驗證模擬電子技術(shù)是一門所有電類工科專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課［1］，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)可以掌握半導(dǎo)體物理器件、單級和多級放大電路、集成運(yùn)算器、穩(wěn)壓電源等知識，為后續(xù)微機(jī)原理應(yīng)用、單片機(jī)技術(shù)、高頻電子技術(shù)等專業(yè)課程學(xué)習(xí)做好知識鋪墊［2］。然而，傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)教學(xué)以課本理論公式講授推導(dǎo)為主，以采用模擬實驗箱或?qū)嶒炁_的驗證性實驗為輔，具有物理概念抽象、分析方法復(fù)雜、動手設(shè)計困難等特點(diǎn)［3］。因此，學(xué)生普遍反映該課程學(xué)習(xí)起來困難，考試通過率不高，學(xué)習(xí)興趣不足。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，集成電路行業(yè)已經(jīng)被視為與鋼鐵和石油工業(yè)同等重要的、具有戰(zhàn)略意義的國家命脈行業(yè)，其技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)成為衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、工業(yè)先進(jìn)、國防實力的重要標(biāo)志［4］。特別是在“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”的新時代工科建設(shè)背景下［5］，如何培養(yǎng)出優(yōu)秀的適合集成電路行業(yè)需求的大學(xué)本科畢業(yè)生已經(jīng)成為了各本科院校亟待解決的問題。為了培養(yǎng)學(xué)生的集成電路設(shè)計能力，提高學(xué)生對于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的認(rèn)同度和興趣感，本文探究了一種面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)教學(xué)改革方法，使用Cadence和HSPICE仿真軟件對模擬電子技術(shù)課本中的典型電路進(jìn)行仿真分析，進(jìn)而驗證其理論的正確性。

1傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教學(xué)

1．1傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)理論教學(xué)模式。傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)理論教學(xué)采用教師課堂知識灌輸形式，即教師通過板書和PPT的方式在課堂上給學(xué)生講授推導(dǎo)書本中的理論公式，通過已學(xué)的知識來推導(dǎo)和驗證新的理論和公式［6］。例如在學(xué)習(xí)第二章“基本放大電路”時，教師是通過圖解法和微變等效電路法來推導(dǎo)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和交流電壓增壓。圖1為采用圖解法求解的單管共射電路，圖中通過虛線把晶體管和外圍電路分開，當(dāng)輸入信號ΔUI為0時，在晶體管的輸入回路中既應(yīng)該滿足輸入特性曲線，又應(yīng)滿足外圍電路參數(shù)，因此:UBE=VBB－iBRb(1)圖2為單管共射電路的輸入特性曲線，由1式可以確定圖中的輸入回路負(fù)載線，其中斜率為-1/Rb，輸入回路負(fù)載線與輸入特向曲線的交點(diǎn)Q就是電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。圖3為單管共射電路的輸出特性曲線，與輸入回路一樣，在輸出特性曲線中靜態(tài)工作點(diǎn)既應(yīng)在IB=IBQ曲線上，又應(yīng)滿足外圍電路特性:UCE=VCC－iCRC(2)由2式可以確定圖3中的負(fù)載線，其中負(fù)載線的斜率為-1/RC，IB=IBQ與輸出特性曲線的交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，其縱坐標(biāo)值為ICQ，橫坐標(biāo)值為UCEQ。通過圖解法可以求出單管共射電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，采用微變等效電路法可以求解電路的H參數(shù)，計算電路的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻等［7］。同樣，集成運(yùn)算放大電路、放大電路的頻率響應(yīng)、波形的發(fā)生和信號轉(zhuǎn)換等章節(jié)都是采用傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)法來向?qū)W生講解的。傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)理論教學(xué)雖然可以使學(xué)生掌握課本中的基本概念和定理，但是繁雜的64物理概念以及抽象的公式推導(dǎo)過程往往讓學(xué)生感覺到入門難、理解難、掌握難，僅僅依靠課堂理論灌輸?shù)慕虒W(xué)模式就成為了一種“空對空”的教學(xué)模式［8］。1．2傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)模式。傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)主要采用模擬實驗箱或模擬實驗臺模式，即學(xué)生通過導(dǎo)線插針在現(xiàn)有的實驗箱或?qū)嶒炁_上連接各種電子元器件或模塊來搭建模擬電路的方式［9］。傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)模式雖然可以通過現(xiàn)有的模擬實驗箱或?qū)嶒炁_驗證課本理論，較為靈活的設(shè)計簡單模擬電路。但是，傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)模式存在諸多缺點(diǎn):(1)傳統(tǒng)的模擬實驗箱或?qū)嶒炁_一般采用導(dǎo)線插針方式，在實驗過程中容易發(fā)生插針折斷堵塞插孔情況，影響設(shè)備德正常使用。(2)隨著機(jī)箱設(shè)備的老化，設(shè)備內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)線或底座虛斷、接觸不良等情況，造成實驗結(jié)果的失真。(3)由于傳統(tǒng)實驗箱或?qū)嶒炁_采用模塊集成方式，一般只包含了課內(nèi)驗證實驗?zāi)K，難以激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

