集成电路设计论文范文

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二、如何让学生成为课堂的主人

“以教师为中心”“以灌输为主要形式”的传统教学方式已经无法适应新时代的需求。如果教师仅根据教材对内容进行枯燥的讲解，无法抓住学生的注意力，学生很容易溜号，影响课堂教学质量。因此可以通过引进研究型教学模式、师生互动来活跃课堂气氛。所谓“研究型教学模式”即将教师由知识的传授者转变为学习的指导者，将学生由被动的学习转变为主动的学习。如何使学生成为课堂的主人，在教学实践中发现培养学生的问题意识是课堂教学的有效手段，教师可以通过创设开放的问题情景，引导学生进入主动探求知识的过程，使学生围绕某类主体调查搜索、加工、处理应用相关信息，回答或解决现实问题。比如，以射频技术在物联网中的应用为开放课题，学生通过查资料，分析整理，更深刻体会了射频技术在智能家居、交通物流、儿童防盗等方面的应用，使学生在学习过程中主动把“自我”融入到课程中，敢于承担责任，善于解决问题。

三、让学生走上讲台

学生是课堂的主人，因此，可以改变以往教师在讲台上讲、学生坐在下面听的传统教学模式。让学生走上讲台可以将传统的讲授方式转换为专题研讨的教学模式。教师可以提前布置专题内容，如射频器件模型、射频电路设计、射频技术发展、射频技术的应用及未来发展趋势等。有个专题内容作为核心，学生可以在老师的指导下通过检索资料，组织分析资料，最终走上讲台向老师和其他学生讲述相关的内容。通过几年的实践，发现这样可以增加学生学习的主动性和自觉性、同时也能使学生对相关的问题发表各自的观点，形成对问题各抒己见、取长补短的研讨学习方式，大大拓宽学生的知识面以及综合表述能力。

四、通过实践教学加深理解理论教学内容

理论教学是掌握一门技术的基础，但实践教学也是必不可少的。学生在掌握一定的基础理论的同时，须要通过设计实践来强化巩固。实践教学的引入，不仅能够加深学生对理论知识的深入理解，洞悉细节，提高学生的动手能力，还可以培养学生创新思维及科研能力。因此，教师可以通过设置几个开放的课程设计内容来让学生主动研究探索。在本课程的教学中，本人已经有计划地进行了实践教学活动，例如，在实践教学中，曾经给学生布置了“用于GPS的低噪放电路设计”的实践设计。在该设计过程中，学生须要深入理解多方面知识，比如明确GPS的频段、确定低噪放的电路结构，并有效评估电路性能等。为了课程设计的顺利进行，学生须要进行查阅分析资料、软件安装、软件学习、电路设计、课程论文撰写等几个环节的分析设计工作，并最终在实践中系统深刻地理解掌握课程的理论内容，为以后的工作及深造打下坚实的基础。

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关键词应用型人才IC设计需求分析

随着我国IC产业的迅速发展，相应人才的需求量也日益增加。根据上海半导体和IC研讨会公布的数据，08年中国IC产业对设计工程师的需求将达到25万人，但目前国内人才数量短缺这个数字不止几十倍。例如我们熟知的威盛虽然号称IC设计人才大户，但相对于其在内地业务发展的需要还是捉襟见肘，其关联企业每年至少需要吸纳数百名IC设计人才，而目前培养规模无法满足。而在人才的需求中，应用型IC设计人才更加受到欢迎。

一、IC设计人才短缺

2008年，全国集成电路（IC）人才需求将达到25万人，按照目前IC人才的培养速度，今后10年，IC人才仍然还有20多万人的缺口。这是08年4月21日在沈阳师范大学软件学院举行的国家信息技术紧缺人才培养工程——CSIP-AMD集成电路专项培训开班仪式上了解到的。同样有数据表明，近日，从清华大学、电子科技大学、北京航空航天大学了解到，目前全国高校设有微电子专业总共只有10余个，每年从IC卡设计和微电子专业毕业的硕士生也只有二三百人。在国内大约仅有不足4000名设计师，而2008年，IC产业对IC设计工程师的需求量达到25万－30万人。有专家预测，到2008年底仅北京市IC及微电子产业就将超过2000亿元人民币，而到了2010年我国可能需要30万名IC卡设计师[1]。未来我国IC卡设计人才需求巨大。目前中国每年从IC设计和微电子专业毕业的高学历的硕士生只有数百人。中国现有400多所高校设置了计算机系，新近又特批了51所商业化运做的软件学院。但这些软件学院和计算机系培养的是程序员。中国目前只有十来所大学能够培养IC设计专业的学生。因此IC设计专业人才处于极其供不应求的状态。可以这样说，这是因为我国很大程度上是没有足够的IC设计人才。

专家指出，我国IC设计人员不足的一个重要的原因是IC设计是新兴学科，国内在此之前很少有大专院校开设IC设计专业，现在从事IC设计专业的人才，大部分是微电子、半导体或计算机、自动控制等相邻领域的理工专业毕业生，但是和实际的IC工作比起来，还是有差距，学校并不了解企业需要的是什么样的人才。所以，许多IC设计企业只能经常从应届毕业生中直接招聘人才再进行培训。此外，IC设计的实验环境要求，恐怕所有的高校都没有能力搭建。据了解，建一个供30人使用的IC实验室，光是购买硬件设备就需要15万美元。

最新研究指出：到2010年中国半导体市场将占世界总需求量的6％，位居全球第四。未来几年内中国芯片生产有望每年以42％的速度递增，这大大高于全球10％的平均增长速度。仅就IC卡一项来看，我国IC卡设计前景广阔。身份证IC卡的正式应用，将是十亿计的数量，百亿计的销售额，此外读卡机及其系统将有成倍的产值。半导体理事长俞忠钰说，2002年全国的IC设计单位已达到了240家，根据北京市发展微电子产业的建设规划，到2010年，北京市要逐步建成20条左右大规模高水平的芯片生产线，200家高水平的IC卡专业设计公司。据预测，北京市IC产业将超过2000亿元。巨大的商机也同时带来了市场对IC卡设计人才的巨大需求。

二、应用型IC设计技术人才需求日切

IC产业飞速发展，现在的焦点已经移到了IT产业的核心技术IC设计上。据北京半导体协会负责人董秀琴表示，IC卡设计工程师在软件行业是现在公认的高收入阶层。目前我国IC卡人才缺口巨大，在我国的高等教育里，这一块发展十分缓慢。按照中国现在的市场行情，一个刚毕业、没有任何工作经验的IC设计工程师的年薪最少也要在8万元左右。为什么会出现这样的情况呢？董秀琴讲，这是因为一方面是现有IC设计人才的严重缺乏；另一方面是国内外市场对IC卡设计人才尤其是合格的IC设计师的大量需求。

由此我们可以看出，对于应用型的设计人员来讲，是备受集成电路行业欢迎的。例如常见的EDA公司、IC设计服务公司、IC设计公司和IDM或Fundry4种类型的公司需要那些IC设计人才呢？他们需要的是熟悉IC设计的技术支持工程师,涵盖IC设计的所有方面,通常包括:系统设计、算法设计、数字IC前端逻辑设计与验证、FPGA设计、版图设计、数字IC后端物理设计、数字后端验证、库开发，甚至还有EDA软件的开发与测试,嵌入式软件开发等，其中对IC物理设计工程师的需求量会多一些[2]。

