集成电路与应用精选(九篇)

第1篇：集成电路与应用范文

但随着技术的不断发展，出现了混合集成电路设计的概念，从而克服了采用分离器件设计电路所存在的问题。混合集成电路DC/DC系统相对于传统的用分离器件设计的电源变换电路系统来说，具有高性价比、高可靠性、高速度、设计周期短等一系列的优点。

本文结合Fairchild公司设计的系列产品，对混合集成电路DC/DC变换器的设计原理、性能及应用等进行了分析研究。

混合集成电路DC/DC变换器的集成化设计方案

根据用户需求和设计的目的不同，Fairchild公司推出的混合集成电路DC/DC变换器主要采用两种设计方案。而每一种设计方案，电路的设计上又有细微的差，可以满足不同用户的需要。

1　混合集成电路DC/De变换器设计方案1

在混合集成电路DC/DC变换器中，内部电路集成了控制器、驱动器和MOSFE了等三种离散器件。对于每一类产品，其内部电路设计采用的离散器件可以包括三种离散器件中的全部或部分，具体的设计可根据用户的实际需要进行设计。混合集成电路DC/DC变换器设计方案l的电路原理如图1所示。

从混合集成电路DC/DC变换器设计原理图可以看出，该电路中主要包括控制器、驱动器和MOSFE了等有源器件模块。在实际使用时，电源输出端需要外接电感、电容等器件对输出电压信号进行滤波，同时，输出的电压信号需要接到电路的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器含有控制器、驱动器和MOSFE了等有源器件，其整机效率可以高达95％，电源变换系统性能高，相对于标准模块具有更高的性价比。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效应低，输出电压纹波低，温度范围宽。

2　混合集成电路DC/DC变换器设计方案2

混合集成电路DC/DC变换器设计方案2是在一片混合集成电路DC/DC的设计中采用了两片专用或优化了MOSFET的同步BU CK电源转换拓扑结构，其电路原理如图2所示。

采用方案2设计的混合集成电路DC/DC变换器中，两个MOSFET器件具有互补的作用，以降低开关损耗，而这两个器件的设计位置可根据设计者的实际需要进行布局。该芯片还内置直通保护电路，可以有效防止电路上下桥臂的直通，大大地提高了电路的可靠性。在驱动电路设计部分，不仅比常规的电源变换设计增加了驱动能力，减少MOSFET的开通关断损耗，还把Boost-trap二极管也集成在芯片内部，以简化外部用户系统电路的设计。

DC/DC变换器的电压输出端需要外接电感和电容，对输出电压信号进行滤波，以满足用户系统电路的需要。变换器输出的电压信号需要接到芯片的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用此方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驱动集成电路加两个功率MOSFE了的设计方法，寄生效应极低，输出电压纹波低，工作温度范围宽，且节省了大量的板空间。

接口设计

采用Fairchild公司DC/DC变换器方案设计的电源变换器具有较大的电压输入范围，可根据需要在3.3～24V之间调整，该公司DC/DC变换器的输出电流可达到30A，输出电压范围根据需要可设计为高到输入电压的90％或低到O.8V。

Fairchild公司的DC/DC变换器除了基本的电压输入、输出端口外，一般还有HDRV(上桥臂MOSFET驱动引脚)、LDRV(下桥臂MOSFET驱动引脚)、GLDO(门驱动信号引脚)、DISB(禁止信号引脚)、PWM(脉宽调制信号引脚)、BOOT(反馈信号引脚)等信号端口，具体到各型器件则会有微小的差异。

功耗情况

消费类电子产品由于使用环境以及自身条件的限制，用户对所选用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是电源变换器等便携式设备。

以Fairchild公司的产品为例，其混合集成电路DC/DC变换器采用集成化方案设计，并力求减小MOSFET的开通关断损耗，整机效率可高达95％。由于该变换器具有较高的转换效率，因此内部电路热损耗低，在实际使用中只需要使用较小的散热器或不用散热器，从而可以降低系统电路的总体设计成本。

封装形式与尺寸

由于数码相机、摄像设备、媒体播放器、桌面电脑等电子设备的外型力求小巧，因此这类产品对内部电路设计中器件的选用也同样要求小巧而高效。

很多电源公司都采用了更小更薄的封装形式，以节省系统电路的设计空间。如Fairchild公司的FAN5069采用了SSOP-16封装形式，尺寸仅为1.1mm×5mm×6.4mm，FDMF8700采用SMD封装形式，尺寸仅为O.8mm×8mm×8mm。

混合集成电路DC/DC变换器的在系统应用

混合集成电路DC/DC变换器在系统电路中应用时，需要提供必要的外接器件和控制信号。

在变换器的输入端，需要输入合适的控制信号及直流电压，以保证电路内部的各分离器件按设计的意图工作。同时，为了滤除输入电压信号上的噪声，建议在输入电压和地之间接入旁路电容，其容值应大于1μF。

在变换器的电压输出端需要接入合适参数的电感、电容，以滤除输出电压上的噪声。混合集成电路的输出电压需要通过自举电容接到电路的反馈引脚，以保证电路能够正常工作。

混合集成电路FDMF8700为Fairchild公司推出的采用混合集成电路设计方案2的一种产品，其特点有：输入电压典型值12V，开关频率最大可达500kHz，输出电流最大可达30A，器件内在的适应性门驱动，内部集成的自举二极管，器件最高效率大干90％，低压锁定，输出电压可禁止，采用微型SMD封装形式，产品制造使用无铅材料。FDMF8700电源变换器的典型应用电路如图3所示。

图3的电路中，DISB端为输出禁止信号，可以方便地开关整个电源。PWM端为脉宽调制信号，用来驱动上桥臂和下桥臂的MOSFET，VIN和VCIN端为输入电压信号，VOUT端为输出电压信号，输出电压通过自举电容CBOOT反馈到变换器的BOOT端。详细电路设计请参照该芯片的技术说明书。

上图应用电路中输入信号和各外接器件参数的选取可根据用户实际需要来具体确定。

结语

本文以Fairchild推出的系列产品为例对混合集成电路DC/DC变换器的设计与应用进行了分析研究。

第2篇：集成电路与应用范文

关键词：集成电路 寿命仿真 分析流程 竞争失效 CALCE-PWA

中图分类号：V263.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（c）-0067-04

由于电子设备对温度、振动最为敏感，且根据对电子产品失效原因的统计，温度因素占43.3%，振动因素占28.7%，由这2种应力作用导致的产品的失效为71%[1]。因此，研究集成电路寿命需主要对温度和振动2种应力进行仿真、评估并预计。据此寿命仿真主体结构中涉及的仿真项目主要有热仿真、振动仿真、故障预计仿真。在诸如印刷电路板的典型电子产品的服役期内，热应力、机械应力是产品所承受的主要环境载荷。文献[2-4]从器件级薄弱环节的失效物理建模出发，通过对整板PCB的振动仿真与实验，计算了元器件的寿命。文献[5-7]研究了集成电路的寿命试验条件，并对PCB电路板组件的温度分布进行了仿真与实验研究。此外，国内外学者针对集成电路的失效类别、失效原因开展了大量研究。但是上述研究较多的依赖物理样机试验，且计算集成电路寿命时未能综合考虑集成电路复杂的失效因素。

该文基于协同仿真技术，采用竞争失效机制，选用电子产品中的一个整板PCB作为研究对象，对集成电路寿命进行预测，可在产品设计阶段对集成电路的可靠性进行评估，并减少物理样机试验成本。

