微電子課程設計教學體系改革研究論文
微電子課程設計教學體系改革研究論文
摘要：微電子課程設計是微電子等專業本科學生必修的一門專業實驗課，是理論性和實踐性都非常強的一門課程。本文針對微電子等專業的本科生，改革微電子課程設計課程內容和方法，形成一套完整的課程內容，涵蓋從微電子工藝器件，到積體電路設計。
關鍵詞：微電子；課程設計；教學體系；改革研究
一、改革研究背景
微電子課程設計是微電子等專業本科學生必修的一門專業實驗課，是理論性和實踐性都非常強的一門課程[1—4]。微電子課程設計涉及了積體電路設計、半導體物理、半導體器件、工藝及材料等多個專業方面。筆者經過多年的教學與實踐，總結分析後發現如下兩點不足：
1。課程內容主要集中在電路方面，忽略了對微電子工藝及器件方面的教學與考核。對於微電子專業的本科生而言，該實驗應該重點包括兩部分內容——微電子工藝與器件、積體電路設計。其中，微電子工藝與器件主要包括微電子工藝模擬、微電子器件模擬和MEMS器件模擬三個模組，相關軟體有Sentaurus Process、Taurus MEDICI、ANSYS等。學生掌握完成各種半導體器件的工藝方案設計、工藝引數最佳化、直流特性分析、交流特性分析、頻率特性分析和簡單閘電路的器件級模擬，加深學生對專業知識的理解和把握，培養設計創新能力[5]。
2。在電路方面，現有的教學內容過多偏重於模擬部分。課程應該加強數字積體電路的講解。傳統的積體電路主要分為數字積體電路和模擬積體電路兩部分，主要軟體有Cadence、Actel Designer、ADS等設計軟體。透過EDA軟體，實現不同層次和複雜度的模擬、數字積體電路設計實驗。完整的電路實驗可以切實提高學生的實踐能力，增強就業競爭力。
二、改革研究目標和思路
本文研究目標是針對微電子等專業的本科生，依託南京郵電大學電子科學與工程實驗教學中心良好的軟硬體環境，改革微電子課程設計課程內容和方法，形成一套完整的課程內容，涵蓋從微電子工藝器件，到積體電路設計。要求學生掌握半導體材料特性測試技術、微電子技術工藝引數測試分析技術和微電子器件設計與引數提取技術，能夠熟練使用積體電路EDA工具軟體，獨立完成基本電路設計。改革對加深學生對微電子專業知識的系統理解和掌握，培養設計創新能力，提高就業競爭力有著良好的推動作用[6]。
改革主要思路是將課程內容分成兩部分，即微電子器件的設計及模型引數的提取、積體電路設計，根據團隊中各個老師的研究方向，安排專人進行課程內容建設，設計出符合本科生知識背景的專業實驗。特別針對器件級和電路級的銜接，制定出可行的實驗內容。本課程要求學生先修完大學物理實驗，半導體物理，半導體器件，微電子學概論，類比電子技術，數字積體電路設計，微電子製造技術和計算機輔助設計等理論課程後，再進行本課程的學習。
三、改革研究內容
為了緊跟當今科學技術的飛速發展，進一步加強微電子專業學生的綜合基礎知識和專業素養，瞭解積體電路的整個設計流程，本改革全面系統地進行了涉及從微電子工藝、器件、模型、IC設計等整個流程。旨在培養學生運用Sentaurus，ICCAP，Candece，Synopsys等EDA軟體進行微電子工藝，器件模型以及IC積體電路設計，熟悉從工藝，器件至電路的整個設計流程，能進行工藝級，器件級和電路級的設計工作[7]。改革內容主要包括如下兩部分：
1。微電子器件的設計及模型引數的提取。利用Sentaurus和ICCAP等模擬軟體，進行積體電路工藝和器件的設計與模擬，然後對於建立的器件結構進行相關模型引數的提取。具體包括：①器件結構的實現；②器件特性的表徵；③器件模型引數的提取。
2。積體電路設計。①模擬積體電路模組包括了從最基本的單管放大器到具有較為完整功能的積體電路晶片的設計內容，藉助於實驗內容的推進，學生可以實現從電路設計、電路模擬、版圖設計、版圖驗證、晶片測試的模擬積體電路設計流程。②數字積體電路模組可以完成包括數字積體電路前端和後端實驗內容，學生可以完成從系統定義、RTL綜合、時序分析、可測性設計到版圖實現的完整數字積體電路設計流程[8]。並且配備了先進的積體電路測試系統，做到虛擬模擬與實際硬體模擬相結合，進行復雜系統功能的驗證。
四、改革研究意義
1。加強學生對整個積體電路設計流程的掌握，充實南京郵電大學微電子專業面向“卓越工程師”培養的`實踐教學體系的建設，提高學生們的實踐操作能力，加深對理論知識的理解和掌握。
2。重構最佳化現有的微電子專業設計課程安排，針對當今先進積體電路設計，形成涉及從微電子底端（工藝級和器件級）至頂端（電路級和系統級）的一整套課程設計。
3。培養學生對微電子相關的EDA軟體的學習與使用，並形成一批具有理論基礎、能提高學生EDA使用技能的創新專案，提升學生們的創新意識，培養他們探索新事物的勇氣，使他們更加適應新世紀的挑戰。
五、總結
改革內容涉及了微電子工藝、器件製作、引數提取以及IC電路設計，這些知識和技能的培養是作為微電子專業學生必備的，同時也是學生後續進入研究生階段從事微電子相關科學研究的基礎；改革中涉及到的各種EDA軟體的學習與使用，均是當今先進積體電路設計中正在使用的，這些技能的學習與掌握有助於提高學生們的綜合素質，提升他們將來畢業後的就業競爭力，也有助於加快我國的現代化建設，實現“中國夢”。
參考文獻：
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