目前，需求量最大、人才缺口最大的主要有模拟设计工程师、数字设计工程师和版图设计工程师三类。另外，设计环节还需要工艺接口工程师、应用工程师、验证工程师等。IC版图设计师的主要职责是通过EDA设计工具，进行集成电路后端的版图设计和验证，最终产生送交供集成电路制造用的GDSII数据。版图设计师通常需要与数字设计工程师和模拟设计工程师随时沟通和合作才能完成工作。一个优秀的版图设计师，即要有电路的设计和理解能力，也要具备过硬的工艺知识。模拟设计工程师作为设计环节的关键人物，模拟设计工程师的工作是完成芯片的电路设计。由于各个设计企业所采用的设计平台有所不同，不同材料、产品对电路设计的要求也千差万别，模拟设计工程师最核心的技能是必须具备企业所需的电路设计知识和经验，并有丰富的模拟电路理论知识。同时还需指导版图设计工程师实现模拟电路的版图设计。

由此我们可以看出，在IC人才的需求中，应用型IC设计人才的需求更大，而且他们也是推动集成电路产业迅速发展的生力军。

三、以社会需求为导向，培养应用型IC设计人才

国家对IC卡设计人才培养也很重视。据北京半导体协会卓洪俊部长说，到2010年，全国IC产量要达到500亿块，销售额达到2000亿元左右，将近占世界市场份额的5％，满足国内市场50％的需求。同时，国务院颁布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，支持和鼓励软件和IC产业加速发展，加快IC设计人才培养。

IC人才需求问题的解决首先还是从高校开始，2001年，清华大学微电子研究所开设了“集成电路设计与制造技术专业”第二学士学位班，2001年的IC专业二学位班已经有64名学员在读。清华大学还分别与宏力半导体、有研硅、首钢合作培养IC人才。2002年，成都电子科大也开始招收“微电子技术专业”的二学位学员，同时扩招微电子专业的本科生。为了更好地实施学校加速IC人才培养的战略，电子科大还成立了微电子与固体电子学院，并建立了面积为1500平米的IC设计中心。同济大学开始实施IC人才培养规划，提出了“研究生、本科生、高职生”的多层次培养体系。

作为人才培养的摇篮，高校在这一方面应进一步加快改革，制定可行的、新的人才培养计划，以社会需求为导向，加强教学、实验和实训投入，多渠道、多方式地进行应用型IC设计人才的培养。

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根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》要求，公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计，对于技术复杂、基础资料缺乏和不足的建设项目或建设项目中的特大桥、长隧道、大型地质灾害治理等，必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计、施工图设计。机电工程属于高速公路的三期工程，在主体工程、路面工程之后进行招标，但在一期隧道工程施工时，就涉及隧道机电安装工程的预留预埋施工和桥梁护栏外侧的管箱托架施工，在二期路面工程施工时，又涉及通信管道、道路横穿钢管、收费岛施工，三期施工时，又和房建工程、绿化工程等交叉施工作业。因此，与机电工程相关的工作贯穿了整个高速公路项目实施的全过程。由于机电工程与主体工程设计存在差异，而交通主管部门对机电工程的设计阶段和设计时机没有明确，一般情况下，在主体工程施工时，机电工程设计已经开始招标并设计完成，而土建施工尤其是山区高速公路，主体变更较多以及相关位置的不确定、不明确导致机电工程设计只能是示意图而不是详细的施工图。例如隧道洞外的箱式变电站及永久性变电站选址变化带来的电缆用量的不确定，隧道消防高低位水池的选址带来的洞外消防管道及路由的变化，通信管道路由的变化。一方面，机电工程设计需要提前，以便主体施工时正确浇筑预留预埋;另一方面，机电工程设计需要滞后，待相关环境、地址条件明确后确定最终方案。在这两者矛盾之间，根据施工和管理情况来看，最好还是加上机电施工单位进场后的联合设计，针对具体的情况变化作出最终的施工图设计，进一步明确工程量，减少工程实施期间的变更工作量。联合设计需明确的界面问题有:机电工程施工图设计中就机电工程与相关工程界面已做划分，在联合设计阶段需要进一步划分机电工程内部界面。更加细致、明确的划分机电工程内部通信、收费、监控、供配电照明、通风和消防各系统之间的界面，将界面模糊处细化，落实责任，便于施工管理。在房建工程(机房、监控中心的要求)、交安工程(道路监控外场设备与交通标志的遮挡、移位)、绿化工程(外场设备电缆敷设与绿化植草、植树)的交叉界面处，应从界面划分会议纪要，双方共同持有，相互检查，共同遵守。

1.2设备具体化后需要联合设计

机电安装工程涉及大量的设备，建设方在招标文件中不能对每一个设备进行明确品牌、型号、规格，只能对关键设备采取推荐小名单的形式。而中标单位的投标文件中对每一个设备已明确了品牌、型号、规格，是对施工图设计示意图的明确，但是相应的接线图不能反映出来，不能指导施工安装。因此就需要在联合设计中，细化到具体接线端子的接线图、背板图、配置图等。通过联合设计从根本上达到能够照图施工的指导意义，进一步明确相关系统设备连接，为加快施工、加强施工管理、运维管理提供详细的第一手资料，也为后期的交竣工验收需要的竣工图纸打下了基础，所以说，联合设计是必要的设计阶段。

2土建整改的计量支付问题

由于机电工程从国家批复初步设计到开始实施机电工程建设，通常有3年或更长的时间差，3年以后，原设计与现场实际情况会较大出入。在隧道主体工程施工、二期路面工程施工时造成预留预埋施工无法满足或未考虑机电工程的需求，造成机电设备安装需要调整设计，对后期运营造成较大的安全隐患。例如，风机预埋件与洞内车道指示器预埋件距离过近问题;风机预埋件移位、缺失问题;主体施工图在施工过程中，施工方案、运营单位新的功能性需求、各种原因造成的土建变更等都相应的影响后续机电工程的设计与施工，尤其是隧道中机电工程，承包人进场后首先就是熟悉施工现场条件，了解现场预留预埋情况是否符合机电设备安装要求。在土建主体处于收尾的匆忙阶段，大量的施工人员退场，预留预埋工程的不合格，必须由机电承包人来进行整改，以达到设备安装的前提条件。但是由于土建主体浇筑的定型钢模的使用或者一期与三期施工图的变化，往往造成一错都错的情况发生，因此土建整改工程量就比较大。现阶段的机电招标文件中没有土建整改费用报价细目，造成工程实施过程中产生较大的变更费用，针对这种情况，建议在机电工程招标文件中增加土建整改费用报价细目，采取标前现场考察的方式报价，施工过程中监理留存整改工程照片作为计量支付的依据，减少工程实施过程中的变更费用，使之更加贴近工程预算费用。