1 寿命分析流程

基于竞争失效机制的集成电路寿命预测的仿真分析流程如图1所示。首先基于集成电路封装类型完成模型建立；然后分别从热仿真、振动仿真中导入模型所需应力参数，加载集成电路寿命剖面；最后根据竞争失效机制，获取集成电路寿命。其中，集成电路管脚与电路板基板的互连处模型的建立采用竞争失效法则（即“最小薄弱原理”）。

整个流程中各主要步骤如下所示。

（1）获取集成电路以及电路板组件结构及工艺信息。

（2）根据电路板组件工作环境条件制定寿命周期环境剖面。

（3）基于ANSYS软件进行仿真分析，获取热仿真与振动仿真结果，为基于失效物理的故障预计提供数据支撑。

（4）建立热故障预计模型与振动故障预计模型，分别进行寿命仿真分析，可得到故障预计结果，基于竞争失效机制，确定集成电路失效状态，并得到寿命仿真计算结果。

2 研究对象

项目选取的某PCB电路板组件有限元模型网格划分图如图2所示，图右显示了集成电路详细模型的网格划分效果。电路板组件模型采用SolidWorks软件建立，对目标集成电路进行详细的三维模型建模，对其他元器件采用长宽高与之相同的长方体等效处理。使用ANSYS软件进行仿真分析，用内部MPC约束算法建立接触单元来处理各元器件和电路板基板的装配关系。

3 寿命周期环境剖面

热仿真分析环境条件根据基本试验中的各种工作环境温度以及产品工作时对应的环控条件制定。因此，参考典型电子装备高温低温试验条件[8]，确定仿真温度环境如下：热天地面阶段工作和不工作温度为+70 ℃，冷天地面阶段工作和不工作温度为-55℃；热天飞行阶段工作温度为+55 ℃，冷天飞行阶段工作温度为-40 ℃。

参照典型电子装备环境试验条件，确定电路板随机振动试验的功率谱密度，其最大值W0为0.04 g2/Hz。综上，按照电路板实际工作条件，将环境应力简化为温度循环1（冷天工作）、温度循环2（热天工作）和随机振动，见表1。

4 有限元仿真分析

4.1 热仿真分析

针对工作环境温度为70 ℃、55 ℃、-40 ℃、-55 ℃的情r进行稳态热分析，表2为环境温度70 ℃时电路板组件温度云图和集成电路温度云图。

通过对70 ℃工作环境温度下电路板、集成电路温度数据进行统计，得热分析结果，电路板组件平均温度为80.4 ℃，温升为10.4 ℃，集成电路平均温度为82.7 ℃，温升为12.7 ℃。

4.2 振动分析

（1）模态分析。

振动分析时将电路板两端插入导轨，故约束两端UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ自由度；同时电路板两侧面被压紧，故约束其UX方向自由度，并将约束载荷置于载荷集Constraints中。获取电路板组件前三阶模态振型如表3所示。

（2）随机振动分析。

在完成模态分析基础上按照振动环境条件开展随机振动分析，可获取位移云图、加速度云图。表4显示了电路板组件位移云图、电路板组件加速度云图。

对随机振动位移与加速度结果进行归纳，可得电路板位移、加速度，集成电路位移，为进行集成电路寿命计算提供数据支撑。

5 寿命仿真分析

5.1 模型建立

该研究中使用的寿命仿真软件工具是CALCE-PWA，该软件是用于电子组件设计和分析的一组集成工具，输入热分析与振动分析的结果，利用其故障模型可对印制板器件进行工作剖面下的故障预计。在完成电路板建模、部件建模和元器件建模的基础上形成最终模型。

5.2 剖面设置

从热仿真结果中获取集成电路平均壳温和集成电路安装位置的电路板表面平均温度，并按照温度剖面将集成电路的详细温度数据输入CALCE-PWA软件中；结合随机振动仿真结果设置振动剖面。表5给出温度循环1（冷天工作）、温度循环2（热天工作）和振动剖面示例。

5.3 寿命预计

定义并加载集成电路寿命剖面后，即可以对集成电路在各种类型剖面下的失效前循环数/时间进行计算，汇总结果如表6所示。

通过Miner定理计算集成电路温度循环、随机振动下的平均首发故障前时间，见表7，集成电路失效状态为热失效，失效循环数为260 089。

6 结语

针对集成电路故障预计的仿真是利用结构、工艺和应力等性能参数建立产品的数字模型并进行失效分析。该文介绍了基于竞争失效机制的集成电路寿命评估流程，并以某型号集成电路进行仿真分析，确定了该集成电路的失效状态与失效循环次数。基于虚拟样机技术的集成电路寿命分析方法可应用于产品设计各个阶段，并减少物理样机试验成本，为评估集成电路的可靠性提供依据。

参考文献

[1] 任占勇.数字化研制环境下的可靠性工程技术[M].北京：航空工业出版社，2015：92-98.

[2] Amy R A，Aglietti G S，Richardson G.Board-level vibration failure criteria for printed circuit assemblies： an experimental approach[J].IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing，2010，33（4）：303-311.

[3] Al-Yafawi A，Patil S，Da Yu，et al.Random vibration test for electronic assemblies fatigue life estimation[A].Proceedings of Intersociety Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems Conference[C].Binghamton：IEEE，2010.

[4] 高Y名，刘莹，马建章.ANSYS 在印制电路板组件随机振动分析中的应用[J].无线电工程，2015（7）：95-98.

[5] Shankaran G V，Dogruoz M B，Dearaujo D.Orthotropic thermal conductivity and Joule heating effects on the temperature distribution of printed circuit boards[A].IEEE Symposium on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems[C].Binghamton：IEEE，2010.

[6] Hatakeyama T，Ishizuka M，Nakagwa S，et al.Development of practical thermal design technique of printed circuit boards for power electronics[A].Proceedings of Intersociety Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems Conference[C].Binghamton：IEEE，2010.

第3篇：集成电路与应用范文

>> 2009中国集成电路产业促进大会盛大召开 2009年中国集成电路产业回顾与2010年发展展望 2015年中国集成电路产业发展形势展望 IP China 2010第六届中国软件与集成电路知识产权峰会即将召开 中国集成电路产业迈向?『跨越式发展 资本创新与中国集成电路产业发展 读出集成电路产业的中国模式 2009年中国集成电路市场回顾与展望 2008年中国集成电路市场回顾与展望 《2012中国集成电路设计业发展报告》的统计及结论 2004年中国集成电路应用市场剖析 2010(第八届)中国通信集成电路技术与应用研讨会成功召开等 中国集成电路企业在合作中多赢 推进福建集成电路产业发展 无锡集成电路产业发展情况 集成电路产业图谱及市场 打造集成电路产业新高地 集成电路产业将步入黄金 集成电路产业增势减缓 产业政策引航集成电路 常见问题解答 当前所在位置：)

参选产品含金量逐年提高

作为中国集成电路产业年度产品创新与应用创新的风向标与大检阅，第五届“中国芯”评选结果隆重揭晓，年度最佳潜质奖与市场表现奖各有归属。负责“中国芯”评选工作的CSIP集成电路部副主任衣丰涛表示，第五届“中国芯”评选企业提交参选产品的技术先进性又有很大提高，产品形态覆盖了应用处理器、射频、基带和传感器等领域，从中可以看出五年来含金量在逐年提高。

据了解，第五届“中国芯”评选共收到42家企业49款产品参评，来自半导体行业协会、核高基等业界有影响力的集成电路以及整机应用领域的20多位专家参加了评审。衣丰涛表示，“中国芯”整体水平的提高，正是自2000年“18号文件”引领中国集成电路设计业繁荣十年真实写照。

数据显示，自2000年以来，中国集成电路设计业取得了突飞猛进的增长。2000年设计业销售收入仅有11亿元。2009年设计业销售额达到269.9亿元，比2000年增长近25倍。

