集成電路研究分析范文
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篇1
關鍵詞: 電路分析 教學設計 階段成果
電路是電類專業的必修課,是電類基礎課的第一步,走好這一步,相當于為后續課程的學習打下堅實基礎。在充分重視素質教育的今天,全面推進電路的教學改革,提高教學水平和教學質量,挖掘學生潛能,發揮學生的主動性和創造性,培養具有綜合素質的人才具有重要意義。分析歸納課程的知識構架,探討課程間知識點的聯系,優化電路教學內容,使基礎課之間相關內容滲透融合。該課程的主要特點是理論性強、抽象性強、數學知識涉及較多,以往絕大多數教師都采用傳統的教學模式,使得課程內容與未來職業實際需求相脫節,學生因學習缺乏興趣而厭學,教學失去有效性,導致教學質量下降,畢業生根本無法適應現代企業對員工素質的要求。怎樣激發學生在專業課程上的學習興趣并積極參與學習?隨著課程改革的不斷深入,加之適逢我院國家骨干院校建設,為專業課的徹底改革提供了良好契機和平臺,我們在“電路分析”課程的教學中大膽改革,取得了滿意效果。
1.教學內容優化
1.1教學內容分解
電路分析課程教學內容以“教、學、做、練”為一體形式展開內容,全書共包括4個學習情境,每個學習情境下對應若干個學習任務,教學內容組織結構圖如圖1所示:
圖1 教學內容組織結構圖
1.2與其他電類基礎課相輔相成
每一門課程都不是孤立的,都能夠與后續課程有機結合起來。在電路分析教學改革實施中,教師有機地結合后續課程,不僅有助于學生該門課程的學習,而且有利于后續課程的融會貫通。
例如基爾霍夫電流定律(KCL)的推論:對集總參數電路中任意一個封閉面S(可看為廣義節點),在任意時刻流入(或流出)封閉面的電流的代數和為零,從而有效地為模擬電子技術中三極管的學習做良好的知識鋪墊。如圖2所示。
NPN管:PNP管:
圖2 三極管的電流分配關系
由KCL知:I■=I■+I■
針對不同專業,適當增加、突出與專業有關的內容。對電力專業,功率因數的提高、三相電路等強電內容作為重點內容講解。
2.課程內容設計
電路分析課程分為“4個學習情境,9個學習任務”,其中每個學習任務以三個教學環節展開:理論教學環節、實驗教學環節、仿真教學環節,三個環節環環相扣,互相印證,最終達到“夯實基礎、熟練技能、服務專業”的教學目的。
2.1電路仿真軟件的使用
社會發展的需要及計算機在學生中的普及,我們開展了電子電路仿真軟件的學習,在課程中設置增加multisim仿真軟件。仿真分析可以結合具體教學內容,在理論教學過程中穿行。例如在基爾霍夫電流定律學習中,應用仿真軟件,根據所學電路的原理圖,連接電路,通過仿真很直觀地反映出:對節點而言,電荷守恒,即流入節點的電流之和=流出節點的電流之和,使學生很好地掌握了定律內容。電流定律仿真電路見圖3所示,由圖得出12=6+4+2的結論。
圖3 基爾霍夫電流定律仿真電路
教學效果顯示,這一方法可大大提高理論可視性,起到輔助教學的作用,有利于學生加深對理論的理解。同時為學生引進電路分析設計的平臺,有助于培養他們的創新能力。
2.2電路實驗的優化
傳統的電路分析實驗一般是實驗老師事先準備好,然后具體講解實驗方法和操作步驟,學生則按部就班地做。這種灌入式的教學方法雖然在培養學生動手能力、觀察能力、記憶能力等方面能取得一定成效,但并不能培養學生獨立解決問題的能力和創新意識。
增加綜合設計性實驗,學生自擬實驗方案和步驟,利用仿真軟件先進行仿真,然后動手實踐。通過實驗教學,全面培養學生動手能力與創新能力,使學生成為實驗教學主體。
2.3建設課程網站
通過課程網站“教學資源”、“仿真項目”、“實踐項目工單”、“在線答疑”、“自主學習”等欄目展示學習內容,可讓學生預知將要學習的內容,提高學生學習的針對性和目的性。
3.建立課程考核機制
高職教育考核改革要以能力考核為主體,考核內容要與社會和行業企業對專業人才的規格要求接軌,以達到促進學生知識、能力和素質的提高。
本課程考核采用“形成性考核+素質測評”的考核方式進行,主要以過程考核為主,考核內容涵蓋完成學習任務的全過程。具體包含以下幾個方面:
(1)學生學習積極性和階段學習效果評價(考勤、課堂表現、小測驗等);
(2)自主學習能力評價(獨立完成任務);
(3)表述能力評價(課堂發言、討論);
(4)團隊合作及協作學習能力評價(小組合作);
(5)綜合能力評價(操作考試);
(6)考核成績由平時成績+終期考核兩部分組成。
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關鍵詞 ISEC 電路分析基礎 課程改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.10.028
Research on Circuit Analysis Basic Course Reform
under ISEC Curriculum System
WU Dan
(Guiyang University, Guiyang, Guizhou 550005)
Abstract Combined with ISEC project educational philosophy and teaching requirements, the electronics professional basic course "Fundamentals of Circuit Analysis" teaching schedule, teaching material preparation, teaching mode, teaching methods and assessment methods reform reform were studied.
Key words ISEC; Circuit Analysis Basis; course reform
1 關于ISEC項目的介紹
ISEC (International Scholarly Exchange Curriculum)項目即國際本科學術互認課程項目,它是由國家留學基金委倡導的,國內本科高校與國外一些著名高校聯合開展的學分互認教育項目。學生可以選擇在國內高校完成兩年通識課和基礎專業課教育以后,去國外完成剩余的兩年專業課程教育,最終獲得國外大學本科文憑。學生在為期兩年的國內就讀期間,將采用國際教學標準與國內高校教學標準相結合的教學大綱,完成通識類基礎課程學習;而后在國外完成剩余專業課程學習,通過與國際眾多優秀高校學分互認的方式,為學生未來學位深造、職業發展提供有利條件。
ISEC項目啟動后,貴陽學院是貴州省首批進入此項目的三所高校之一。作為貴州地區的ISEC教育的改革先鋒,我校將進行一系列的教學改革實踐,尋找適合我省本地師資情況、行之有效的ISEC教學模式與經驗。在此之后,將發揮以點帶面的作用,把經過實踐考驗的ISEC教學模式與經驗推廣到省內其他高校。
2 ISEC教育的理念及方法
ISEC基礎課程所強調的教育理念是以批判性思維為核心,EMI(English Media Instruction)為基本教學方法的一種國際化教育模式。
批判性思維的教育理念,要求教師從過去牧師式的傳道者,轉變為蘇格拉底式引導學生進行學問探究的引領者。這就要求任課教師在備課時,要以學生為中心進行教學環節的設計。需要設計出一系列符合學生思辨探索過程的教學情景和互動環節。充分激發學生參與課堂討論的積極性,將學生吸引到批判性的問題思考當中來。培養學生獨立思考,獨立創造的自主學習狀態。
EMI(English Media Instruction)教學方法,顧名思義:用英語作為媒介或者載體傳授各種課程,主要是指傳授非英語專業的各類課程,包括專業課和通識課。EMI教學法的實施對教師提出了很高的要求,首先,需要英語設計教學大綱和教案,并且結構完整,編寫規范。其次,教學過程中使用英文教學,對低年級學生全英文接受度不夠的,可以采取雙語教學。最后,能夠設計符合教學要求的學習成果以及評價標準等。ISEC教育與傳統教育的最大不同在于采取過程式評價,對每一個學習成果(learning outcome)都要設計不同的考核環節來進行考核,打破過去期末考試一統天下的局面。
3 電路分析基礎課程教學改革的研究
作為 ISEC 項目的參與人員,作者負責電路分析基礎(在ISEC課程體系中的課程名為Electrical Circuits)課程的教學。該課程是電子類專業的專業基礎課程。其教學任務是通過本課程的學習使學生掌握電路的基本概念、基本理論和電路分析的基本方法。為后續課程的學習提供必要的理論基礎知識。該課程內容多,邏輯性及系統性強,要求一定的高等數學基礎,因此課程的學習具有相當的難度。作者根據過去幾年普通本科電路分析基礎課程的教學經驗,結合對ISEC課程體系的理解,對該課程做了以下四個較大的教學改革:
3.1 開課時間和教學進度的調整
