余逸男 武昌理工学院

集成电路设计课程实验教学优化探讨

余逸男 武昌理工学院

“集成电路设计”课程具有理论教学难度大和实践性强的特点，在课程设计方面要采用理论教学和实验教学相结合的方式。本文主要从优化理论教学内容、优化实验教学内容、针对不同的集成电路设计课程设计实验项目、校企合作，联合培养等方面进行改革，使学生既能深刻理解理论知识，又能提高集成电路设计能力，进而激发学生的学习兴趣，充分发挥其创造性，强化其动手能力。

集成电路设计；教学改革；课程优化

引言

随着我国的信息产业迅速发展，对信息技术人才，尤其是集成电路设计专业方面的人才需求急速增加。在这样的背景下，很多高等院校都开设了微电子学专业。《集成电路原理与设计》和《集成电路设计EDA实验》课程是微电子学专业的鸡车核心课程，教学的好坏关系到办学的质量，尤其是《集成电路设计EDA实验》课程，强调学生的实际动手能力，关系到学生的就业竞争力和前景。教学实践发现，次课程的教学可以通过对实验课程开课时间、先前理论课程的重点内容、基于工业界主流电子设计自动化（EDA）工具的实验平台的搭建和教学实例的选择进行优化，以调动学生学习的积极性，增强学生的动手能力，使学生从整体上掌握集成电路设计的流程，并与工业界接轨，从而提高就业竞争力。

1.原“集成电路设计”课程教学情况分析

1.1 学生方面

集成电路设计是基本的理论基础知识，具有较强逻辑性和抽象性，并且内容枯燥乏味，大部分学生会产生难学、学不懂、不会学，对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面，学习更加困难，没有足够的学习兴趣，都是基于被动学习和应付考试的，因此集成电路设计课程的教学目标很难实现。

1.2 教师方面

目前大学很多年轻教师都是直接由学生转变为老师的，教学经验和实践经验都是不足的，教学过程中更多的是简单完成教学任务，照搬课本内容，与当下的科研技术联系不大，容易让学生产生厌学行为，对学习兴趣提成起不到积极作用。这部分课程都是分为理论知识和实验操作的，不同老师各讲各的知识，理论学习与实践融合不到一起，造成学生的学习效率相应降低。

1.3 重传统轻前沿，造成内容片面

在实际教学中讲解经典的传统案例固然是学生们打好基础的有效手段，但是集成电路是一种技术更新周期非常短的行业，教学中不能紧扣行业发展前沿知识，传统课程内容不符合实际工作需要，过多的偏重于数字系统和模拟电路设计理论，学生失去学习兴趣的同时，培养的人才也是不符合社会需求的。

2.集成电路设计教学课程优化措施

2.1 优化理论教学内容

“集成电路设计”课程主要内容包括集成电路设计基本概念、硬件描述语言和使用EDA 工具进行逻辑综合、仿真、版图设计等。以系统芯片设计流程为主线安排教学内容，便于初次接触该知识的学生能够学习和掌握系统芯片的设计流程和方法。电子设计自动化技术（EDA技术）成为集成电路课程的必需技术，是以计算机硬件和系统软件为工作平台，继承和借鉴了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而研制成的电子CAD通用软件包。集成电路系统整个设计都要用到EDA技术，包括集成电路系统的仿真、逻辑综合、自动布局布线和版图设计等。因此，EDA技术已经成为当前高校电子类课程教学的热点；（1）课程原理内容要精选，打好学生的基础应用能力。原理部分将集成电路设计中电路与系统的视角统一起来， 在深入介绍纳米尺度下半导体器件基本知识和最基本的门电路之后，即对复杂的门、存储器、加法器等模块电路做一个引入式学习，仅介绍这些模块电路的基本结构和基本功能，深入的讨论放在实践过程当中，寓理论学习于实践之中。因为在纳米尺寸下，集成电路设计面临着串扰、功耗、信号完整性等更多新挑战，这些都必须得到系统的了解，并在实践课程中深入进行；（2）“集成电路系统设计”课程教学从内容到方法都随着EDA工具的使用和演示发生根本性变革，实现了从中小规模的分立器件上升到大规模可编程集成器件、从自底向上的设计方法上升到自顶向下的专用集成电路（ASIC）和系统芯片（SoC）设计方法的质的飞跃；（3）引入科技前沿技术作为教学内容，这样才能激发学生的学习兴趣。教学要把最新科研文献中的集成电路设计前沿动态及时传递给学生们，驱动学生的好奇心，并激发学生的创新能力，使实践教学能够体现前沿性、实用性和前瞻性．

2.2 优化实验教学内容

集成电路设计实验教学要满足不同学生的需求，可以分层次设计实验教学内容： 验证性实验、设计性实验、综合性实验。针对每一种实验设计不同的实验题目，这样学生可以根据自己的兴趣选择适合自己的，并且鼓励学生多寻找和设计更多的课外实验课题。比如验证型实验通过优化实验教学内容，要以引导和自主实践为教学模式，将科研与教学贯通，形成科研、综合实验和毕业设计相结合的体系，有助于学生真正掌握编程和动手调试程序的能力。对于设计性实验有多种多样的，如ADC模数转换、键盘扩展实验、步进电机控制实验、时钟显示等实验，在熟悉关逻辑器件的功能及管脚基础上，再实际操作就可以大幅度提高成功率，进而使学生对硬件电路有一个感性认识，同时通过观察显示结果激发学生的兴趣。综合性实验的实现电路和控制逻辑更加复杂，需要学生具有一定的系统设计能力才能完成，学生可以通过 EDA 软件对完成的实验进一步复习和总结，以提高实验效果。

2.3 校企合作，联合培养

学校要组织学生到企业进行集成电路产业调研，通过实地了解明确学生的目标定位，促进学生积极学习，知道未来工作的选择方向。青年教师也可以到企业锻炼，学习实践理论，使所教内容与社会需求相联系。要求企业专家到学校讲座，并与学校教师制定适合学生的实训项目，加强学校培养和企业用人之间的联系。鼓励学生参加各类电子设计比赛，在实践中锻炼创新能力和综合能力，大大提高学生解决复杂问题的能力。

3.结束语

针对集成电路设计课程的问题进行优化设计，在改革的课程中要求学生更多的做实验，增强学生动手能力和解决问题能力。只有这样才能缩小高校集成电路相关专业与社会需求之间的差距，为社会培养合格人才。

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