未来五年关注芯片与整机企业联动

“‘18号文件’的重要意义在于，它向世界宣告中国开始大力发展集成电路和软件产业，因此在短期内迅速聚集了国内外大量的资金与资源，创造了中国集成电路产业过去10年的繁荣。”CSIP主任助理谢学军说：“对于中国集成电路产业来说，未来五年是继续夯实基础，形成企业核心竞争力的关键五年，CSIP将在其中发挥重要作用。”

第4篇：集成电路与应用范文

论文关键词：课程改革；工作任务；课程项目；技术情境；教学导航

随着我国科技和经济的迅猛发展，社会对人才的需求正在发生着深刻的变化，教育行业受到各方面的重视。在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下，高等职业技术学院以服务为宗旨，以就业为导向，以培养高级应用型、技艺型人才为目标。这类人才主要是在不同行业、企业的工作和生产过程中负责管理、监督、检测、分析、技术服务等几项工作。因此，高等职业技术学院正进行较大规模的专业建设和课程改革，要求高职专业的学生除了具备必要的基础理论、专业技术知识外，还必须具有解决工作生产中实际问题的能力，以适应今后的工作。

“电子技术”分为模拟电子和数字电子两大部分，在教学中从职业岗位工作任务分析着手以掌握知识和技能为根本、以工作方向为培养目标、以工作过程为导向，强调把完整的工作过程及其操作要求作为课程内容。当工作过程导向课程运用项目载体设计学习情境时，这一工作过程实际上就成了完成具体项目的自始至终的步骤。通过课程分析和知识、能力、素质分析，打破传统的教学模式，构建了“以工作任务为中心、以课程项目为主体的教学方法”。在教学中掌握课程技术原理及应用方面知识体系的完整性是非常重要的，使学生在完整的工作过程中培养应对复杂技术情境的能力。在教学中以典型电子电路制作的工作任务为中心，以多模块应用为切入点，引入对学生创新能力的培养，让学生在具体应用电路的制作过程中开发创新思维，完成相应工作任务，并构建相关的理论知识，发展职业能力。

一、模拟电子技术教学导航

模拟电子技术是研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。

理论知识：基本半导体知识、放大电路、集成运算放大电路、直流稳压电源。

技能训练：常用元件的识别与测量、放大电路性能分析、集成运算放大电路基本应用。

1.模块1：半导体器件

（1）知识重点：半导体基础知识；半导体二极管外部特性；晶体三极管外部特性。（2）知识难点：半导体PN结。（3）教学方式：从半导体PN结入手，简单介绍半导体的基本结构与工作原理。结合实践教学，重点掌握半导体的外部特性。（4）技能要求：二极管与三极管的简易测试。

2.模块2：放大电路

（1）知识重点：放大电路的基本组成；放大电路的分析；多级放大电路的极间耦合；负反馈对放大电路的性能的影响。（2）知识难点：放大电路的分析；放大电路的负反馈。（3）教学方式：从基本放大电路入手，介绍放大电路的静态与动态分析、多级放大、电路反馈；结合实践教学，重点掌握放大器的外部特性。（4）技能要求：放大电路静态工作点的调整与动态参数测试。

3.模块3：集成运算放大器

（1）知识重点：集成运放的结构和特点；基本运算电路；集成运放的线性应用电路。（2）知识难点：集成运放的线性应用电路。（3）教学方式：从理论集成运放条件入手，掌握各基本运算电路和电压比较器的功能；结合实践教学，重点掌握集成运放的外部特性。（4）技能要求：电路的调整与测试。

4.模块4：直流稳压电源

（1）知识重点：整流与滤波电路；稳压电路；开关电源。（2）知识难点：开关电源。（3）教学方式：从二极管整流特性、电容器充放电入手，讲解整流、滤波电路；稳压电源重点讲授集成稳压电路和开关电源。（4）技能要求：电路的调整与测试。

二、数字电子技术教学导航

数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。

理论知识：集成门电路与组合逻辑电路、时序逻辑电路、波形产生与整形电路、中规模集成电路应用。

技能训练：组合逻辑电路应用、时序逻辑电路应用、逻辑电路限定符号识图。

1.模块1：数字电路基础

（1）知识重点：数字脉冲信号；二进制与8421BCD码；基本函数与逻辑运算；逻辑函数的化简和变换。（2）知识难点：逻辑函数的化简和变换。（3）教学方式：从二进制与逻辑函数基本规则入手，学习逻辑运算规则、逻辑函数化简与变换。（4）技能要求：逻辑函数的化简和变换。

2.模块2：组合逻辑电路

（1）知识重点：基本逻辑符号及意义；门电路的逻辑功能和基本特性；组合逻辑电路的分析常用组合逻辑电路的逻辑功能。（2）知识难点：基本逻辑符号及意义；组合逻辑电路。（3）教学方式：从基本原理与逻辑符号读解入手，重点介绍电路的逻辑功能与外部特性。（4）技能要求：基本逻辑符号读图；门电路和组合逻辑电路。

3.模块3：触发器

（1）知识重点：各类触发器的逻辑功能；触发器限定符号及其意义。（2）知识难点：触发器之间的转换关系。（3）教学方式：借助限定符号意义读解，帮助理解各种触发器的逻辑功能与控制方式；结合实践教学，重点掌握电路的外特性。（4）技能要求：触发器的逻辑功能测试。

4.模块4：时序逻辑电路

（1）知识重点：时序逻辑电路的特点；时序逻辑电路的限定符号及其意义；寄存器；集成计数器应用。（2）知识难点：集成计数器应用；限定符号及其意义。（3）教学方式：从触发器入手，由D触发器构成寄存器；由T和Tˊ触发器分别构成同步和异步二进制计数器。借助限定符号的意义来理解时序逻辑电路的逻辑功能。结合实践教学，重点掌握电路的外特性。（4）技能要求：常用的相关集成电路的应用。

5.模块5：波形产生与整形电路

（1）知识重点：555定时器；多谐振荡器与单稳态电路；施密特触发器；石英晶体振荡器。（2）知识难点：555定时器；多谐振荡器。（3）教学方式：以555定时器为重点，介绍多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器的功能。重点掌握电路的外特性。石英晶体振荡器从阻抗频率特性入手。（4）技能要求：常用的相关电路的应用入手。

三、电路组装、测量与调试教学导航

电子电路组装、测量与调试在电子工程技术中占有重要的地位，任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的，焊接是保证电子产品质量和可靠性最基本环节，调试是保证电子产品正常工作的最关键环节。

理论知识：常用电子仪表、电路的装配、调试与测量知识。

技能训练：常用电子测量仪表的使用、常用电路元件与数字集成电路测量、电路的装配与调试。

1.模块1：常用电子仪器知识重点

（1）知识重点：双踪示波器；半导体管特性图示仪；毫伏表；信号发生器；集成电路测试仪。（2）知识难点：双踪示波器；半导体管特性图示仪。（3）教学方式：重点讲授电子仪器的操作和使用方法。（4）技能要求：仪器的基本操作方法；半导体特性测量。

2.模块2：电子元器件的识别与简易测量

（1）知识重点：电子无源元器件；电子有源元器件；表面安装元器件。（2）知识难点：表面安装元器件。（3）教学方式：重点讲授各种电子元器件的识别与选用方法。（4）技能要求：元器件的识别与选用方法、常用数字集成电路测试。

3.模块3：电路的装配、调试与测量

（1）知识重点：装配、焊接工艺；电路测试与测量。（2）知识难点：电路测试。（3）教学方式：介绍电路装配工艺，分析电路测试与测量基本方法，结合实训进行教学。（4）技能要求：电路装配、测试与测量。

