“大學生集成電路設計大賽”對于教學的影響

中國計量學院光學與電子科技學院 韋 一 唐 瑩

“大學生集成電路設計大賽”對于教學的影響

中國計量學院光學與電子科技學院 韋 一 唐 瑩

“大學生集成電路設計大賽”不僅給學生提供了展示自我的平臺，也為教師的日常教學提供了幫助。本文探討將大賽推薦的IC設計軟件Aether引入半導體器件、模擬集成電路設計等微電子專業課程中。將知識點以圖形的方式展現，有利于學生深入理解器件和電路的工作原理、應用特點及參數影響等內容，在教學中取得了良好的效果。

教學改革；集成電路設計；Aether

1 概要

自第二屆“大學生集成電路設計大賽”以來，我們就積極組織學生參加此項競賽。通過連續參與，逐漸熟悉并掌握了華大九天公司提供的數模混合信號IC設計平臺Aether。此設計軟件集成了SPICE仿真工具、波形查看工具、版圖驗證工具及3D-RC提取工具等，使整個IC設計流程更加平滑、高效。在使用過程中發現，Aether不但可以作為主流設計軟件在科研中使用，也能在教學中作為輔助工具并起到良好的作用。

將Aether應用到微電子相關課程中，例如在半導體器件物理教學中，我們利用仿真軟件模擬金屬-氧化物-半導體場效應管（MOSFET）的轉移和輸出波形，與理論計算結果相對比，驗證所講解的方程能夠很好反映器件的特性[1]；而在模擬集成電路設計課程中，我們突破以往的教學方式，利用Aether軟件強大的功能，將從電路設計-版圖設計-模擬仿真這一完整的設計過程用更為直觀的方式展現在學生面前[2]，增強學生對于書面知識的掌握和理解，并為以后的工作打下堅實基礎。

2 電路設計

差分放大器電路是“模擬集成電路設計”課程的核心內容之一，然而由于其內容涉及電路性能參數之間的折衷選擇，計算較多、過程復雜、難以驗證等問題使得這一部分知識掌握起來較為困難[2]。將Aether軟件引入到差分放大器的講解中，讓學生更為直觀地認識不同電路結構、器件參數和輸入信號對于差分放大電路性能的影響。

圖1(a)顯示了在Aether中建立的差分放大電路圖，軟件提供了強大的功能，可以非常方便地繪制電路并修改相應的器件參數。圖1(b)為電路的瞬態分析的輸出波形，軟件也同時提供分析方法，如直流分析、交流分析等。從瞬態分析圖中可以看出此差分放大器的電壓增益為600。

利用Aether軟件仿真“模擬集成電路設計”中的各類電路，將器件參數對電路性能的影響直觀地展現出來，有利于學生更好地理解相關知識，掌握電路設計流程。

圖1 差分放大器電路在Aether中的仿真結果

3 結論

“大學生集成電路設計大賽”填補了在微電子領域缺乏全國性大學生競賽的空白，為學生提供了一個展現自身能力，與其他高校交流的平臺。通過參加大賽，學生加深了對專業知識的理解，明確了未來發展的目標，為以后的學習工作奠定了良好的基礎。

同時，通過大賽我們將Aehter軟件引入到平時教學中，豐富了教學手段和教學內容，有助于學生對器件和電路工作原理、使用方法和特點的整體學習和融會貫通，達到了良好的教學效果。

[1]曾樹榮． 半導體器件物理基礎[M]． 北京：北京大學出版社, 2002．

[2]Razavi, B．著, 陳貴燦等譯． 模擬CMOS集成電路設計[M]． 西安：西安交通大學出版社，2003．

韋一（1983-），男，浙江杭州人，博士，講師，研究方向為新型納米器件電路設計和研制。

唐瑩（1981-），女，浙江杭州人，博士，副教授，研究方向為半導體器件的理論研究和樣品研制。

本文受2013年浙江省高等教育教學改革和課堂教學改革項目資助（kg2013169）。