發(fā)布時間:2023-04-24 17:04:05
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的集成電路設計論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
當電纜沒有開路、錯位質量故障時,A0~A31端的電纜等效電阻RT≤7000mΩ時,對A0~A31端分別取樣進行精密測量。在綜合考慮IC100~IC131輸入端低電平應≤0.7V和圖2中運算放大器輸入靈敏度兼容情況下,取恒流源IS的輸出電流為10±0.5mA,Re0~Re31=33Ω±5%,Vces≤0.1±0.05V。因此可以計算出VA采樣取值范圍是0.353~0.566V,VB的采樣取值范圍是0.348~0.384V。為此圖2中選用OPA335運算放大器,其輸入電壓范圍是0~3V(單電源供電時),最大輸入失調電壓為5μV。圖2中運算放大器輸出電壓V0~V31可由式(4)計算。由于OPA335的最大輸入失調電流是70pA,在設計中控制最大輸入電流在0.1~1mA之間,選擇RA=RB=2kΩ±5%,R1=RF=33kΩ±5%,電壓增益為16.5,輸出電壓范圍0~3.6V。
2測量分析電路設計
A/D轉換與分析電路設計在圖3中,A/D轉換電路ADC0809的輸入端IN0~IN7分別與圖2中運算放大器的輸出端V0~V7連接,將模擬信號轉化為8位數(shù)字輸出信號,并傳送給單片機的D0~D7端口,由單片機進行分析運算。路模擬輸出信號共需要4塊ADC0809電路進行模數(shù)轉換。單片機P0.0~P0.7端口接收ADC0809輸出的8位數(shù)字信號后進行分析。
3電纜等效電阻檢測程序設計
3.1標準等效電阻值確定
端子壓接后電纜等效電阻的標準值因電纜長度不同而有差異。可采用預先設定標準值和自動確定標準值兩種方法。對線徑為0.4mm的銅芯線電纜,預先設置標準值RT標準可按照式(5)進行計算:RT標準=75+148•L(5)其中,L是電纜長度,單位為m;RT標準的單位是mΩ。自動確定標準值方法是以正常工藝在質量穩(wěn)定情況下,將首根檢驗的壓接端子的電纜作為樣品,對32個芯線等效電阻進行自動檢測對比,選取其中的最小值,然后乘以系數(shù)1.05作為標準值。
3.2自動設定標準值程序設計
標準等效電阻值存放于I2C存儲器AT24C08中。檢測程序設計多路通信電纜端子精密檢測的主程序流程圖如圖5所示。以下為采集的主要函數(shù),假設通道數(shù)為36路。
4批量檢測結果分析
關鍵詞:納米尺度互連線 集總參數(shù)模型 電路仿真 CMOS射頻集成電路設計
中圖分類號:TN402 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)10-0176-02
1 引言
隨著半導體技術的發(fā)展,納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路(RFIC)在工業(yè)、科技、醫(yī)藥醫(yī)療的應用越來越廣泛,且其工作頻率已經(jīng)進入微波、毫米波段,如X波段、Ku波段及60GHz應用等[1]。然而,當電路的工作頻率進入到這種高頻頻段時,電路模型的精度是電路能否成功實現(xiàn)的關鍵所在。在電路版圖設計之后,通常是利用Assura和Calibre等工具來獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而,由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復雜且精度低,很難利用版圖驗證設計工具得到寄生電感值,因此,需要借助于電磁場仿真軟件對傳輸線進行準確模擬。然而,在電路設計初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對電路性能的影響,傳統(tǒng)單純利用電磁場仿真軟件進行參數(shù)提取的方法無法準確根據(jù)設計要求進行參數(shù)調整。本文構建了基于物理特性的互連線模型,該模型的寄生參數(shù)通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到,易于計算和電路設計分析。同時,該模型的參數(shù)和頻率無關,易于電路分析,適用于射頻集成電路的設計。最后,論文詳細論述了將模型用于集成電路設計中的流程。
2 互連線寄生參數(shù)仿真模型
射頻集成電路設計中使用的互連線結構按照其類別可分為兩類:第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面,第二類是互連線是以某一金屬層(通常是第一層金屬M1)作為其地平面。對于這兩類互連線結構而言,采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M1作為公共地的互連線更加靈活,因為在實際電路設計中受限于電路結構,其底層金屬需要作為信號線進行器件之間互連,這種情況下需要采用第一種結構來實現(xiàn)信號互連。然而,使用底層金屬M1作地線可以隔離襯底,減少襯底的損耗,因此在集成電路設計中兩種傳輸線結構相互并存。
圖1是互連線的模型圖,該模型為單π集總參數(shù)模型,與常規(guī)的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯(lián)部分表示寄生電容和電阻,串聯(lián)部分表示寄生電感和電阻。在設計窄帶寬的電路時,尤其是進行放大器電路設計,關注的是工作頻率附近的參數(shù)。所以,方框模型可以視為獨立于工作頻率,即模型在窄帶電路設計中依舊可以使用。模型中,電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻,包含了集膚效應和鄰近效應對電路的影響,而并聯(lián)電容和電阻為導線和襯底之間等效電容和等效電阻。
