集成電路知識全文(5篇)

面對我國在集成電路產業高度的對外依賴性，國家提出了大力發展我國集成電路產業的戰略規劃，并先后成立了第一、二期國家集成電路產業基金，鼓勵并支持相關產業大力發展。其中集成電路布圖設計作為關鍵一環，也得到了大力重視，知識產權是產業發展的有力保障，本文通過對我國集成電路布圖設計的知識產權的分析，得出我國在布圖設計的發展軌跡，優點以及缺點，對相關政策的制定具有一定的積極意義。

一、全國集成電路布圖設計

1全國申請趨勢

在《集成電路布圖設計保護條例》頒布當年，中國市場的集成電路布圖設計申請達到41件。截至2019年12月31日公告，從2001年至2013年的十多年間，我國集成電路布圖設計技術穩健發展，從早期的年申請量幾十件快速增長到年申請量一千多件，在2013年達到1598件/年。2019年的申請量僅占2018年申請量的47%，其原因可能是公告時間較申請日有時延，導致部分2019的申請在本文的統計截止日期時還未公布公告。因此，從總體來看，我國集成電路布圖設計申請量增長速度明顯，整個集成電路布圖設計市場擁有較為廣闊的前景和空間。

2全國申請分布

在2001年至2019年的21360件申請中，出自中國申請人的申請量達到20054件，占總量的94%。來自國外申請人的申請量總計為1306件，其中來自美國申請人的布圖設計為1073件，占總量的5%，其余為日本申請，為132件，僅占總申請量的1%。在國內申請中，沿海地區城市申請量占比較大，其中上海為4690件，占總申請量的22%，其次為廣東和江蘇兩地，分別為3618件和3320件，占比分別為總申請量的17%、16%。上海作為我國第一大城市，集成電路產業投資環境較好。在2000年，上海市政府了《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》，從稅收、融資、上市等發面擴大產業政策的優惠范圍和獎勵力度，政府部門每年都實施“集成電路產業化計劃項目”、“軟件及集成電路專項資金項目”、“集成電路技術創新項目”等政府資助項目，以實際的資金支持企業的技術創新和技術升級，并且健全針對集成電路企業的貸款風險補償機制、知識產權的質押貸款制度、建立創業投資基金，并成立張江高科技園區等集成電路高新區，從多方面推動集成電路產業的發展，使得在21世紀初就相繼成立的上海華虹、中芯國際、上海復旦微電子等企業不斷壯大，成為上海集成電路產業的中堅力量。目前，廣東有兩大國家級基地，深圳國家集成電路設計產業化基地和廣州國家集成電路設計產業化基地，并成立了廣東省大灣區集成電路與系統應用研究院、松山湖集成電路設計測試公共實驗室等相關科技創新平臺，極大的促進了廣東集成電路產業的發展，尤其是涌現出了海思、匯頂等集成電路設計領先企業。

3技術構成與商業利用率

0引言

高校專業及課程的設置應該與社會發展相適應，才能更好地發揮學校的功能，源源不斷地為相關產業輸送所需的人才，推動社會快速地發展。《國家集成電路產業發展推進綱要》明確指出：“集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業，當前和今后一段時期是我國集成電路產業發展的重要戰略機遇期和攻堅期。”因此，高校有必要加大集成電路相關專業及課程的改革力度，以滿足國家集成電路產業的發展需求。

1集成電路設計相關教學的重要性

雖然改革開放以來，我們國家在幾乎各個領域都取得了舉世矚目的成就，甚至很多高技術電子產品也都可以自主研發。但是事實上，由于我們自己不能自主設計制造作為核心技術的集成電路，必須從國外購買，所以一方面給我們的國防、關鍵基礎行業等增加了不可預知的風險，另一方面也使我們相關產業的公司利潤極低，極大地制約了其發展。客觀地講，我國在集成電路技術研究方面的起步不算太晚，但是由于各種原因，前期進展緩慢，相反歐美日等發達國家卻抓住契機飛速發展，因此導致我們與這些發達國家的差距越來越大。1999年從德國學成歸來的王志功教授起草了《關于國家設立集成電路設計人才培養專項基金，開展中國芯片工程的建議》，呈送給中央相關部委，得到了李嵐清副總理等中央領導的高度重視，進而制定了正確的發展戰略，從而使我國在集成電路領域掀起一輪研究熱潮。經過十余年的發展、積累，我國集成電路相關的產業鏈逐漸完善，且培養了大批具有相關知識背景的高素質人才。隨后，國家也在政策資金等方面，不失時機地給以引導培育。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2020年）》《、電子信息制造業“十二五”發展規劃》《、集成電路產業“十二五”發展規劃》等重要文件中強調了要大力發展集成電路。尤其，在2014年6月工業和信息化部公布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，并隨后設立了“國家集成電路產業投資基金”。高校肩負著為社會輸送所需的高素質人才的使命，因此為了配合國家集成電路產業發展的大戰略，高校應該及時了解集成電路產業發展對人才素質的需求變化，不斷審查、完善、革新集成電路相關的課程及教學。