普通本科電路分析課程開課時間是大一下學期,72個學時,每周4個學時,需要對二階電路、頻率響應和多頻正弦穩態電路、拉普拉斯變換等章節做刪減處理。在ISEC課程體系之下,我們將課程開課時間調整為大一下和大二上兩個學期,108個學時,每周3個學時,這樣我們對這門課程可以進行充分的學習。剛開始在進行EMI教學的時候,由于我們的學生來自西部地區的二本院校,英語基礎都比較薄弱,進度宜緩,到后面逐步適應了這種英文教學的模式以后,可以適當加快進度。
3.2 教學資料的準備
教學資料包括教學大綱、教案、教材、教輔材料、參考書目等。要較好地實現EMI的教學目的,教學材料的選擇和準備都至關重要。大綱作為師生之間關于本門課程學習的要約,教師需在開課前就將教學大綱發到學生手中,使學生在學期初就對本門課程的教學目標、學習成果、考核方式、教學計劃有清晰的認識。這是ISEC教學方式的一個重要特色。
對于教材和參考書目,ISEC 項目要求必須選擇國外原版教材,并且要近兩年出版的新版教材。但一方面考慮到我們的學生的英文水平,另一方面考慮到原版教材高昂的價格,通過比較,我們最終選擇了清華大學出版社的《Fundamentals of Electric Circuits》這本教材的雙語版,該教材對目錄,以及每一章的導讀部分作了翻譯,這對學生能快速掌握教材的脈絡及篇章的主旨。而其他部分則保持了原汁原味的英文原版的內容。而對于參考書目,我們則推薦了James W. Nilsson所著的《Introcuctory Circuits for Electrical and Computer Engineering》作為主教材的補充。
除此之外,老師在課前要準備好全英文的教案以及教輔材料,如英文專業詞匯表、PPT、視頻、圖片等等。尤其要根據教學進度設置合理有效的課堂互動環節,激發學生對本門課程的學習興趣,增強學生對課堂的參與感,進行批判性的思考。
3.3 教學模式和教學手段的改革
在電路分析基礎的傳統教學中,采用的是“教-學-練”的教學模式。而現如今,互聯網和智能手機的普及,以及學生自身學習自覺性的下降,使得學生學習主觀能動性降低,傳統的填鴨式的教學模式不再適用,轉變教學模式和教學手段勢在必行。
首先,得讓學生在課前就動起來。目前的學習現狀而言,學生很少在課前預習。進入ISEC教學模式以后,我們得想辦法讓學生在課前就得動起來。每節課結束前發給學生一份根據下一節課將要涉及的英文專業詞匯表,讓學生在課前有針對性地熟記上課內容所涉及的生詞,還可以把下節課將要涉及課程的工程背景資料,引發課堂思考的問題等都以講義的形式下發給學生,在課堂上可以隨機抽取相關問題對學生進行提問,提問的結果記錄為平時成績以示獎懲,從而監督學生做到課前預習。其次,在課堂中,我們可以對教學模式進行改革。ISEC 項目中,教學模式為“引導-問答-探究-發現”,我們要更多采用互動式的教學模式,引導學生對問題進行探究。
(1)可以把一些簡單的內容及習題,經過簡單的準備時間,讓學生來講,鼓勵使用英文,不去評判英文水平,而更多地關注學生對知識的掌握度。這樣可以避免學生在聽課的時候由于知識簡單而走神,也鍛煉了學生的英文表達能力。(2)有很強的實踐基礎的課程,可以放到實驗室去做,通過一些很簡單的,耗時很少的實驗,引入知識的介紹,如基爾霍夫定律,就可以讓學生在實驗室,通過測量回路電壓以及支路電流,并通過計算,得到結果以引出基爾霍夫定律的介紹。(3)引入團隊合作與競爭。將班上同學分為固定的三個組,在任務型課程設置里頭,引入競爭機制,按團隊的表現排名,到期中或者期末,予以一定的獎勵。這樣能夠充分調動同學的積極性。
3.4 過程式評價改革
過程式評價是ISEC教育區別于傳統教育的另一大特色,在ISEC教育評價手段里面,明確要求閉卷考試,包含examinations and quizzes,最多只能占最終成績40%的權重。這就改變了我們過去期末考決定學生成績,平時不認真學習的學生通過臨陣磨槍加上老師指定考試范圍,勉強也能過關的情況。過程式評價,要求老師對每個學生的每一次考核手段下的表現均要記錄。通過課堂提問、分組討論、實驗報告、小論文、當堂口述等其他多元化的形式,對每一個學習目標(learning outcome)進行考查。學生本門課的最終成績由期中期末考試、作業、出勤率、課堂參與度等多個部分加權組成。采用多元化、過程性的考查方式,可以在學習的全過程對學生進行多方位的考核,避免了學生考前一周突擊學習臨陣磨槍的不良風氣,還能活躍課堂氣氛,鍛煉學生多方面的能力。
4 結論
在電路分析基礎的教學實踐中,筆者逐步將 ISEC教育理念、教學方法引入到課堂上來,取得了較好的教學效果。學生學習積極性相對往屆學生有了顯著的提高。他們的英文水平、思辨能力和專業知識也得到了明顯提升。但仍存在許多問題需要進一步突破和研究。比如部分學生的英文基礎太差,與班上其他同學的差距較大,難以跟上班級的整體進度;比如在學生人數較多的課堂上,如何讓更多同學有機會參與到小組討論和課堂講述中來,如何進行公平化精細化的過程性評價;這些都是非常值得探究的問題,值得進行更加深入的研究。
參考文獻
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關鍵詞:集成電路;測試;故障診斷;方法改進
引言
隨著我國工業社會的不斷發展,科技的不斷進步,對于集成電路的改進也越來越頻繁。以前一個小小的集成電路只能容納十幾個晶體管,但是隨著集成電路在新技術的改進下,目前已經可以容納數十萬個晶體管,促進了集成電路的應用與普及范圍,但同時,以前一個集成電路出現問題,只要檢查十幾個晶體管就能解決集成電路出現的故障,但是現在,對于一個集成電路十幾萬個晶體管,傳統的集成電路故障測試與診斷方法難以滿足需求,必須要對集成電路的測試與故障診斷方法進行改進,以滿足工業發展的需求。
1 集成電路基本簡介
集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克?基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特?諾伊思(基于硅(Si)的集成電路)。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。是20世紀50年代后期-60年展起來的一種新型半導體器件。
2 集成電路測試與診斷方法存在的問題
隨著科技的不斷進步,傳統的集成電路測試與診斷方法的弊病也顯露出來了,那么作者下面將主要總結目前集成電路測試與診斷方法存在的問題。
2.1 電壓測量的邏輯診斷適用范圍窄
從集成電路誕生的那一天起,基于集成電路故障檢測的電壓測量邏輯診斷方法就成為集成電路故障檢測的專用方法,但是電壓測量的邏輯診斷方法在目前數字化集成電路面前顯得有些無能為力,基于電壓測量的邏輯診斷方法不能有效的對集成電路的故障進行準確定位,還需要進行人工測量后才能得知出現故障的地方,延長了集成電路的維修時間,同時對于某些類型的故障,如開路故障、橋接故障、延時故障等,一些傳統的基于邏輯值地測試方法就顯得無能為力了。
2.2 對于電路的冗余部分不能檢測出來
隨著集成電路使用和普及范圍越來越廣,人們基本會在集成電路中增加一部分冗余電路,以保障集成電路的正常使用。冗余電路其實就是集成電路的備用電路,在目前集成電路設備中,都會有一部分的備用電路以備使用。但是冗余電路雖然能夠提高集成電路的使用,避免集成電路出現故障時造成使用不便,但是這對于集成電路故障的診斷造成了一定影響,因為在集成電路出現故障時,冗余電路就會代替集成電路進行工作,并不會提醒人們集成電路出現故障,同時傳統的基于電壓的測試方法是無法檢查冗余電路故障的。
2.3 集成電路的檢測方法少
現階段,對于集成電路測試與故障的檢測方式主要有傳統的基于電壓的測試方法、以及基于數字模型的檢測方法、故障字典法這幾種,雖然對于集成電路的故障都能夠進行檢測,但是隨著在集成電路技術的發展,故障也在發生變化,傳統法的集成電路檢測方法并不能適用于未來的集成電路故障檢測,集成電路測試與故障檢測方法比較少,同時創新能力也不夠,延長了集成電路的維修時間。
3 集成電路測試與診斷方法的改進
3.1 基于靜態電流故障的診斷方法
隨著科技的進步,集成電路也在不斷發展和更新,因此對于集成電路測試與故障診斷的方法也要有所改進,基于電流故障的診斷方法是目前比較流行的。集成電路中的電流一般比較小,通常不會超過500毫安,但是在集成電路出現故障時,電流量會急速增加,這對于集成電路的故障檢測是比較明顯的,并且基于電流故障的診斷方法也能測出電路的冗余部分是否出現故障,解決了邏輯電壓檢測方法的不足之處。
3.2 基于動態電流故障的診斷方法
雖然動態電流故障檢測與靜態電路故障檢測同屬于電流檢測方法,但動態電流故障檢測方法相比于靜態電流故障檢測要更加正確,因為動態電流覆蓋集成電路的面積更廣,集成電路的故障檢測也更加全面,動態電流的波形包含的電路信息更多,為CMOS電路、模擬電路、數?;旌想娐返墓收显\斷提供了豐富的數據。
3.3 故障字典檢測方法
