面向中山IC產(chǎn)業(yè) IC設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型設(shè)計平臺建設(shè)

張華斌，馬云輝，李飛鵬，石建國，胡云峰，王紅航

摘要：本文針對珠三角集成電路企業(yè)對集成電路設(shè)計和應(yīng)用人才需要旺盛的特點，依據(jù)獨立學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的具體要求，探索建設(shè)面向中山的IC設(shè)計應(yīng)用平臺，并在此基礎(chǔ)上設(shè)立專業(yè)實踐課程、探索實踐途徑。實踐證明：新的培養(yǎng)方式對培養(yǎng)合格的IC應(yīng)用型人才是非常有益的。

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；集成電路設(shè)計；平臺建設(shè)；IC產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0270-03

國家教育部于2007年正式啟動了高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程（簡稱“質(zhì)量工程”），其建設(shè)的重要內(nèi)容之一就是使高校培養(yǎng)的理工科學(xué)生具有較強的實踐動手能力，更好地適應(yīng)社會和市場的需求[1]。為此，我校作為全國獨立學(xué)院理事單位于2007年6月通過了ISO2000：9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證[2]，同時確立了“質(zhì)量立校、人才強校、文化興?！比蠛诵膽?zhàn)略，深入推進(jìn)內(nèi)涵式發(fā)展，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。對于質(zhì)量工程采取了多方面多角度的措施：加強教學(xué)改革項目工程；鼓勵參加校內(nèi)學(xué)生創(chuàng)新項目立項，（大學(xué)生創(chuàng)新基金項目）；積極參加國家、省級等電子設(shè)計大賽；有針對性地對人才培養(yǎng)方案進(jìn)行大幅度的調(diào)整，增大課程實驗學(xué)時，實驗學(xué)時占課程的比例從原來的15%提高到25%以上，并且對實驗項目作了改進(jìn)，提高綜合性和設(shè)計性實驗的比重；同時增加專業(yè)實踐課程，強調(diào)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力；課程和畢業(yè)設(shè)計更注重選題來源，題目比以前具有更強的針對性，面向?qū)I(yè)，面向本地就業(yè)市場。不僅如此，學(xué)院還建立了創(chuàng)業(yè)孵化中心、建立了實驗中心等。通過這些有效的措施，努力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新和應(yīng)用能力。除了學(xué)校對電子信息類專業(yè)整體進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)外，各個二級學(xué)院都以“質(zhì)量工程”建設(shè)為出發(fā)點和立足點，從專業(yè)工程的角度出發(fā)，努力探索各個專業(yè)新的發(fā)展思路和方向。由于集成電路設(shè)計是高校電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)等相關(guān)專業(yè)的主要方向，因此與之相關(guān)的課程和平臺建設(shè)成為該專業(yè)工程探索的重點。通過對當(dāng)前國內(nèi)外高校該專業(yè)方向培養(yǎng)方案分析，設(shè)置的課程主要強調(diào)模擬/數(shù)字電路方向，相應(yīng)的課程體系為此服務(wù)，人才培養(yǎng)方案設(shè)置與之相對應(yīng)的理論和實踐教學(xué)體系；同時建立相應(yīng)的實習(xí)、實踐教學(xué)平臺。由此，依據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生的層次和專業(yè)面向，同時依據(jù)本地的人才需求深度和廣度，對以往的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行革新，建立面向中山IC產(chǎn)業(yè)的集成電路設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型的設(shè)計平臺。另外，從課程體系出發(fā)，強化IC設(shè)計的模擬集成電路后端版圖設(shè)計和驗證，使學(xué)生在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中得到實際的訓(xùn)練。通過這些改革既可有效地幫助學(xué)生迅速融入IC設(shè)計業(yè)，也為進(jìn)入IC制造行業(yè)提高層次到新高度。