四、电子电路仿真教学导航

电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能，在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验，从而得到准确的结果，然后再付诸生产，极大地减少了实验周期和试制成本，提高了生产效率和经济效益，受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在，电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术，因此为了确保电路设计的成功，消除代价昂贵并且存在潜在危险的设计缺陷，就必须在设计流程的每个阶段进行周密地计划与评价。电路仿真给出了一个成本低、效率高的方法，能够在进入更为昂贵费时的原型开发阶段之前，找出问题所在。

理论知识：EWB与Multisim平台基本知识，Multisim在电子仿真实验中的应用。

技能训练：模拟电路电子仿真和数字电路电子仿真。

模块：电子电路仿真。

（1）知识重点：Multisim平台的使用；Multisim在电子仿真实验中的应用。（2）知识难点：Multisim软件的使用。（3）教学方式：从电子实验实例入手，学习Multisim软件的使用，在学会使用的基础上，结合电子知识，完成电子实验的仿真。（4）技能要求：用Multisim进行电子仿真的方法。

五、综合实训项目——有源多媒体音箱的设计与制作

1.知识要求

掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用思路；掌握电子产品综合设计的基本思路。

2.技能要求

能进行电子电路的综合制作调试；能有条理地撰写设计说明书；能对设计项目进行总结展示。

3.教学任务

通过有源多媒体音箱的设计、制作及测试，掌握电子产品的设计流程及注意事项，学会元器件的特性测试和电路组装、测试，熟悉电子产品组装的工艺要求及生产过程。

4.教学活动设计

（1）通过让学生利用图书馆、上网等手段查阅相关资料，在教师指导下对有源多媒体音箱进行设计，掌握电子产品的设计流程及注意事项。

（2）在校内生产线的工作岗位上，根据所设计电路选择元器件，进行元器件的性能、参数测试。规划电路板，进行元器件的布局和印制电路板的制作。完成各部分电路的焊接、组装，对已经组装的电子产品进行参数测试及调试，使其达到设计要求。

（3）要求学生撰写实践报告及产品说明书。

5.相关知识

（1）理论知识。元器件的识别、测试方法；印制电路板的制作，元器件的布局；焊接工艺、电路调试方法；产品说明书的撰写。

第5篇：集成电路与应用范文

关键词：IC设计；集成系统；课程体系；CDIO

中图分类号：G642 文献标识码：A

1引言

目前我国集成电路(IC)产业已初步形成了设计业、芯片制造业、封装和测试业四业并举、比较协调的发展格局，出现了长江三角洲(上海、无锡、杭州)、京津地区和珠江三角洲(深圳、珠海、广州)三个相对集中的产业区，建立了多个国家集成电路产业化基地[1]。制造业的技术工艺已进入国际主流领域，设计和封装技术接近国际水平。与之不协调的是我国集成电路人才缺口巨大，据报道到2008年中国IC产业对IC设计工程师的需求量将达到25万人。国家对IC产业高度重视，《中共中央国务院关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》中将IC产业放在了电子信息产业的第一位[2]。在此背景下，教育部于2001年开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业，以适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求[3]。

从《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发[2000]18号)到《教育部、科技部关于批准有关高等学校建设国家集成电路人才培养基地的通知》(教高〔2003〕2号)，足以看到集成电路设计与集成系统专业是我国目前急需发展和完善的专业。要想办好该专业首先应对该专业建立一个科学的课程体系，该专业的新概念、新技术、新方法不断涌现，因此研究和制定适合本专业的理论与实践发展的课程体系是十分重要的。

2我国IC设计与集成系统专业人才现状

2.1IC设计与集成系统专业人才需求

IC设计与集成系统专业人才的现状是：人才总量严重不足，设计人才供需矛盾尤为突出。人才层次结构不合理；人才地区分布不平衡；人才流向与地区经济发展关系明显。国家教育部、科技部共同于2003年7月确定了9个部级集成电路人才培养基地的宏伟计划。在这之后，又增加了7所大学作为人才培养基地。旨在加快集成电路产业发展的步伐，大力培养集成电路设计人才满足社会对集成电路设计人才的需求。

2.2IC设计与集成系统专业人才培养现状

根据国家教育部网上公布的信息，到目前为止具有集成电路设计与集成系统本科专业的高校有：2001批准的有电子科技大学；2003批准的有西安电子科技大学， 南通大学，杭州电子科技大学；2004批准的有山东大学，华南理工大学，黑龙江大学，哈尔滨理工大学；2005批准的有青岛科技大学，西安邮电学院；2006批准的有天津理工大学；2007批准的有北京大学，大连理工大学。其他院校也积极申办该专业。由于该专业是新兴专业，至今还没有科学完善统一的专业规范，这对该专业的发展影响颇大。

3 IC 设计与集成系统专业特点

集成电路设计与集成系统专业与其他专业相比有如下突出的特点：门槛高、内容新、发展快、属于交叉学科、与产业联系紧密、高投入、与世界同步、毕业生就业服务的范围具有国际性。

本专业是新兴专业，从宏观角度国际上该专业还没有像其他专业(例如计算机)形成完整的知识体系；其次，我国由于是在近几年兴办该专业，还没有专业的人才培养规范，我国各大学专业的教学计划是从国外或者相关专业延伸来的，系统性、完备性差；第三，由于该专业是新兴且又是不断变化的学科专业，所面临的主要挑战是识别和规范该学科的基本内容，因此，“知识结构框架”、“课程体系”的规范显得尤为重要；第四，该专业属于交叉学科专业，其内涵并不像其他专业那样清晰和单一，人才培养涉及知识很广，包括微电子学、计算机、软件工程、通讯、控制、管理等多学科专业；第五，该专业实践性很强，对学生的

运用知识解决问题的能力、总结实践经验发现新知识的能力、团队工作的能力、与人沟通和交流的能力以及创新的能力有很高的要求。

4IC设计与集成系统专业结构体系实践

4.1IC设计与集成系统专业人才培养战略

结合高校自身在教学资源上的优势和我国IC设计产业发展的实际情况，以市场需求为导向，紧跟IC技术的发展。引入CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)教育理念，结合高校自身的实际情况加强校企合作。培养具有创新能力和国际竞争力的、适应企业需求的国际化、实用化、个性化的高素质、高水平人才为宗旨。

4.2IC设计与集成系统专业人才培养目标

对应用型本科院校而言，应充分考虑行业和区域经济对人才的需求，适时地根据区域经济和行业发展调整专业方向，以便更好地服务于行业和区域经济[4]。加强校企合作，突出“多类型、工程型、实用型，具有国际竞争力”的人才培养目标。

培养学生具有良好的科学素养和文化修养，较完整地掌握集成电路技术的基础知识，使学生了解和掌握IC设计、综合、验证、测试、应用的整个流程；既掌握集成电路设计技术又懂得集成系统技术；既有扎实的理论基础，又有较强的应用能力；既了解集成电路应用、生产知识又精通集成电路产业的管理；既可以承担实际系统的开发，又可进行科学研究。使学生毕业时应获得以下几方面的知识与能力：