對于該傳輸線模型,其離散參數(shù)的矩陣近似于模擬值和實際測量值。根據(jù)等效規(guī)則,電路的參數(shù)都可由Y參數(shù)推導得出[3]。在得到每一模塊的參數(shù)后,串聯(lián)電感值,電阻值和并聯(lián)電容值都可以求出。
根據(jù)等效規(guī)則,工作頻帶的S參數(shù)應該與模擬和測試值相同。根據(jù)對Y矩陣的定義,可以推導出以下公式:
式中,為工作頻率,函數(shù)real()和函數(shù)imag()分別代表著復數(shù)的實部和虛部。
以上的公式對于大多數(shù)傳輸線是可用的,無論傳輸線是否對稱。在大多數(shù)情況下,傳輸線的Y1,Y3部分在結構上并不對稱。但是,當兩端口的反射系數(shù)的值相同時,將出現(xiàn)對稱的特殊情況。此時傳輸線可化簡為相同的部分,且可從電報方程中得出各元件的值。
在以上的分析中,電容,電感和電阻分別是頻率的參數(shù),而本模型中各部分數(shù)值處理成和頻率無關的數(shù)值,這將在電路設計中產(chǎn)生誤差。由于替換產(chǎn)生的誤差可有下面公式得出:
是仿真實際S參數(shù)值,是模型的S參數(shù)值。
通常,當電路的頻率與正常工作頻率差異較大時,由于集膚效應和鄰近效應,這個誤差將會造成更加嚴重的影響。依照上述的模型,我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構建了互連傳輸線,該傳輸線采用第二類結構,該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號工藝的第6層金屬上,金屬線寬6um,線長115um。工作頻率為10GHz,根據(jù)公式(2)得到集總參數(shù)模型各個參數(shù)如下:
為比較模型和實際電磁場仿真數(shù)據(jù)之間差別,公式(4)中各個數(shù)據(jù)對應模型的S參數(shù)和電磁場仿真軟件得到的S參數(shù)進行了對比,圖2是采用電磁場仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數(shù)對比,從圖中可以看出,電磁場仿真軟件的模型和本模型S參數(shù)的誤差遠離工作頻率段誤差越大,這是由于公式(2)中對頻率進行了近似處理,遠離工作頻率的點采用工作頻率來代替,由于這種代替,數(shù)據(jù)之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處(即15GHz和5GHz),模型和Momentum仿真數(shù)據(jù)的差異低于5%。在實際電路設計,通常需要電路設計師關注于傳輸線寄生參數(shù)對電路性能影響,此時工作頻率點附近模型簡易、準確是電路設計重點,而偏離工作頻率點的模型誤差在窄帶電路設計是可以接受的。
3 模型在射頻集成電路設計中應用
CMOS射頻集成電路設計是利用已有的有源器件和無源器件模型進行電路設計。傳統(tǒng)的集成電路設計首先進行電路原理圖設計,然后進行電路版圖設計,再進行參數(shù)提取,在參數(shù)提取中主要利用Cadence系統(tǒng)自身已有的仿真工具Assura來實現(xiàn),在參數(shù)提取結束后再進行后仿真。當電路設計不滿足要求時,需要重復上述過程,然而,在上述的傳統(tǒng)集成電路中,由于參數(shù)提取過程的參數(shù)為分布參數(shù),難以直接用于電路O計參數(shù)調整。同時,傳統(tǒng)的參數(shù)提取方法只進行了電阻和電容的參數(shù)提取,而對寄生電感沒有進行提取,這將導致電路設計的預期結果和實測結果出入較大。
為克服傳統(tǒng)的射頻集成電路設計的上述不足,可以將本論文的參數(shù)模型和集成電路設計相互結合。圖4是本論文的模型應用于射頻集成電路設計中流程圖,在原理圖和版圖設計中依然類似于傳統(tǒng)的集成電路設計方法,但版圖設計及參數(shù)提取時將版圖中的互連線單獨分離出來,利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真,仿真結束后利用模型將其中的各個互連線參數(shù)提取出來,由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個參數(shù)密切相關,故將互連線得到的各個參數(shù)代入到版圖后仿真設計中,檢測互連線參數(shù)是否滿足電路設計要求。如果互連線參數(shù)滿足設計要求,則電路設計完成;否則,根據(jù)要求適當調整互連線參數(shù),并判斷調整后參數(shù)是否滿足電路設計要求,如果滿足電路設計要求,則依據(jù)重新設計的要求進行版圖調整,完成電路設計。如果調整后的互連線參數(shù)依然不滿足電路設計要求,則依據(jù)要求進行原理圖設計調整,然后依次重復上述過程。如圖3所示。
從上述的電路設計流程可以看出,在射頻集成電路設計中應用本模型可以及時了解電路中的各個互連線參數(shù),根據(jù)電路設計要求調整互連線參數(shù),滿足電路設計要求。在整個設計流程中,首先根據(jù)互連線提取參數(shù)判斷是否滿足電路設計要求,進而根據(jù)設計要求調整互連線參數(shù)來滿足電路設計要求,這將簡化傳統(tǒng)電路設計循環(huán),減少電路設計時間,同時通過互連線參數(shù)調整將互連線作為電路設計的一部分進行綜合考慮,這將有助于提高電路綜合性能。
4 結語
本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型,該模型基于物理意義而構建,模型的各個參數(shù)皆為集總參數(shù),各個參數(shù)都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設計中進行調整。該集總參數(shù)的模型結構簡單,易于使用,適合于CMOS射頻集成電路設計分析中使用,同時文中給出了該模型應用于射頻集成電路設計的流程并分析了其特點,分析表明采用文中模型可以根據(jù)電路設計要求進行調整互連線的尺寸,并可將互連線參數(shù)作為電路設計的一部分進行綜合考慮,有助于提高電路綜合性能。