故障字典檢測方法是目前最常用的一種集成電路測試與故障檢測方法,顧名思義,故障字典法就是采取像查閱字典一樣的方式對集成電力的晶體管進行一一檢測,來確定出現故障的準確位置,這樣對于集成電路的故障檢測更加準確,故障字典法就是先提取集成電路的所有故障特征,根據出現故障的特征查找集成電路出現的問題,用戶只需要輸入集成電路出現的問題,故障字典法就能第一時間知道集成電路出現的問題,大大提高了集成電路故障檢測效率,集成電路的診斷更加智能化。
4 結束語
集成電路的測試與故障診斷技術的研究和應用對增強集成電路的可維護有很重要的意義,故障診斷可以在測試結果的基礎上,分析故障產生的原因和位置,更加有利于提高國家的效率,也是集成電路設計的趨勢之一。文章介紹了故障診斷的常見策略?;陔娏鞯募呻娐吩\斷方法將是今后研究和應用的熱點。
參考文獻
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篇4
【關鍵詞】集成電路版圖;CD4011B;CMOS工藝
1.引言
集成電路產業是最能體現知識經濟特征的高技術產業[1]。以集成電路為主要技術的微電子產業的高度發展促進了現代社會的電子化、信息化、自動化,并引起了人們社會生活的巨大變革。集成電路布圖設計(以下簡稱版圖設計)在集成電路設計中占有十分重要的作用。版圖設計是指集成電路中至少有一個是有源元件的兩個以上元件和部分或者全部互連線路的三維配置,或者為制造集成電路而準備的上述三維配置[2]。集成電路芯片流片成本高,必須保證較高的成品率,版圖設計人員應具有扎實理論基礎和豐富的實踐經驗。典型芯片是經過實踐檢驗性能優越,所以,通過研究已有的典型芯片版圖是提高設計能力的有效途徑。
版圖設計是在一定的工藝條件基礎上根據芯片的功能要求而設計的。目前,集成電路的主要工藝有三種,分別是雙極工藝、CMOS工藝和BICMOS工藝[3][4]。其中CMOS工藝芯片由于功耗低、集成度高等特點而應用最廣泛,所以,研究CMOS工藝芯片版圖具有更重要的意義。
本文對CD4011B芯片進行了逆向解析,通過研究掌握了該芯片的設計思想和單元器件結構,對于提高CMOS集成電路設計水平是十分有益的。
2.芯片分層拍照
3.單元結構
4.電路圖和仿真
5.結論
本文采用化學方法對CD4011B芯片進行了分層拍照,提取了電路圖,仿真驗證正確。從芯片的版圖分析,該芯片采用NMOS場效應晶體管、PMOS場效應晶體管、PN結二極管和基區電阻等器件單元,四個與非門版圖一致且對稱布局。該芯片采用典型的CMOS工藝,為了節省面積采用叉指場效應晶體管,輸入和輸出端采用防靜電保護結構。電路為典型的CMOS與非門電路。該芯片的版圖布局體現了設計的合理性和科學性。
參考文獻
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作者簡介:
王?。?965—),男,遼寧沈陽人,碩士,沈陽化工大學信息工程學院副教授,研究方向:微機電系統設計。
篇5
【關鍵詞】集成電路;測試管理系統;開發;利用
伴隨著科學技術的不斷發展,半導體集成電路也出現了日新月異的變化,結構復雜、大規模、速度快、功能多的電路逐漸得到有效開發,半導體制造工藝技術逐漸完善,其中尤為特別的是數字電路變化?;诖朔N形勢下,對集成電路測試提出了更高的要求。在以往測試軟件編制中,程序主要以測試流程為導向,堅持自上至下原則進行排列,將程控指令、測試參數、測試結果等都納入文本測試軟件中,這種編程面向過程,語法規則特定。但工程師必須要具有一定的編程技能,由于編程過程復雜,自動化測試不具高效性、快速性和同步性。目前,伴隨著半導體技術的不斷進步,圖形化編程語言編程為工程師提供一個有效的可編程平臺。筆者主要綜合自身多年來在半導體企業從事集成電路測試工作實踐和管理經驗,深入探究集成電路測試系統管理及其開發應用,旨在實現集成電路測試精細化管理的要求和行業可持續發展。
1.集成電路測試設備及配件概述
1.1 集成電路測試設備功能分析
針對集成電路測試設備及功能而言,主要體現在四個方面:
(1)測試機。測試機主要參考因素包括硬件架構端子數、操作系統環境、時鐘速度、程序開發工具、應用程序等,早期測試機多以C、Pascal等程序語言為開發工具,目前VB應用廣泛,各種輔助應用程序為測試工程師提供了發展時機;
(2)晶圓針測機。目前,四寸至十二寸晶圓均經針測機在晶舟與測試機間進行存取,此種設備對機械自動化、結構精密度、運轉穩定度要求較高;
(3)器件分類機。分類機主要執行測試機與集成電路成品間的電性接觸,按照測試程序中定義結果進行分類;
(4)預燒爐。早期預燒爐主要提供預燒條件中所需電流、偏壓、波形電路機制,目前主要以封裝類型為依據來進行設計,對被測器件具有承載作用。
1.2 集成電路測試機原理
測試機多由高性能量測儀器構成,而測試系統屬于測試儀器與計算機控制的綜合體。計算機控制主要是經由測試程序執行指令集對測試硬件進行控制,最終由測試系統提供測試結果。為保證測試結果的一致性,必須要對測試系統進行定期校正處理,一般應用校正芯片對測量儀器精準性進行驗證。目前,多數測試系統可測試具有特定類別特征的集成電路,通用器件種類包括數字、內存、混合信號、模擬。一般而言,測試系統包括來源內存、捕捉內存、測試樣本或掃描向量內存、端子電路,而測試方法主要采用施加與測量模式,通過設置測量范圍、測量極限、設備性能參數而完成測試作業。
2.集成電路測試數據分析
為了開發集成電路測試管理系統,必須要詳細分析現有的產品管理過程與測試流程,從而優化系統功能與框架設計。首先,要對現有產品測試數據進行統計分析。一般而言,集成電路測試生產線上具有4個左右的測試平臺,每個測試平臺對不同產品、測試參數所提供的測試數據、時間不盡相同。通常狀況下,測試結果屬于生產過程總體情況的直接反映指標,優化測試參數,能獲取產品良率信息。在現階段,由于測試參數較多,且各個參數間能產生不同程度的交互效應,最終影響統計性質。目前,就測試統計工具分析方法而言,主要包括兩種:一是比較分析,二是相關性分析。譬如在不同條件下,可對每片晶片測試參數進行比較分析,觀察測試參數之間的差異性。同時,可將測試參數與WS數據、測試數據、iEMS數據進行相關性分析,尋找相關性誘因。以上兩種分析方法均在明確現有歷史數據對產品設備、生產狀況的影響下進行。應用現有數據預測產品特征,考慮到測試問題具有復雜性,工程師往往無法對測試結果的準確性進行優化判斷。
在實際分析過程中,可綜合多種統計手段來進行分類效果預測。具體而言,必須要注意四個問題:
(1)明確好壞組。基于掌握歷史測試數據的基礎上確定好壞組分組規則;
(2)對測試參數進行刪選。擇取與另一平臺測試數據具有相關性的測試參數,并進行集合,在此基礎上擇取好壞組間差異顯著的測試參數;
(3)對主成分進行綜合分析。針對具有差異性的測試參數而言,必須要作正交化處理,將測試參數間的交互作用及時消除;
(4)判別分析。對待預測晶圓至好壞兩組距離進行計算,應用具有統計學意義的Mahalanobis距離將常用遠近距離進行替代,并將其歸納到距離近的那組,實現分類目標。此流程可優化最終結果,同時在研究過程中還可運用判別分析、分析流程等篩選方法。
3.集成電路測試管理系統設計
3.1 集成電路測試系統數據庫概念與邏輯設計
針對集成電路測試系統數據庫概念設計而言,主要包括四類方法:一是自頂向下,二是自底向上,三是逐步擴張,四是混合策略。就測試管理開發而言,主要應用自底向上方法,即首先勾畫局部概念結構,并將各個局部進行集合,最終獲取全局概念結構。于構建概念模型前,必須要深入分析需求分析中形成的數據,把握數據實體屬性,構建實體間關系。在數據庫開發時期,開發環境擇取Web應用框架(Django),按照系統情況,于數據流圖中擇取適當數據流圖,每部分均與一個局部應用相對應,聯系各個局部數據流程圖,檢查概念模型圖設計的精準性。
概念結構屬于數據模型的基礎,為了達到測試管理系統要求,要將概念結構轉化為數據模型。在數據庫管理系統中,通常只支持網狀、關系、層次三種模型中的某一具體數據模型,導致各個數據庫管理系統硬件具有局限性。因此,在邏輯結構設計中,首先要對概念結構進行轉化,促使其常用網狀、層次模型,并基于特定數據庫系統輔助下,促使轉化為數據模型。同時,數據庫擇取MySQL,降低總體擁有成本。
3.2 集成電路測試系統數據庫物理設計
就集成電路測試系統數據庫物理設計而言,首先要明確數據庫物理結構,再對其進行綜合評價,其內容主要包括三個方面:
(1)數據儲存結構。在對數據存儲結構進行評價時,要將維護代價、存取時間、空間利用率作為考慮因素。一般而言,將冗余數據消除,能有效節約存儲空間,但易增大查詢代價,故要權衡利益,擇取折中方案。MySQL屬于關系型數據庫,聚簇功能強大,為了保證查詢速度,可將屬性上存在相同值的元組進行集中,存入物理塊中;
(2)數據存儲位置。在開展數據庫物理設計時,可將MySQL數據庫中的用戶表空間與系統文件相對應的數據存入磁盤驅動器中,以達索引與數據庫軟件、表分類存放目的。針對MySQL數據庫而言,可將不同用戶建立的表進行分類存放,可最大限度地優化數據庫;