3提高现场管理的认识，加强管理

高速公路建设主体工程投资大，建设周期长，经常由于主体的收尾匆忙导致机电安装的突击施工，给工程质量留下隐患;时间紧、任务重，导致分系统调试和联网调试时间压缩，在试运行阶段进行大量的完善工作，导致安全、质量隐患频出。机电工程施工与土建、路面、房建、交安、绿化、隧道装修施工的交叉作业，没有强有力的协调、项目主要管理人员的大力支持，就会出现牵强的设计、勉强的施工，给运营维护造成很大的困难。高速公路机电工程在高速公路总造价中所占比例虽然不大，但其地位却十分重要，是投入运营后的最重要的组成部分，是发挥高速公路经济效益、保障行驶安全必不可少的配套设施。因此在建设时必须引起建设项目管理人员的高度重视，在道路开通的压力下，管理好机电工程，为运营公司留出合理的施工时间，提交一个处于良好运行状态的机电系统。

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随着社会发展的逐渐加快和人们生活水平的逐渐提升，人们对配电系统的可靠性、安全性要求越来越高。低压配电线路设计作为配电效益优化的重要措施，能够在配电需求上形成针对性线路体系，对配电线路结构进行调整，从根本上改善电力系统经济效益和社会效益。如何结合电力系统现状形成针对性低压配电线路体系已经成为人们关注的焦点。

1低压配电线路设计思路

低压配电线路设计的过程中要充分把握电力系统配电需求，在该基础上形成针对性配电线路体系。尤其是在高压和低压线路档距设计的过程中，要明确线路架设位置，使其避开通信设施，最大限度降低线路对通信设备的影响;要结合配电状况对配电室内部设置进行完善，做好高压设备与的低压设备中的保护;要做好线路的绝缘保护，通过设置保护装置及隔离装置最大限度降低进户线事故，这是新时期电力系统低压配电线路设计的关键。

2低压配电线路的勘测定位

2．1严格依照要求，做好路径选择

电力系统低压配电线路设定的过程中要严格依照规范要求进行设计，保证其经济性、科学性和高效性，其具体包括:(1)远离环境恶劣区域，保证线路设置在条件良好、设施良好的环境中，最大限度降低外部因素对低压配电线路的影响;(2)设置过程中要减少不必要的线路交叉，选取工程造价最低、工程效益最好的方案进行线路架设。尤其是要把握好低压配电线路与道路侧、厂房、仓库等区域的设置，要减少跨转角，做好线路隔离保护;(3)要与区域发展规划相协调，尽量减少不必要的线路迁移，保证线路设计一次到位。低压配电线路选择时必须在上述基础上结合用户分布状况设置好接引点，从而形成最优路径，从根本上提升低压配电电经济效益。

2．2进行杆位测定，确定线路位置

低压配电线路设计的过程中要对杆位点进行明确，依照要求确定杆位是否合理，从而保证配电效果。要结合配电所、变压站和用户分布点位置确定电杆的首端和终端，在该基础上计算杆位距离，依照国家规范标准对中间杆的位置进行选取。10kV配电线路中居民区间杆位置选取时需要控制在50m以内;非居民区中间杆位置选取时需要控制在80m以内。中间杆架设线路出现交叉时，要保证交叉点在被交叉跨越物的下放，这样才能够最大限度降低线路交叉危害，提升低压配电线路的可靠性。而新杆设置与旧线路出现交叉时，要在倒杆间隔基础上尽量保证其靠近交叉处旧线杆。

3低压配电线路的设计内容

3．1线路设计方法

不同的线路设计方法会产生不同的低压配电电效果，人员需要结合低压配电环境合理选择低压配电线路设计方法，在该基础上构建针对性设计方案，这样才能够从本质上改善电力系统运行效果。当前常见的低压配电线路设计方法主要包括导线弧形垂直法、剩余电流保护器法、防雷措施预测法等。(1)导线弧形垂直法:该方法能够从根本上提升低压配电线路敷设效果，形成最优敷设方案。导线弧形垂直法主要通过导线最低点与地面垂直弧面确定线路承受电压范围，在该基础上确定低压配电线路电压指标，对配电线路节点位置进行设定。该方法运用的过程中能够从根本上控制导线负荷，形成最佳线路位置;(2)剩余电流保护器法:该方法主要通过剩余电流保护实现低压配电线路可靠性的提升，常规保护装置主要为机械化电力保护器或组合电力保护器。该装置能够终止低压配电线路中剩余电流的传输，使上述电流回转到二次传输中;(3)防雷措施预测法:低压配电线路设计时要把握防雷措施预测法，依照该方法对线路进行设计和调整，做好线路控制。雷电是影响低压配电电效果的重要因素，很容易造成线路损坏，严重时甚至导致电网瘫痪。防雷措施预测法要求结合近年来低压配电线路雷电事故设置好防雷装置，如避雷针、避雷网、防雷金属套等，做好雷电防范，提升线路可靠性。与此同时，人员还要选取防雷性能较好的低压配电管线，严格依照安全需求设置好线路接地，从而有效预防雷电的袭击。

3．2线路设计内容

低压配电线路设计时要依照线路设计方法形成针对性编制内容，其具体包括:(1)线路编制依据、线路状况、线路设计过程中的各项参考依据及标准、线路设计的基本原则等;(2)线路设计状况，即线路起始位置、中间杆状况、线路位置参数、线路电压等级等和线路周围环境，即线路周围地形、线路周围气候、线路去污状况等。要在上述状况下确定线路的走向长度，最大限度减少线路交叉、线路转着和线路重叠，形成最优的线路转角，从而降低低压配电线路成本，提升线路输电效果。一般导线排列的过程中主要采用水平方式实现，多线路导线可以结合状况适当选取水平方式、框式方式排列、同回路垂直排列等。低压配电线路敷设过程中对不同型号的导线、电缆线、保护装置、杆塔装置等需求量较大，对线路机电设备要求较高。为了高质量、高效益地完成各项敷设任务，低压配电线路设计的过程中要依照低压配电线路状况合理选取机电设备，确定机电的安全系数、机电运行能力等。要对机电装置的运行效果和使用空间进行分析，结合具体任务需求做好机电设备的安置，使其顺利应用到线路敷设中。常规线路敷设的过程中对线路杆塔基础要求并不严格，只需要结合状况进行简单设计即可。低压配电线路设计的过程中要结合线路环境及线路输电要求分析线路杆塔基础承载力，形成科学的杆塔基础设计方案并进行针对性数据测试，确定杆塔是否能够承担线路配电任务。占道走廊区域内的线路杆塔基础设计时要使用水平垂直保护法对线路进行保护，将线路一端放置在杆塔顶端，而另一端接地面悬挂，最大限度降低可能出现的低压配电线路故障。

4总结

低压配电线路设计的过程中要对线路设计方法进行明确，在线路设计要求上对线杆位置进行勘测和确定。与此同时，要在该基础上合理把握导线弧形垂直、剩余电流保护器、防雷措施预测等内容，在上述基础上形成相应的线路敷设细节，从而全面优化线路设计状况，从根本上提升低压配电效果。

作者:高惠梅 单位:四会市水利水电勘测设计院

参考文献:

［1］熊江，李树庭，魏素军．低压配电线路设计的造价统计及校验优化软件［J］．建筑电气，2009(02):10－16．

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二、基于工作任务的课程改革

1．改革目的

“印刷电路设计”是应用电子技术专业的一个重要实践课程。在课程教学过程中，学生通过一个较为完整的工作任务，可以加深对本门课程所学理论知识的理解与应用，提高学生对所学理论知识的综合运用能力，使学生对Protel电子线路设计、Protues、KeilC等电子设计软件有较深的掌握。同时，通过工作任务锻炼还可以培养学生独立工作的能力，为将来从事电子电路设计打好基础。

2．改革内容

(1)课程整体设计。根据企业电路设计助理工程师职业岗位技能要求，以训练学生的电路图绘制、电路板设计与制作的综合职业能力为课程目标，选择了企业典型工作任务项目“开关稳压电源电路板设计与制作”作为课程内容的主要载体，并对“印刷电路设计与制作”课程进行整体设计。

(2)以岗位工作任务贯穿整个教学内容。“印刷电路设计与制作”课程的目标是培养学生具备电路图绘制仿真、PCB设计、电路板制作的能力，达到企业助理工程师的职业标准。这一目标的实现需要通过相应的工作任务来完成。因此，必须对课程进行深入的项目化开发，同时将电路板设计工程师职业资格标准、电子工艺相关内容也引入到课程中，借鉴企业培训员工的工作流程和工作标准，使学生通过课程学习不断熟悉今后岗位工作的标准和典型工作任务，在课程项目实践中锻炼动手能力、团队协作能力和实践精神，以及牢固的专业技能，使学生在今后就业时能迅速适应工作环境并进入工作状态，从而符合高职教育对人才培养的需求。

(3)考核评价方法的改革。由于本课程以企业工作任务作为学习的主线，因此考核应以学生职业能力的培养为依据。考核的内容包括:学生所做开关稳压电源的质量、原理图与PCB设计、同学之间相互的评价、团结协作的能力、课程总结报告等等。在工作任务的各个阶段及时给予评价，注重过程考核，让学生在各个阶段都有收获。

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【摘　要】本文从分析集成电路设计实践教学的特点入手，对集成电路设计实验中引入研究型实践教学模式的必要性、作用分析及具体实施方法进行了具体探讨，并提出了研究型实践教学对老师、对学生的要求。

关键词 实践教学；集成电路

基金项目：南京邮电大学教改项目（JG03314JX17）。

作者简介：夏晓娟（1982—），女，南京邮电大学，副教授，从事集成电路设计领域的教学与科研工作。

随着教育改革的不断深入，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，且电子产品发展迅速，集成电路设计是与最前沿科技紧密相连的一个方向，相关的课程也应与前沿科技紧密相连，课程的学习更要注重理论联系实际，培养学生的科学思维能力和分析问题解决问题的能力。因此，集成电路设计实验应在传统的实践教学方法基础上，在“研究型实践教学模式”方面进行探讨和实践。“研究型实践教学模式”是指在实践教学中指导学生将所学理论知识用于行业实际问题分析的一种实践方法，旨在培养学生创造性的运用知识、自主的发现问题、研究问题，并解决问题的能力[1-2]。

1　确立研究型实践教学模式的必要性

集成电路（Integrated Circuit，IC）产业是信息产业的基础和核心，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，大多设计均采用无生产线设计，加工采用代工方式。成电路设计具有一定的特殊性，集成电路设计过程需要集成电路专业人才经过严格的实践训练并且积累一定的工程实践经验。全国集成电路设计相关企业对于人才的需要也越来越严格，越来越需要能力型的、具有创造力的人才，应聘的条件之一就是需要有集成电路设计的相关经验。作为一般理工科院校集成电路专业的发展在一定程度上缺乏对集成电路设计应用型人才培养的认识。因此，我们应该改变传统观念，树立IC设计研究型人才培养观。

集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台，采用先进的集成电路仿真软件，将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用，又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式，缺乏对学生创造力的培养，也缺乏与前沿科技的联系，因此需要进行教学改革的探讨和实践。

随着教育改革的不断深入，传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式，又称为研讨式教学模式，是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题，以学生为中心，以知识掌握为基础，以能力培养为主线，以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式，提高学生的创新能力，培养研究型IC设计人才。

2　研究型实践教学模式的作用分析

集成电路设计实践引入研究型实践教学模式，可以使相关领域的学生真正实现学有所用，不仅学习了集成电路设计的软件知识，同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现，从而更深入的理解理论知识，而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象，激发学习的兴趣。

集成电路设计是实践性很强的一个方向，要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通，而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识，忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展，可以在保证教学大纲不变的前提下，通过选择适用性较强的实践内容，使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通，另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容，有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践，对学校而言，可以培养更优秀学生；对学生而言，可以掌握前沿知识、促进就业。

研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖，能解决实际工作中的问题，这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣，是其他任何实践模式都不可比拟的。同时，研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告，这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。

3　研究型实践教学模式的具体实施

3．1　课程结构优化

指导学生接触各类资料，能够提出问题，进而解决问题以掌握知识、应用知识，完成对知识的一个探求过程；对实验内容进行适当调整和完善，使课程体系更全面更科学，更能贴近行业发展，更能体现学生的主动性。

3.2　采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法

在研究型实践教学模式中，师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要，结合国内外的研究现状和发展趋势，采用与行业内吻合的实验软件，挑选合适的电路原型做仿真设计，并共同探讨电路的优化方案。

3．3　专业资料查询能力培养

为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理，鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料，以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究，去伪存真，指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。

3．4　指导学生撰写专题论文（报告）

在研究型实践教学过程中，指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时，要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式；要先拟订论文的写作提纲，组织好论文的结构，做到纲举目张；会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想，不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论，由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料，进行研究，完成电路设计和仿真，最后完成专题论文的撰写。

3．5　鼓励学生参与课题研究

为调动学生参与科研创新活动的积极性，激发学生的创新思维，提高学生实践创新能力，鼓励学生参加老师的课题，锻炼学生的动手能力，培养“研究型”的思维模式。

4　研究型实践教学模式对教师和学生的要求

4．1　研究型实践教学模式对教师的要求

研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求：一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构，还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能；二是要掌握学科最新信息，不断更新知识，了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果；三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。

4.2　研究型实践教学模式对学生的要求

研究型实践教学模式对学生的要求：一是学生要有一定的知识积累，储备了比较完备的基础知识；二是要求学生具有一定的专业知识水平，熟练掌握集成电路的一些理论知识；三是要求学生具备一定的自我控制能力和自学能力；四是要求学生具备一定的科学研究能力。在研究型教学中，学生积极参与显得尤为重要，需要充分调动学生的积极性和主动性。

参考文献

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合理设置课程体系和课程内容，是提高人才培养水平的关键。2009年，黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系，经过这几年教学工作的开展与施行，发现仍存在一些不足之处，于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先，在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排，不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如：在原来的课程设置中，“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础，所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前，对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解，因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握，会影响学生的学习热情及教学效果；而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识，与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中，先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程，将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授，令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解；在随后“数字集成电路设计”课程的学习中，对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手，达到较好的教学效果，同时也避免了内容重复讲授的问题。此外，这样的课程设置安排，将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争，避免因学期课程的设置问题，导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程，从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况，致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后，本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼，在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验，具有较充足的参赛准备，通过团队合作较好地完成大赛的各项环节，赢取良好赛果，为学校、学院及个人争得荣誉，收获宝贵的参赛经验。其次，适当降低理论课难度，将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上，而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣，让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三，在选择优秀国内外教材进行教学的同时，从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容，激发学生的学习兴趣，实时了解前沿动态，使学生能够积极主动地学习。