一、軟件設(shè)計平臺在集成電路設(shè)計業(yè)的重要性

自從1998年高等學(xué)校擴大招生以來，高校規(guī)模發(fā)展很快，在校大學(xué)生的人數(shù)比十五年前增長了10倍。高校的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的投入呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，學(xué)校的辦學(xué)條件不斷改善，同時，各個高校對實驗室的建設(shè)也在持續(xù)增大，然而在實驗室建設(shè)的過程中，盡管投入的資金量在不斷增大，但出現(xiàn)的現(xiàn)象是重視專業(yè)儀器和設(shè)備的投入，忽視專業(yè)設(shè)計軟件的購置，這可能是由于長期以來形成的重有形實體、輕無形設(shè)計軟件，然而這種意識給專業(yè)發(fā)展必將帶來不利影響。對于IC專業(yè)來說，該專業(yè)主要面向集成電路的生產(chǎn)、測試和設(shè)計，其中集成電路設(shè)計業(yè)是最具活力、最有增長效率的一塊，即使是在國際金融危機的2009年，中國的IC設(shè)計業(yè)不僅沒有像半導(dǎo)體行業(yè)那樣同比下降10%，反而逆勢增長9.1%；在2010年，國際金融危機剛剛緩和，中國IC設(shè)計業(yè)的同比增速又快速攀升到45%；2011年全行業(yè)銷售額為624.37億元，2012年比2012年增長8.98%達(dá)到680.45億元，集成電路行業(yè)不僅增長速度快，發(fā)展前景好，而且可以滿足更多的高校學(xué)生就業(yè)和創(chuàng)業(yè)。為了滿足IC設(shè)計行業(yè)的要求，必須建設(shè)該行業(yè)需求的集成電路軟件設(shè)計平臺。眾所周知集成電路行業(yè)制造成本相對較高，這就要求設(shè)計人員在設(shè)計電路產(chǎn)品時盡量做到一次流片成功，而要實現(xiàn)這種目標(biāo)需要建設(shè)電路設(shè)計驗證的平臺，即集成電路設(shè)計專業(yè)軟件設(shè)計平臺。通過軟件平臺可以實現(xiàn)：電路原理拓?fù)鋱D的構(gòu)建及參數(shù)仿真和優(yōu)化、針對具體集成電路工藝尺寸生產(chǎn)線的版圖設(shè)計和驗證、對版圖設(shè)計的實際性能進(jìn)行仿真并與電路原理圖仿真對照、提供給制造廠商具體的GDSII版圖文件。軟件平臺實際上已經(jīng)達(dá)到驗證的目的，因此，對于集成電路設(shè)計專業(yè)的學(xué)生或工作人員來說，軟件設(shè)計平臺的建設(shè)特別重要，如果沒有軟件設(shè)計平臺也就無法培養(yǎng)出真正的IC設(shè)計人才。因此，在培養(yǎng)具有專業(yè)特色的應(yīng)用型人才的號召下，學(xué)院不斷加大實驗室建設(shè)[3]，從電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)角度出發(fā)，建設(shè)IC軟件設(shè)計平臺，為本地區(qū)域發(fā)展和行業(yè)發(fā)展服務(wù)。

二、建設(shè)面向中山本地市場IC應(yīng)用平臺

近年來，學(xué)校從自身建設(shè)的實際情況出發(fā)，減少因?qū)嶒灲?jīng)費緊張帶來的困境，積極推動學(xué)院集成電路設(shè)計專業(yè)方向的人才培養(yǎng)。教學(xué)單位根據(jù)集成電路設(shè)計的模塊特點確定合適的軟件設(shè)計平臺，原理拓?fù)鋱D的前端電路仿真采用PSPICE軟件工具，熟悉電路仿真優(yōu)化過程；后端采用L-EDIT版圖軟件工具，應(yīng)用實際生產(chǎn)廠家的雙極或CMOS工藝線來設(shè)計電路的版圖，并進(jìn)行版圖驗證。這種處理方法雖然暫時性解決前端和后端電路及版圖仿真的問題，但與真正的系統(tǒng)設(shè)計集成電路相對出入較大，不利于形成IC的系統(tǒng)設(shè)計能力。2010年12月國家集成電路設(shè)計深圳產(chǎn)業(yè)化基地中山園區(qū)成立，該園區(qū)對集成電路設(shè)計人才的要求變得非常迫切，客觀上推進(jìn)了學(xué)院對IC產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)力度，建立面向中山IC產(chǎn)業(yè)的專業(yè)應(yīng)用型設(shè)計平臺變得刻不容緩[4]，同時，新的人才培養(yǎng)方案也應(yīng)聲出臺，促進(jìn)了具有一定深度的教學(xué)改革。