(3)數據存取路徑。在關系數據庫中,要明確存取路徑,尋找索引構建方法。索引作為一種數據庫結構,主要包括三種形式:一是簇索引,二是表索引,三是位映射索引。在MySQL數據庫中,利用索引可提高聚集中數據與表檢索速度。科學應用索引,能降低磁盤I/O操作次數。
4.集成電路測試管理系統的實現與開發利用
4.1 集成電路測試數據輸入
在測試生產線上,由于每天都會出現大量的晶圓測試作業,故針對產品測試管理系統來講,必須要將晶圓信息輸入到相應數據庫中,便于后續功能操作的實現。在現有測試生產線上,一部分產品信息可實現自動輸入,譬如每片晶圓均存在自身產品批次與編號,于晶圓制造中可將此類信息標記在晶圓表面上,經由晶圓針測機自動識別裝置進行讀取。待讀取完畢后輸入到相關的測試結果中。而就其它無法自動輸入信息而言,譬如測試接口、針測卡、測試設備等信息,必須要進行手動輸入。
基于把控生產線實際狀況的基礎上,每名錄入員均需進行班組個人生產日報的錄入,工作量相對較大,同時考慮到系統實際需要,于每2小時需要進行一次數據錄入,故必須要重視錄入速度。當數據被錄入子菜單時,其每頁面設計必須要采用Django的第三方控件,利用其強大功能以達無鼠標操作目標。從本質上來講,輸入員將該子頁面打開后,僅有鍵盤可進行輸入操作,方便較為快捷,與用戶實際需求吻合。
4.2 集成電路測試結構文件上傳
針對集成電路測試管理系統而言,必須要將測試設備工作站所定義的測試結果文件輸入數據庫,最終才能構成數據分析報表。待晶圓測試完畢后,測試設備將構成晶圓測試結果的文件轉變成一個傳送信號,上傳到數據庫服務器,而服務器會依據文件發送信頭,最終接納測試結果文件。
針對測試管理系統為而言,為了確保其傳送速度,本文研究中實現了三個方面的優化處理:
(1)針對測試結果文件傳送而言,主要應用實時傳送原則,即傳送時機擇取為測試結果文件組成后,對以往分批次傳送方式進行了優化補充。從整體上來講,有助于預防文件過大而促使傳送速度滯后,對服務器正常運行具有一定的輔助作用;
(2)文件上傳后并未直接植入數據庫中,而是暫時存入原始數據暫存器中,有助于防止某些無效格式測試結果文件被上傳。譬如在測試中存在了人為中斷現象,而誘導某些測試數據最終轉變為冗余數據。經由原始數據暫存器剔除此類無效格式文件,能最大限度地確保數據庫文件的精準性。此外,經由原始數據暫存器對測試結果文件權限進行整合配置。譬如在存儲過程中可允許訪問統計結果,不允許訪問某些重要數據。從某種角度上來講,極大地提高了數據庫的安全性;
(3)針對測試管理系統開發而言,主要采用存儲過程進行統計,包括生產盤存月報、生產日報、周報、月報、季報、年報、設備異常報警率、生產良率表等?;趹贸绦蚪缑嫔?,分開統計功能與查詢功能,應用統計功能對存儲過程進行調用,基于服務器端作用下對信息開展各類匯總作業,并錄入歷史存表中。而利用查詢功能自歷史表中對已計算數據進行調用,完善了系統性能,增強了查詢效率。
4.3 集成電路測試在線預警、測試數據查詢與分析
就集成電路測試在線預警功能模塊而言,主要因測試生產線工程師少,在測試過程中,無法及時發現出現的誤測或不良測試,為測試工程師及早發現問題提供了有力的幫助。而針對集成電路測試數據查詢而言,該模塊主要考慮到用戶對生產線實時數據具有查詢需求,涵蓋產品負責人、芯片產品、測試日期、測試站點等信息。同時,數據查詢模塊還可查詢各類良率分析報表,其中查詢功能與統計功能單獨使用,有助于用戶自主選擇,其查詢內容涵蓋測試平臺比較報表、良率分析年報、季報、月報、日報等。
5.結束語
綜上所述,本文主要以集成、高效、全方位、先進企業管理要求為出發點,進行集成電路測試管理系統開發設計,旨在提升集成電路企業管理水平,增強市場核心競爭力,對半導體測試行業中的企業生產管理系統具有至關重要的作用。在實際開發過程中,由于對現有測試生產線上出現的測試數據無法全面管理,故無法深入分析影響集成電路測試生產效率提高的因素,因此在前期做了大量設備與測試方法研究。在測試管理系統數據庫設計完成時,以前臺開發工具(Django)、后臺數據庫(MySQL)為導向,開發了與用戶操作需求的吻合的集成電路測試管理系統。在整體開發過程中,立足于數據庫并發控制、查詢優化等技術難題角度,確保了高效查詢速度與數據操作的完整性,最終集成電路測試管理系統實現了五個功能,包括測試數據錄入、測試結果文件上傳、產品測試在線預警、數據查詢與分析和測試運行相關報表生成,與企業信息化、自動化、精益化管理需求相一致,具有較大的應用前景。
參考文獻
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篇6
關鍵詞:電子科學與技術;實驗教學體系;微電子人才
作者簡介:周遠明(1984-),男,湖北仙桃人,湖北工業大學電氣與電子工程學院,講師;梅菲(1980-),女,湖北武漢人,湖北工業大學電氣與電子工程學院,副教授。(湖北 武漢 430068)
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0089-02
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節,對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用,是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1,2]
一、學科背景及問題分析
1.學科背景
21世紀被稱為信息時代,信息科學的基礎是微電子技術,它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表,制造和使用微小型電子元器件和電路,實現電子系統功能的新型技術學科,主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路,因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術,是信息社會的基石。此外,從地方發展來看,武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設,形成了以光通信、移動通信為主導,激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局,電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出,而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。
湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年,完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求,建設專業方向為微電子技術,畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統(激光器、太能電池、發光二極管等)的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來,始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引,遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡,堅持理論教學與實驗教學緊密結合,致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
2.存在的問題與影響分析
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才,就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢,學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。
二、建設思路
電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺?;A課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗;專業課程實驗平臺即微電子實驗中心,是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題:
第一,突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎(包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等),又要求具有較寬廣的系統知識(包括計算機、通信、信息處理等基礎知識),同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合,同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練,將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。