(1) 具有扎实的数理基础和宽阔的科学视野；

(2) 具备独立的科学研究和应用开发能力，同时具有运用知识解决问题的能力、总结实践经验发现新知识的能力、团队工作的能力、较强的协调、组织能力；

(3) 具有良好的与人沟通和交流的能力，能掌握文献检索、资料查询和撰写科学论文的能力以及口语交际能力；

(4) 具有较好的人文社科知识、人文素质和自然科学基本理论知识，对全球社会、工程科学和技术影响的理解力以及对自己所处领域中问题的敏感性，了解信息学科的发展动态；

(5) 掌握电子电路和大规模集成电路系统的设计技能，能从事先进大规模集成电路、集成电子系统等方面的设计以及新产品、新技术和新工艺的研究、应用开发和管理。

4.3IC设计与集成系统专业课程体系制定的指导思想

首先，跟踪、收集该专业和相关专业的知识领域，强调本专业的知识的总结、梳理、推演和挖掘，借鉴ACM和IEEE/CS[5]做法，采用科学的方法，以国外学术界的研

究成果和IC设计工业界的良性建议为基础，选择适当的知识载体，构造IC设计与集成系统恰当的教育知识结构框架，以求更好地向学生传授本学科专业的基本的问题求解方法。

其次借鉴CDIO的理念，大大加强工程实践环节，切实通过基于项目的学习培养学生获取知识的能力、运用知识解决问题的能力、总结实践经验发现新知识的能力、团队工作的能力、与人沟通和交流的能力以及创新的能力，培养学生的专业素质、职业道德和社会责任心。进而培养出符合学科专业和社会发展需要的优秀IC设计人才。

4.4IC设计与集成系统专业课程体系制定

我校(哈尔滨理工大学)从成功申办集成电路设计与集成系统专业以来，与美国西北理工大学(NPU)合作办学借鉴经验；同台湾中华大学进行了实质性合作交流与探讨；与著名的IC设计软件供应商Synopsys、Cadence以及Mentor Graphics等进行合作交流。另外，我们还走访了上海交通大学等相关院校专业；参观拜访了一些集成电路生产制造企业，与企业交流了解企业对集成电路人才的具体要求。结合我校实际情况提出了制定IC设计与集成系统专业课程体系的基本策略，基本策略包括：

(1) 保证政治理论课与军训的学分和学时要求。在新的教学计划中思想、邓小平理论、马克思主义哲学原理、马克思主义政治经济学、军事理论、军训等课程均未作调整。

(2) 压缩公共基础课，取消与集成电路设计方向关系不大的基础课程。取消计算机文化基础课程；由于部分专业课程采用双语教学，因此取消了专业外语。

(3) 专业方向课和专业任选课以市场为导向设置。为了培养符合市场需要的IC设计人才，专业方向课的设置以IC设计主流方向为导向，任选课的设置以目前流行的先进的设计方法、设计工具为主，以适应市场的需要。

(4) 加强实践教学环节，引入CDIO教育理念。增加了课程实验、课程设计、毕业设计等教学环节的学时，提高学生的实践能力。同时加大校企合作力度，采用“定制式”培养模式，将毕业生安排IC设计公司针对实际项目进行毕业设计。

(5) 动态的教学计划。由于集成电路设计与集成系统专业是一个飞速发展的学科，市场需求是不断变化的，应随时调整教学计划中的专业平台课以后的教学内容。

按照以上基本策略制定了IC设计与集成系统专业的课程体系。

IC设计与集成系统专业教学计划，拓扑图见下图。

其中主干课程包括：信号与系统、片上计算机系统、数字信号处理、半导体集成电路、数字IC设计、模拟IC设计、EDA技术与VERILOG、ASIC设计、SoC软硬件协同设计、集成电路逻辑综合技术、集成电路设计验证技术、版图设计、集成电路测试与可测性、布局与绕线等。

2009年我校集成电路设计与集成系统专业的第一届毕业将步入社会，按照“定制式”培养方式，目前已有多家企业与我校达成协议。这些企业对我校该届毕业生所具备知识水平和专业能力高度认可。

5结束语

百年大计，教育为本。发展我国集成电路设计产业，培养集成电路设计与集成系统专业的专业人才是重中之重。培养该专业的优秀的专业人才离不开一个科学的课程体系。本文结合近四年的教学、管理经验对该专业课程体系进行了探讨，对该专业的知识结构和课程体系的进一步研究与实践具有重要指导意义。

参考文献

[1] 杨媛,余宁梅,高勇. 半导体集成电路课程改革的探索与思考[J]. 中国科教创新导刊,2008,(3):78-79.

[2] 孙玲. 关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J]. 中国集成电路,2007,(04).

[3] 方卓红,曲英杰. 关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J]. 科技信息,2007,(27):9-10.

[4] 陈小虎,刘化君,朱晓春等. 电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J]. 中国大学教学,2006,(04).

[5] The Computer Society of the Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE-CS) and the Association for Computing Machinery (ACM).Computing Curricula Final Draft-December 15,2001.

Research and Practice on the Course System of IC Design and Integration System

第6篇：集成电路与应用范文

关键词：电子科学与技术；实验教学体系；微电子人才

作者简介：周远明（1984-），男，湖北仙桃人，湖北工业大学电气与电子工程学院，讲师；梅菲（1980-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0089-02

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节，对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用，是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1，2]

一、学科背景及问题分析

1.学科背景

21世纪被称为信息时代，信息科学的基础是微电子技术，它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路，因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术，是信息社会的基石。此外，从地方发展来看，武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设，形成了以光通信、移动通信为主导，激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局，电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出，而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。

湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年，完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求，建设专业方向为微电子技术，毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统（激光器、太能电池、发光二极管等）的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来，始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引，遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络，坚持理论教学与实验教学紧密结合，致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

2.存在的问题与影响分析

电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业，因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才，就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势，学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。

二、建设思路

电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验；专业课程实验平台即微电子实验中心，是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题：

第一，突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础（包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等），又要求具有较宽广的系统知识（包括计算机、通信、信息处理等基础知识），同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合，同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练，将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。

第二，构建科学合理的微电子实验教学体系，将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合，相互贯通，有机衔接，搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。

第三，兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域，各个领域对人才的要求既有共性，也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围，实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面，特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。

第四，实验教学与科学研究紧密结合，推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展，教研相长，鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中，以此提升实验教学质量。

三、建设内容

微电子是现代电子信息产业的基石，是我国高新技术发展的重中之重，但我国微电子技术人才紧缺，尤其是集成电路相关人才严重不足，培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强，培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。

电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心，具体包括四个教学实验室：半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力，巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时，本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”，同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。

（1）半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论的理解，掌握相关的测试方法与技能，包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。

（2）微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法，目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解，掌握相关的技能，包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交（直）流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。

（3）集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等，并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力，目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体，完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。

（4）科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间，为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件，充分发挥他们的想象力，目的是培养学生的创新意识与能力，包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析，制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练，加深对所需知识的接收与理解，初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和部级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。

四、总结

本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引，遵循微电子科学的发展规律，通过实验教学来促进理论联系实际，培养学生的科学思维和创新意识，系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能，最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标，以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

参考文献：

[1]刘瑞，伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索，2004，（5）：6-9.