2面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)教學(xué)

2．1面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)理論教學(xué)模式。面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)在理論教學(xué)上采用“工程向?qū)Хā钡慕虒W(xué)思路，首先由教師結(jié)合生活實例提出一個具體的工程問題，讓學(xué)生知道所學(xué)知識可以使用到日常生活中去，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。然后教師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，通過課堂講授向?qū)W生傳輸工程項目所需的理論知識和定理，與傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)模式相比，面向集成電路設(shè)計的課堂理論教學(xué)在知識點(diǎn)講授上按照“知識鏈”模式，即教師在教學(xué)內(nèi)容安排上不再按照傳統(tǒng)知識章節(jié)的順序，而是以工程項目為導(dǎo)向，把做工程項目所需的知識點(diǎn)串在一起講解。以設(shè)計“集成運(yùn)算放大器”為例，集成運(yùn)算放大器一般包括:偏置電流產(chǎn)生電路、差分輸入放大電路、中間放大電路、功率放大電路四部分模塊電路組成［10］。因此教師在課程內(nèi)容安排上首先講解偏置電流產(chǎn)生電路和電流復(fù)制電路，可以通過電流鏡和微電流源的工作原理來講解。然后講解差分輸入放大電路，通過差分輸入放大電路的電路結(jié)構(gòu)以及如何提高電路的共模抑制比為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行講解。接著講解單級放大電路和多級放大電路的電壓放大原理，最后講解功率放大電路，主要向?qū)W生講解功率放大電路如何提高電路的帶負(fù)載能力。這樣學(xué)生具備了基礎(chǔ)知識之后就可以動手設(shè)計運(yùn)算放大電路。在向?qū)W生講解設(shè)計工程項目所需的基礎(chǔ)知識之后，教師再引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計模擬集成電路所用到的EDA(ElectronicDesignAutomation)軟件，這里以在模擬集成電路設(shè)計行業(yè)被廣泛使用的EDA軟件Cadence和HSPICE為例。由于Cadence是在Linux操作環(huán)境下運(yùn)行的，因此教師首先給學(xué)生講授簡單的Linux操作環(huán)境和基礎(chǔ)指令，使學(xué)生能夠初步掌握Cadence的運(yùn)行方法，接著教師引導(dǎo)學(xué)生在Cadence中進(jìn)行工程項目的原理圖設(shè)計，最后使用Cadence把所設(shè)計的電路網(wǎng)表文件導(dǎo)入到HSPICE軟件中進(jìn)行參數(shù)仿真。使用HSPICE可以對所設(shè)計電路進(jìn)行直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析以及蒙特卡羅最壞情況分析等。2．2面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)模式。面向集成電路設(shè)計的模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)采用“教師引導(dǎo)，學(xué)生開放設(shè)計”的教學(xué)模式。教師以“大作業(yè)”形式每學(xué)期給學(xué)生布置5～6道實驗課題，制定好項目參數(shù)。學(xué)生課下搜集項目資料，自主設(shè)計電路架構(gòu)并且進(jìn)行仿真驗證，最后提交項目結(jié)項報告。通過學(xué)生設(shè)計的電路參數(shù)是否達(dá)標(biāo)以及結(jié)項報告的內(nèi)容完整性給成合理的評判成績。圖5為指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計的基于CMOS工藝庫的運(yùn)算放大器原理圖，共分為三級:偏置電流產(chǎn)生電路、輸入級差分放大電路、中間級放大電路。學(xué)生把原理圖輸入到Cadence中可以生成電路參數(shù)網(wǎng)表，再使用HSPICE仿真軟件進(jìn)行參數(shù)調(diào)試。最終可以仿真電路的開環(huán)增益、輸入共模抑制比、電源抑制比等參數(shù)。