參考文獻
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[2]J.Rong, M.Copeland,“The modeling, characterization, and design of monolithic inductors for silicon RFICs”,IEEE Journal of Solid-state Circuits, Vol.32,No.3,pp.357-369,March 1997.
[3]廖承恩.微波技g基礎,西安:西安電子科技大學出版社,1994.12.
收稿日期:2016-09-28
集成電路設計實踐主要是提供學生一個實踐平臺,采用先進的集成電路仿真軟件,將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內容既是電路、模擬電子技術、數(shù)字電子技術以及課程設計中所學知識的應用,又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學內容和教學模式,缺乏對學生創(chuàng)造力的培養(yǎng),也缺乏與前沿科技的聯(lián)系,因此需要進行教學改革的探討和實踐。隨著教育改革的不斷深入,傳統(tǒng)的實踐教學中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學模式已無法適應時代的要求。先進的教學模式是人才培養(yǎng)的關鍵措施。研究型教學模式,又稱為研討式教學模式,是指教師以課程內容和學生的知識積累為基礎,引導學生創(chuàng)造性地運用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,以學生為中心,以知識掌握為基礎,以能力培養(yǎng)為主線,以提高素質為目的的一種新模式。集成電路設計實踐同樣需要采用先進的教學方式,提高學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)研究型IC設計人才。
2研究型實踐教學模式的作用分析
集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式,可以使相關領域的學生真正實現(xiàn)學有所用,不僅學習了集成電路設計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現(xiàn),從而更深入的理解理論知識,而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象,激發(fā)學習的興趣。集成電路設計是實踐性很強的一個方向,要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通,而傳統(tǒng)的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識,忽略對理論內容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展,可以在保證教學大綱不變的前提下,通過選擇適用性較強的實踐內容,使學生一方面能夠將各門理論課的知識加深及貫通,另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內容,有利于學生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐,對學校而言,可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學生;對學生而言,可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學生的晉升、發(fā)展提供支持。學生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎,能解決實際工作中的問題,這無形中為學生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學生的實踐興趣,是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時,研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結報告,這也為學生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎。
3研究型實踐教學模式的具體實施
3.1課程結構優(yōu)化
指導學生接觸各類資料,能夠提出問題,進而解決問題以掌握知識、應用知識,完成對知識的一個探求過程;對實驗內容進行適當調整和完善,使課程體系更全面更科學,更能貼近行業(yè)發(fā)展,更能體現(xiàn)學生的主動性。
3.2采用課堂討論進行專題研討的教學方法
在研究型實踐教學模式中,師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要,結合國內外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,采用與行業(yè)內吻合的實驗軟件,挑選合適的電路原型做仿真設計,并共同探討電路的優(yōu)化方案。
3.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)
為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理,鼓勵學生從圖書館、書店、網(wǎng)絡等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導學生從這些資料中總結、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