第7篇：集成电路与应用范文

本届年会以“创新与做精做强”为主题,突出集成电路设计及其产业化,强调产品自主创新和精品意识,倡导行业上下游合作和国内外合作。会议得到了国家、省市政府相关部门的大力支持,出席高峰论坛的主要嘉宾有工业和信息化部电子信息司丁文武副司长、规划司规划处霍振武处长,国家发改委高技术产业司新兴产业一处伍浩处长,科技部高新技术发展及产业化司信息与空间处王春恒处长,美国工程院院士、中国科学院外籍院士支唐教授,台湾工研院指导委员会主席虞华年教授,台湾工研院董事长、台湾清华大学科技管理学院院长史钦泰先生,全球半导体产业联盟、GSA亚太区领袖议会委员谢叔亮博士,中国半导体行业协会理事长江上舟先生以及厦门市人民政府叶重耕副市长、政协副主席江曙霞女士。“核高基”科技重大专项总体专家组及高端通用芯片实施专家组成员、国内外有关专家、国家集成电路设计产业化基地代表、集成电路设计企业及IP服务厂商、EDA厂商、晶圆代工厂商、封装测试厂商、系统厂商、风险投资公司和有关媒体代表共700余人参加了会议。

高峰论坛―主题鲜明、高瞻远瞩

12月2日上午,大会开幕式在热烈的氛围中隆重召开,由厦门市科技局徐平东副局长主持,中国半导体行业协会江上舟理事长为大会开幕式致词,他指出,2008年受国际金融危机的影响,全球半导体产业出现了大幅下滑,中国的集成电路产业也首次出现了0.4%的负增长,在此情况下,我国的IC设计业却保持了较好的增长。根据中国半导体行业协会的跟踪统计,设计业在2009年前三季度的销售收入同比增长10.2%,这表明国内半导体产业正在逐步走出低谷。

本届年会以“创新与做精做强”为主题,工业和信信息化部电子信息司丁文武副司长认为这是当今形势下很好的一个会议主题,他对大会的胜利召开表示祝贺,并对IC设计年会历年来的成功举办给予了充分肯定。他表示,“十五”期间,在国家有关政策的扶持以及业界同仁的共同努力下,我国的设计业取得了快速发展,但与发达国家相比还存在很大的差距,具体表现为产业规模小、创新能力弱、高端人才缺乏。在金融危机的影响下,全球的集成电路产业格局正在进行较大调整,这将为我国的IC设计企业提供一个新的发展契机,我们应该充分利用两化融合这个平台,把握3G移动通信、数字电视、计算机和网络以及信息安全市场的不断繁荣给我们带来的巨大市场空间和产品空间。

为重点支持我国集成电路设计业的快速发展,工信部将努力做好以下四项工作:一是要优先发展IC设计业,重点支持量大、面广的产品开发和产业化推进,形成一批具有核心技术的企业和具有自主知识产权的产品;二是进一步支持企业做大做强,继续推动国内企业通过技术改造、企业间的联合和合作的方式来培育具有国际竞争力的企业,来提高企业的集成度;三是要强化自主创新能力的建设,抓好“核高基”重大专项的组织实施,通过国家重大专项来提升我国集成电路产业,尤其是设计业的市场竞争力与自主创新能力。鼓励产学研结合,在技术创新的同时,探索机制和体制的创新,同时做好电子信息产业发展基金和集成电路研发专项的组织实施;四是要努力为IC设计企业的发展提供良好的政策环境和法制环境,在原18号文的基础上,目前正在加紧制定进一步鼓励软件和集成电路产业发展的延续政策,同时还要努力加强集成电路公共平台的建设。

中国半导体行业协会集成电路设计分会王芹生理事长为大会做了题为“沉着应对挑战,积极主动调整,努力再创辉煌”的主旨报告。她指出,21世纪是信息产业大有可为的时代,是集成电路技术面临新的革命的时代。中国的集成电路设计业是一个植根于本土的产业,是一个拥有庞大市场需求的产业,是一个有所作为、也应该有更大作为的产业。针对产业现状以及新兴市场应用,王芹生理事长为集成电路设计企业在以后的发展提出了几点建议:一、要勇于创新,这不仅仅是技术的创新,更要注重技术加产品加品牌加商路的综合创新;二、应用是创新的重要推动力;三、要特别重视“应用专利”;四、企业做强优于做大;五、要努力打造产业经济链;六、要充分利用国家的政策和专项资金加速设计企业做强做大的步伐。王理事长富有激情的报告感染了会场的每一位与会代表,给予了行业同仁极大的鼓舞,并为我国IC设计业今后的发展指明了方向。

全球最大的晶圆代工企业台积电,全球三大EDA软件供应商SYNOPSYS、CADENCE和Mentor,国内著名设计服务企业芯原微电子,国内知名芯片设计企业同方微电子以及知名的整机企业万利达等企业的高管围绕产业现状、机遇与挑战、调整与创新、合作与共赢等相关议题,和与会代表分享了各自的观点。

专题论坛―内容丰富、形式多样

专题论坛是集成电路行业信息沟通与技术交流的重要平台。第二天的会议以四个分会场同步的形式举办了八场专题论坛,包括IC设计与EDA软件、集成电路前沿技术、FOUNDRY与工艺技术、绿色IC与汽车电子、IP与IC设计服务、全球金融危机下的两岸集成电路产业发展机遇、IC设计与封测服务、芯片与整机联动,精彩内容使得会场座无虚席,让参会代表受益匪浅。

“全球金融危机下的两岸集成电路产业发展机遇”是本次年会的特色专题之一。会议采取特邀嘉宾讨论和观众提问相结合的方式,探讨在全球金融危机下的两岸集成电路产业发展机遇。通过嘉宾和观众的互动形成自由、轻松的交流氛围,对金融危机下的我国集成电路设计产业发展环境及两岸进一步合作与发展等问题进行深入的讨论和交流。

“芯片与整机联动”专题也吸引不少IC设计企业和整机企业的参与。论坛以对话的形式探讨如何推动国产IC的应用,并对IC产品的热点应用、发展方向及系统整机应用国产IC等问题进行深入的讨论和交流。

企业展览―精彩纷呈、交流热烈

此次年会的专业展览吸引了台积电、SYNOPSYS、CADENCE、MENTOR、华润上华、芯原、联创、日月光公司等超过50家国内外知名企业参展,向业界展示了他们的最新技术与产品。

会议在由厦门市政府举行的招待晚宴中拉下了帷幕,代表们一边举杯同祝,一边欢声畅谈,在现场热烈的交流氛围中,集成电路设计分会常务副理事长魏少军教授宣布了下一届年会将在无锡举办,并由厦门市政府和无锡市政府举行了会旗交接仪式。

第8篇：集成电路与应用范文

1.1认识微电子

微电子技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志之一。因此，学习微电子，认识微电子，使用微电子，发展微电子，是信息社会发展过程中，当代大学生所渴求的一个重要课程。生活在当代的人们，没有不使用微电子技术产品的，如人们每天随身携带的手机；工作中使用的笔记本电脑，乘坐公交、地铁的IC卡，孩子玩的智能电子玩具，在电视上欣赏从卫星上发来的电视节目等等，这些产品与设备中都有基本的微电子电路。微电子的本领很大，但你要看到它如何工作却相当难，例如有一个像我们头脑中起记忆作用的小硅片—它的名字叫存储器，是电脑的记忆部分，上面有许许多多小单元，它与神经细胞类似，这种小单元工作一次所消耗的能源只有神经元的六十分之一，再例如你手中的电话，将你的话音从空中发射出去并将对方说的话送回来告诉你，就是靠一种叫“射频微电子电路”或叫“微波单片集成电路”进行工作的。它们会将你要表达的信息发送给对方，甚至是通过通信卫星发送到地球上的任何地方。其传递的速度达到300000KM/S，即以光速进行传送，可实现双方及时通信。“微电子”不是“微型的电子”，其完整的名字应该是“微型电子电路”，微电子技术则是微型电子电路技术。微电子技术对我们社会发展起着重要作用，是使我们的社会高速信息化，并将迅速地把人类带入高度社会化的社会。“信息经济”和“信息社会”是伴随着微电子技术发展所必然产生的。