3結(jié)語

摘要：基于中國集成電路的市場狀況和發(fā)展?fàn)顩r，提出發(fā)展面對的問題，包括政策導(dǎo)向、市場需求、專業(yè)人才。從市場轉(zhuǎn)向和發(fā)揮優(yōu)勢方面，分析中國集成電路跨越式發(fā)展的機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：集成電路；市場狀況；設(shè)計業(yè)；政策導(dǎo)向

自從1950年第一個晶體管的誕生，不到十年的時間就出現(xiàn)了第一塊集成電路，從此在人類的市場上走向了集成電路的熱潮。如今集成電路發(fā)展迅速，集成電路的市場也迅速擴(kuò)大，它正在潛移默化地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式。集成電路的發(fā)展，它在經(jīng)濟(jì)和政治的多個方面具有多種戰(zhàn)略意義，甚至可以作為一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)來支持未來的發(fā)展。

1中國集成電路的基本情況

1.1市場狀況。最近幾年世界上經(jīng)濟(jì)的變化對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說，既充滿挑戰(zhàn)又充滿著許多機(jī)遇[1-4]。第一個方面世界的金融危機(jī)處于低谷時期；第二個方面政府和企業(yè)抵制全球半導(dǎo)體。這是導(dǎo)致集成電路的危機(jī)，那么我們怎樣保持產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動產(chǎn)業(yè)逆勢而上呢，這就需要看中國集成電路的產(chǎn)業(yè)如何對待世界金融危機(jī)。大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國集成電路在2005年以來迅速降低，后四年又緩慢降低。其原因在于受金融危機(jī)影響的發(fā)達(dá)國家影響了中國集成電路的消費(fèi)者。1.2發(fā)展?fàn)顩r。在世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，中國集成電路產(chǎn)業(yè)在2010年也取得了增長，這是自集成電路產(chǎn)業(yè)開展以來第一次迅速的增長。據(jù)可靠的數(shù)據(jù)表示，2010年國內(nèi)集成電路的交易額為1000多億，相比于之前可謂是爆發(fā)性的增長。很多相關(guān)的工程也因此在2010年全面啟動，我國也啟動了集成電路設(shè)計專項的計劃，支持有實力的企業(yè)。進(jìn)一步強(qiáng)化集成電路，推動中國品牌的戰(zhàn)略目的，提升企業(yè)的整體能力。尤為重要的是在2010年的節(jié)點(diǎn)上，中國的集成電路在世界上是一個重要的里程碑，中國以很快的姿態(tài)走出了世界的金融危機(jī)，站在一個全新的起點(diǎn)上重點(diǎn)發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)重新站在世界的舞臺上。

2中國集成電路發(fā)展面對的問題

【摘要】現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的高速發(fā)展使得傳統(tǒng)的數(shù)字電路設(shè)計模式已經(jīng)無法跟上時代的需求。在未來，通過硬件描述語言來輔助設(shè)計也是未來電路設(shè)計的發(fā)展趨勢。Vhdl的出現(xiàn)讓現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計得到了完善，對于今后相關(guān)工作也具有重要的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字集成電路；Vhdl；應(yīng)用

Vhdl最早出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代末，主要用于電路設(shè)計的一種高級程序語言。目前這種語言是現(xiàn)代的電路設(shè)計中的重點(diǎn)，其優(yōu)勢也相對突出。它的出現(xiàn)完善了現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)，讓內(nèi)部程序和外部程序形成了良好的協(xié)調(diào)，在技術(shù)上實現(xiàn)了創(chuàng)新化，也是未來科技研究的重要方向。筆者也根據(jù)自身的工作經(jīng)驗，就如何實現(xiàn)Vhdl的合理應(yīng)用提出了自己的看法。