1.軟件平臺建設(shè)。從目前集成電路設(shè)計軟件使用的廣泛性和系統(tǒng)性來看，建設(shè)面向市場的應(yīng)用平臺，應(yīng)該是學(xué)校所使用的與實際設(shè)計公司或其他單位的軟件一致，使得所培養(yǎng)的IC設(shè)計人才能與將來的就業(yè)工作實現(xiàn)無縫對接，從而提高市場對所培養(yǎng)的集成電路設(shè)計人才的認(rèn)可度，同時也可大大提高學(xué)生對專業(yè)設(shè)計的能力和信心[5]。遵循這個原則，選擇Cadence軟件作為建設(shè)平臺設(shè)計軟件，這不僅因為該公司是全球最大的電子設(shè)計技術(shù)、程序方案服務(wù)和設(shè)計服務(wù)供應(yīng)商，EDA軟件產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計的整個流程，包括系統(tǒng)級設(shè)計，功能驗證，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號及射頻IC設(shè)計，全定制集成電路設(shè)計，IC物理驗證，PCB設(shè)計和硬件仿真建模，而且通過大學(xué)計劃合作，可以大幅度的降低購置軟件所需資金，從而從根本上解決學(xué)校實驗室建設(shè)軟件費用昂貴的問題。另外，從中山乃至珠三角其他城市的IC行業(yè)中，各個單位都普遍采用該系統(tǒng)設(shè)計軟件，而且選用該軟件更有利于剛剛起步的中山集成電路設(shè)計，也更加有利于該產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，乃至進(jìn)一步的發(fā)展和壯大。endprint

2.針對中山IC產(chǎn)業(yè)設(shè)計。定位于面向本地產(chǎn)業(yè)的IC應(yīng)用型人才，就必須以中山IC產(chǎn)業(yè)為培養(yǎng)特色人才的出發(fā)點。中山目前有一批集成電路代工生產(chǎn)和設(shè)計的公司，主要有中山市奧泰普微電子有限公司、芯成微電子公司、深電微電子科技有限公司、木林森股份有限公司等，能進(jìn)行IC設(shè)計、工藝制造和測試封裝，主要生產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件和IC、應(yīng)用于家電等消費電子、節(jié)能照明等。日前奧泰普公司的0.35微米先進(jìn)工藝生產(chǎn)線預(yù)計快速投產(chǎn)，該單位的發(fā)展對本地IC人才需求有極大的推動力，推動學(xué)生學(xué)習(xí)微電子專業(yè)的積極性，而這些也有力地支持本地IC企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，建立面向本地集成電路產(chǎn)業(yè)的軟件設(shè)計平臺，有利于專業(yè)人才的培養(yǎng)、準(zhǔn)確定位，并形成了本地優(yōu)勢和特色。

