖励,末位学生进行督促教育,使其尽快的减小自身差距。第二学期,在学习专业课程的同时,学生进入实验室参与科研工作,将从事科学研究的方法和经验有针对的进行训练。在进入实验室期间,可以将科研任务进行分解,将非核心技术部分交给学生独立去完成,让学生提前进入科研状态,完成一些力所能及的科研任务,坚定他们从事科学研究的信心。定期通过实验室的学术活动检查学生课题的完成情况,从总体上把握学生的研究方向和研究方法。第三学期,根据专业学位研究生的学习情况和所掌握的知识水平,有针对性的指导学生进行课题实践,让学生根据自己的特长进行课题研究。在学生进入课题研究工作时,导师指导学生了解本研究领域国内外技术发展的现状,培养学生创造性思维能力和独立思考、解决问题的能力。培养学生阅读国内外文献的能力,使其在科研工作中大胆实践,理论联系实际,使学生在科研工作中有所发明、有所创造。学生明确了课题目标,知道为什么做、做什么、怎样做,就能有目标有方向地开展课题研究工作。第四学期,主要是督促检查学生毕业论文工作,在其课题研究过程中应当定期进行检查,避免学生课题研究偏离方向,选择错误的方法。导师应当积极鼓励学生在本学期多发表学术论文。发表学术论文不仅能够提高学生的文字表达能力,还能够让学生勤于思考,提出自己的创新方法,对学生后期的毕业论文撰写打下良好的基础。因此,踏实的论文工作是提高个人学术素养和掌握综合知识的最佳途径,为学生毕业后从事科研实践养成良好的工作作风,培养自主从事科研工作的能力。
总之,通过加强基础知识、基本技能训练与能力培养的相融通;实践与课程学习、业务培养与素质提高有机结合,使集成电路工程专业学位研究生养成了较强的自我获取知识的能力,自我构建知识的能力及自我创新的能力。已经毕业的专业学位研究生就业形势一直是供不应求。孔子曰:知之者不如好知者,好知者不如乐知者。学生只有好知并乐知,才能使集成电路工程专业学位研究生培养的质量不断稳定和不断提高。
参考文献:
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【关键词】UHF RFID 片上天线 温度传感器 大容量存储器
射频识别(Radio Frequency Identifi-cation,RFID)是一种自动识别技术,近年来发展迅速,已广泛用于很多领域。RFID标签支持快速读写,多目标识别,非视距识别,移动定位及长期跟踪管理。超高频标签通常在 860MHz ~ 960MHz频率下工作,具有作用距离远(通常是3m~ 10m),通信速度快,成本低的优点,是目前RFID产业发展的热点,并有望在未来成为主流技术。
1 UHF RFID现状
1.1 国际现状
RFID 工作在发达国家起步比较早,发展水平也比较高,无论是技术、标准、产业链,还是应用方面都已发展得相对完备,在发达国家,RFID 技术已经发展成为 IC、IT产业炙手可热的焦点和热点技术。首先在芯片技术方面,发达国家已经具备了相对完整的产品线,并且在技术和市场不断的发展和完善等力量的推动下,电子标签工艺的提升,技术的进步,使其成本不断降低,应用发展进入了蓬勃发展的阶段。Alien公司的0类设计和Matrics公司的1 类设计奠定了第一代RFID标准的实现技术,相对于第一代标准来讲,EPC 第二代标签芯片具有很多优势,它的中心频率为900MHz 频段,大大提高了识别速率,可以达到500到1500标签/秒;反向散射数据速率可以从每秒数十bit提高到650kbps;扫描范围提高到30英尺。如今已经在市场和实验室出现了更多优异性能的UHF 第二代RFID标签芯片,如Impinj公司的 Monza 4 RFID标签芯片的系列产品已达到了更先进的水平,其优异的性能主要表现在可以扩展的内存选项、创新的保密功能、良好的抗干扰能力、业界领先的灵敏度指标。
在学术方面,近年来顶尖的国际集成电路会议和集成电路期刊发表了越来越多关于 RFID芯片技术的论文,国际物联网会议和国际RFID 会议也变得异常令人瞩目,成为全球致力于RFID技术领域的研究机构和从业人员交流最新成果与进展的良好平台。
在工业方面,Impinj公司等 RFID 公司不断取得技术进步,材料和工艺创新,使得芯片的技术性能大幅提高的同时,其成本不断降低,使市场不断地成熟,促进产业不断进步和升级,相信在未来的时间,随着该产业公司和研究机构对技术进步和革新的追求,芯片造价不断降低,性能的纪录不断被刷新,众多新技术与新应用被不断开发与推广。