1.Vhdl簡介

1.1Vhdl的概念。Vhdl即超高速集成電路硬件描述語言，在數(shù)字電路設(shè)計當(dāng)中普遍使用。而在中國，通常運(yùn)用于ASIC、FPGA或是CPLD的設(shè)計當(dāng)中。Vhdl主要描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為，從語法上和傳統(tǒng)的計算機(jī)高級語言類似。其系統(tǒng)的設(shè)計理念涉及到內(nèi)部功能和算法也包括外部端口，在對設(shè)計實體定義外部界面之后，其它設(shè)計也可以直接對實體進(jìn)行調(diào)用，這也是Vhdl系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。與其它的一些硬件描述語言相比，Vhdl在行為描述能力上更加出眾，也是目前設(shè)計領(lǐng)域最常見的意見描述語言，從邏輯上保障電子系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而其大量的庫函數(shù)和語句，在系統(tǒng)設(shè)計早期就能對系統(tǒng)可行性進(jìn)行判斷，從而在仿真模擬的基礎(chǔ)上來進(jìn)行完善和優(yōu)化。即便是設(shè)計者對硬件結(jié)構(gòu)不完全掌握的前提下，也不需要對設(shè)計目標(biāo)器件進(jìn)行管理，也可以進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計[1]。1.2Vhdl的特點(diǎn)。Vhdl的設(shè)計描述功能是多層次化的，既可以對門級電路進(jìn)行描述，也可以對系統(tǒng)級電路進(jìn)行描述。描述的方式可以通過結(jié)構(gòu)描述、行為描述和寄存器描述三種方式，必要時還能通過配合協(xié)調(diào)的方式來進(jìn)行。此外，在硬件電路模型的設(shè)計上，Vhdl也能體現(xiàn)其特點(diǎn)，重點(diǎn)在于給硬件描述提升了自由度，并支持傳輸延遲，讓設(shè)計者們能夠創(chuàng)建高層次的系統(tǒng)模型，使系統(tǒng)模型能夠具備合理的穩(wěn)定性。圖1Vhdl的具體設(shè)計流程Vhdl目前是IEEE標(biāo)準(zhǔn)下的硬件描述語言，因此現(xiàn)階段的大多數(shù)EDA工具都能支持Vhdl的使用，且主要的設(shè)計來源是Vhdl的源代碼，因而其結(jié)構(gòu)化的優(yōu)勢也能讓其易修改，且支持同步電路和異步電路的設(shè)計[2]。設(shè)計人員可以通過邏輯行為來描述電子系統(tǒng)。作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語言，其強(qiáng)大的控制能力也能讓模塊更加具有利用價值，且模塊可以通過預(yù)先設(shè)計的方式來進(jìn)行存放，在后續(xù)的設(shè)計環(huán)節(jié)中也可以進(jìn)行調(diào)用，讓設(shè)計成果進(jìn)行交流，使得設(shè)計描述轉(zhuǎn)移的過程具備可行性。Vhdl的兼容性和獨(dú)立性也可以讓系統(tǒng)運(yùn)行完全脫離電子加工設(shè)備，并保障系統(tǒng)的合理運(yùn)行，隨時進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的有效復(fù)制。例如圖1所展示的設(shè)計流程，就是對Vhdl特點(diǎn)的概括。1.3Vhdl的程序結(jié)構(gòu)。1.3.1庫庫是編譯后的數(shù)據(jù)集合，在庫中所存儲的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)體描述、實體定義和程序包、在利用Vhdl來進(jìn)行設(shè)計時，庫中的內(nèi)容就可以作為資源被利用，或是作為參考依據(jù)，庫還可以作為已經(jīng)編譯過的設(shè)計文件，便于設(shè)計者們進(jìn)行共享和有用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。1.3.2程序包。程序包是從本質(zhì)上來看是命名的聲明部分，可以利用包來將過程函數(shù)進(jìn)行邏輯性的安排。程序包由包說明和包體組成，任何可以出現(xiàn)在塊聲明中的語句，包括函數(shù)、類型、變量等都可以在包中使用，并且提供了全程變量。在程序包內(nèi)說明的數(shù)據(jù)對實體是透明化的。1.3.3實體實體既包括了大型的數(shù)字系統(tǒng)，也包含了小型的與門。實體的性質(zhì)可以看作是電腦硬件的CPU處理器，并且具備微處理器的特點(diǎn)。實體說明部分通常設(shè)計的是輸入和輸出的端口名稱和數(shù)據(jù)類型。1.3.4結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體是對設(shè)計實體的描述。從其根本性質(zhì)上來看，可以將其看作是一個功能模塊，對整個系統(tǒng)負(fù)責(zé)，而結(jié)構(gòu)體則是對功能模塊內(nèi)部的一種邏輯描述形式。換而言之，就是功能模塊的內(nèi)部細(xì)節(jié)和工作原理可以通過結(jié)構(gòu)體來進(jìn)行具體描述，并將其合理地展示出來[4]。1.3.5配置。配置是對不同層次的實體與結(jié)構(gòu)體關(guān)系的一種連接式說明。實體和結(jié)構(gòu)體的連接關(guān)系配置中，設(shè)計者們可以通過對配置語句的調(diào)整來為實體提供不同的結(jié)構(gòu)體匹配方式。例如在仿真設(shè)計當(dāng)中，就可以對不同的結(jié)構(gòu)體來進(jìn)行測試，選擇不同的結(jié)構(gòu)體來達(dá)到這一目標(biāo)。