3.教學(xué)實踐改革。為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，形成專業(yè)特色，必須對人才培養(yǎng)方案進(jìn)行修改。在人才培養(yǎng)方案中通過增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比例，實驗項目中除了原有驗證性的實驗外、還增加了綜合性或設(shè)計性的實驗，這種變化將有助于學(xué)生從被動實驗學(xué)習(xí)到主動實驗的綜合和設(shè)計，提高學(xué)生對知識的靈活運用和動手能力，從而為培養(yǎng)應(yīng)用型的人才打下良好的基礎(chǔ)。除此之外，與集成電路代工企業(yè)及芯片應(yīng)用公司建立合作關(guān)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間到這些單位進(jìn)行在崗實習(xí)和培訓(xùn)，可以將所學(xué)的專業(yè)理論知識應(yīng)用于實際生產(chǎn)當(dāng)中去，形成無縫對接；而從單位招聘人才角度上來說，可以節(jié)約人力資源培訓(xùn)成本，招到單位真正需要的崗位人才。因此，合作雙方在找到相互需求的基礎(chǔ)上，形成有效的合作機制。①課程改革。針對獨立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點，除了培養(yǎng)方案上增加多元化教育課程之外，主要是強調(diào)實踐教學(xué)的改革，增加綜合實驗課程，如：《現(xiàn)代電子技術(shù)綜合設(shè)計》計32學(xué)時、《微電子學(xué)綜合實驗》計40學(xué)時、《EDA綜合實驗》為32學(xué)時、《集成電路設(shè)計實驗》為40學(xué)時，其相應(yīng)的課程學(xué)時數(shù)從以驗證性實驗為主的16個學(xué)時，增加到現(xiàn)在32學(xué)時以上的帶有綜合性或設(shè)計性實驗的綜合實踐課程。這種變化不僅是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課時加大，而且是實驗項目的改進(jìn)，也是實踐綜合能力的增強，有利于學(xué)生形成專業(yè)應(yīng)用能力。②與單位聯(lián)合的IC設(shè)計基地。IC設(shè)計基地主要立足于兩個方面：一是立足于本地IC企業(yè)或設(shè)計公司；二是立足于IC代工和集成電路設(shè)計應(yīng)用。前者主要利用本地資源就近的優(yōu)勢，學(xué)生參觀、實習(xí)都比較方便，同時也有利于學(xué)校與用人單位之間的良好溝通，提高雙方的認(rèn)可度和贊同感。如：中山市奧泰普微電子有限公司、木林森股份有限公司等。后者從生產(chǎn)角度和設(shè)計應(yīng)用出發(fā)，帶領(lǐng)學(xué)生到IC代工企業(yè)參觀，初步了解集成電路的生產(chǎn)過程，企業(yè)的架構(gòu)、規(guī)劃和發(fā)展遠(yuǎn)景。也可根據(jù)公司的人才需要，選派部分學(xué)生到公司在崗實習(xí)[6]。如：深圳方正微電子有限公司、廣州南科集成電子有限公司等。通過這些方式不僅可以增強學(xué)生對專業(yè)知識的應(yīng)用能力，而且有利于學(xué)生對IC單位的深入了解，為本校專業(yè)應(yīng)用型人才找到一種行之有效的就業(yè)之路。