1.2微电子技术的基础材料——取之不尽的硅

位于元素周期表第14位的硅是微电子技术的基础材料，硅的优点是工作温度高，可达200摄氏度；二是能在高温下氧化生成二氧化硅薄膜，这种氧化硅薄膜可以用作为杂质扩散的掩护膜，从而能使扩散、光刻等工艺结合起来制成各种结构的电路，而氧化硅层又是一种很好的绝缘体，在集成电路制造中它可以作为电路互联的载体。此外，氧化硅膜还是一种很好的保护膜，它能防止器件工作时受周围环境影响而导致性能退化。第三个优点是受主和施主杂质有几乎相同的扩散系数。这就为硅器件和电路工艺的制作提供了更大的自由度。硅材料的这些优越性能促成了平面工艺的发展，简化了工艺程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大规模集成电路得到了迅猛的发展。

1.3集成电路的发展过程

20世纪晶体管的发明是整个微电子发展史上一个划时代的突破。从而使得电子学家们开始考虑晶体管的组合与集成问题，制成了固体电路块—集成电路。从此，集成电路迅速从小规模发展到大规模和超大规模集成电路，集成电路的分类方法很多，按领域可分为：通用集成电路和专用集成电路；按电路功能可分为：数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路；按器件结构可分为：MOS集成电路、双极型集成电路和BiIMOS集成电路；按集成电路集成度可分为：小规模集成电路SSI、中规模集成电路MSI、大规模集成电路LSI、超导规模集成电路VLSI、特大规模集成电路ULSI和巨大规模集成电路CSI。随着微电子技术的发展，出现了集成电路(IC)，集成电路是微电子学的研究对象，其正在向着高集成度、低功耗、高性能、高可靠性的方向发展。

1.4走进人们生活的微电子

IC卡，是现代微电子技术的结晶，是硬件与软件技术的高度结合。存储IC卡也称记忆IC卡，它包括有存储器等微电路芯片而具有数据记忆存储功能。在智能IC卡中必须包括微处理器，它实际上具有微电脑功能，不但具有暂时或永久存储、读取、处理数据的能力，而且还具备其他逻辑处理能力，还具有一定的对外界环境响应、识别和判断处理能力。IC卡在人们工作生活中无处不在，广泛应用于金融、商贸、保健、安全、通信及管理等多种方面，例如：移动电话卡，付费电视卡，公交卡，地铁卡，电子钱包，识别卡，健康卡，门禁控制卡以及购物卡等等。IC卡几乎可以替代所有类型的支付工具。随着IC技术的成熟，IC卡的芯片已由最初的存储卡发展到逻辑加密卡装有微控制器的各种智能卡。它们的存储量也愈来愈大，运算功能越来越强，保密性也愈来愈高。在一张卡上赋予身份识别，资料(如电话号码、主要数据、密码等)存储，现金支付等功能已非难事，“手持一卡走遍天下”将会成为现实。

2.微电子技术发展的新领域

微电子技术是电子科学与技术的二级学科。电子信息科学与技术是当代最活跃，渗透力最强的高新技术。由于集成电路对各个产业的强烈渗透，使得微电子出现了一些新领域。

2.1微机电系统

MEMS(Micro-Electro-Mechanicalsystems)微机电系统主要由微传感器、微执行器、信号处理电路和控制电路、通信接口和电源等部件组成，主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分，它融合多种微细加工技术，并将微电子技术和精密机械加工技术、微电子与机械融为一体的系统。是在现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。当前，常用的制作MEMS器件的技术主要由三种：一种是以日本为代表的利用传统机械加工手段，即利用大机械制造小机械，再利用小机械制造微机械的方法，可以用于加工一些在特殊场合应用的微机械装置，如微型机器人，微型手术台等。第二种是以美国为代表的利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料进行加工，形成硅基MEMS器件，它与传统IC工艺兼容，可以实现微机械和微电子的系统集成，而且适合于批量生产，已成为目前MEMS的主流技术，第三种是以德国为代表的LIGA(即光刻，电铸如塑造)技术，它是利用X射线光刻技术，通过电铸成型和塑造形成深层微结构的方法，人们已利用该技术开发和制造出了微齿轮、微马达、微加速度计、微射流计等。MEMS的应用领域十分广泛，在信息技术，航空航天，科学仪器和医疗方面将起到分别采用机械和电子技术所不能实现的作用。

2.2生物芯片

生物芯片(Biochip)将微电子技术与生物科学相结合的产物，它以生物科学基础，利用生物体、生物组织或细胞功能，在固体芯片表面构建微分析单元，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞及其他生物组分的正确、快速的检测。目前已有DNA基因检测芯片问世。如Santford和Affymetrize公司制作的DNA芯片包含有600余种DNA基本片段。其制作方法是在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维，不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基本片段。采用施加电场等措施可使一些特殊物质反映出某些基因的特性从而达到检测基因的目的。以DNA芯片为代表的生物工程芯片将微电子与生物技术紧密结合，采用微电子加工技术，在指甲大小的硅片上制作包含多达20万种DNA基本片段的芯片。DNA芯片可在极短的时间内检测或发现遗传基因的变化，对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。生物工程芯片是21世纪微电子领域的一个热点并且具有广阔的应用前景。

2.3纳米电子技术

在半导体领域中，利用超晶格量子阱材料的特性研制出了新一代电子器件，如：高电子迁移晶体管(HEMT)，异质结双极晶体管(HBT)，低阈值电流量子激光器等。在半导体超薄层中，主要的量子效应有尺寸效应、隧道效应和干涉效应。这三种效应，已在研制新器件时得到不同程度的应用。(1)在FET中，采用异质结构，利用电子的量子限定效应，可使施主杂质与电子空间分离，从而消除了杂质散射，获得高电子迁移率，这种晶体管，在低场下有高跨度，工作频率，进入毫米波，有极好的噪声特性。(2)利用谐振隧道效应制成谐振隧道二极管和晶体管。用于逻辑集成电路，不仅可以减小所需晶体管数目，还有利于实现低功耗和高速化。(3)制成新型光探测器。在量子阱内，电子可形成多个能级，利用能级间跃迁，可制成红外线探测器。利用量子线、量子点结构作激光器的有源区，比量子阱激光器更加优越。在量子遂道中，当电子通过隧道结时，隧道势垒两侧的电位差发生变化，如果势垒的静电能量的变化比热能还大，那么就能对下一个电子隧道结起阻碍作用。基于这一原理，可制作放大器件，振荡器件或存储器件。量子微结构大体分为微细加工和晶体生长两大类。

3.微电子技术的主要研究方向

第9篇：集成电路与应用范文

关键词：数字电路；教学体系；重构；设计

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0165-02

一、概述

数字技术是近几十年发展最快的技术，其发展对人类社会产生着深远的影响。作为数字技术硬件基础的数字电路遵循摩尔定律，在几十年中经历了从分立电路到集成电路的设计历程，到现在已进入片上网络（Network on Chip，NoC）的阶段。从数字电路的晶体管电路时代，历经中小规模集成电路设计时代，到现在广泛采用EDA工具进行ASIC设计以及基于FPGA进行设计的时代，电路设计的每一步发展过程都产生过很多重要的设计思想及设计方法。这些设计思想及方法的累积构成了现在的数字电路教学体系。然而，由于新旧体系高速更迭，使得目前的数字电路教学体系呈现一种拼接的模式，整体内容缺少因果链接，电路的逻辑设计、功能设计和性能设计三方面脱节。这种现状与当前数字技术领域对人才的要求极不适应。要对现状有所改革，首先需要对数字电路各部分内容有所了解，从中提取适应发展的部分，重新构成一个自洽的课程内容体系。本文希望通过对现有课程中不同部分内容进行分析，在此方面进行一些尝试。