1.2 国内现状
国内从事RFID产业的公司生产规模都不大,生产成本比较高,在众多的全国RFID企业中,绝大多数为各种、外企分支机构、系统集成与应用系统开发企业,真正从事RFID核心技术开发、具有自主知识产权的企业寥寥无几,这是我国RFID产业链中最薄弱的环节。针这样的现状和形势,科技部在国家高技术研究发展计划(863计划)的重大项目已经明确把“射频识别(RFID)技术与应用”列入,把UHF RFID的工作频段划分了840MHz~845MHz和920MHz~925MHz两个频段,2012年出台了基于ISO/IEC18000-6的国家标准,这对我国电子标签的发展起到了非常重要的作用。
虽然与国外RFID芯片设计水平存在很大的差距,但是我国集成电路设计和制造业在近些年来也取得了令人瞩目的发展和成就。在RFID芯片方面,已经基本实现了自主设计。国内 RFID设计公司主要有北京清华同方集成电路设计公司、上海华虹集成电路设计公司、上海复旦微电子公司等。在芯片制造方面,诸如复旦微电子、上海华虹、上海贝岭等优秀企业都具有大规模生产 RFID芯片的能力。
2 UHF RFID发展趋势
2.1 与传感器相结合
近年来,研究的热点集中在RFID 技术与无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Networks)的结合方面,冷链物流的兴起更是为内嵌温度传感器的RFID标签的发展提供了广阔的发展机遇和空间。
带有温度传感器的标签已经在很多论文中出现,而且市场上已经出现了这类成品标签。适用于RFID的温度传感器设计难点在于保证温度范围和精度的条件下使功耗控制在几个微瓦,甚至几百个纳瓦之内。目前的温度传感器,如果不采用校准,误差都是比较大的,因此,一般在RFID标签中采用的温度传感器都会采用校准技术,采用两点校准的比较多,这样又增加了标签的成本和复杂程度。
一些论文中虽然提到过在RFID标签中集成光传感器,但是在实际中很难做到,主要问题在于光敏器件与工艺很难兼容,标签的封装对光线进入光敏器件的影响难以估计。但是相信随着设计技术的进步,封装技术的改进和工艺的完善,光传感器也许在不远的将来就会在RFID标签芯片中实现。
对于压力传感器和湿度传感器,也存在着类似于光传感器一样的问题,而且相关的研究几乎还没有展开。
2.2 片上天线
采用和集成电路芯片相同的材料和工艺制作而成的天线叫做片上天线(On-Chip Antenna, OCA)。片上天线可以分为两种:第一种片上天线与电路芯片处在同一个硅衬底上,是真正意义上的片上天线,也称为片内天线;第二种片上天线与电路芯片不在同一硅衬底上,但被封装在同一个管壳内,也可以称做封装天线。
片上天线的设计和制作受到面积限制、工艺限制和干扰限制,天线的尺寸依据半波长或 1/4波长,通常芯片的尺寸小于该尺寸,要使天线尺寸尽量少受封装面积和芯片的约束,就要求天线工作频率不能太低,目前已有的关于RFID 片上天线多集中在HF、UHF和 MW频段。同时,标准 CMOS 材料和工艺,低金属电导率、硅互连金属尺寸、高介电常数和低阻硅衬底等方面的因素,都会对片上天线的性能产生一定的影响。由于硅器件结构和芯片面积等因素的制约,RFID片上天线的增益、方向性等性能,都要比片外天线低,但对于单品的近距离应用,是可以接受的。
与常规天线相比,片上天线具有自身优点:天线以及天线和芯片的连接都在芯片或封装内部实现,可以大大减小无线终端产品的体积,减轻产品的重量,并使产品的重复性和可靠性得到提高。天线与芯片在生产过程中一次生产出来,可以大幅度降低规模生产下的产品成本。
2.3 大容量存储器
由于受到芯片面积和功耗的限制,芯片中的存储器一般都比较小,普通的标签以512bit和1Kbit的最常见。但是用户希望的是大容量存储器,能够携带更多信息的标签对用户而言无疑更具有吸引力。在这种市场的推动下,大容量低功耗的存储器已经面世,目前,市场上已经出现了16Kbit、32Kbit甚至64Kbit存储器的UHF RFID标签。相信随着更深入的研究,更大容量更低功耗的存储器会被开发出来并应用在UHF RFID标签中。
3 结语
本文对UHF RFID国内外发展现状做了简单介绍,并根据目前市场以及最新研究论文,对UHF RFID未来的发展趋势做了总结,得出了与传感器相结合、片上天线和大容量存储器三个方向将成为UHF RFID发展热点的结论。
