[EDA技术与微电子专业课程内容的整合] 武汉天马微电子好进吗
时间：2020-02-29 07:35:47 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：EDA技术集电子技术、计算机技术、智能化技术等多种应用学科的成果，实现了实践、电子技术、计算机能力、综合能力的有机结合。结合微电子专业课程特点，阐述了在微电子专业课程中引入先进EDA工具的重要性，介绍了EDA技术与课程内容整合的教学设计及实施。
关键词：微电子；EDA；整合；实践教学
The combination of EDA and the courses of microelectronics
Zhang Zhenjuan, Shi Min
Nantong university, Nantong, 226019, China
Abstract: EDA integrate electronic technology, computer technology, intelligent technology and so on many kinds of applying subject. EDA is the combination of the practice, electronic technology, computer ability and comprehensive ability. This paper introduces the importance of introducing advanced EDA tools in microelectronics professional course according to its feature.The teaching design and implementation is presented in the combination of EDA and the courses of microelectronics.
Key words: microelectronics; EDA; combination; practice
进入21世纪，信息科学和技术发展方兴未艾，依然是经济持续增长的主导力量。微电子技术是当今世界发展最快的技术之一，是信息化产业的基础与核心技术。而EDA(Electronics Design Automation)技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具，它利用软件来仿真系统的硬件工作过程，使产品的开发周期大为缩短，性能价格比大幅度提高。我校在第二届教职工代表大会上提出了着力培养学生的创新精神和实践能力。作为高校，教育的基本方针是“提高教育质量,培养创新人才”，要为社会培养知识、能力、素质全面发展的综合型创新人才。微电子专业是一个工程性和实践性很强的专业，这就要求教学应定位于使本专业毕业生具有较高的工程素质、较强的实验技能和动手实践能力，这些素质和能力需要通过实践教学体系来培养。但是，一方面学生实验经费有限，一方面又要提高学生的实验技能，这就形成了矛盾，并且从企业反馈的信息来看，我们培养的微电子专业学生的动手能力弱，一些EDA工具软件不会使用。将EDA技术引入到微电子专业教学中能很好解决这两者之间的矛盾，将传统经典理论与新知识、新技术很好地融会贯通，加强应用技能的培养和使用现代设计方法，引入现代化的教学手段，开辟具有现代化实验条件的实验室，增加反映最新电子技术发展的实验内容，帮助学生适应信息社会对人才的新要求，并和企业最新技术实现无缝对接。
1在实验实践教学中引入EDA技术的重要性
1.1 提高学生的知识层次和技能水平
EDA技术是现代电子设计发展中必不可少的，EDA技术广泛应用于科研工作和企业新产品的研发中，并广泛用于专用集成电路的开发，同时，全国各种电子技术设计竞赛将EDA技术作为选手必须掌握的基本技能。在实验教学中引入EDA有利于学生掌握EDA这种工具，拓宽知识面，提高学生的实践能力、创新能力和计算机应用能力，提高知识层次，提高学生就业率，为今后较快胜任工作打下基础。
1.2 缓解实验设备和经费不足的压力
EDA技术是用软件的方式来设计硬件，这种硬件设计软件化可以大大简化电子系统的实验，并可根据学生的设计不受限制地开展各种实验，既可实现规定功能的硬件系统又可达到课程的教学目的。这样，学校无形中增加了许多实验设备，大大缓解了实验设备和经费不足的压力。
1.3 有利于教师自身素质的提高和教学、科研水平的提高
EDA涉及电子、通信、计算机、自动化等电子信息类专业课，辐射面很宽，同时它又是一门发展迅速、工程性强、须紧密结合技术发展前沿的现代电子设计技术课程。这就要求教师有宽广的知识面和工程项目经验，并能结合当前与今后的发展趋势编写相应的EDA教材包括实验教材，提高教师的教学水平。同时引入EDA到电子技术实验实践教学中，将促进教师对该项新技术的学习和掌握，有利于教师在不断的学习过程中提高科研水平。
2EDA技术与课程内容整合的教学设计