2.數(shù)字集成電路設(shè)計中對Vhdl的應(yīng)用

根據(jù)*集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，*市科學(xué)技術(shù)委員會決定*年度集成電路設(shè)計專項項目指南。本年度專項將以戰(zhàn)略產(chǎn)品開發(fā)為導(dǎo)向，以共性、前沿技術(shù)研發(fā)為突破，與國內(nèi)超深亞微米與納米級工藝制造技術(shù)發(fā)展聯(lián)動，推進(jìn)集成電路應(yīng)用的系統(tǒng)解決方案和重點(diǎn)戰(zhàn)略產(chǎn)品的研發(fā)。

一、研究專題和期限

專題一：FPGA器件、配套軟件系統(tǒng)及其測試技術(shù)的研發(fā)

（一）研究目標(biāo)與內(nèi)容

研究目標(biāo)：

研發(fā)基于自主知識產(chǎn)權(quán)的FPGA器件，實現(xiàn)器件與配套軟件的產(chǎn)品化，并在通信、消費(fèi)類電子、汽車電子、工業(yè)控制、互聯(lián)網(wǎng)信息安全等領(lǐng)域得到應(yīng)用。研制與國際主流芯片兼容的抗輻照百萬門級FPGA，能夠滿足航空、航天等應(yīng)用工程的需求。

編者按：本文主要從IC設(shè)計人才短缺；應(yīng)用型IC設(shè)計技術(shù)人才需求日切；以社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計人進(jìn)行論述。其中，主要包括：隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加、未來我國IC卡設(shè)計人才需求巨大、IC設(shè)計專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)、巨大的商機(jī)也同時帶來了市場對IC卡設(shè)計人才的巨大需求、IC產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計上、對于應(yīng)用型的設(shè)計人員來講，是備受集成電路行業(yè)歡迎的、需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設(shè)計工程師、數(shù)字設(shè)計工程師和版圖設(shè)計工程師三類、國家對IC卡設(shè)計人才培養(yǎng)也很重視、IC人才需求問題的解決首先還是從高校開始等，具體請詳見。

摘要集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使人才需求量增加。本文通過對我國市場調(diào)查，得出應(yīng)用型集成電路設(shè)計人才是該行業(yè)目前大量需求的人才，并從幾個方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計需求分析

隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會公布的數(shù)據(jù)，08年中國IC產(chǎn)業(yè)對設(shè)計工程師的需求將達(dá)到25萬人，但目前國內(nèi)人才數(shù)量短缺這個數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號稱IC設(shè)計人才大戶，但相對于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘，其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計人才，而目前培養(yǎng)規(guī)模無法滿足。而在人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計人才更加受到歡迎。

