集成電路設計大賽與實踐能力培養

北京工業大學電子信息工程學院 謝紅云 張萬榮 侯立剛 金冬月

集成電路設計大賽與實踐能力培養

北京工業大學電子信息工程學院 謝紅云 張萬榮 侯立剛 金冬月

對于高校微電子集成電路的教師和學生來說，集成電路設計大賽提供了理論與實踐結合的最好機會。通過教師指導和學生參與，學生完成電路設計、版圖設計和性能驗證，經歷單片集成電路設計的完整流程。學生能夠將掌握的理論知識和芯片版圖設計及驗證結合在一起，拓展了他們的能力和知識面；培養了注重細節，嚴謹認真的科研態度，切忌好高騖遠；鍛煉了團隊合作的能力；增加了在學習和工作中的自信心。

集成電路設計大賽；實踐；教學

0 引言

集成電路產業在國家經濟發展和社會進步中扮演著非同尋常的角色。近年來，我國集成電路產業一直處于高速發展階段，電路設計、制造能力以及封裝測試技術都在逐漸縮小與國際先進水平的差距，甚至某些方面已經接近國際最先進水平[1]。

電影天下無賊中有句經典臺詞“21世紀最重要的是什么？人才！”，作為教師，聽到這句話后我們充分的感受到了歷史的使命感，我們有責任也有義務培養出具有核心競爭力的優秀人才，為集成電路產業的發展貢獻一份自己的力量。然而隨著集成電路產業的蓬勃發展，對從事集成電路行業的人才的能力的要求也越來越嚴苛，作為人才培養環節的基石的高校也面臨著巨大的挑戰和壓力[2,3]，我校作為“國家集成電路人才培養基地”之一，更是承擔著不可忽略的歷史使命。

作為一名高校教師，我深刻的認識到，好多學生在動手能力上還有非常大的欠缺，實踐出真知，只懂課本上的原理和實際動手操作還是有很大的差距的。集成電路設計大賽為廣大學生提供了一個工程實踐的機會，對培養學生的實踐創新能力具有重要意義。

“華大九天杯”大學生集成電路設計大賽為學生們提供Aether IC設計平臺，并為獲獎作品提供華潤上華MPW流片機會。從電路的原理設計到最終的流片測試，學生們一步一步走完整個集成電路設計流程，對培養學生們的實踐能力具有重大意義。

1 課堂理論知識的拓展

我們實驗室的研究方向是射頻單片集成電路芯片設計。學生們學習了射頻/微波相關理論知識，集成電路設計理論及方法，單片集成電路芯片版圖的設計等課堂理論知識，但缺乏真正完整從事單片集成芯片的經歷。雖然這次集成電路設計大賽使用華潤上華的工藝，沒有提供射頻IC電路設計模塊，但我鼓勵學生積極參加比賽，將所學的課堂理論知識與Aether IC設計平臺結合起來。這樣對學生們拓展知識面非常有幫助。一方面，通過這次比賽，學生們已經能熟練掌握了Aether IC設計平臺的應用。觸類旁通，參賽學生將來工作時在設計軟件平臺使用上就有了足夠的鍛煉和經驗，可以很快接手新的設計軟件平臺。另一方面，通過參賽，集成電路設計和版圖設計及規則驗證的理論知識可以得到很好的應用，加深了對理論的理解。

2 注重細節，忌好高騖遠

集成電路設計大賽的魅力在于，從設計到流片測試，所有的過程都要學生親手實現，這需要學生對所有細節都有深刻的理解。而好多學生眼高手低，自己覺得什么都會做，然而動手的時候就會出現各種問題。有一名學生曾經這么跟我說過：“老師，我以后做集成電路設計，畫版圖這種活沒什么技術含量…”我就建議他先畫一畫，結果由于不熟悉設計規則，導致DRC通不過，所以只有在實踐中，才更容易發現自己的不足之處。