3.4指導學生撰寫專題論文(報告)
在研究型實踐教學過程中,指導學生通過論文、調查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時,要求學生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式;要先擬訂論文的寫作提綱,組織好論文的結構,做到綱舉目張;會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論,由學生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。
3.5鼓勵學生參與課題研究
為調動學生參與科研創(chuàng)新活動的積極性,激發(fā)學生的創(chuàng)新思維,提高學生實踐創(chuàng)新能力,鼓勵學生參加老師的課題,鍛煉學生的動手能力,培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
4研究型實踐教學模式對教師和學生的要求
4.1研究型實踐教學模式對教師的要求
研究型實踐教學模式的實施對任課教師提出了新的要求:一是要熟練地掌握課程的基礎知識和內在結構,還要掌握與課程相關的專業(yè)基礎知識和實踐的基本技能;二是要掌握學科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果;三是要熟練運用科學研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。
4.2研究型實踐教學模式對學生的要求
關鍵詞 電子科學與技術專業(yè);實習基地;定向培養(yǎng)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2014)02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing, Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty, the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point, to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal, two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training, explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty; practice base; targeted training
2000年6月,國務院印發(fā)《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》(國發(fā)2000〔18號〕),明確提出軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),是國民經(jīng)濟和社會信息化的重要基礎[1]。大力發(fā)展我國集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè),是克服我國集成電路人才短缺,抓緊培養(yǎng)集成電路專業(yè)人才方面的重大舉措。隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,國家和企業(yè)對集成電路各類人才的需求越來越多,對人才的要求也越來越高,這些都對電子科學與技術專業(yè)的本科教學提出了新的挑戰(zhàn)。高等學校在人才培養(yǎng)的模式上必須進行有效的改革,校企合作體制的實施和更深層次的建設是高校人才培養(yǎng)模式改革的重要方面之一。通過校企合作體制的開展和教學質量的不斷提高,使畢業(yè)生在準備就業(yè)的時候不僅具有深厚的理論功底,而且能夠學習和掌握相關的設計軟件,具有相關工作經(jīng)驗和解決實際問題的能力,了解行業(yè)背景和企業(yè)需求,為培養(yǎng)直接上崗型人才打下了良好的基礎。
1 學校目前存在的問題
電子科學與技術專業(yè)是為國家和社會培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)人才的重要專業(yè)分類。河北大學電子科學與技術專業(yè)的學生主要學習集成電路工藝和集成電路設計兩大類課程,其中集成電路設計又包括電路設計和版圖設計。通過兩年的專業(yè)基礎課和專業(yè)課的講授,學生可以了解和掌握集成電路制造過程中的各種工藝加工工序(如硅片的清洗、氧化、光刻和擴散等)、集成電路中常用的設計方法(如全定制、半定制、CPLD和FPGA等)和集成電路基本單元的版圖結構(如電阻、電容、BJT管和MOS管等)。雖然在理論授課的基礎上也開設了相應的實驗課程,但是實驗軟件落后,以及與社會生產(chǎn)實際相脫節(jié)的狀態(tài)十分嚴重。這里以集成電路版圖實驗為例來加以說明。
在集成電路版圖實驗教學過程中,由于經(jīng)費的限制,只能通過免費或者低級的版圖繪制軟件來完成實驗教學工作。由于使用軟件功能上的落后,沒有辦法讓學生更好地了解如何對版圖進行設計規(guī)則檢查和電學規(guī)則檢查,不能清楚地知道設計規(guī)程檢查文件,不明白版圖后仿真和電路圖與版圖的比較過程中需要注意哪些事項,不知道實際生產(chǎn)中相關元件的版圖繪制方法,只能簡單地繪制出某個元器件的版圖,造成學生只是學習到了版圖設計中的一點兒皮毛,相關知識匱乏,不能很好地滿足企業(yè)的需求。
2 校企合作方案探索