第二,構建科學合理的微電子實驗教學體系,將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合,相互貫通,有機銜接,搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。
第三,兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域,各個領域對人才的要求既有共性,也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍,實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面,特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。
第四,實驗教學與科學研究緊密結合,推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展,教研相長,鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中,以此提升實驗教學質量。
三、建設內容
微電子是現代電子信息產業的基石,是我國高新技術發展的重中之重,但我國微電子技術人才緊缺,尤其是集成電路相關人才嚴重不足,培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強,培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。
電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心,具體包括四個教學實驗室:半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力,鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識,提升學生在微電子技術領域的競爭力,培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時,本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”,同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。
(1)半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論的理解,掌握相關的測試方法與技能,包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。
(2)微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解,掌握相關的技能,包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交(直)流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。
(3)集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等,并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力,目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體,完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。
(4)科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間,為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件,充分發揮他們的想象力,目的是培養學生的創新意識與能力,包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析,制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練,加深對所需知識的接收與理解,初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。
四、總結
本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引,遵循微電子科學的發展規律,通過實驗教學來促進理論聯系實際,培養學生的科學思維和創新意識,系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能,最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
參考文獻:
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篇7
一、原有的電視機教學體系和它面臨的困境:
原有的電視機教學體系的基本特征是:以中、大規模集成電路元件的典型電視機電路的分析為主線,講授電視機的基本工作原理和主要維修技術。在我們國家,這一教學體系的形成大約是在80年代末期,它適應了電視機生產發展的需要,對繁榮經濟,發展生產起到了良好的推動作用。我們可以簡述它的形成過程:由于中、大規模集成電路元件的典型電視機電路發展的需要,四機部于86年集中了許多工廠、科研、院校的研究人員,組成了“中、大規模集成電路元件的典型電視機聯合設計組”,對中、大規模集成電路元件的典型電視機的基本理論,電路設計、工程計算等進行了系統的研究,編寫了52萬多字的教材《集成電路電視接收機原理與維修》上、下冊,及大量的技術資料,對隨后的許多高職、中專、技校、職高教材等產生了較大的影響,經了十多年的效學實踐,深受廣大教師、“學生的歡迎。于是有人得出了這樣的結論:“在了解彩色電視機的原理和掌握基本的維修方法上,除了深入研究中、大規模集成電路元件構成的電路外,還沒有其它更好的方法?!?/p>
我們在為出版社編寫高職教材時統一了一個觀點,原理課教材的編寫各章內容按照適合各種機型的框架結構編寫,只是在列舉實際電路分析時,只對一種具體的典型機為例進行分析。但是,當我們用這一編寫原則來編寫彩色電視機維修技術時,卻發現這一原則很難實現,因為維修技術的教材必須充分考慮它的實用性和對學生進行維修技能訓練時的現實可能性,也就是說:它不能脫離現實太遠,要用中、大規模集成電路元件的彩色電視機進行維修技能的訓練很困難,因為中、大規模集成電路電視機很多廠家都不生產了。目前在市面上最多的是二片機或單片機。我們越是認真研究市場上的產品和工廠中正在生產的產品,就越是感覺到我們現有的許多彩電教材的內容陳舊,機型過時,或者可以這樣說:為了適應市場竟爭的需要,為了能夠使我們的國產彩色電視機能夠站立在更高的水平,我們的生產廠已大量引進具有現代先進水平的新技術、新工藝、新配件、新線路。使彩電國產化出現了高起點,大跨度的形勢。但是,我們的許多教材由于受到各種條件的限制,沒有能夠實現“大跨度”,起點不高、面容不新,這就勢必要出現理論脫離實際,教學內容脫離生產現狀的情況,它會大大影響我們高職學校中電視機教學的效果。
基于以上的考慮,我們不得不在《電視機維修技術》寫到:“彩色電視機的電路同樣經歷了電子管電路,晶體管電路和集成電路這樣三個發展階段。由于現階段生產的彩色電視機均采用超大規模集成電路,因此我們將其作為學習的重點,對于中、大規模集成電路元件的電視機電路的彩色電視機則不再進行討論?!倍以诘谝?、二節中討論了集成電路國產化彩電的電路分布情況及發展趨勢,根據發展趨勢來安排維修技術的教學。
二、建立新的電視機教學體系的必要性
我對教材的這種處理方法只能解決局部的問題,不能解決電視機教學中飽根本問題,因為這種處理方法會造成原理課教材與維修技術課教材的不配套,另一個以集成電路為主線,這樣會增加學生的學習負擔,我認為要解決根本問題,需要重新設計整個電視機的教學體系,更新教學內容和教學方法,既然以中、大規模集成電路元件的電視機電路為主線無法解決彩電教學中的問題,為什么不可以以超大規模集成電路為主線來設計整個電視機的教學體系呢?!俺林蹅扰锨Х^,病樹前頭萬木春?!奔热浑娨暀C生產整個都更新換代了,為什么電視機的教學體系不能更新換代呢?教學必須為經濟和生產的發展服務汕而是讓經濟和生產的發展為教學服務,面對電視機生產將最終走向超大規模集成化這一現實,我們有必要站在集成化的高度上來考慮整個電視機教學體系的教學內容和教學方法。
三、建立電視機新教學體系的可行性:
1.生產體系相對穩定,技術資料逐步齊全