参考文献
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作者简介
邹恒 (1963-),男,陕西省富平县人。大学本科学历。现为陕西省电子信息产品监督检验院工程师。研究方向为微电子产品检测。
【关键词】“成就式”教学模式 成就感 电子类专业
笔者通过近几年的调研与观察发现,电子类专业学生对本专业“厌学”现象比较普遍,且有逐年递增的趋势。部分学生的专业知识学习过程是“被动”学习,学习态度也极不认真,没有钻研精神;部分学生虽然会“主动”学习,学习态度认真刻苦,但其对自己未来的专业职业前途感到迷茫且没有自信。文章就产生这些心理状态的原因进行了分析,提出了“成就式”教学模式,以期激发学生对专业学习的兴趣及对专业知识的好奇心。以“数字电子钟逻辑电路”为例
一、设计思路
数字电子钟是一种日常生活中学生常接触的一种电子产品,人们使用的比较频繁,把数字电子钟作为练习项目,容易调动学生的学习积极性。数字电子钟利用数字电路来显示时、分、秒的计时装置,它具有显示直观、走时准确、无机械传动装置等优点,因而比传统的机械钟更实用,得到广泛应用。
二、学情分析
(一)学生已经熟悉了数字电子钟的电路组成图以及具备了石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器的工作原理。
(二)学生熟练校时电路;清零装置;六十进制的秒、分计数器及二十四进制的时计数器;以及秒、分、时的译码显示部分等的应用与安装。
三、教学目标
(一)知识目标
1.会用中小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟。2.掌握秒、分为00――59 六十进制计数器,时为00――23 二十四进制计数器使3.掌握由晶体振荡电路产生1Hz的标准脉冲信号使用方法。
(二)能力目标
培养学生动手能力,可手动校准。只要将开关置于校准位置,即可对分别对分、时进行手动脉冲输入校准或连续脉冲校准调整。
四、项目教学过程
(一)第一阶段:确定项目
确定项目的课题是该专业课程的关键知识模块,并且能体现课程的重、难点。以完成该课程的教学任务及学生掌握一定的技能为目标。
1.主项目:数字电子钟逻辑电路
2.子项目:(1)1Hz标准脉冲电路;(2)(单次脉冲,连续脉冲电路;(3)秒、分、时计数电路;(4)译码、显示电路;(5)整点报时电路
(二)第二阶段:项目的准备:
1.项目计划准备:教师要公布教学计划及项目任务,并负责辅导学生解惑答疑,有需要时要对任务进行示范;学生要根据自身特点选择项目任务。2.实施计划准备:教师负责人员分配,分成小组,每组6-7人,确定一名组长,并负责一个子项目的任务;学生的任务成员分工、任务分解、查阅资料、搜集数据、研究学习方法。3.知识技能准备:教师要与学生一起学习数字电路结构框图设计方法,学生要积极配合。
(三)第三阶段:项目的实施
1.振荡电路的设计与制作;本振荡器由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器,1MHz的振荡器经6次10分频得到1Hz的标准脉冲,供时钟计数器使用,学生自行完成电路连接,R为可调电阻,微调R1可以调出1MHz。
2.分频电路的设计与制作:先对时钟信号进行14级分级,选用CD4060,然后再进行二级分频,二级分频器可采用中规模集成电器74Ls390就得到1Hz的时钟信号。有学生完成电路的连接。
参考文献:
[1] 陈华.项目教学法探讨.武汉冶金管理干部学院学报[J].第18卷第2期.2008,6
[2] 齐会娟.基于项目的学习在高职计算机类专业课中的应用研究[J],中国优秀硕士学位论文全文数据库,2011(10)
[3] 宋铁花.杜翠花.农科大学生英语学习状况的分析[J].山西农业大学学报[J].2000(3)
[4] 邓瑞卿.项目教学法在中等职业学校土壤肥料学教学中的实践与研究[J].2009年度专业硕士学位论文。
作者简介:
【关键词】集成电路 datapath布局