二、基于晶体管的设计

目前，数字集成电路采用的主要工艺是CMOS工艺，在这种工艺条件下，电路逻辑结构由MOS晶体管担任开关作用来实现。MOS晶体管分为PMOS和NMOS两种形式，分别用于传导高电平（1）和低电平（0），如图1所示。逻辑输入控制晶体管的栅极，连通的晶体管支路由电源或地为逻辑输出提供标准输出电平，如图2所示。在晶体管的相互连接中，NMOS的串联可以实现AND运算，并联实现OR运算，由此可以形成各种基本的逻辑单元，如图3所示，这些逻辑单元的进一步连接可以形成各种功能电路。

在目前国内外教材的分析中，对此类电子电路的评价主要集中于晶体管数量。如何在设计中减少晶体管的使用量成为设计的主要目标。基于这一考虑，在基本单元层次，发展了AOI电路结构，将“与-或”二级结构形成一个整体，晶体管数量只与初级与门输入的数量相关。在功能设计的层次，引入卡诺图对逻辑方程进行最小化，其目标也是通过减少初级门输入端的数量来实现晶体管数量的减少。上述设计方法能够非常准确地表达数字电路的逻辑体系实现，并能建立组合逻辑的卡诺图分析设计方法和时序逻辑的转移输出表的分析设计方法，为数字电路的规范化设计体系奠定了很好的基础，也构成了目前数字电路设计的理论基础。但在目前的教学体系中，这种设计方法只是将晶体管作为标准开关器件使用。由于缺少有效的评价体系，目前逻辑分析仅停留在简单电路的分析设计，在中规模功能电路的分析设计中，几乎没有采用这一体系。在VLSI的设计时代，对电路性能的评价主要表现为集成度（占用芯片面积、成本）、速度（最长延迟时间、最高时钟频率）和功耗（最大功耗、平均功耗）等指标上。要实现同样的功能，利用逻辑定理可以设计出很多不同结构的电路，最优化成为设计中的中心环节。而要实现这一目标，在基本逻辑结构形成的阶段就需要补充对于相关性能的描述模型。

三、基于中小规模集成块的设计

在上世纪70～80年代，为了应对数字技术的广泛采用，发展了以74系列为代表的各种中小规模集成块。不同领域的用户可以选用尽可能少的通用集成块连接形成电路，满足自己的特殊系统需求。为了使用上的方便，中小规模集成块在外型和I/O端口性能方面都进行了统一标准设计，其输入/输出特性由Data sheet详细规定，用户在使用时可以不忽略其内部电路工艺及逻辑形成方式，只根据设计要求选取对应功能块，根据端口特性设计外部负载连接电路。考虑到通用模块可能需要对模拟器件进行驱动，此类电路通常都配备了强大的对外驱动电路，导致集成芯片中主要部分为I/O部件，逻辑功能部分只占据了集成芯片的次要部分。为了增加模块的通用性，通常会在基本功能的基础上添加许多额外的控制/状态端口（与集成块的总体成本相比，这些添加几乎不增加成本，但能够带来市场上的好处）。由于电路的成本、速度、功耗主要由I/O部件及外壳决定，简单逻辑与复杂功能的模块在价格和速度上相差不大，用户倾向于选用复杂功能模块来构成电路（使用模块的部分功能），而不是选用基本逻辑部件构成电路，电路设计的主要目标成为选择最少逻辑块及最少连线进行设计，与逻辑设计基本脱离关系。在目前的教学体系中，关于逻辑单元静态与动态特性的讨论基本采用这种方式讲解；各种组合功能电路的设计和时序功能电路的设计（二进制计数器、移位寄存器等）都采用此类方式。由于目前的实验条件，以及学生创新活动中自己设计小系统的需要，中小规模集成块仍然具有重要的使用价值，相关内容也就构成了数字电路课程教学中功能设计的主体部分。然而，中小规模集成块作为一种集成度低下的分立设计，其高成本和低速度是其不可避免的缺陷。如何将相应内容与低层逻辑设计合理地结合，将电路性能的评价带入到对不同结构设计的选择上，是解决这一问题的关键。在ASIC设计中，不会无谓地设计不需要用到的所谓多功能扩展，对功能模块的教学改革应该首先着眼于基本功能的最佳实现方式，然后考虑在不同应用中的最佳扩展设计方式。目前基于多功能器件进行设计，利用其部分电路的设计方式对中小规模集成块是优化的方式，但对于片上设计就是一种浪费的设计了。

四、基于HDL的设计

随着计算机技术的广泛采用，数字集成电路的设计也进入EDA时代。HDL使电路的设计描述和仿真验证可以利用计算机工具进行，方便于层次化设计中信息的交流、保存、修改，有效提高了设计效率，降低了设计成本。同时，基于FPDA的设计也成为中间设计的主流方式。为了适应这种发展，现行数字电路课程中开始引入HDL语言的内容，并对各种功能电路的描述编程进行了足够详细的介绍。同时也对FPGA的基本结构进行了介绍。利用这些内容，学生能够方便地使用计算机系统开展各类数字设计，扩大了数字电路的应用教学，通过对设计的仿真也能够更好地理解电路性能与设计的关系，使学生对数字电路设计有更实际的理解，也便于开展课程设计和各种实验活动。HDL是一种硬件电路的描述工具，主要帮助仿真过程的自动进行。而目前关于HDL的教学中，很少将电路逻辑与性能的关系反映到语言描述中，使语言的描述沦为对电路功能的描述，失去了EDA工具的使用本意。对电路性能描述中比较容易的是对延迟时间（或时钟频率限制）的描述。若要进行这方面的描述，HDL必须基于最基本的逻辑单元，设计者应对各种基本部件的时间延迟以及连线负载带来的时间延迟有足够的了解。而电路的功能设计描述则必须基于这种带时间延迟的部件互连设计（结构设计的描述）。此点在目前的HDL的教学中应特别强调。同时需要注意到，这种仿真一定要在与综合无关的工具上进行。对设计集成度的衡量取决于电路设计的综合方式。目前，在EDA设计领域尚未建立一种统一的综合方式，不同的综合工具采用不同的算法结构，综合效率各有不同。虽然综合算法本质上是基于基本逻辑优化理论建立的，但其中涉及的各种数学理论很多，不是数字电路这门课程能够解决的。因此，本课程无法涉足综合领域，也难以将课程内容与综合工具得到的结果形成对应关系。如何将基本理论与综合算法联系起来，形成一个统一的系统，应该是数字电路课程未来一段时间的改革目标。目前，很多的免费EDA工具采用FPGA作为综合的基础，这种综合工具的优点是能够方便地得到所设计电路的评价（占用单元数量、延迟时间、时钟频率）。然而，由于FPGA设计的基础是4输入查找表（等价于4输入卡诺图的最小项和设计），在基本逻辑层次上可以认为未进行任何化简，集成度低、延迟时间长。同时综合工具会根据4输入查找表建立优化算法进行综合，由此将用户进行的结构设计思想抹杀，不利于课程内容的相互衔接。如果要理解其综合结构，就必须首先建立FPGA基本单元和布线方式的电路参数模型，然后在此基础上建立独特的综合算法。目前，本课程难以完成这一任务。

五、统一体系的思考

基于上述分析，可以看到目前数字电路面临的困境，也展现了建立一个统一体系的需求。统一体系应该以电路性能参数（集成度、速度等）作为评价模型，着重考虑ASIC和VLSI设计中的需求。评价模型应该由底层基本器件（晶体管）开始分析建立，继承现有体系中关于逻辑设计的思想，将性能评价延伸到逻辑模块和功能模块层次；逻辑层次的设计中，主要展现功能的不同结构实现方式，为电路设计提供灵活性；而在功能层次的设计中，则通过对不同结构的性能进行比较，确定电路的最佳形成方式。HDL的设计应该将速度的评价融入到电路结构的描述中，并通过仿真工具的应用使这一评价能够推广到大系统中，对同步时序设计提供支持。

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