将EDA技术全面与微电子专业课程紧密结合，设计的EDA实践教学首先应做到系统全面性，同时兼顾集成电路工艺仿真和器件仿真，在实践教学体系中兼顾专业基础、工艺制造、集成电路设计，强化理论基础、综合素质、创新能力的培养，使学生经受了融合理论、实验、技能和设计的系统技术训练。与此同时提高EDA工具的先进性，集成电路设计的发展依赖于先进的EDA工具，摒弃目前高校实验室中旧的EDA设计工具，采用新的和产业接近的集成电路设计工具，才能从根本上解决高校实践教学环节与当今IC产业发展脱节的问题。
2.1 EDA技术与微电子专业课程内容的整合
根据我校人才的培养目标，电子信息学院对微电子专业课程体系进行了改革，解决基础与发展、基础与应用、理论与实践、重点内容和知识面的矛盾。现已整合为专业基础课程和专业课程，每门课都配置了相应的实验课、实践课，其中的实践环节教学目的和教学内容设置系统规划，各有侧重。在专业基础实验课程中，主要安排对模拟和数字基础内容进行验证，掌握基础知识和基本应用方法以及实验技能。在理论课程和实验课程结束后安排1～2周的实践教学环节，提出设计任务和要求，运用EDA软件进行系统的集成。在专业课程中，为使学生更好地接近工程设计，专业课程基本上都设置了一定学时的实验课，这些实验课采用了EDA的一系列软件进行仿真，巩固理论知识。同样在课程结束后开设了实践环节，与专业基础课相对应，实践环节着重实战演练，真枪实弹进行相应的练习，例如针对集成电路工艺这门课，在32总学时中设置了6个学时的实验课，课程结束后开设了微电子工艺课程设计，这样既学习了理论知识又掌握了EDA软件和实践技能。
2.2 EDA课时与理论课时的整合
电子工程系近2年由学院带队去兄弟院校，如山东大学、苏州大学实地调研，调研他们微电子专业在课程设置、教学计划修订、实践实验环节等诸多方面的情况，调研他们设定这些内容的可行性及合理性，结合我院的实际情况合理地配置每一课程的EDA课时与理论课时，例如硬件描述语言这门课程总学时为32学时，其中理论课时与EDA课时各占一半，这是基于语言课程要以具体操作为主的考虑。
2.3 EDA资源整合
相同功能的EDA软件和硬件开发系统种类繁多，如数字系统设计工具有Maxplus Ⅱ，QuartusⅡ等，模拟电路设计工具有Pspice，Hspice等，系统建模与分析工具有Matlab和Opnet等，版图设计工具有Cadence，Synopsys，Zeni和Laker，集成电路封装与多芯片组件有Ansys，Autocad等。另外我们引入新技术，将半导体器件与工艺技术(TCAD)纳入微电子专业课程实践体系中去，将SOC/SOPC等先进技术引入实验课堂，提高学生的电子线路系统设计能力。这样无论是在专业基础课方面，包括电路、模拟电子技术及数字电子技术，还是专业课程方面，包括半导体物理实验、集成电路工艺、集成电路CAD、集成电路封装等，这些课程都与EDA密切联系，将EDA融入到微电子专业几乎每一门课程中去，这样不仅可提高学生学习的兴趣，同时也巩固了学生的理论知识，也为今后同学们就业打下基础。
2.4 EDA模块整合及教材编写
EDA技术涉及知识面较宽，应用领域广泛。不同的课程可能运用了相同的EDA开发工具，例如数字电子技术与复杂数字系统这两门课程都应用QuartusⅡ开发工具。我校电子工程系对每门专业课程都指定了课程负责人，要求课程负责人全程负责。课程负责人不仅负责本课程教学大纲的制订、本课程教材的选订、本课程的教学，而且负责本课程EDA实践环节教学指导书的编写、EDA教学内容的设计。教师依托学校EDA实验中心，要在科学技术的发展、市场的需求等多方面因素的影响下，及时修改不断完善教材的内容，同时系内经常组织课程负责人之间互相探讨，以整合的方式进行整体教学设计，在相同的EDA模块上体现各自课程的特点。
3EDA在微电子课程体系中的实施
在微电子专业课程体系中，为提高学生对电子电路的分析和设计能力，在各时段各课程都整合了EDA开发工具。电子技术基础及模拟集成电路设计课程运用了电路仿真软件：CADENCE，HSPICE，SPECTRE-VERILOG，集成电路CAD、集成电路原理等课程运用了CADENCE，HSPICE，LAKER，数字电路及硬件描述语言、复杂数字系统设计等课程采用了MODELSIM，NC-VERILOG，半导体器件及集成电路工艺、微电子材料制造设备等课程运用了TCAD开发工具。通过对微电子专业课程体系的系统规划，我们借助于EDA的系列工具和半导体专业实验室，从专业基础课到专业必修课、专业选修课，使学生经受了融合理论、实验、技能和设计的系统训练，让微电子专业学生掌握先进的EDA工具及集成电路设计的流程和基本的设计方法，培养一批综合素质高、专业基础知识扎实、动手操作能力强、具有创新意识的合格人才。
参考文献
[1] 李东生.电子设计自动化与IC设计[M].北京：高等教育出版社，2004
[2] 袁颖，董利民.集成电路设计实践教学平台建设的研究[J].电气电子教学学报，2007，10：84
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