从20世纪50年代第一个晶体管问世之后,集成电路制造工艺按照“摩尔定律”飞速发展,到2012年,中国的集成电路产品产量位居世界第一,占全球出货量的比重达到90.6%。随着集成度的提高,芯片内部晶体管数目越来越多,传统的手工设计和小规模的设计模式已经无法适应集成电路越来越高的复杂性。因此,大力发展集成电路产业,极力推动我国信息产业的发展,将会极大地促进我国的国民经济和人民的生活水平。然而,与飞速增长的集成电路相比,相关的集成电路设计能力却远远跟不上时代的脚步,电路的复杂性以每年58%的速度在增长,相应的设计能力每年的长幅只有21%。Datapath模块在电路中出现的频率越来越高,有资料显示,在现代微处理器中,Datapath模块的面积已经达到总面积的30%~60%,Datapath已经成为现代数字集成电路的非常重要的组成部分。因此,Datapath单元布局的问题也引起人们的极大重视。如果这一类电路能够被很好的布局布线,那么电路的集成度和性能将会有很大提高,同时时延、布局面积和拥挤度等都会有所改善。
1 国内外datapath布局的基本情况
传统的布局布线方法只是基于时延、布局面积和拥挤度等作为约束条件进行优化,数据通路本身的特殊性在布局布线当中并没有得到充分的考虑,因此,这种高性能规则化的数据通路电路在布局布线当中没有达到良好的效果。总结国内外现有的设计流程和算法,大致可以分为两种类型,一类是综合工具,一类是提取工具。
Terry Tao Ye提出的抽象物理模型算法属于综合工具:该算法对电路综合前的逻辑设计信息进行整理,对其中的功能块进行建模,对每一种运算单元建立相应的标准单元组,并抽象成具有不同I/O数量和类型的矩形,然后在布局前预处理网表,采用匹配的方法决定标准单元的归属,并把这些单元在布图区域里进行映射从而完成布局。A.Chowdhary提出的一个自动模板匹配法也属于综合工具,该算法同样是根据电路逻辑设计的结果自动生成一些模板,然后对网表中的单元进行匹配,不同的是,他建立的单元组是树状的。上述这两种方法拥有“综合工具”类方法的共同点,就是在提取规则性信息时要求回溯到综合阶段以前的硬件描述语言中,从中得到大多数信息。但是,在大多数实际情况中,布局算法的输入是纯粹的综合后的电路网表,并没有初始硬件描述,原有的规则性信息在综合后都丢失了,这类算法在这种情形下几乎不再适用。“提取工具”类算法恰好相反,它是在电路网表中通过一定的提取算法进行规则性信息的提取,而不需要电路综合前的硬件描述信息,因而特别适用于一般意的datapath单元布局。R.X.T. Nijssen提出了一种基于单元连接关系分析的提取算法,该算法通过分析单元连接度和数据流向等电路属性来判断单元之间的关系,并据此提取规则单元。国内清华大学的博士也提出了一种基于单元规则排列的datapath布局算法(DPP)能够保持bit slice结构,并且能够提高功率和减小布局面积,还可以结合到任何P&R工具当中,算法提出了一个新的不规则度(irregularity degree)模型来衡量单元之间连接关系的规则性,并根据这个模型提出了规则提取算法,由提取算法抽取的规则单元排列成矩阵,最后算法把规则矩阵转化为并行约束并通过二次布局算法实现了datapath单元布局。
2 datapath结构特点
Datapath是并行进行多位数操作的数字集成电路,其在逻辑上和物理结构上具有规则性,与随机逻辑单元(即控制逻辑单元)不同,它经常用于算术逻辑单元,每一个操作会和一个功能块相关,如图1所示。客户的要求不同,功能块就不同,一般有加法器、寄存器族、触发器、多路选择和多路控制器、译码器、解码器、比较器等。位之间的连接是由操作定义的,因此,电路中存在两种意义上的互连流,一种是数据流,一种是控制流。数据流一般是并行的多位数据。控制流可以是全局的控制信号,对每一位同时产生作用;也可以是局部的控制信号,控制相邻几位,如图2所示。
在标准单元模式的布局背景下,根据操作的数据位数,datapath的功能块被设计成相应个数的标准单元,每个单元负责一个数据位上的操作,相同功能块的单元形成列状排列的叫“列(word-line)”;一个列中的单元之间多通过控制线相连,不同功能块里对相同的位进行操作的单元可以排列成行叫“行(slice)”,相同行中的单元之间多通过数据线相连。这样,datapath电路在设计时就被看成是按行和列结构规则排列的单元矩阵,这个矩阵称为“规则矩阵”,矩阵中的单元称为“规则单元”,而datapath电路中规则单元成矩阵排列的这种特殊结构被称为bit-slice结构。图1为一个datapath电路的逻辑设计结构,图2为相应的成矩阵状排列的物理布局结构,这也是datapath电路最理想的布局结果。