一、IC設(shè)計人才短缺

2008年，全國集成電路（IC）人才需求將達(dá)到25萬人，按照目前IC人才的培養(yǎng)速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明，近日，從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到，目前全國高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個，每年從IC卡設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計師，而2008年，IC產(chǎn)業(yè)對IC設(shè)計工程師的需求量達(dá)到25萬－30萬人。有專家預(yù)測，到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過2000億元人民幣，而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設(shè)計師[1]。未來我國IC卡設(shè)計人才需求巨大。目前中國每年從IC設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計算機(jī)系，新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國目前只有十來所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)?？梢赃@樣說，這是因為我國很大程度上是沒有足夠的IC設(shè)計人才。

摘要:以黑龍江大學(xué)為例，對基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)方法進(jìn)行研究。目前，實驗教學(xué)方法有待改進(jìn)，實驗課程內(nèi)容相對簡單，實驗課程考核機(jī)制單一，應(yīng)通過課堂翻轉(zhuǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，對實驗課程內(nèi)容和模式進(jìn)行改革，完善考核機(jī)制，注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，深層次理解所學(xué)知識，提高實踐能力。

關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;數(shù)字集成電路設(shè)計;實驗教學(xué)方法

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型教學(xué)模式，它的核心理念是學(xué)生在進(jìn)行某一課程學(xué)習(xí)時，將課堂時間與課下時間翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高課堂時間利用率。這種教學(xué)模式翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)的教學(xué)理念、教學(xué)流程及教學(xué)參與者的角色，可以在很大程度上提高課堂時間利用率，同時培養(yǎng)學(xué)生討論、分析和解決問題的能力［1］。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式無法完全適應(yīng)當(dāng)前集成電路人才培養(yǎng)的要求。擬從黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程為切入點(diǎn)，研究基于翻轉(zhuǎn)課堂的實驗教學(xué)方法，以培養(yǎng)具有扎實專業(yè)知識、專業(yè)技能、創(chuàng)新精神的人才為目標(biāo)，致力于為黑龍江大學(xué)在滿足社會需求的高校人才培養(yǎng)方案的制定與實施歷程中探索行之有效的方法。

1數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字集成電路設(shè)計課程為黑龍江大學(xué)集成電路專業(yè)學(xué)生本科階段的必修課。傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)課程可使學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，熟練軟件使用過程，增強(qiáng)動手操作能力，但還存在如下三方面問題:A.實驗教學(xué)方法有待改進(jìn)。在傳統(tǒng)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗教學(xué)中，上課前，學(xué)生基本不了解實驗儀器和軟件，也不清楚實驗課的內(nèi)容。課程開始后，教師需要把相應(yīng)理論知識、儀器操作和軟件使用等內(nèi)容一一講授清楚，在有限學(xué)時內(nèi)，更多的講授時間就壓縮了學(xué)生動手實驗和探索更深入問題的時間，不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。B.實驗課程內(nèi)容相對簡單。目前，黑龍江大學(xué)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的內(nèi)容較為基礎(chǔ)，基本單元電路的設(shè)計仿真占比較大，開放性實驗項目不多。實驗內(nèi)容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎(chǔ)門電85路的仿真，學(xué)生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應(yīng)電路的網(wǎng)表，然后編寫對應(yīng)testbench文件并進(jìn)行仿真驗證所寫電路網(wǎng)表功能的正確性。這類基礎(chǔ)實驗有利于學(xué)生熟練掌握編程語言和軟件使用，并加深對基本單元電路的理解，但內(nèi)容相對簡單，對于學(xué)生設(shè)計綜合能力的進(jìn)一步培養(yǎng)還有所欠缺。C.實驗課程考核機(jī)制單一。傳統(tǒng)數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學(xué)的數(shù)字集成電路設(shè)計實驗課程的考核形式一般為學(xué)生每次實驗課程中是否完成了幾項規(guī)定的實驗內(nèi)容，所有實驗內(nèi)容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內(nèi)容具有固定性和同一性，成績較好的學(xué)生快速完成實驗內(nèi)容后難于進(jìn)一步進(jìn)行探索研究，這種簡單的考核方式無法很好反映出學(xué)生掌握實驗技能的梯度，也不利于學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新型思維進(jìn)行設(shè)計實驗，阻礙了學(xué)生的實踐能力發(fā)展。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革探索