(1)如果在前幾年來考慮這個問題,為時過早,條件還不大成熟,超大規模集成電路彩電國產化正在研究和試生產階段,許多技術資料是保密的,最近,國產化超大規模集成電路彩電的生產日趨成熟,資料陸續公開,根據這些資料我們編輯出版了與電視機原理與維修配套的《電視機維修技能訓練》一書,共計42萬字,對配套件作了詳細介紹,2010年上半年由化工出版社出版發行。這一切為高職電子專業的學生進行電視機實訓創造了良好條件。
(2)關于超大規模集成電路電視機的原理,調試,維修等資料也出版得很多了,這樣就有利于我們將它與彩色合在一起來考慮它他教學的分工與配合,分散教學難點,降低學生的負擔。
2.高職 發展十幾年來,有了一定的教學經驗,辦學條件也在逐步改善,原有的電視觀教學體系,基本上是大學、中專的電視機教學體系的縮影,給高職的電視機教學帶來了一定的困難。我們希望建立的是能夠適應高職特點的、科學的、理論與實踐課配套成龍的教材,這就需要我們充分了解高職學生,熟悉高職的辦學條件,對實踐性教學方案的實施可能性作出實事求是的估計,現在這些條件是完全能夠逐步具備,因為我們已經有了十幾年的教學經驗。
理想是美好的,但要實現這些美好的理想還有許多艱苦的路要走。也許我們會摔倒,甚至會碰得頭破血流,但只要我們不躺下,堅持不懈地走下去,我們總可以從沒有路的地方走出一條路來。新的教學體系可能會在經歷若干次的失敗,但它最終會建立起一個新的教學體系。
篇8
產業化基地成立以來,堅持以發展本地集成電路產業,建立健全產業鏈,壯大產業集群,提供良好的產業技術支撐環境為己任,卓有成效地開展了一系列服務工作,取得了顯著成績,有力地推進了西安集成電路產業的發展,并已成為政府推動集成電路產業發展所需產業規劃與研究、資源整合與配置、招商引資咨詢、企業孵化與扶持、交流與合作、高層次人才引進與培養、專業技術支撐與咨詢服務等的橋梁與載體,對西安集成電路產業發展起到了“組織、協調、引導、推進與聚集”的作用,取得了良好的國內外影響和社會效益,為區域新興科技產業的發展注入了新的活力,為地方集成電路產業規模化奠定了基礎。
1.西安集成電路產業發展現狀
西安產業化基地堅持“政府引導、市場驅動、深化服務”的方針,以發展集成電路產業,建立健全產業鏈,壯大產業集群,提供良好的產業支撐環境為目標,建立了較為完善的產業公共服務與技術支撐服務體系。隨著一系列扶持集成電路產業優惠政策的制定實施和產業公共服務的不斷拓展深化,西安集成電路產業得到了快速發展,在產業規模、產業鏈完善、自主創新、人才吸引和培養、公共技術支撐與服務平臺建設等方面取得了一定成就。
產業規模不斷增大:經過近10年的發展,陜西省現有集成電路企業70多家,其中95%都集中在西安,設計企業近50家,制造封裝企業8家,硅材料生產企業10家,設備制造企業8家,測試與分析中心3個,相關科研機構約18個,學歷教育機構8個,專業培訓機構2個,并形成了以西安高新區為核心的集成電路產業聚集區。從引導完善集成電路產業鏈出發,聚集了英特爾、西岳電子、美光、威世半導體、天勝、應用材料等重點Ic企業,形成了集成電路設計、加工制造、封裝測試及半導體支撐等較為完整的產業鏈。陜西集成電路產業2001年實現銷售收入約3.2億元,2005年達到20.2億元,2010年達到70.22億元,“十一五”期間增長近3.5倍。2010年,我國集成電路產業銷售收入為1440.15億元,增幅為29.8%,陜西省2010年銷售收入增幅為41.92%,約占全國銷售總額的5%。
企業自主創新能力不斷提升:目前,西安集成電路企業擁有自主知識產權的產品累計300多種,涵蓋了物聯網、通信、微處理器、信息家電、半導體照明、消費電子、設備制造、器件研發等多個領域。代表性產品有:華芯的存貯器、西電捷通的WAPI IP核、深亞的SDH芯片、英洛華的LED驅動芯片、龍騰微電子的32位嵌入式CPU、理工晶科的8/12寸硅芯爐、能訊基于氮化鎵的開關功率晶體管元器件、炬光的大功率激光器等,充分體現了西安在集成電路領域的巨大潛力和科技研發與創新優勢。
人才優勢促進產業發展:西安有10多家集成電路研究機構及高校,與集成電路相關的科研、教學與設計的技術人員約占全國的六分之一,在西安交通大學、西安電子科技大學、西北工業大學、西安郵電學院等多所高等院校設有微電子學科或集成電路設計專業及重點實驗室,年在校相關學科學生近10萬人,年輸送相關學科畢業生2萬余人,占全國的14%,人才優勢為西安承接產業轉移提供了充足的人力資源保障。同時,隨著本地集成電路產業的興起,外流人才紛紛回歸,2005年以來成立的留學生企業10多家,給西安集成電路產業帶來了先進的技術、豐富的管理經驗和大量的資金,人力資源和產業資本相互吸引、相互促進的局面正在形成。
公共服務平臺輻射帶動作用明顯:西安基地在做好集成電路設計業的同時,注重發揮基地的輻射帶動作用,將服務延伸到整個半導體產業鏈,提出了發展上游半導體材料與設備、中游集成電路制造、下游集成電路封裝與測試產業集群,以及半導體照明、太陽能光伏、先進半導體器件、衛星導航應用等產業集群的建議。目前,以集成電路產業集群為核心、硅材料與太陽能光伏產業集群為支撐、半導體照明與衛星導航應用產業集群為補充的新興半導體產業正在形成,并已成為西安信息產業新的增長點。
產業發展存在的問題:經過近10年的發展,西安集成電路產業水平得到了大幅的提升。但相比之下,仍然存在一些問題,比如設計業與整機的結合力度不足、產業鏈相對弱小、支撐業發展滯后、適用性人才不足、產業環境亟需改善等這些因素制約了本地集成電路產業的快速發展。
2.產業發展思路
“十二五”期間,西安將統籌優勢資源,優先發展集成電路設計業,大力發展分立器件制造業,積極引進新一代芯片生產線,提升封裝測試水平和能力,增強關鍵設備和基礎材料的開發能力;在承接產業轉移的過程中,積極促進企業的整合重組,以龍頭企業帶動產業的發展,促進產業集群的建立,完善產業相關配套環境建設。
政策引領,聚合力量,促進產業大發展。以培育具有國際競爭力的戰略性產業為目標,以政府支持和市場需求為導向,以改善產業發展環境和創新機制為手段,引導資本、技術、人才、市場等要素交叉整合,優化配置,統籌協調產、學、研、用各環節有效銜接,形成合力,促進產業結構調整,整合資源,優化結構,重點突破,實現集成電路產業跨越式發展。
著眼全局,推動創新,提升產業競爭力。推行從芯片設計到系統應用的全產業鏈思維,積極推進技術創新、模式創新、制度創新,推動銀企積極合作,大力培育集成電路在新興產業中的應用,通過改造提升,實現傳統產業的升級換代,在產業鏈各環節形成有核心競爭力的企業,構建戰略性集成電路產業研發和產業化體系。
3.產業發展目標
通過新興產業培育和產業結構調整,到“十二五”末企業數量達到100家以上,全行業銷售收入達到400億元,從業人員達到6萬人,其中高端技術、管理人員達到10%,工程技術人員達到40%,高級技術工人達到30%;著重提升產業發展層次和水平,通過轉變發展方式和機制創新,建立起以企業為主體、以市場為導向、產學研用相結合的機制,增強企業自主創新能力,全行業加大研發投入力度,企業科研投入強度占銷售額的比例平均達到6%,重點骨干企業研發投入強度力爭達到8%。
4.產業布局規劃
以關天經濟區建設為契機,以西安為中心,統籌整合咸陽、寶雞、渭南、漢中、天水等西部地區現有的微電子產業資源,發展上、下游配套的產業鏈,建立由“一區四園一基地”組成的西部微電子產業基地。
西安集成電路產業出口加工區:依托西安出口加工區B區,完善其基礎及配套設施建設,引進出口加工型企業落戶,使區內企業達到10家以上,成為西安集成電路產業國際化的支撐平臺。利用出口加工區的政策優勢,培育龍頭企業,發揮龍頭企業的
輻射帶動作用,促進相關配套企業跟進,帶動集成電路產業的快速發展。
西安集成電路設計產業園:以西安高新技術產業開發區為依托,建設西安集成電路設計產業園,形成集成電路設計企業聚集區,吸納40-50家集成電路設計企業人駐;建設集中的產業公共技術支撐服務區,營造良好的人力資源供給環境,大力吸引境外跨國公司的研發機構、國內知名企業的設計中心和本地規模設計企業入駐,加大創業企業的扶持力度,使園區成為智力引進和實現企業自主創新的有效載體,成為推動集成電路產業可持續發展的源動力。
西安集成電路制造產業園:以西安高新技術產業開發區為依托,建設西安集成電路制造產業園。以新型分立器件、LED芯片及集成電路制造為核心,加大招商引資力度,吸引5-10家規模制造企業入園,使其成為國內有一定影響力的集成電路制造產業園區。
西安集成電路封裝測試產業園:以西安經濟技術產業開發區為依托,建設西安集成電路封裝測試產業園,大力扶持本地企業,積極引進國內外知名企業及相關配套企業,吸引5-10家企業入駐,將該園區打造成國內有一定影響力的封裝測試產業園。
西安集成電路設備與材料產業園:以西咸新區和西安民用航天基地為依托,建設西安集成電路設備與材料產業園,聚集一批設備與材料及相關配套企業聚集的產業園區,吸引15家以上相關企業入駐,發揮我西安裝備制造業優勢,建成國內一流、西部第一的集成電路設備與材料企業聚集區。
5.進一步完善產業服務體系