如图3所示,正因为datapath电路的bit-slice结构具有高度的规则化和结构化,吸引了设计者们想要以规则化的布局方式达到高性能、布局面积小的目的。每一组功能相近的组件被称为datapath的一个stage,如图3,顶部的一组datapath组件也可以分为几个stage,电路的数据流向一般与stage顺序方向一致,但是stage内部也可以有自己的数据流向,如stage3,在位列之间也会有数据流,如stage2,一个stage到下一个stage之间,可以有一对多或多对一的输入输出关系。这种规则化的原理图一般可以整体转化为一个规则化的布局。在特殊情况下,数据流可能会很长,以至于无法形成一个简单规则的bit-slice结构,我们在布图当中就会解决这个问题。
3 datapath电路的布局要求
Datapath对布局的要求源于其自身的电学性能的要求。由于datapath电路一般由几百至几千个标准单元组成,规模较小,较一般芯片来说单元数量少,所以对线长的要求并不十分高。但由于datapath模块在整个芯片里承担主要的计算任务,因此对最大时延、串扰、信号时延平衡等性能指标的要求相对较高。其中时延是指信号到达一个单元的时间与要求时间的最大延迟,信号时延平衡则指同一信号到达同一功能块中不同位上的单元的时延差异,可以通过计算信号到达同一列上不同单元的延迟的最大、最小值的比值来大致衡量。对于最大时延的优化有已经很多文献研究,但对于信号时延平衡到目前并没有找到很好的数学模型,解决起来比较困难。但是,人们在长期的设计实践中发现:如果datapath单元的布局能够参考设计时给出的规则化的bit-slice结构,那么线网互联的延时将会得到改善,这是由于布局的过程从很大程度上借鉴了datapath电路本身的特点,datapath电路中比例最大的数据线(比如Bus线网)将最大程度的分布在行内,减少了线网在行与行之间的交叠;同时,由于行与行之间的相似性,类型相同的线网在长度和信号方向上都相差无几,这对减少信号偏差、降低串扰无疑十分有利,由此得到的布局结果往往能在最大时延和时延平衡性方面都获得良好的效果。另一方面,由于布局结果与datapath设计的拓扑结果十分一致,这将有利于设计者在综合阶段就能对datapath电路的时延等性能指标做出比较精确的估计,从设计的整体过程上提高电路的质量。也就是说:datapath电路特殊的结构和性能要求我们在布局过程中要使datapath电路能够很好的实现单元的规则化排列。
4 datapath电路布局的基本方法
Datapath电路的布局方法一般分为两个步骤,第一部是提取规则单元,第二布是规则单元布图规划。
4.1 规则单元的提取
实现单元规则化排列首先要掌握单元的规则性信息,即如何区分规则单元和自由单元,以及区分规则单元与在规则矩阵中相邻的其他单元之间的位置关系等。正常情况下,结构规则的逻辑单元一般都出现在datapath组件里,目前主要有两种提取规则单元的方法:一是覆盖,在所有可能要用的模块当中提取所有功能和结构相似的模块,然后选出最好的映射在电路当中。二是膨胀,发现相邻位块之间有相似的逻辑或结构的一部分逻辑门作为模板,再将周围电路与之前的模板进行比较,看是否具有相似的规则化,如果不规则度小于一定阈值的,则可以把模板扩大,继续膨胀找到相似结构,如果不规则度太大,则停止膨胀,得到最后相关的规则电路。
4.2 规则电路的布图规划
Datapath的布图规划就是要给datapath组件找到合适的相对位置,同时依据数据流的方向。其目的就是要实现在没有重叠布局的前提下,布图面积和互连线长达到最优化的结果。Datapath的布图规划最大的特点是线网的大多数是总线并且与数据流的方向一致。当数据流长度过大时,有两种方法解决,一种方法是把较长的为线分为几个部分然后把他们依次布局在电路中,以最大宽度和高度为约束,找到最优的分解办法和布图方式,如图4(a);另一种方法是用般的模块封装的算法并且把数据流方向的约束加上,确保每一级的操作都是按顺序的,如图4(b)。
参考文献
[1]Terry Tao Ye and Giovanni De Micheli.Data Path Placement with Regularity[C].In Proceedings of ICCAD 2000.