編者按：本文主要從IC設(shè)計人才短缺；應(yīng)用型IC設(shè)計技術(shù)人才需求日切；以社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計人才進(jìn)行論述。其中，主要包括：隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加、未來我國IC卡設(shè)計人才需求巨大、中國目前只有十來所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計專業(yè)的學(xué)生、我國IC設(shè)計人員不足的一個重要的原因是IC設(shè)計是新興學(xué)科、到2010年中國半導(dǎo)體市場將占世界總需求量的6％，位居全球第四、IC產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計上、對于應(yīng)用型的設(shè)計人員來講，是備受集成電路行業(yè)歡迎的、在IC人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計人才的需求更大、國家對IC卡設(shè)計人才培養(yǎng)也很重視等，具體請詳見。

摘要集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使人才需求量增加。本文通過對我國市場調(diào)查，得出應(yīng)用型集成電路設(shè)計人才是該行業(yè)目前大量需求的人才，并從幾個方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計需求分析

隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會公布的數(shù)據(jù)，08年中國IC產(chǎn)業(yè)對設(shè)計工程師的需求將達(dá)到25萬人，但目前國內(nèi)人才數(shù)量短缺這個數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號稱IC設(shè)計人才大戶，但相對于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘，其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計人才，而目前培養(yǎng)規(guī)模無法滿足。而在人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計人才更加受到歡迎。

一、IC設(shè)計人才短缺

2008年，全國集成電路（IC）人才需求將達(dá)到25萬人，按照目前IC人才的培養(yǎng)速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明，近日，從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到，目前全國高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個，每年從IC卡設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計師，而2008年，IC產(chǎn)業(yè)對IC設(shè)計工程師的需求量達(dá)到25萬－30萬人。有專家預(yù)測，到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過2000億元人民幣，而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設(shè)計師[1]。未來我國IC卡設(shè)計人才需求巨大。目前中國每年從IC設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計算機(jī)系，新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國目前只有十來所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)?？梢赃@樣說，這是因為我國很大程度上是沒有足夠的IC設(shè)計人才。

編者按：本文主要從IC設(shè)計人才短缺；應(yīng)用型IC設(shè)計技術(shù)人才需求日切；以社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)應(yīng)用型IC設(shè)計人才進(jìn)行論述。其中，主要包括：隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加、我國IC設(shè)計人員不足的一個重要的原因是IC設(shè)計是新興學(xué)科、未來幾年內(nèi)中國芯片生產(chǎn)有望每年以42％的速度遞增、現(xiàn)在的焦點(diǎn)已經(jīng)移到了IT產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)IC設(shè)計上、對于應(yīng)用型的設(shè)計人員來講，是備受集成電路行業(yè)歡迎的、IC版圖設(shè)計師的主要職責(zé)是通過EDA設(shè)計工具、國家對IC卡設(shè)計人才培養(yǎng)也很重視、IC人才需求問題的解決首先還是從高校開始等，具體請詳見。

摘要集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使人才需求量增加。本文通過對我國市場調(diào)查，得出應(yīng)用型集成電路設(shè)計人才是該行業(yè)目前大量需求的人才，并從幾個方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞應(yīng)用型人才IC設(shè)計需求分析

隨著我國IC產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)人才的需求量也日益增加。根據(jù)上海半導(dǎo)體和IC研討會公布的數(shù)據(jù)，08年中國IC產(chǎn)業(yè)對設(shè)計工程師的需求將達(dá)到25萬人，但目前國內(nèi)人才數(shù)量短缺這個數(shù)字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號稱IC設(shè)計人才大戶，但相對于其在內(nèi)地業(yè)務(wù)發(fā)展的需要還是捉襟見肘，其關(guān)聯(lián)企業(yè)每年至少需要吸納數(shù)百名IC設(shè)計人才，而目前培養(yǎng)規(guī)模無法滿足。而在人才的需求中，應(yīng)用型IC設(shè)計人才更加受到歡迎。