實習基地的建立 2003年7月,教育部下發(fā)《教育部、科技部關于批準有關高等學校建設國家集成電路人才培養(yǎng)基地的通知》,通知中要求高校要大力推進“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”的教學改革[1]。為了培養(yǎng)應用型的集成電路設計人才,了解企業(yè)需求,河北大學跟北京芯愿景軟件有限公司保定分公司簽訂了校企合作協(xié)議。這既能讓學生接觸到先進的設計軟件,增長自身技能,又能為企業(yè)培養(yǎng)所需的人才。
在簽訂了校企合作協(xié)議之后,雙方又制定了詳細的實習基地實施方案,主要從以下幾個方面入手。
首先,暑期畢業(yè)實習。學校的畢業(yè)生需要在大三之后大四之前的暑期進入實習單位完成畢業(yè)實習的工作。實習基地建立之后,企業(yè)可以接納電子科學與技術專業(yè)的學生進入單位實習并對學生提供培訓。學生要嚴格按照企業(yè)的上下班制度等要求自己。在為期一個月的實習過程中,學生開闊了眼界,增長了見識,掌握了實際生產(chǎn)中相關元件的版圖實現(xiàn)方法,明白了集成電路產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)的作用和實現(xiàn)方法,為就業(yè)奠定了良好的基礎。
其次,雙向選擇,深入了解。在暑假畢業(yè)實習完成之后,企業(yè)對實習的學生進行了綜合評定,學生也對企業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)有了進一步的認識。通過雙向選擇的方式,學生可以在大四下學期畢業(yè)設計階段進入實習基地進行更深層次的學習。畢業(yè)設計實行雙導師制,由學校的指導教師和企業(yè)的指導教師共同指導學生完成畢業(yè)設計和畢業(yè)論文,保障學生能夠順利畢業(yè)。這既能增加學生的工作經(jīng)驗,又能為企業(yè)本身培養(yǎng)所需的人才。
最后,除本科生的實習以外,還對集成電路工程的碩士生制定了實習計劃,并聘請了北京芯愿景軟件有限公司的兩名高級工程師擔任學校的兼職碩士生導師,對集成電路工程專業(yè)的碩士生進行聯(lián)合培養(yǎng)。企業(yè)根據(jù)不同層次的學生提供不同的培訓方案,以滿足各自的需要。
定向培養(yǎng)方案 校企合作的目的不僅僅是為了提高學生的能力,為就業(yè)打好基礎,也是為了為合作企業(yè)培養(yǎng)合格的人才,實現(xiàn)雙贏。因此,在專業(yè)課程教學過程中,根據(jù)校企合作協(xié)議以及市場對人才培養(yǎng)的需要,高校應該適時地調整教學方案。結合學校的實際情況,在本科教學過程中,從專業(yè)課開始到專業(yè)選修課,都融入了實際生產(chǎn)中會用到的相關內容。
如在數(shù)字集成電路原理與設計以及模擬集成電路原理與設計兩個專業(yè)課的講授過程中,凡是涉及集成電路設計方法和版圖設計部分的內容時,都融入了芯愿景有限公司的相關書籍或資料作為補充內容,讓學生更加直觀地了解企業(yè)在進行集成電路設計時是如何進行綜合考慮的。在數(shù)字集成電路綜合實驗和集成電路CAD課程設計這兩門實驗課中,采用芯愿景公司的軟件和素材進行案例教學,讓學生直觀地感受到芯片制作過程中模塊安排、虛擬結構單元、數(shù)字單元、模擬單元、有源器件、無源器件以及布局布線的相關知識,加深對集成電路芯片設計的認識。在集成電路版圖設計和集成電路版圖設計實驗兩門課程的開始過程中,從企業(yè)聘請了經(jīng)驗豐富的工程師進入課堂幫助任課教師進行理論教學和實驗教學。
以上一系列的培養(yǎng)方案,使學生對集成電路設計流程有了更清楚的認識,讓學生了解到了企業(yè)對畢業(yè)生的需求,為合作企業(yè)培養(yǎng)了所需的人才,使企業(yè)減少了招聘風險,降低了成本。
3 結束語
校企合作的實踐教學模式,帶給學生的不僅是對書本知識的深化和技能技巧的訓練,更是一次記憶深刻的體驗,是一次寫在記憶中的成長經(jīng)歷[2]。校企合作協(xié)議簽訂半年多來,經(jīng)過2009級電子科學與技術專業(yè)學生在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中的檢驗,學生深刻地感受到在理論知識與實際應用相結合的過程中自己還存在哪些方面的欠缺,校園里所學習的理論知識在實際工作中發(fā)揮了哪些作用。實習經(jīng)歷雖然短暫,但是學生收獲頗豐,最終都找到了理想的工作。
筆者深信,隨著校企合作的進一步開展和合作的進一步深入,致力于把合作真真正正地落到實處,帶給學生的將是更加豐富的工作經(jīng)驗和待遇優(yōu)越的就業(yè)崗位,帶給企業(yè)的將是源源不斷的就業(yè)生力軍和企業(yè)品牌的進一步推廣。
參考文獻
創(chuàng)新實驗是各個大學正在認真實施及探討的一個重要課題,也是擺在教師和學生面前的一項首要任務,創(chuàng)新性實驗的開發(fā)需要創(chuàng)新性的教學平臺,幾年來,我們根據(jù)電子專業(yè)的教學特點,將電子電路專業(yè)的實驗同大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目、大學生挑戰(zhàn)杯項目和畢業(yè)論文設計實踐這一系列創(chuàng)新內容相結合[1],實現(xiàn)了從“傳統(tǒng)教育模式”轉型為“創(chuàng)新教育模式”[2-3].例如:設計PNP和NPN三極管電流分配關系演示實驗儀,設計聲光控傳感器件性能的演示電路,設計可控硅導通特性演示電路,設計COMS集成電路特性演示電路等先進行電路的仿真實驗,進而制作成有創(chuàng)意的演示教具,開發(fā)設計了一系列創(chuàng)新實驗內容,既培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神,又為實驗教學奠定了一定基礎.