[2]A. Chowdhary,S.Kale,P.Saripella,N. Sehgal and R.Gupta.A General APProach for Regularity Extraction in DatapathCircuits[C].International Conference on Computer-Aided Design,1998.
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[6]Ulf J?lmbrant and MattiasWinsten.Structured Digital Design.CiteSeerx, Scientific Literature Digital Library and Search Engine[J].version 1.02,2007:1-4.
作者简介
郝燕芳(1990-),女,山西省晋中市人。现为中国矿业大学(北京)硕士研究生。研究方向为计算机系统结构、集成电路。
1CDIO工程教育理念
CDIO工程教育模式,是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式。是近年来国际工程教育改革的最新成果,CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写,以产品从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、与课程之间有机联系的方式学习掌握知识&-4。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织,这些学校采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践,取得了良好的效果。
2存在的问题与课程建设思想
微电子技术研究的中心问题是集成电路的设计与制造,将数以亿计的晶体管集成在一个芯片上。微电子技术是信息技术的基础和支柱,是21世纪发展最活跃和技术增长最快的高新科技,其产业已超过汽车工业,成为全球第一大产业。微电子工艺课程主要介绍微电子器件和集成电路制造的工艺流程,平面工艺中各种工艺技术的基本原理、方法和主要特点。其课程建设思想是使学生对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念,掌握当前微电子芯片制作的工艺流程、主要设备、检测方法及其发展趋势^7]。
但目前该课程教学中存在较多问题,教学效果不佳,主要有如下几点:(1)教材陈旧,没有较适合的双语教材,难以适应跨国际的微电子制造工艺新技术的快速发展;(2)教学内容信息量大,在教学时间短、内容多的情况下,教师难以合理安排教学进度;(3)在课程设置上重理论轻实践,技术性和实践性的内容较少,与迅速发展的工业实际脱节;(4)教学方法单一,理论联系实际不紧密,不利于学生课堂积极性的提高与创造性的发挥“5)实践教学环境较差,由于微电子工艺设备十分昂贵,有待加强高校精密贵重仪器设备和优质实验教学资源共享平台和运行机制的建设;(6)教评形式单一,忽略了实践教学与考核,致使大多数学生只是死记硬背书本知识的学习方式来应付考试。
3微电子工艺的课程建设
3.1教材选取及教学内容改革
本课程教材选用经历了《芯片制造一半导体工艺制程实用教程》、《现代集成电路制造工艺原理》到目前的首选教材:国外电子与通信教材系列中,美国MichaelQiurk和JulianSerda著《半导体制造技术》韩郑生的中文翻译本。该书不仅详细介绍芯片制造中的每一关键工艺,而且介绍了支持这些工艺的设备以及每一道工艺的质量检测和故障排除;并吸收了当今最新技术资料,如用于亚0.25pm工艺的最新技术:化学机械抛光、浅槽隔离以及双大马士革等工艺;内容丰富、全面、深入浅出、直观形象、思考习题量大,并附有大量的结构示意图、设备图和SEM图片,学生很容易理解,最主要的相对前两本教材,它更加突出实际工艺,弱化了较抽象的原理。