一、IC設(shè)計人才短缺

2008年，全國集成電路（IC）人才需求將達(dá)到25萬人，按照目前IC人才的培養(yǎng)速度，今后10年，IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院舉行的國家信息技術(shù)緊缺人才培養(yǎng)工程——CSIP-AMD集成電路專項培訓(xùn)開班儀式上了解到的。同樣有數(shù)據(jù)表明，近日，從清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)了解到，目前全國高校設(shè)有微電子專業(yè)總共只有10余個，每年從IC卡設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的碩士生也只有二三百人。在國內(nèi)大約僅有不足4000名設(shè)計師，而2008年，IC產(chǎn)業(yè)對IC設(shè)計工程師的需求量達(dá)到25萬－30萬人。有專家預(yù)測，到2008年底僅北京市IC及微電子產(chǎn)業(yè)就將超過2000億元人民幣，而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設(shè)計師[1]。未來我國IC卡設(shè)計人才需求巨大。目前中國每年從IC設(shè)計和微電子專業(yè)畢業(yè)的高學(xué)歷的碩士生只有數(shù)百人。中國現(xiàn)有400多所高校設(shè)置了計算機(jī)系，新近又特批了51所商業(yè)化運(yùn)做的軟件學(xué)院。但這些軟件學(xué)院和計算機(jī)系培養(yǎng)的是程序員。中國目前只有十來所大學(xué)能夠培養(yǎng)IC設(shè)計專業(yè)的學(xué)生。因此IC設(shè)計專業(yè)人才處于極其供不應(yīng)求的狀態(tài)?？梢赃@樣說，這是因為我國很大程度上是沒有足夠的IC設(shè)計人才。

為加快*省集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)核心技術(shù)創(chuàng)新能力，培植高端產(chǎn)業(yè)，帶動國民經(jīng)濟(jì)與社會相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展，經(jīng)省政府同意，特提出以下意見。

一、充分認(rèn)識加快發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性

集成電路產(chǎn)業(yè)對于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有高倍增性和關(guān)聯(lián)度。集成電路技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以推動消費(fèi)類電子工業(yè)、計算機(jī)工業(yè)、通信工業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路芯片作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能化改造的核心，對于提升整體工業(yè)水平和推動國民經(jīng)濟(jì)與社會信息化發(fā)展意義重大。此外，微電子技術(shù)及其相關(guān)的微細(xì)加工技術(shù)與機(jī)械學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)相結(jié)合，還能衍生出新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。集成電路技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為一個國家和地區(qū)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級、轉(zhuǎn)變增長方式、改善資源環(huán)境、增強(qiáng)競爭優(yōu)勢，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

*省資源環(huán)境良好，集成電路設(shè)計和原材料生產(chǎn)具有比較優(yōu)勢，具有一批專業(yè)從事集成電路設(shè)計和原材料生產(chǎn)的企業(yè)及水平較高的專業(yè)人才隊伍。*省消費(fèi)類電子工業(yè)、計算機(jī)工業(yè)、通信工業(yè)以及利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)與社會信息化的發(fā)展為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了現(xiàn)實需求的空間。各級、各部門要高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有基礎(chǔ)有條件的地區(qū)要充分發(fā)揮地域優(yōu)勢、資源優(yōu)勢，加強(qiáng)規(guī)劃，因勢利導(dǎo)，積極組織和推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快招商引資步伐。省政府有關(guān)部門要切實落實國家和省扶持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項政策，積極推動和支持*省集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、發(fā)展思路和原則

（一）發(fā)展思路。根據(jù)*省集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，當(dāng)前以發(fā)展集成電路設(shè)計和原材料生產(chǎn)為重點(diǎn)，建成國內(nèi)重要的集成電路設(shè)計和原材料生產(chǎn)基地。以內(nèi)引外，促進(jìn)外部資金、技術(shù)、人才和芯片加工、封裝、測試項目的進(jìn)入，建立集成電路生產(chǎn)基地。

一、集成電路產(chǎn)業(yè)的特征

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，是衡量一個國家裝備水平和競爭實力的重要標(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個月增加一倍。即每18個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)時限準(zhǔn)確地擺在競爭者面前的規(guī)律，為企業(yè)提出了一個“永難喘息”，否則就“永遠(yuǎn)停息”的競爭法則。