2集成電路設計相關課程配置的協調性

無生產線設計模式稱為大陸集成電路產業的基本模式，更具體地講，當前集成電路產業主要分為設計、制造、封裝和測試幾個相對獨立的部分，相應地，高校就應該設立相應的專業方向及課程，使學生能夠掌握相應的專業技能，以便于畢業后能夠勝任相關領域的工作。然而，作為一個大學生來講，由于大學期間課程學時有限，不可能僅僅通過課堂的學習掌握所有知識，所以應該有針對性地、系統地協調相關課程的學期安排及課程類型安排，一方面要保證每一方向課程體系的完整連貫性，另一方面又能給學生以足夠的自由選修其它的相關方向的課程。比如，大一可以安排認知實習或相關課程，通過深入淺出的講解，可以讓學生對整個集成電路產業鏈及技術鏈有一個宏觀的系統認識，也利于學生有目的性地選擇感興趣的、想深入學習研究的專業方向及其所需的相應課程；大二、大三則應該安排一些專業基礎課及專業選修課，一方面要考慮到覆蓋面、保證每個方向的課程完整性，另一方面要確保課程安排的順序正確，課程類型合適；大四可以安排方向性更強的專業限選課及畢業設計。集成電路設計、制造、封裝和測試又是密不可分的，王志功教授認為一個合格的集成電路設計人員應該具備系統、電路、器件、工藝及工具幾個方面的知識。下面我們主要從具有代表性的集成電路設計角度來討論。具體到特定高校，特別是集成電路相關專業開設時間不長的高校，由于學科及課程設置的歷史原因以及集成電路相關師資力量、實驗環境建設需要時間周期較長，所以不可能一蹴而就地開設所有相關的課程。通常，傳統通信系統專業比較強的院系課程會偏重系統、電路以及工具等，而傳統微電子專業比較強的院系則課程會更偏重工藝、器件、電路及工具等。總而言之，電路及其設計工具是集成電路設計的核心知識，因此我們也將以其為核心來討論，兼顧一下其它相關的課程。

3集成電路設計相關教學的實施建議

1非微電子專業開設集成電路設計課程的原則

在非微電子專業如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業開設集成電路設計技術相關課程，一方面，這些專業的學生有電子電路基礎知識，又有自己本專業的知識，可以從本專業的系統角度來理解和設計集成電路芯片，非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作，這些專業也是目前芯片設計需求最旺盛的領域；另一方面，對于這些專業學生的應用特點，不宜也不可能開設微電子專業的所有課程，也不宜將集成電路設計階段的許多技術（如低功耗設計、可測性設計等）開設為單獨課程，而是要將相應課程整合，開設一到二門集成電路設計的綜合課程，使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程，也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發展趨勢。因此，在課程的具體設置上，應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發展，采用EDA工具進行電路輔助設計，已經成為集成電路芯片主流的設計方法。因此，在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上，了解和掌握相關設計工具，是掌握集成電路設計技術的重要環節。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中，既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐，又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習，一方面，學員掌握了一項實實在在有用的技術；另一方面，學員了解了該項技術的更深和更新的知識，有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上，對集成電路芯片設計技術的繼續研究和學習。基礎理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業開設的課程，因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識，如半導體物理及器件、集成電路的工藝原理等，而是將主要精力放在集成電路芯片的設計與實現技術上，這樣非微電子專業的學生能夠很容易入門，提高其學習興趣和熱情。

2非微電子專業集成電路設計課程實踐

根據以上原則，信息工程大學根據具體實際，在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業開設集成電路芯片設計技術課程，根據近兩年的教學情況來看，取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優化的理論授課內容