教学内容上采取调整部分章节,突出教学重点,并适当增减部分教学内容。本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理,并具有一定的工艺设计和分析能力,课程仅32学时,而教材分20章,600页,所以教师需要精选课堂授课内容。从衬底制备、薄膜淀积、掺杂技术到图形加工光刻技术以及布线与组装,所涉及的概念比较多,要突出重点:薄膜淀积(氧化、蒸发、溅射、MOCVD和外延等),光刻与刻蚀技术、掺杂技术,需章节调整系统整合;对非关键工艺的5~8章(介绍半导体制造中的化学药品、污染及缺陷等内容)只作为学生课后自学阅读。第2章的半导体材料特性已在“固体物理”课程中详细介绍,第3章的器件技术已在‘‘半导体物理“晶体管原理”课程中介绍,第20章装配与封装会在“集成电路封装与测试”课程中介绍,故无需重复讲解。将第9章集成电路制造工艺概况放在后面串通整过工艺讲解,即通过联系单项工艺流程,具体分析讲解典型的CMOS芯片制造工艺流程,如由n-MOS和p-MOS两个晶体管构成的CMOS反相器,这样能够加深对离子注入、化学气相淀积、光刻关键技术、集成电路的隔离技术以及VLSI的接触与互连技术等内容的理解。
另一方面,指导学生查阅相关资料,对教材内容作必要的补充,微电子工艺技术的发展迅速,因此需要随时跟踪微电子工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战。特征尺寸为45nm的集成电路已批量生产,高K介质/金属栅层叠结构、应变硅技术已采用。而现有的集成电路工艺教材很少能涉及到这些新技术,为了防止知识陈旧,应多关注集成电路工艺的最新进展,尤其是已经投入批量生产的工艺技术,及时将目前主流的工艺技术融入课程教学中。
3.2教学方法的改革
(1)开发多媒体工艺教学软件,利用多媒体技术,将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理,利用大量二维和三维的多媒体图片、视频来展示和讲解复杂的工艺构造过程。开发图文声像并茂的微电子工艺多媒体计算机辅助教学软件,给学生以直观、清楚的认识,有助于提高教学质量。
(2)微电子工艺综合共享实验平台建设,集成电路的制造设备价格昂贵,环境条件要求苛刻,运转与维护费用很大,国内仅部分高校拥有集成电路工艺试验线或部分实验分析设备。按照有偿服务或互惠互利原则共享设备仪器资源,创建各院校之间和与企业之间的“微电子工艺综合共享实验平台”可极大的提高集成电路工艺及其实验课程教学效果,即解决了一些院校资金短缺问题,同时也部分补偿了大型设备的日常使用和维护费用问题。其综合共享实验平台包括金属有机化合物MOCVD沉积技术、分子束外延、RF射频磁控溅射、XPS、XRD及AFM分析测试、光刻、离子注入等涉及投资巨大的仪器设备实验项目。
(3)拓展实践能力的校企合作,让学生带着理论知识走进企业的真实工程环境,探索利用企业先进的工艺线资源进行工艺实验教学与参观实习6-9]。参观实习能够使学生对集成电路的生产场地,超净环境要求具有深刻的感性认识,对单晶硅制造流程、芯片制造工艺过程以及芯片的测试和封装的了解也更加系统和全面。同时利用假期安排学生去企业实习,让学生参与企业的部分生产环节,亲身感受实际工艺生产过程,增加学生对企业的了解,也利于企业选拔优秀学生。
(4)工艺视频与工艺实验辅助教学,由于微电子工艺内容与生产密切结合,不能单靠抽象的书本知识教学,对于学生无法了解到的一些工艺实验与设备,可通过录像教学来补充。本学院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺设备录像与多媒体教学系统,结合国外英文原版的工艺流程视频,通过工艺视频把实际工艺流程、设备和设备操作等形象地展示在课堂。多媒体教学系统提供了氧化、扩散和离子注入三项工艺设备操作模拟,可使学生身临其境地对所学的基本工艺进行简单的模拟。同时结合课堂教学开设半导体平面工艺实验,主要包括以:氧化、光刻、扩散、蒸铝、反刻、划片、装架、烧结、封装。实验以教师讲解与学生动手相结合,既培养了学生的实际动手能力,又使学生掌握了科学分析问题的方法,激发了学生的学习兴趣,加深学生对课堂理论知识的理解。
3.3多元化的考核评价体系
对学生的考核是对其具体学习成果的度量,也是检验教学改革成效的重要手段,为了更科学合理的考核学生,我们建立了多元化的更加注重过程参与的考试评价体系,降低了期末考试在总成绩中所占比例,最大限度避免学生靠死记硬背来应付考试和学生创新思维被抑制、高分低能现象产生。这种多元化、过程性的成绩评定方法,强调知识的积累与构建过程,消除了学生重理论轻实践,考前死记硬背应付考试的弊病。总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。但加大平时成绩的权重,平时成绩即包括了作业与考勤,还包括综合性实验成绩、设计仿真、国外工艺视频翻译、专题小论文和专题PPT论坛团队成绩等。同时在期末考题中增加openanswerquestion型、工艺过程设计型题目110-11。