二、变革教学理念与模式

CDIO（构思、设计、实施、运行）理念，是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念，将工程创新教育结合课程教学模式，旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突。在实际教学过程中，结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程，基于“逐次逼近型模数转换器（SARADC）”的课题项目开展教学内容，将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联，使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内，以学生为主体、教师为引导的教学模式，令学生“做中学”，让学生有目的地将理论切实应用于实践中，完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程，使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时，通过以小组为单位，进行团队合作，在组内或组间的相互交流与学习中，相互促进提高，培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力，锻炼学生团队工作的能力及创新能力，并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外，该门课程的考核形式也不同，不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分，而是以毕业论文的撰写要求，令每一组提供一份完整翔实的数据报告，锻炼学生撰写论文、数据整理的能力，为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求，不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验，因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验，同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等，进行教学及实践的指导。

三、加强EDA实践教学

首先，根据企业的技术需求，引进目前使用的主流EDA工具软件，让学生在就业前就可以熟练掌握应用，将工程实际和实验教学紧密联系，积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会，为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年，黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等，最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况，如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建，实现远程登录，则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要。其次，根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容，适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析，令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程，在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上，有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼，使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通，为今后就业做好充足的准备。第三，根据集成电路设计本科理论课程的教学内容，以各应用软件为基础，结合多媒体的教学方法，选取结合于理论课程内容的实例，制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册，如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程，都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件；通过网络平台，使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。

篇8

Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit

GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong

VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124

Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.

Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation

集成电路在社会发展中扮演着非同寻常的角色，几乎渗透到了各行各业。随着全球经济一体化的发展，集成电路的制造与开发中心正逐步向我国转移。我们肩负重大的历史使命，是要把我国建设成为集成电路的生产大国进而成为集成电路强国[1]。因此培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京华大九天软件有限公司致力于开发自主产权的EDA软件，提供高端的SoC解决方案和一站式设计生产服务，为培养集成电路设计人才提供了很好的软件平台。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。对学生来说，竞赛为他们提供了一个开阔眼界、互相学习和交流的好机会，这是任何课堂教学都无法替代的；对指导老师来说，竞赛可以促进他们转变陈旧的教学理念，改进落后的课程体系，积极寻求新的教学模式，真正做到教学目标、教学内容和教学方法与时俱进，切实达到面向应用、面向市场、面向社会并最终为社会提供优秀专业人才的最高教学目标[2]。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起了一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图和电路设计能力。本人有幸带领学生参加了此次比赛，获得了一些启示。

1.立足现实，拓宽应用

本次大赛的活动宗旨是丰富微电子学专业学生的专业知识，培养学生理论联系实际、独立思考和操作能力，巩固和加深所学专业知识基础，推动京津地区高校微电子学专业的交流和发展，并对国产正版EDA软件的普及和应用起到积极推动作用。

2011年北京大学生集成电路设计大赛分成大学本科和研究生两个级别（本科生组33个组；研究生33个组），每组3人，进行笔试和上机操作。比赛相关规则：笔试阶段，采用闭卷形式，由各参赛队员独立完成，最终成绩计入小组总分；上机操作，以小组形式参加。

2.正确的指导思想

电子学会组织的此次大学生集成电路大赛立足高，紧密结合教学实际，着重基础、注重培养实践能力的原则为大赛成功举行树立了正确的指导思想。

“华大九天杯”集成电路大赛凝聚了各级领导、专家、学者和我校学科部领导、老师及每个参赛队员的心血与汗水。在比赛的前后，我们的指导思想是：参赛获奖不是最终目的，深人持久地开展教育教学改革，充分调动学生学习积极性，吸引更多的学生参加各类竞赛和科技活动，培养更多的优秀专业人才，才是我们的努力方向。集成电路大赛引来了众多企业，他们对参赛学生的青睐，对于与学校合作的重视，也正是我们学校所渴求的。在参赛中与同行各企业充分交流，学校与企业的紧密结合，才能更清楚市场对优秀毕业生的要求，进而能明确培养目标，并在平时的课程教学中加以渗透，在教学中不断改进；在参赛中与其他兄弟院校充分分享经验，不断学习别人的长处，分析参赛中暴露的共性问题，在教育教学中不断改进；在参赛中提高教师的指导水平和改进教育教学方法；在参赛中提高学生的综合素质，培养大批适应现代化建设需要的基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新精神和实践能力的高级应用型人才，才是我们参加北京大学生集成电路设计竞赛的最终目的。

3.准备认真，重在过程

承办方北方工业大学周密的准备工作和热情的服务为大赛成功举行创造了良好的外部环境。北方工业大学和华大九天公司组织的集训为成功参赛奠定了扎实的基础。

在学科部领导和各位老师的努力下，在实验室老师的大力协助下，在华大九天公司培训人员的大力支持下，我们组织了两个阶段的集中培训，并在培训的基础上进行了有针对性的辅导练习，并在参赛前举行了预赛。这些环节对学生和老师起到了很好的引导和督促作用，保证了良好的训练环境，营造了积极向上的参赛氛围。

在电子竞赛的准备过程中，适逢暑假，假期长，学生们可以充分利用暑假时间认真复习电子器件、数字电子电路、集成电路分析与设计等课程的理论知识。同时，学生们还学习华大EDA软件，进行实际电路和版图绘制上机练习，培养了理论联系实践的学风。通过竞赛准备，学生需要综合运用所学知识，解决竞赛中遇到的各种问题，提高了运用理论知识解决实际问题的能力。通过竞赛准备，磨合了小组间的默契配合和分工，增进了师生情谊，提高了团队作战能力。通过竞赛准备，找出了自己在知识上的不足，明确了社会的需要、工作岗位的需要和工作性质，树立了新的奋斗目标，产生了学习新的动力。

4.参赛对嵌入式系统和集成电路设计教学改革的启示

北京大学生集成电路设计竞赛对于培养学生参加实践的积极性、理论联系实际的学风和团队意识有着重要作用，竞赛给学生提供了一个施展才华、发挥创新能力的机会和平台。并对高校集成电路设计课程的教学内容和电子科学与技术的课程体系改革和学生今后工作起到一定的引导作用。