2創(chuàng)新實驗電路舉例
幾年來山西師范大學物信學院電子專業(yè)通過開放性多種實驗訓練方式,學生制作出有特色的多種創(chuàng)新電路及創(chuàng)新電路實驗演示板,例如:圖1是用數(shù)字集成電路制作的三極管電流分配關系演示儀,接通電源,該演示儀能模擬PNP和NPN三極管3個電極電流的流動Ie=Ib+Ic,使學生對三極管的結構、特性達到深刻的理解.圖2是圖1三極管電流分配關系演示儀圖2單雙向可控硅導通性能演示實驗裝置用數(shù)字集成電路設計制作的單雙向可控硅導通性能演示實驗裝置[4-5].圖3是單向可控硅導通性能模擬演示圖,圖4是雙向可控硅導通性能模擬演示圖,該演示裝置如果將充電開關按下,電路左邊的充電回路就有閃閃發(fā)光的充電電流在流動,如果將觸發(fā)開關按下,右邊回路里就有閃閃發(fā)光可控硅導通電流在流動,單向可控硅電流只能有一個方向導通電流,而雙向可控硅可以有2種觸發(fā)方式,控制2個方向導通電流在流動,模擬導通電流如圖3~4所示,演示效果形象逼真,電路設計說服力強.圖5是聲光控特性原理設計框圖,圖6是聲光控特性演示實驗裝置圖,該實驗裝置可通過聲光傳感器將聲光信號送給功放電路及可控硅導通電路分別將聲光傳感器的導通特性通過1組發(fā)光管進行形象演示,使學生對聲光傳感器件的特性加深了理解.圖7是用多種數(shù)字集成塊巧妙組合而成的CMOS門電路邏輯功能特性演示實驗裝置,該裝置是對數(shù)字電路的綜合應用,用譯碼器、數(shù)碼管顯示器、555時基電路、計數(shù)器以及多個控制開關組成的數(shù)字門電路特性演示器,它可將各種門電路的輸出狀態(tài)通過發(fā)光管亮暗的方式、數(shù)碼管顯示“0”“1”的方式、計數(shù)器輸出端LED依次流動發(fā)光的方式,同時演示給學生,使學生對門電路的功能特性達到深刻的理解.圖8、圖9是學生制作的中學物理演示實驗內容,圖8將中學物理中二極管的單向導通、電容2個振動波的合成、聲波信號的演示、電磁感應現(xiàn)象等中學物理實驗電路用電子電路進行模擬演示,當有信號時電路右邊的輸出端接在二極管倍壓整流電路的輸入端,輸出端接的是1組高亮發(fā)光管,顯示感應電流的大小、方向等現(xiàn)象,顯示方式生動活潑、形象逼真.圖7CMOS門電路邏輯功能演示裝置電路顯示圖10是仿真電路的創(chuàng)新設計,它將圖7的CMOS門電路邏輯功能演示裝置進行仿真演示,圖8中學物理實驗演示儀裝置圖9LED型倍壓整流電路演示板從另一個方面演示了門電路邏輯功能特性,也是對實驗電路的一種創(chuàng)新設計,可以將各種創(chuàng)新電路都可以進行計算機仿真演示,這里就不一一例舉
3結束語
關鍵詞:CMOS電路;瞬態(tài)電流;測試
中圖分類號:TN4文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2008)23-1063-02
On Method of Testing the Transient Current of a CMOS Circuit
SHAO Tao
(Lenovo Group Limited,Beijing 100085, China)
Abstract: IC design and test is one of the major research areas in computer technology today. Testing based on stuck at fault model is insufficient for high performance ICs, especially for CMOS circuits. Using IDDQ testing can reduce the cost of testing and enhance the reliability of the chip remarkably. However, some defects, such as some stuck-open defects in CMOS ICs still cannot be detected by IDDQ testing or by logic testing, and at the same time it faced some challenges of increasing leak electric current in deep submicro technology. Due to these limitations, in order to improve the fault coverage of the testing to meet the demands of people, the dynamic current (IDDT) testing was proposed to detect some faults that cannot be detected by other testing methods.