4结语
1、软件工程。专业介绍:软件工程专业以计算机科学与技术学科为基础,强调软件开发的工程性,使学生在掌握计算机科学与技术方面知识和技能的基础上熟练掌握从事软件需求分析、软件设计、软件测试、软件维护和软件项目管理等工作所必需的基础知识、基本方法和基本技能,突出对学生专业知识和专业技能的培养,培养能够从事软件开发、测试、维护和软件项目管理的高级专门人才。培养要求:本专业是培养适应计算机应用学科的发展,特别是软件产业的发展,具备计算机软件的基础理论、基本知识和基本技能,具有用软件工程的思想、方法和技术来分析、设计和实现计算机软件系统的能力,毕业后能在IT行业、科研机构、企事业中从事计算机应用软件系统的开发和研制的高级软件工程技术人才。就业方向:本专业学生毕业后可以从事各级各类企事业单位的办公自动化处理、计算机安装与维护、网页制作、计算机网络和专业服务器的维护管理和开发工作、动态商务网站开发与管理、软件测试与开发及计算机相关设备的商品贸易等方面的有关工作。除考取国内外名牌大学研究生外,主要毕业去向是计算机软件专业公司﹑信息咨询公司﹑以及金融等其它独资、合资企业。
2、通信与信息系统。研究方向:新一代通信网络、光纤宽带通信网、网络探测和网络管理、移动通信、宽带/高速无线通信、卫星通信、专用无线通信系统、网络与信息安全、电子商务、通信抗干扰系统、电子对抗系统、指挥自动化系统、卫星遥感系统、信息编码与信号传输、语音与图像处理及多媒体通信技术、通信信号处理、自适应信号处理、语音信号处理、图象处理等。培养目标:本专业研究生能从事通信、信息科学及相关领域的科研开发与教学工作;较为熟练地掌握一门外国语,以便进行学术研讨;能在本学科及相关学科领域独立开展工作。专业特色:通信与信息系统是一级学科信息与通信工程下设的二级学科。该专业是现代高新技术的重要组成部分,是信息社会的主要支柱,是国民经济高速发展的前提,国家的神经系统和命脉。现代通信与信息技术正影响着我们生活的方方面面。
3、地图学与地理信息系统。专业介绍:地理信息系统(geographic information system或 geo-information system,简称GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。培养要求:本专业根据地图学、遥感和地理信息系统在国内外的最新研究成果、发展趋势和相关的技术应用需求,设立了资源与环境信息系统、地理空间与地理过程模拟、网络GIS及地图制图等研究方向,培养环节包括课程学习、教学实践、学术活动、科学研究、系统开发及学位论文等。就业前景:随着国家近几年的扩招比例逐渐增大,高校毕业生就业难的问题已经存在, GIS专业的学生数量也在不断增加,就业压力也是不言而喻的。学生们应该认识到当前的大形势,然后正确定位。现在的各行业在未来都不能不应用GIS,科研地学研究,车船导航定位,军事指挥,救灾抢险,城市规划,旅游,只要是你能想到的没有不能和GIS扯上关系的!应用如此之广,为毕业生提供更多的就业机会。
4、电子与通信工程。专业介绍:电子通信工程英文名为Electronics and Communication Engineering,是电子科学与技术和信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,利用电子科学与技术和信息技术的基本理论解决电子元器件、集成电路、电子控制、仪器仪表、计算机设计与制造及与电子和通信工程相关领域的技术问题,研究电子信息的检测、传输、交换、处理和显示的理论和技术。研究方向:电子与通信工程专业研究内容包括信息传输、信息交换、信息处理、信号检测、集成电路设计与制造、电子元器件、微波与天线、仪器仪表技术、计算机工程与应用等。就业方向:学生毕业后可在通信企事业单位从事通信网络的设计和维护工作,并能从事通信系统的建设、监理及通信设备的生产、营销等方面工作。
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