4.1 知识整合的系统教学思想

自从1958年基尔比发明集成电路以后，集成电路一直按照摩尔定律的预测飞速发展。面对集成电路如此迅猛的发展形势，教学工作也要与时俱进，不断改革创新。我承担《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程，深深体会到微电子专业的学生学习嵌入式系统与其他专业有所区别，因为芯片的设计方向日益朝着片上系统SOC、片上可编程系统SOPC的方向发展[3]。学生不仅需要有系统的概念[4]，同时需要对典型处理器体系结构有清晰的理解，在设计SOC芯片时才会有系统的设计思想[5]，又会对处理器内部体系架构有清晰的概念。因此，在对微电子专业的学生讲授嵌入式系统时，要紧密结合集成电路设计的要求，结合集成电路分析与设计、数字电子、模拟电子、电子器件等课程的内容，使学生不仅对处理器结构体系清楚，更熟悉各模块电路，如ALU单元电路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM单元等等。在处理器的，培养学生系统的概念，掌握外部单元电路，如存储器单元电路、系统总线单元、SPI、IIC、UART等等接口电路，从使用者的期望角度出发，来进行芯片的设计，既是使用者，又是设计者。学生在学习集成电路设计的课程时，紧密结合嵌入式系统中的系统体系结构、结合处理器内部的体系结构，具有整体的大的系统性设计概念，整合学生对各个课程的分离的知识内容，培养综合运用所学知识解决系统问题。通过增加实验和上机课时，提高学生将理论与实践紧密结合，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力。

4.2 改革传统的教学模式

我国的大学课堂教学模式长期以来被德国教育家赫尔巴特的“四段论”与前苏联教育家凯洛夫的“五环节”所主宰，在新的教育环境和教育目标下，他们所倡导的课堂教学结构和施教程序越来越明显地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代学”的陈腐教学思想和“注入式”、“满堂灌”的落后教学方法.这种“以教师为中心，以教材为中心”的课堂教学，决定了学生在整个教学过程中所处的被动地位，很大程度地禁锢了学生的创造性思维，对学生自学能力、实践能力和创新能力的培养构成了严重的障碍[2]。

现代教育理论指出：指导学生从实践和探索中通过思考获取知识，又在解决问题的探索活动中，运用已获得的知识和技能是培养智能的最好途径。

本次竞赛上午闭卷完成理论知识的考试。本科生的上机操作内容是根据提供的状态图设计一个计数器电路，然后进行原理图的绘制，再次进行版图绘制，进而进行DRC、LVS等环节验证，并撰写设计报告。学生需要利用数字电路中所学的状态表，构造出逻辑关系式，运用卡诺图化简得到最简电路，最后再绘制单元电路，设计出具体的CMOS电路和版图，并进行验证。同时还需要构造出计数器所需的时钟电路。在上机的开始一个半小时中，指导老师可以参与指导，这样增加了比赛中老师对学生的限时指导内容，更有利于学生的竞赛，符合培养人才的现论要求。

学生基本上完成了从需求分析、电路设计、绘制电路、（仿真）、版图绘制、验证到撰写报告等环节。通过竞赛，使学生能亲自感受一个简单的集成电路设计流程，培养了学生的系统设计概念。学生从早晨9点一直进行到下午六点，在短短的一天内要完成笔试和7个小时的上机电路绘制和验证等工作，小组成员只有密切配合，充分发挥各自的优势，保持坚韧不拔的精神，才能取得最终的胜利。这种方式非常有利于培养学生的合作精神和团队精神，锻炼了学生的毅力和体力。

施教之功，贵在引导。可以看出，竞赛在很大程度上符合现代教育理论的要求，符合学生的认知规律。以学生为主体、教师为主导的教学模式正是以传授知识为前提，以形成技能为基点，以培养智能为重心，以全面发展人才为归宿。在《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程教学中，增大课程的实验内容，学生带着问题，进行学习，进行思考、小组讨论，经老师点拨，实现了运用所学理论解决实际问题的过程，既培养了学生的综合能力，又完成了教学任务，符合现代教育论的要求。

施教之旨，在于培养学习方法和思维方式，培养获取新知及再创造之本领。将学生分成小组，布置某一命题，发挥学生的主动性，引导他们查阅资料，分析归纳总结，并在课堂中进行报告或实验演示。学生反映效果很好，获取了知识，又培养了学生自学能力和主动获取知识的方法。

5.引导学生参与科研，撰写学术论文

通过大赛引导大学生形成一股扎扎实实的学习和研究的风气。激发学生在专业领域的学习兴趣，参与到老师平时的科研中，增加动手实践的机会。并在科研中进一步培养学生的研究兴趣，形成良性循环。对于取得的研究成果，可以引导学生撰写论文，并能在广大同学中起到表率作用。

6.结束语

培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。正确的指导思想、科学的组织程序、踏实认真的准备工作以及大赛对校企合作、对教学改革将产生重要的影响。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图、电路设计能力和集成电路设计思想。

参考文献

[1]甘学温,赵宝瑛等.集成电路原理与设计[M].北京:北京大学出版社,2007.

[2]陈建英,李涛,撒晓英.抓住竞赛契机 深化计算机专业教学改革[J].西南民族大学学报·自然科学版,2010,36(9):75-77.

[3]Ahmet Bindal,Sandeep Mann,Billal N.Ahmed.An Undergraduate System-on-Chip

(SoC)Course for Computer Engineering Students[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,2005,48(2)：P279-289.

[4]Lei Jing,Zixue Cheng,Junbo Wang.A Spiral Step-by-Step Educational Method for Cultivating Competent Embedded System Engineers to Meet Industry Demands[J].IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,1-10.

[5]Xiumin Shi,Ji Zhang,Yanbing Ju.Research and Practice in Undergraduate Embedded System Course[C].The 9th International Conference for Young Computer Scientists,

2569-2663.

篇9

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

[1] 施敏，孙玲，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.

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1.1 设计现状 

高速公路包含路基、路面、桥梁（隧道）、房建、机电、安全设施、绿化等工程，设计上一般采用联合体中标分专业各自设计的原则，并没有建立起相互沟通的联合设计机制，这样不但容易造成重复设计，并且由于设计标准的不一致，导致机电工程不能正常实施。 

1.2 改进措施 

由于机电设计质量至关重要，提高设计质量是做好机电工程建设前期工作的首要。可采取以下措施：一是划清各专业的设计范围。从项目整体出发，并结合工程实施时的实际情况，科学合理地划分各单位工程设计范围，例如隧道工程中就不需要设计洞内机电设施预埋，在机电工程中进行统一设计。这样可以大大减少了土建预埋与设备安装之间矛盾。二是机电工程由于涉及预埋较多，设计必须前置且与相关单位工程进行联合设计。在桥梁中央带内缘防撞护栏内需要预埋过桥管线托架，预埋形式、间距需要同机电相结合；房建工程中需要同机电工程结合主要有以下内容：（1）各收费站设备机房室内平面布置、使用面积、室内环境、设备专用电源和防雷接地要求，以及电缆引入室内人井，电缆爬架、专用配电箱位置、各机房间线缆连接所需沟、槽、管、洞尺寸和材料等详细要求；（2）机电设计单位应提供机电工程场区管道通用示意图。通用示意图必须明确从收费广场边井到机房大楼局前井、广场边井到配电房及局前井到配电房的管孔数量、规格和材料要求，并明确人手孔的几何尺寸、防水和设置要求，管道具体路由及人手孔设置的位置和数量；（3）收费广场土建工程的收费岛上预埋管道及设备基础、收费亭以及收费广场下横穿管道和人手孔等收费土建工程。 