集成電路的設計流程中有好多工作要做，雖然集成電路的前端設計非常重要，但是集成電路的最終實現要靠制造集成電路的版圖，因此能否設計集成電路版圖，能否畫好集成電路版圖是至關重要的。版圖的設計和繪制過程中更加注重細節，讓學生們有一次完整的版圖設計經歷，對培養學生的縝密思維非常有幫助。

3 團隊合作精神

完成整個集成電路的設計流程，僅靠一個人是很難的，尤其對于還沒有什么集成電路設計經驗的學生們來說，這幾乎就是個不可能完成的挑戰。所以學生們要分工合作，每個小組成員都有自己的任務，任何一個成員完不成自己的任務，就會導致整個項目的失敗，而且前面同學的工作恰好就是后面同學工作的基礎，因此每位成員都有了壓力，都盡全力完成自己任務，這份責任讓他們團結起來，共同迎接挑戰。

在比賽過程中，學生們并不是只做完自己的工作就什么都不管了，他們在整個過程中一直都在互相溝通。期間也并不完全都是心平氣和的，也有爭執的時候，爭執過后他們總能找到解決問題的方法?？赡芩麄儾扇〉牟⒉皇亲顑灧椒?，但他們學會了站在別人的立場上考慮問題，也學會了適當的妥協。

可見，集成電路設計大賽對培養學生們的團結協作能力和集體榮譽感具有突出貢獻，也對學生自身的溝通能力具有良好的促進作用。

4 自信與勇氣

集成電路設計經驗缺乏的學生而言，集成電路設計大賽不僅僅是一次機會，也是一次艱巨的挑戰，雖然在老師的幫助下學到了豐富的集成電路設計方面的知識，但那只是紙上談兵，真正實踐起來還是具有非常大的挑戰性的。在報名階段，一個學生找到我：“老師，我想參加集成電路設計大賽，但是我只懂點電路原理，其他什么也不懂，連用什么EDA工具都不知道，我這樣能參加嗎？”

我便告訴他，首先這是一次非常好的機會，能有報名的想法就非常好，有了想法就想辦法去做，即使失敗了也沒關系，沒有誰會永遠成功的；其次，還沒有做怎么知道自己做不到呢？作為21世紀最優秀的人才，代表著我們國家未來的生產力，你們做不到那就沒誰能做到了；最后，你們還有堅強的后盾呢，老師的支持和自己的努力，就能夠攻克比賽中的種種難關。這名學生就這樣報名了，他是幸運的，他把握住了這次實踐的機會，可想而知幫助學生樹立信心非常重要，有勇氣開始才可能收獲果實，不開始肯定就沒有果實。

5 結束語

指導學生在實踐活動中獲取知識，在解決問題中運用已經獲得的知識，這才是培養新世紀人才的最好途徑。而集成電路設計大賽便為學生們提供了這樣的平臺，給予學生實踐的機會，讓學生們在實踐中收獲知識、培養創新能力、提高個人素養以及鍛煉意志力。同時也為高校老師提供了一個良好的指導學生的平臺。

[1]杜壯．《國家集成電路產業發展推進綱要》政策解讀 集成電路:跨越千億鴻溝 我們準備好了[J]．中國戰略新興產業,2014(14)．

[2]張興,黃如,張天義,等．北京大學國家集成電路人才培養基地建設思路[J]．中國集成電路,2004(7):79-82．

[3]韓力,曾祥仁．電氣信息類專業人才培養模式及教學內容體系改革的研究與實踐田[J]．重慶大學學報:社會科學版,2001,7(5):78-79．

IC design contest and IC design practice

Xie Hongyun Zhang Wanrong Hou Ligang Jin Dongyue
(Beijing University of Technology,College of Electronic Information and Control Engineering，100124，China)

IC design contest provides a big chance for teachers and students to combine IC design theory and IC design practice. Students fi nish the whole IC design process of circuit design, layout design and verifi cation by themselves. IC design contest make students widen their knowledge, train their serious scientific attitude and team work ability. Student would also get confi dence through practicing in IC design contest.

IC design contes; Practice; Teaching

謝紅云（1978—），女，河北石家莊人，博士，北京工業大學副教授，研究方向：射頻集成電路設計。