三、集成電路設(shè)計平臺的實效性

從2002年創(chuàng)辦電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以來，學(xué)校特別重視集成電路相關(guān)的實驗室建設(shè)。從初期的晶體管器件和集成塊性能測量，硅片的少子壽命、C-V特性、方阻等測量，發(fā)展到探針臺的芯片級的性能測試，在此期間為了滿足更多的學(xué)生實驗、興趣小組和畢業(yè)設(shè)計的要求，微電子實驗室的已經(jīng)過三次擴張和升級，其建設(shè)規(guī)模和實驗水平得到了大幅度的提升。另外，為培養(yǎng)本科學(xué)生集成電路的設(shè)計能力，提高應(yīng)用性能力，學(xué)校還建立了集成電路CAD實驗室，以電路原理圖仿真設(shè)計為重點，著重應(yīng)用L-Edit版圖軟件工具，進(jìn)行基本的集成電路版圖設(shè)計及驗證，對提升學(xué)生集成電路設(shè)計應(yīng)用能力取得了一定的效果。目前，為了大力提高本科教學(xué)質(zhì)量，提升辦學(xué)水平，重點對實踐課程和IC軟件設(shè)計平臺進(jìn)行了改革。學(xué)校開設(shè)了專門實踐訓(xùn)練課程，如：集成電路設(shè)計實驗。從以前的16學(xué)時課內(nèi)驗證設(shè)計實驗提升為32學(xué)時獨立的集成電路設(shè)計實驗實踐課程，內(nèi)容從以驗證為主的實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽O(shè)計和綜合為主的實驗，整體應(yīng)用設(shè)計水平進(jìn)行了大幅度的提升，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和動手能力。不僅如此，對集成電路的設(shè)計軟件也進(jìn)行了升級，從最初的用Pspice和Hspice軟件進(jìn)行電路圖仿真，L-Edit軟件工具的后端版圖設(shè)計，升級為應(yīng)用系統(tǒng)的專業(yè)軟件平臺設(shè)計工具Cadence進(jìn)行前后端的設(shè)計仿真驗證等，并采用開放實驗室模式，使得學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力得到一定程度的提升，提高了系統(tǒng)認(rèn)識和項目設(shè)計能力。通過IC系統(tǒng)設(shè)計軟件平臺的建設(shè)和實踐教學(xué)課程改革，使得學(xué)生對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的性質(zhì)和內(nèi)容了解更加全面，對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的深度和廣度也得到進(jìn)一步提高，從而增強了專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，提高了自信心。此外，其他專業(yè)的學(xué)生也開始轉(zhuǎn)到本專業(yè)，從事集成電路設(shè)計學(xué)習(xí)，并對集成電路流片產(chǎn)生濃厚的興趣。除此之外，學(xué)生利用自己在外實踐實習(xí)的機會給學(xué)校引進(jìn)研究性的開發(fā)項目，這些都為本專業(yè)的發(fā)展形成很好的良性循環(huán)。在IC設(shè)計平臺的影響下，本專業(yè)繼續(xù)報考碩士研究生的學(xué)生特別多，約占學(xué)生比例的45%左右。經(jīng)過這幾年的努力，2003、2004、2005、2006級都有學(xué)生在碩士畢業(yè)后分別被保送或考上電子科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、香港城市大學(xué)的博士。從這些學(xué)生的反饋意見了解到，他們對學(xué)校在IC設(shè)計平臺建設(shè)評價很高，對他們進(jìn)一步深造起到了很好的幫助作用。不僅如此，已經(jīng)畢業(yè)在本行業(yè)工作的學(xué)生也對IC設(shè)計平臺有很好的評價：通過該軟件設(shè)計平臺不僅熟悉了集成電路設(shè)計的工藝庫、集成電路工藝流程和相應(yīng)的工藝參數(shù)，而且也熟悉版圖的設(shè)計，這對于從事IC代工工作起到很好的幫助作用?，F(xiàn)在已經(jīng)有多屆畢業(yè)的學(xué)生在深圳方正微電子公司、中山奧泰普微電子有限公司工作。另外，還有許多學(xué)生從事集成電路應(yīng)用設(shè)計工作，主要分布于中山LED照明產(chǎn)業(yè)等。

通過IC軟件設(shè)計平臺建設(shè)，配合以實踐教學(xué)改革，使得學(xué)生所學(xué)理論知識和實際能力直接與市場實現(xiàn)無縫對接，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐動手能力，增強了學(xué)生的自信心。另外，利用與企業(yè)合作的生產(chǎn)實習(xí)，可以使得學(xué)生得到更好的工作鍛煉，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。實踐證明，建設(shè)面向中山IC產(chǎn)業(yè)的集成電路設(shè)計實踐教學(xué)平臺，尋求高校與公司更緊密的新的合作模式，符合我校人才培養(yǎng)發(fā)展模式方向，對IC設(shè)計專業(yè)教學(xué)改革，培養(yǎng)滿足本地區(qū)乃至整個社會的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，具有特別重要的作用。

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基金項目：電子科技大學(xué)中山學(xué)院質(zhì)量工程建設(shè)項目（ZLGC2012JY09）。

作者簡介：張華斌（1968-），男，江蘇興化人，講師。endprint