2 合理安排机电工程招标工作 

机电工程一般做法是待施工单位进场后，要会同区域联网中心、运营单位、设计单位进行联合设计，其目的性是结合实际情况，完善施工图设计。因此就需要机电施工单位及早进场，抓紧时间进行联合设计，对发生变更之处，结合相关单位及时进行修改。 

机电工程工期一般较短，根据工程实际规模，大约在三至五个月左右。施工的重点虽然为设备的规模化购置与后期的安装调试，但通信管道工程敷设等前期土建工程施工进度对机电设备安装能否按期展开，或能否给机电设备安装工程留有合理的施工周期影响很大。实际上，这种影响在以往的高速公路项目中几乎都存在。因此，为了实现土建工程与机电设备安装工程的有效衔接，必须严格控制通信管道工程敷设等前期土建工程的施工进度和质量。 

考虑到上述因素，机电工程招投标时间最好安排路基、房建工程已实施过半情况下进行，待招标结束施工单位进场后，可以有充足时间进行联合设计，同时与主体、房建工程提早结合，准备通信管道工程敷设等前期土建工程。如果招标安排过早，受政策变化因素影响容易产生不必要的合同纠纷；如果安排过晚，通信管道工程敷设等前期土建工程的施工进度和质量就不能得到保证，同时联合设计也会很仓促，不能起到完善设计的作用。 

3 施工前期阶段 

3.1 依据公路项目实施整体安排，编制机电工程施工计划 

由于路基工程、房建工程中涉及机电土建内容，如中央分隔带管道、结构物中央分隔带桥架及过路横管、房建工程中的通信设备室及监控室的设置及线路的布设等。应在项目开工前，就站在整个项目实施和实现项目总工期目标的高度，依据土建和机电紧密衔接的原则，结合机电工程的特点，及时编制机电工程施工计划。合理划分机电与土建和房建工程的界面很有必要。根据机电系统的规模，机电系统实际的安装调试工期一般为三个月左右，但前提是所有的预留预埋件和施工界面都能够为机电系统及时提供。因此，机电工程的顺利施工离不开主体、房建等工程为其提供良好的施工界面和路由的前提。 

3.2 中央分隔带内通信管道预埋一般做法 

通信管道主要为路基中央分隔带内通信硅芯管。一般路面结构层厚度为72CM左右，为防止通信硅管受冻和绿化植物影响，埋置深度不小于80CM，这样就需要将通信硅管路床范围之内。为确保路基工程刚度路床均为灰土，一般情况下都是做完路基灰土后机电施工单位再用小型挖掘机开挖通信硅管，由于灰土强度高挖掘进度非常慢，而且容易破坏已做好的灰土层。 

3.3 紧急电话和监控横穿线路预埋一般做法 

机电工程中在路基边缘需要设置一定数量的紧急电话和监控设备，需在设备与中央分隔带之间横穿路基预埋通信硅管，一般情况下由机电施工单位待路面刚性基层完成后进行开挖基层再预埋，由于基层强度较高开挖时很费力，而且对路面整体质量带来一定的隐患。有的工程直接变更为顶管方法，无形中大大增加了工程费用。 

3.4 改进措施 

为解决一般做法中的存在的问题，结合长深公路（承唐界至南小营段）高速公路做法，笔者提出在路床施工时，提前直接预埋中央分隔带内通信硅管。这样可以避免二次开挖灰土层，同时也加快了工程进度；同时在路面摊铺基层前先行完成横穿管道的铺设，这样做不但不会路面工程整体质量和进展，而且能够节约预埋成本，加快机电工程的施工进度。只有通过这样的精细化管理，才能实现土建工程与机电工程的无缝衔接。 

3.5 提前考虑山区高速公路隧道和收费站的外电接入问题 

及时提供有效电源，是机电设备安装调试的前提和基础，以往的许多高速公路项目都因供电不及时而造成机电设备和系统加电调试不及时，甚至有的根本来不及进行系统联调就仓促开通，留下不少安全隐患。 

篇11

集成电路设计与集成系统专业培养掌握集成电路基本理论、集成电路设计基本技能，掌握集成电路设计的EDA工具，熟悉电路、计算机、信号处理、通信等相关系统知识，从事集成电路研究、设计、开发及应用，具有一定创新能力的应用型高级集成电路和电子系统集成技术人才。围绕该培养目标，实验教学内容上进行了与时俱进的改革。比如将LQFP64封装建模与仿真分析这一科研案例应用于实验教学中。实际科研案例的使用使得理论知识变得生动形象，加深了学生对基本理论知识的理解，学生学习兴趣和学习动力有了显著提高，能独立完成封装建模、仿真到最后优化的整个流程，为后续专业学习和就业打下牢固的基础，适应了我校独立学院“厚基础，强应用”的人才培养目标[2]。此外，教师紧密结合教学和科研实例编写教材，根据电路设计相关工作编写的《电路PSpice仿真实训教程》被列为教育部高等学校电子电气基础教学指导分委员会推荐教材。

从2009年承担集成电路与集成系统专业课程起，实验室鼓励高级职称人员承担实验课程，指导学生开展创新性实验项目。实验室教师指导本科生积极参加省级、校级大学生实践创新训练计划、校大学生课外学术科技作品等科技活动，获批“江苏省高校大学生实践创新训练计划”2项、南通大学“大学生实践创新训练计划”3项。所指导的集成电路设计与集成系统专业学生的参赛作品入围第三届 “华大九天杯”大学生集成电路设计大赛，荣获三等奖。“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛是针对微电子及相关专业在校生的一次专业实践性赛事，是对我国集成电路设计领域人才培养的一次交流和检阅。

实验室成立于2002年，拥有集成电路工艺和器件仿真、集成电路电路仿真与版图设计、集成电路封装设计等先进的EDA软件工具，以及高性能工作站、网络分析仪、矢量信号发生器、微电材料与器件的光电测试系统、数模混合集成电路测试仪等硬件设备，仪器设备总值达1 000多万。这些仪器设备均属于科研仪器设备，由于场地紧、管理人员少，这些科研仪器设备目前还未对本科学生全面开放，主要为教师及研究生使用，仅有少量学生在参与教师的科研项目过程中能接触使用到部分科研仪器设备，重点实验室的仪器设备资源优势在本科实验教学改革中的作用发挥远远不够。

实验室围绕科研发展方向，三年多来先后邀请了中国科学院、北京大学、复旦大学、南京邮电大学、澳大利亚国立格里夫斯大学、美国密西根大学、新加坡南洋理工大学、日本富山县立大学等国内外知名科研学府的20多位专家学者来校进行讲学和交流，实验室教师也积极准备为学生举办专题讲座，此外还邀请了企业技术专家来校与师生进行面对面的交流。

2进一步加强科研与实验教学融合的探索

“授之以鱼不如授之以渔”，这要求教师与时俱进的将科研与实验教学紧密结合，使实验教学内容更贴近现代科研水平，让学生掌握有应用价值的知识和方法，培养符合社会实际应用需求的人才。