自2000年國家科技部在西安設立國家集成電路設計西安產業化基地以來,產業化基地一直采取“政府主導”的建設模式,探索出了一條產業推進、技術支撐與產業服務協調發展的有效模式,建立了較為完善的產業公共服務和技術支撐服務體系,形成了具有鮮明特色的“專業孵化器+產業公共服務+技術支撐服務+專業人才培養”的綜合服務體系,能夠為企業提供從產業研究、產業咨詢、企業孵化、產業推進等產業公共服務和EDA設計服務、MPW&IP服務、封測服務及人才培養等技術支撐服務?!笆晃濉逼陂g,孵化集成電路企業20多家,通過服務平臺為產業發展爭取各類資金超過1億元,舉辦和參加行業展會近30次,為政府決策提業研究報告和專項報告10多項;利用EDA設計平臺開發產品30多個,通過MPW&IP平臺流片的產品近200種,流片費用近1億元,封裝測試平臺服務項目近100個,培訓平臺培養各類技術人員4000多人,為企業累計節約成本超過1億元,極大的促進了西安集成電路產業的發展。
“十二五”期間,產業化基地將以“一區四園一基地”為依托,進一步完善產業服務體系,提升產業化基地的服務能力,促進西安集成電路產業的突破發展。
產業服務方面:建立產品展示交易平臺,構建電子商務系統,定期舉辦和參加有影響力的行業會議,形成全方位的產品展示交易服務體系;搭建投融資服務平臺,設立“陜西集成電路專項種子基金”,將政府引導和市場優化資源配置相結合,多渠道引導國內外風險投資基金、金融債券等資金進入集成電路產業,為產業發展提供所需的金融資本支持。
篇9
論文關鍵詞:集成電路,特點,問題,趨勢,建議
引言
集成電路是工業化國家的重要基礎工業之一,是當代信息技術產業的核心部件,它是工業現代化裝備水平和航空航天技術的重要制約因素,由于它的價格高低直接影響了電子工業產成品的價格,是電子工業是否具有競爭力關鍵因素之一。高端核心器件是國家安全和科學研究水平的基礎,日美歐等國均把集成電路業定義為戰略產業。據臺灣的“科學委員會”稱未來十年是芯片技術發展的關鍵時期。韓國政府也表示擬投資600億韓元于2015年時打造韓國的集成電路產業。
集成電路主要應用在計算機、通信、汽車電子、消費電子等與國民日常消費相關領域因此集成電路與全球GDP增長聯系緊密,全球集成電路消費在2009年受金融危機的影響下跌9%的情況下2010由于經濟形勢樂觀后根據半導體行業協會預計今年集成電路銷售額將同比增長33%。
一、我國集成電路業發展情況和特點
有數據統計2009年中國集成電路市場規模為5676億元占全球市場44%,集成電路消費除2008、2009年受金融危機影響外逐年遞增,中國已成為世界上第一大集成電路消費國,但國內集成電路產量僅1040億元,絕大部分為產業鏈低端的消費類芯片,技術落后發達國家2到3代左右,大量高端芯片和技術被美日韓以及歐洲國家壟斷。
我國集成電路產業占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長遠遠超過國際上任何一個其他國家,是全球集成電路業的推動者,屬于一個快速發展的行業。從2000年到2007年我國集成電路產業銷售收入年均增長超過18%畢業論文提綱,增長率隨著經濟形勢有波動,由于金融危機的影響2008年同比2007年下降了0.4%,2009年又同比下降11%,其中集成電路設計業增速放緩實現銷售收入269.92億元同比上升14.8%,由于受金融危機影響,芯片制造業實現銷售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測試業實現銷售收入498.16億元同比下降19.5%。我國集成電路總體上企業總體規模小,有人統計過,所有設計企業總產值不如美國高通公司的1/2、所有待工企業產值不如臺積電、所有封測企業產值不如日月光。
在芯片設計方面,我國主流芯片設計采用130nm和180nm技術,65nm技術在我國逐漸開展起來,雖然國際上一些廠商已經開始應用40nm技術設計產品了,但由于65nm技術成熟,優良率高,將是未來幾年贏利的主流技術.設計公司數量不斷增長但規模都較小,屬于初始發展時期。芯片制造方面,2010國外許多廠商開始制造32nm的CPU但大規模采用的是65nm技術,而中國國產芯片中的龍芯還在采用130nm技術,中芯國際的65nm技術才開始量產,國產的自主知識產權還沒達到250技術。在封裝測試技術方面,這是我國集成電路企業的主要業務,也是我國的主要出口品,有數據顯示我國集成電路產業的50%以上的產值都由封裝產業創造,隨著技術的成熟,部分高端技術在國內逐步開始開展,但有已經開始下降的趨勢雜志網。在電子信息材料業方面,下一代晶圓標準是450mm,有資料顯示將于2012年試制,現在國際主流晶圓尺寸是300mm,而我國正在由200mm到300mm過渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料,壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領域無論是在研發還是在生產均較大落后于國外,總體來說我國新型元件材料基本靠進口。在半導體設備制造業方面畢業論文提綱,有數據統計我國95%的設備是外國設備,而且二手設備占較大比例,重要的半導體設備幾乎都是國外設備,從全球范圍來講美日一直壟斷其生產和研發,臺灣最近也有有了較大發展,而我國半導體設備制造業發展較為緩慢。
我國規劃和建成了7個集成電路產業基地,產業集聚效應初步顯現出來,其中長江三角洲、京津的上海、杭州、無錫和北京等地區,是我國集成電路的主要積聚地,這些地區集中了我國近半數的集成電路企業和銷售額,其次是中南地區約占整個產業企業數和銷售額的三分之一,其中深圳基地的IC設計業居全國首位,制造企業也在近一部壯大,由于勞動力價格相對廉價,我國集成電路產業正向成都、西安的產業帶轉移。
二、我國集成電路業發展存在的問題剖析
首先,我國集成電路產業鏈還很薄弱,科研與生產還沒有很好的結合起來,應用十分有限,雖然新聞上時常宣傳中科院以及大專院校有一些成果,但尚未經過市場的運作和考驗。另外集成電路產品的缺乏應用途徑這就使得研究成果的產業化難以推廣和積累成長。
其次,我國集成電路產業尚處于幼年期,企業規模小,集中度低,資金缺乏,人才缺乏,市場占有率低,不能實現規模經濟效應,相比國外同類企業在各項資源的占有上差距較大。由于集成電路行業的風險大,換代快,這就造成了企業的融資困難,使得我國企業發展緩慢,有數據顯示我國集成電路產業有80%的投資都來自海外畢業論文提綱,企業的主要負責人大都是從臺灣引進的。
再次,我國集成電路產業相關配套工業落后,產業基礎薄弱。集成電路產業的上游集成電路設備制造的高端設備只有美日等幾家公司有能力制造,這就大大制約了我國集成電路工藝的發展速度,使我國的發展受制于人。
還有,我國集成電路產成品處于產品價值鏈的中、低端,難以提出自己的標準和架構,研發能力不足,缺少核心技術,處于低附加值、廉價產品的向國外技術模仿學習階段。有數據顯示我國集成電路使用中有80%都是從國外進口或設計的,國產20%僅為一些低端芯片,而由于產品相對廉價這當中的百分之七八十又用于出口。
三、我國集成電路發展趨勢
有數據顯示PC機市場是我國集成電路應用最大的市場,汽車電子、通信類設備、網絡多媒體終端將是我國集成電路未來增長最快應用領域. Memory、CPU、ASIC和計算機外圍器件將是最主要的幾大產品。國際集成電路產業的發展逐步走向成熟階段,集成電路制造正在向我國大規模轉移,造成我國集成電路產量上升,如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后,2007年又投資25億美元在大連投資建廠預計2010年投產。
另外我國代工產業增速逐漸放緩,增速從當初的20%降低到現在的6%-8%,低附加值產業逐漸減小。集成電路設計業占集成點設計業的比重不斷加大,2008、2009兩年在受到金融危機的影響下在其他專業大幅下降的情況下任然保持一個較高的增長率,而且最近幾年集成電路設計業都是增長最快的領域,說明我國的集成電路產業鏈日趨完善和合理,設計、制造、封裝測試三行業開始向“3:4:4”的國際通行比例不斷靠近。從發達國家的經驗來看都是以集成電路設計公司比重不斷加大,制造公司向不發達地區轉移作為集成電路產業走向成熟的標志。
我國集成電路產業逐漸向優勢企業集中,產業鏈不斷聯合重組,集中資源和擴大規模,增強競爭優勢和抗風險能力,主要核心企業銷售額所占全行業比重從2004年得32%到2008年的49%,體現我國集成電路企業不斷向優勢企業集中,行業越來越成熟,從美國集成電路廠商來看當行業走向成熟時只有較大的核心企業和專注某一領域的企業能最后存活下來。
我國集成電路進口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進口量增速。預計2010年以后我國集成電路進口增速將小于出口增速,我國正在由集成電路消費大國向制造大國邁進。
四、關于我國集成電路發展的幾點建議