Key words: COMS Circuit; transient current; Test
1 引言
集成電路是一塊微小的硅片,它包含有幾百萬個電子元件。術語IC隱含的含義是將多個單獨的集成電路集成到一個電路中,產(chǎn)生一個十分緊湊的器件。通常認為集成電路就是芯片,而為計算機應用設計的IC則稱為計算機芯片。CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor),它指的是一種特殊類型的電子集成電路(IC)[1]。
集成電路技術的高速發(fā)展使得一個計算機系統(tǒng)可以集成在一個芯片中。有人說,這類芯片應該用“集成系統(tǒng)”這一名詞來代替“集成電路”。研究計算機體系結構的一個重要課題變成怎樣用好集成在一個芯片內的幾百萬上千萬晶體管。集成電路和軟件成為當今計算機技術的兩大主題。特別是早在80年代初期提出的穩(wěn)態(tài)電流測試(IDDtesting)就已逐漸成為了工業(yè)界接受的測試方法。穩(wěn)態(tài)電流測試可以大幅度降低測試成本,提高芯片的可靠性。集成電路設計與測試自然成為計算機科學技術工作者關心的重要方向[2]。
但是CMOS電路中的某些故障,例如開路故障,仍然無法用穩(wěn)態(tài)電流測試或邏輯測試的方法檢測出來,而且其還面臨著深亞微米技術中漏電流日益劇增的嚴峻挑戰(zhàn)。正是由于這些方面的局限性,人們提出了瞬態(tài)電流測試方法(IDDT testnig),以便發(fā)現(xiàn)一些其他測試方法所不能發(fā)現(xiàn)的故障,進而從總體上進一步提高測試的故障覆蓋率,滿足人們對高性能集成電路的需要。
而所謂CMOS數(shù)字集成電路的瞬態(tài)電流是指當電路處于過渡過程期間時,由于電路中PMOS管和NMOS管同時導通以及電路中等效電容的充放電,使得電流變化劇烈而且復雜,人們稱之為瞬態(tài)電流。目前,瞬態(tài)電流測試一般采用的方法包括:數(shù)字信號處理技術和對瞬態(tài)電流平均值的分析。
2 當前集成電路常用測試方法
1959年,Elderd[3]提出了世界上首篇關于組合電路的測試報告,并將此方法用于第一代的電子管計算機Datamatci-1000的診斷中,從此揭開了數(shù)字系統(tǒng)測試的序幕。經(jīng)過研究人員近半個世紀的不懈努力,逐漸形成了一系列的測試方法,并且廣泛的應用在工業(yè)領域。這些測試方法主要包括:電壓測試方法和穩(wěn)態(tài)電流測試方法。進入本世紀以來,為了適應電子電路高速化,大規(guī)?;l(fā)展的需求,研究人員又提出了新的測試方法。其中最具代表性的是瞬態(tài)電流測試方法和全速電流測試方法。
2.1 電壓測試方法
電壓測試技術主要是指通過觀察無故障電路和故障電路的原始輸出信號來檢測故障。它主要是針對固定型故障的,通過改進電壓測試方法也可以用于檢測時滯故障。
通常,被測電路CUT(Circuit Under test)具有n個原始輸入和m個原始輸出(如圖1),設該電路正常時輸出為F(X),存在某故障a時輸出為Fa(X),則可以檢測故障a的條件是:
即存在輸入X,使得故障電路的輸出信號和無故障電路的輸出信號不同。目前,電壓測試生成和故障模擬技術均已十分成熟。電壓測試在開關級和門級的研究已比較完善,并在工業(yè)界得到廣泛的應用。通過廣大科研人員對電壓測試方法的不斷改進[4],該方法已經(jīng)可以檢測多種故障類型,成為檢測開關級和門級故障應用最廣的測試方法。
2.2 電流測試方法
提出電流測試技術的目的不是要取代傳統(tǒng)的邏輯值測試方法,而是為了彌補電壓測試的不足,作為電壓測試方法的補充,進一步提高故障覆蓋率,保證集成電路產(chǎn)品的高可靠性。
IDDQ測試可以檢測很多類型的故障,比如某些晶體管開路故障、晶體管短路故障、晶體管柵氧化層短接故障、互連橋接故障以及CMOS制造工藝中限制成品率的許多缺陷等等。這些故障都是傳統(tǒng)的電壓測試難以檢測出來的故障。因此,IDDQ方法作為邏輯測試方法的補充,可以有效的提高故障覆蓋率、產(chǎn)品可靠性以及降低產(chǎn)品成本,成為一種工業(yè)界廣泛使用的測試技術。CMOS電路靜態(tài)電流非常小,在25℃溫度下的典型值為1~500nA.一個CMOS門的長時間平均功耗用下式表示:
為了要檢測CMOS電路中的某一個故障,IDDQ測試向量必須在該故障條件下制造一條或多條由VDD到Vss的低電阻通路。這就是IDDQ測試產(chǎn)生.這相當于傳統(tǒng)的測試產(chǎn)生中故障的激活和控制。但是,和傳統(tǒng)測試產(chǎn)生不一樣的是:IDDQ測試產(chǎn)生不需要把故障效應傳播到原始輸出端。因為,IDDQ的觀測并不在原始輸出端。有3種類型的IDDQ測試集。第1種是用傳統(tǒng)的電壓測試的測試集,對每一個邏輯測試,都測IDDQ。由于IDDQ測試比較慢,這種辦法不可取。第2種是選少于1%的邏輯測試,加測IDDQ。最近國內開發(fā)的QUIETEST系統(tǒng)[5]選擇測試向量,使得IDDQ測試能檢測每個晶體管柵、漏、源和體之間的所有6種橋接故障。目前工業(yè)界都采用選擇方式,對4萬門的時序電路,可以做到既經(jīng)濟又有效。