1）集成電路芯片設計概論：介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解，了解IC設計技術的發展歷程及基本情況，理解IC設計技術的基本概念；了解IC設計發展趨勢和新技術，包括軟硬件協同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。

2）IC產業鏈及設計流程：介紹集成電路產業的歷史變革、目前形成的“四業分工”，以及數字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業的變革和分工，了解設計、制造、封裝、測試等環節的一些基本情況，了解數字IC的整個設計流程，包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內容。

3）RTL硬件描述語言基礎：主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數字邏輯電路設計的基本語法，了解大型電路芯片的基本設計規則和設計方法，并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。

一、完善課程設置

合理設置課程體系和課程內容，是提高人才培養水平的關鍵。2009年，黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系，經過這幾年教學工作的開展與施行，發現仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。首先，在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排，不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如：在原來的課程設置中，“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎，所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前，對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解，因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握，會影響學生的學習熱情及教學效果；而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識，與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中，先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程，將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授，令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中，對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手，達到較好的教學效果，同時也避免了內容重復講授的問題。此外，這樣的課程設置安排，將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭，避免因學期課程的設置問題，導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程，從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后，本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗，具有較充足的參賽準備，通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節，贏取良好賽果，為學校、學院及個人爭得榮譽，收獲寶貴的參賽經驗。其次，適當降低理論課難度，將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上，而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣，讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。第三，在選擇優秀國內外教材進行教學的同時，從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容，激發學生的學習興趣，實時了解前沿動態，使學生能夠積極主動地學習。

二、變革教學理念與模式

CDIO（構思、設計、實施、運行）理念，是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創新教育結合課程教學模式，旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突[4]。在實際教學過程中，結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數模混合集成電路設計”課程，基于“逐次逼近型模數轉換器（SARADC）”的課題項目開展教學內容，將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯，使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內，以學生為主體、教師為引導的教學模式，令學生“做中學”，讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中，完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程，使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時，通過以小組為單位，進行團隊合作，在組內或組間的相互交流與學習中，相互促進提高，培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力，鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力，并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分，而是以畢業論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實的數據報告，鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力，為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求，不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗，因此青年教師要不斷提高專業能力和素質。可通過參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗，同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等，進行教學及實踐的指導。

三、加強EDA實踐教學

首先，根據企業的技術需求，引進目前使用的主流EDA工具軟件，讓學生在就業前就可以熟練掌握應用，將工程實際和實驗教學緊密聯系，積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會，為今后競爭打下良好的基礎。2009—2015年，黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況，如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建，實現遠程登錄，則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要[5]。其次，根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容，適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析，令學生掌握數字、模擬、數模混合集成電路的設計方法及流程，在了解企業對于數字、模擬、數模混合集成電路設計以及版圖設計等崗位要求的基礎上，有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉，使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通，為今后就業做好充足的準備。第三，根據集成電路設計本科理論課程的教學內容，以各應用軟件為基礎，結合多媒體的教學方法，選取結合于理論課程內容的實例，制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊，如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程，都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件；通過網絡平臺，使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。

四、搭建校企合作平臺

摘要：以集成電路設計課程為依托，針對微電子技術專業的學生，挖掘與專業核心課程關聯的內容，學習集成電路行業發展的相關政策，在課程內容中引入相關的企業案例。

關鍵詞：集成電路設計；育人案例；效果評價 

引言

集成電路產業作為我國當今著力發展的戰略支柱產業，對于我國微電子行業的發展和創新來說具有十分重要的地位。隨著中興事件、華為事件、中美貿易戰等威脅到我國科技發展的眾多事件的發酵，國人也逐漸提高了對集成電路產業的關注度。這有利于激發學生的愛國主義熱情和積極拼搏、努力奮斗的職業使命。

1教學設計的背景

我校自微電子技術專業開設以來，集成電路設計課程就應運而生，前后經歷了示范校建設、骨干院校建設、診斷改進等一系列的課程建設和改革，有著較深的育人理念和知識沉淀。作為一所高職院校本門課程的德育目標就是培養具有良好的職業道德，較強的專業能力、方法能力和社會能力，能滿足生產、建設、管理、服務第一線需要的德、智、體、美、勞全面發展的軍工特質高素質技術技能人才,因此將課程思政融入其中探索新的育人培養模式是非常有必要和有意義的。

2教學設計的實踐