第一、不斷探索和完善有利于集成電路業發展的產業模式和運作機制。中國高校和中科院研究所中有相對寬松的環境使得其適合醞釀研發畢業論文提綱,但中國的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實驗室里,沒有一個循序漸進的產業運作和可持續發展機制,這就使得國產高端芯片在社會上認可度很低,得不到應用和升級。在產業化成果推廣的解決方面??梢越梃b美國的國家采購計劃,以政府出資在武器和航空航天領域進行國家采購以保證研發產品的產業化應用得以實現雜志網。只有依靠公共研發機構的環境、人才和技術優勢結合企業的市場運作優勢,走基于公共研發機構的產業化道路才是問題的正確路徑。
第二、集成電路的研發是個高投入高風險的行業是技術和資本密集型產業,有數據顯示集成電路研發費用要占銷售額的15%,固定資產投資占銷售額的20%,銷售額如果達不到100億美元將無力承擔新一代產品的研發,在這種情況下由于民族集成電路產業在資金上積累有限,幾乎沒有抗風險能力,技術上缺乏積累,經不起和國際集成電路巨頭的競爭,再加上我國是一個勞動力密集型產業國,根據國際貿易規律,資本密集型的研發產業傾向于向發達國家集中,要想是我國在未來的高技術的集成電路研發有一席之地只有國家給予一定的積極的產業政策,使其形成規模經濟的優勢地位,才能使集成電路業進入良性發展的軌道.對整個產業鏈,特別是產業鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風險投資,通過風險投資公司作為企業與政府的隔離,在成功投資后政府收回投資回報退出公司經營,不失為一種良策。資料顯示美國半導體業融資的主要渠道就是靠風險基金。臺灣地區之所以成為全球第四大半導體基地臺就與其6年建設計劃對集成電路產業的重點扶植有密切關系,最近灣當局的“科學委員會”就在最近提出了擬扶植集成電路產業使其達到世界第二的目標。
第三、產業的發展可以走先官辦和引進外資再民營化道路,在產業初期由于資金技術壁壘大人才也較為匱乏民營資本難于介入,這樣只有利用政府力量和外資力量,但到一定時期后只有民營資本的介入才能使集成電路產業走向良性化發展的軌道。技術競爭有利于技術的創新和發展,集成電路業的技術快速更新的性質使得民營企業的競爭性的優勢得以體現,集成電路每個子領域技術的專用化特別高分工特別細,每個子領域有相當的技術難度,不適合求小而且全的模式。集成電路產業各個子模塊經營將朝著分散化畢業論文提綱,專業化的方向發展,每個企業專注于各自領域,在以形成的設計、封裝、測試、新材料、設備制、造自動化平臺設計、IP設計等幾大領域內分化出有各自擅長的專業領域深入發展并相互補充,這正好適應民營經濟的經營使其能更加專注,以有限的資本規模經營能力能夠達到自主研發高投入,適應市場高度分工的要求,所以民間資本的投入會使市場更加有效率。
第四、技術引進吸收再創新將是我國集成電路技術創新發展的可以采用的重要方式。美國國家工程院院士馬佐平曾今說過:中國半導體產業有著良好的基礎,如果要趕超世界先進水平,必須要找準方向、加強合作。只有站在別人的基礎上,吸取國外研發的經驗教訓,并充分合作才是我國集成電路業發展快速發展有限途徑,我國資金有限,技術底子薄,要想快速發展只有借鑒別人的技術在此基礎上朝正確方向發展,而不是從頭再來另立門戶。國際集成電路產業鏈分工與國家集成電路工業發展階段有很大關系,隨著產業的不斷成熟和不斷向我國轉移使得我國可以走先生產,在有一定的技術和資金積累后再研發的途徑。技術引進再創新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國集成電路企業,美國等發達國家的經濟不景氣正好加速了人才向我國企業的流動,對我國是十分有利的。
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篇10
而近年來全國工程教育認證標準發生較大的變化,電子科學與技術專業的電類課程設置,逐漸被光學類課程所取代,影響了各高校專業培養方案的制定。本文通過總結國內各高校電子科學與技術專業基礎與核心課程設置的經驗,分析本科專業對應于電子科學與技術一級學科所屬的各二級學科的基礎知識,對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程,來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。
1 全國工程教育認證標準
全國工程教育認證是我國高等教育為了融入世界得到全球高等教育界的認可而開展的認證,自2007年開始試點實行。近些年來,全國工程教育認證標準已經成為各高校制定專業培養方案的導向標準。
2011年之前的標準 2011年之前的全國工程教育認證標準指出,電子科學與技術專業的本科生運用所掌握的理論知識和技能,從事信號與信息處理的新型電子、光電子和光子材料及其元器件,以及集成電路、集成電子系統和光電子系統,包括信息光電子技術和光子器件、微納電子器件、微光機電系統、大規模集成電路和電子信息系統芯片的理論、應用及設計和制造等方面的科研、技術開發、教育和管理等工作。
可以看出,2011年之前的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求非常強調電學方面的基礎知識,特別是集成電路和集成電子系統方面的知識,光學方面的知識只是作為輔助。
2012年之后的標準 2012年之后的全國工程教育認證標準指出,電子科學與技術專業包括電動力學、固體物理、微波與光導波技術、激光原理與技術等知識領域的核心內容。2012年之后的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求較以前有了大幅度的簡化,同時也可以看出,電子科學與技術專業的標準更多地強調了光學方面的知識,而減少了電學方面的知識要求,對于集成電路方面的知識沒有做具體要求,只是提出各高??梢愿鶕约旱奶亻L設置特色課程。這個標準似乎更適合光電子科學與技術這樣的本科專業,當然目前國內并沒有光電子科學與技術這樣的本科專業,卻有光信息科學與技術和光電信息科學與工程這樣的本科專業,也就是說此要求跟光學專業的要求是比較接近且有所交叉重疊的。
2 國內高校本科專業課程設置
《電子科學與技術分教指委本科指導性專業規范》指出,電子科學與技術專業涵蓋的學科范圍廣闊,以數學和近代物理為基礎,研究電磁波、荷電粒子及中性粒子的產生、運動、變換及其不同媒質相互作用的現象、效應、機理和規律,并在此基礎上研究制造電子、光電子各種材料及元器件,以及集成電路、集成電子系統和光電子系統,并研究開發相應的設計、制造技術。
清華大學的電子科學與技術本科專業課程設置與2012年之后的全國工程教育認證標準更為接近,在對電學方面的基礎知識進行要求的同時更加強調了光學方面的基礎知識,而復旦、同濟、上海交大、浙江大學、東南大學等眾多高校的電子科學與技術本科專業更多地強調了集成電路、集成電子系統方面的知識,多數都把集成電路方面的知識作為必修的考試科目專業知識。
3 學科知識體系的對應關系
《授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄》中指出,工科類一級學科電子科學與技術,涵蓋了物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等4個二級學科。電子科學與技術本科專業應該涵蓋一級學科所屬各二級學科物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等方面的基礎知識,也就是說本科專業應該涵蓋固體物理或半導體物理、半導體器件、集成電路、電磁場等方面的基礎知識是比較合理的,這樣既有利于本科學生將來在本學科領域的繼續深造學習,也有利于適應社會需要而就業。
4 結束語
綜上所述,集成電路設計這樣的課程應該作為電子科學與技術專業核心課程進行設置,有條件的高校還可以分別設置模擬集成電路設計和數字集成電路設計這樣的課程作為專業核心課程。這樣既能滿足本科指導性專業規范的要求,也能滿足為后續碩士博士研究生階段的繼續深造打下基礎,還能適應國家大力發展集成電路設計與制造產業的要求。這樣就需要中國工程教育認證協會對全國工程教育認證的電子科學與技術專業標準做出修改,不再過多強調光學方面的基礎知識,而是更多地要求集成電路與集成電子系統方面的知識,這樣能引導國內各高?;貧w到加強電學方面的知識教育的道路上來。
在我國大力支持集成電路設計產業發展的大環境下,本文對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程,來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。本文探討的內容希望能夠為全國工程教育認證電子科學與技術專業標準的設定提供參考,也可以為兄弟院校相關專業的課程設置提供借鑒。
參考文獻
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