2.1加强科研新方法新技术在实验教学中的引入

以培养学生实践能力、科研能力和自主创新能力为目的进行的实验教学改革，必须与科研紧密结合，减少验证性实验项目，增加综合性实验项目，增设创新实验课程。将科研用到的新方法、新技术逐步引入到实验教学中，更新实验教学方法与手段，设置探索性实验项目来模拟科研全过程。引导学生自己去思考并寻找合理解释，鼓励学生查阅相关的参考资料，探索问题产生的真正原因，训练他们主动分析和独立解决问题的能力，实现实验教学与科研新技术、新方法训练的有机结合。

2.2加强科研内容与实验教学内容的结合

在实验教学内容中，除了加强科研新方法、新技术的引入，还需要精选科研中的实际案例，让学生能真正地体验科研。依托科研项目来设置综合性实验，将成熟的科研成果及时转化为创新实验项目，使得实验内容兼具新颖性和探索性，有利于学生开阔视野，扩展知识面，激发专业热情。增加科研实例在实验教学内容中的灵活运用，提高综合性、设计性、创新实验的比重，让学生现在所学所练真正成为日后实际工作中的基础，学有所得，学有所用。

2.3加强对学生科研创新活动的引导

科技活动作为一种探索性的实践过程，具有科技性、实践性和探索性的特点，是培养学生创新素质的最佳切入点。吸收对科研感兴趣的学生参与到教师的科研活动中，承担一部分力所能及的科研课题，通过科研实践氛围的熏陶，激发学生的科学研究兴趣，引导学生积极探索[3]。鼓励学生积极申报大学生创新性实验计划项目，并为学生进行创新性实验研究提供条件，如设立“大学生创新基金”。组织学生参加竞赛，将本科学生科研创新实验与竞赛结合起来，培养学生的科学精神和创新能力。

2.4加强科研仪器设备在实验教学中的应用

为了挖 掘科研仪器设备利用的潜力，实现科研与教学资源共享，科研实验室需要在时间、空间、设备和实验课题等多方面进行开放。制定相关的规章制度，对本科学生的准入条件、经费支持和科研管理等多个方面加以规范，使得科研仪器设备在教学中也能发挥其优势，充分拓展现有科研仪器设备的使用范围，提高仪器设备利用率，同时为学生提供开展科研创新实验的环境，高质量、高效率地为科研与教学服务。通过优化资源配置，建立资源共享机制，为创新人才的培养提供良好的教学平台[4]。

2.5加强科研学术讲座在本科学生中的普及推广

学术讲座是进行学术交流，提高教学和科研水平的有效手段；是一场师生共赢的集会，有利于营造良好的的学术氛围。学术讲座向师生展示新观点、新知识和学科最新研究成果，有利于互通有无，开阔学术视野，提升学术层次，传达团队协作、学科间联合创新的重要性，对师生未来的学习工作都有一定的激励作用，也为学生的职业规划指引方向。本科学生即使暂时无法理解讲座中的高深内涵，但专家学者们思想的潜移默化以及通过后期的学习和钻研，对个人综合能力的发展影响深远。

3结束语

教学和科研是互促的，只有多角度加强双方的融合，构建教学与科研良性互动的实验教学模式，才能从根本上实现双方的可持续性发展，顺应高素质创新性人才培养的要求。

篇12

现状与背景分析

国家的需求。微电子技术都是高科技、高风险、高投入、高利润的行业，而且是一个国家、地区科技、经济实力的反映，美国就是以集成电路设计、制造为核心的地区，让美国拥有了世界上一流的计算机和IT核心技术，为此，中国于1998年下发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，大力支持、鼓励我国微电子产业发展。

企业的需求。从2005年8月的西永微电子园的建立，北大方正FPC等十大项目的建设，200亿资金的投入。到2015年4月8号，东方重庆8.5代新型半导体显示器件及系统项目，在重庆两江新区水土工业开发区举行产品投产暨客户交付活动。该项目总投资328亿，为重庆近年来最大投资项目。如此浩大的产业发展，必将大量需求各阶层微电子技术人才[2]。

高职学院自身的需求。近几年，高职教育在改革和发展中取得许多可喜的成果。但是专业不对口，学生兴趣缺乏，企业抱怨人才不足，应届毕业生的实践技能不够等相关问题也成为我们教学的薄弱环节。基于职业岗位来分析，才能真正让学生毕业更快的适应工作环境，解决专业不对口问题。

高职学生的需求。高职学生都期望通过学校专业课程学习，找到一份合适的工作。学生也在思考如何将专业知识转化成专业能力，如何消化书本内容。学生期望能学习在以后的工作岗位更实用的课程内容。因此基于职业岗位分析构建微电子专业课程，能更好的教学，让学生明确的学习提升自己的能力，同时帮助学生就业，解决专业不对口等问题。

研究内容、目标、要解决的教学问题

研究内容和目标。通过往届毕业学生的就业情况分析对应的岗位，找出专业不对口，或者就业工作不影响的主要问题。通过修改课程教学模式，提高学生兴趣，激发主观能动性。通过调研会邀请重庆44所，24所，西南集成设计有限公司等从事微电子行业的公司，分析高职学生通过学生什么课程能快速适应岗位，达到合理构建微电子课程来使高职学生具有对应的岗位能力，从而有效地培养微电子人才[3]。

要解决的教学问题。激发学生对课程的兴趣，提升主观能动性；学生不仅掌握对应岗位的理论知识，也要有熟练对应岗位的实际动手能力；调研企业岗位，分析微电子集成电路设计课程的建设；调研全国高职微电子课程开设，合理调整集成电路设计课程。

采取的分析方法

文献研究法：利用网络、报刊等媒介，搜集与课堂教学模式相关的专著、论文等文献资料，掌握课堂教学模式研究，掌握相关理论知识和国内外对课堂教学模式研究现状。

企业调研法：派成员组去江苏，上海，成都等微电子发达区域了解微电子产业发展对应的岗位需求。在我校组织的微电子行业专家职业分析研讨会，邀请重庆24所、44所、西南集成有限公司、鹰谷光电等行业专家从微电子高职学生岗位需要来分析，构建微电子专业课程建设[4]。

实验教学法：用微课进行微电子专业课程的建设，利用我校作为西南地区唯一的仿生产工艺线，以及封装测试线，配套生动形象来表达上课内容。“校企合作，工学结合”，让学生直接企业顶岗实习，验证微电子专业课程建设对应岗位的合理性，优化调整。通过微电子相关的职业技能大赛嵌入式比赛等等提升学生兴趣，对应的课程建设学习。

微电子专业课程建设

本校通过与微电子多个企业联合分析，将微电子专业课程分成集成电路制造、集成电路设计、集成电路封装、集成电路测试、半导体行业设备维护、半导体安全生产管理等相关方向，然后转为为A、B、C三类课程，由最基础的理论知识，如计算机使用，英语阅读，电路分析，工具使用到专业性技能的操作和综合职业技能的培养。

A类课程转换分析表提供的职业需求信息为基础，并依据课程的需要可补充相关理论知识信息，使课程具有理论知识的相对系统性和完整性。如分半导体器件物理，半导体集成电路，工程制图，电子材料，SMT工艺等基础课程。

B类课程的目的是培养基本技能。可以通过集成电路版图设计实训，集成电路生产工艺实训，集成电路封装工艺实训，集成电路测试实训，自动化生产线安装与调试实训等课程培养学生的基本技能。