2.3 瞬態(tài)電流測試方法
該方法于上世紀90年代中期提出,并且通過實驗驗證了這種方法在理論上是可行的。瞬態(tài)電流是指當電路在輸入發(fā)生變化時,電路內部各點隨之變化,在各點狀態(tài)穩(wěn)定下來之前,由于電路中PMOS管和NMOS管可能在瞬間同時導通以及電路中電容的充放電,電源到地之間產(chǎn)生劇烈而復雜變化的電源電流。其測試原理與穩(wěn)態(tài)電流類似,主要通過故障狀態(tài)下的瞬態(tài)電流與正常狀態(tài)下的瞬態(tài)電流的差別來檢測故障。但是由于瞬態(tài)電流測試方法所觀測的對象與傳統(tǒng)的測試方法(電壓、穩(wěn)態(tài)電流等)不同,所以使用這種方法可能檢測到某些用傳統(tǒng)方法不可檢測的故障。
3 基于CMOS電路的瞬態(tài)電流測試
CMOS電路中晶體管的開路故障(stuck-open fault)不易用電壓測試或穩(wěn)態(tài)電流測試進行檢測,而瞬態(tài)電流測試則可以比較容易地把它們檢測出來。
有研究認為應用遺傳算法對CMOS電路中的開路故障進行測試生成,但應用此法時間開銷非常大。雖有人對該算法進行了進化,并對電路中的每一個故障都做了一次測試生成,但事實上電路中有很多故障相互之間存在某種關系,因此該法時間效率比依然較低。
3.1 測試生成標準
由于邏輯門的實際時間延遲具有不確定性,可能導致使用固定時間延遲的測試生成方法所生成的測試向量失效,即在實際測試應用中,這些測試向量可能無法激活故障,或者不能使無故障電路與故障電路之間產(chǎn)生預想的足夠大的電流差。所以測試生成應該遵循以下原則:
1)用穩(wěn)定跳變激活故障,并使故障門的旁路為非控制值;
2)測試向量應遵循規(guī)避風險原則;
3)測試向量要使測度值盡可能的大。
3.2 故障激活
如果要檢測CMOS管的開路故障,除了在與故障晶體管相連的輸入上有一個跳變外,其它輸入也可能存在跳變。當與故障晶體管相連的輸入端上的跳變,出現(xiàn)在其他輸入端發(fā)生跳變之前,則我們希望測試的那個故障將不能被激活?,F(xiàn)在我們以兩輸入與非門為例進行說明,假設與非門有N2開路故障。在某一特定門延時條件下,如果激活故障的波形如圖2所示,根據(jù)表1中的規(guī)定,該波形可以激活故障。
3 結束語
由于瞬態(tài)電流測試的研究目前還處在初始階段,還沒有一個比較好的測試生成算法。目前,瞬態(tài)電流測試產(chǎn)生采用的算法主要有:隨機產(chǎn)生一局部搜索算法、遺傳算法、利用電路信息的啟發(fā)式搜索算法。以上的算法各有其優(yōu)缺點,隨機產(chǎn)生一局部搜索算法考
慮門延時的影響且實現(xiàn)簡單,但故障覆蓋率不高;遺傳算法故障覆蓋率較高并考慮了門延時的作用,但時間開銷較大;利用電路信息的啟發(fā)式搜索算法在保持一定故障覆蓋率的基礎上時間效率較好,但沒有考慮門延時的影響。本文在靜態(tài)下對開路故障進行瞬態(tài)電流測試生成,然后在考慮延時變化的情況下對開路故障進行故障模擬。
參考文獻:
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[2] 馮建華,孫義和.CMOS電路IDDQ測試方法研究與進展[C].2000年全國測試學術會議論文集,2000:114-118.
[3] 楊士元.數(shù)字系統(tǒng)的故障診斷與可靠性設計[M].2版.北京:清華大學出版社,2000.
關鍵詞:斜坡發(fā)生器 電流舵 TDC
中圖分類號:TN792 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)10-0153-01
近年恚隨著CMOS集成電路工藝水平和設計技術的不斷發(fā)展,CMOS圖像傳感器得到迅速的發(fā)展。普通單斜模數(shù)轉換器(Single-Slope ADC)以其優(yōu)越的性能廣泛應用,但其速度限制了它在高速高精度CMOS圖像傳感器中的應用,而Time to Digital Single-Slope ADC(TDSS ADC)既保留了普通單斜結構的優(yōu)勢,又提高轉換速率。而斜坡發(fā)生器作為普通Single-Slope ADC的重要組成部分,在TDSS ADC也是必不可少的。
1 斜坡發(fā)生器電路的設計與分析
斜坡發(fā)生器為8位,實現(xiàn)精度為12位。電壓幅度為1.5V,單個臺階高度為:
產(chǎn)生單個臺階電流增量為ILSB=16μA,那么電流源網(wǎng)絡的整體負載電阻為:
為了滿足精細比較階段的要求,還需要增加32個臺階。那么斜坡發(fā)生器需要的總臺階數(shù)量為M=28-1+2×24=287個,最終降斜坡電壓范圍約為2.5V-0.818V。
1.1 電流舵分段方式的確定
電流舵斜坡發(fā)生器根據(jù)電流源網(wǎng)絡的實現(xiàn)方式可以分為二進制譯碼型和溫度計譯碼型[1]。通過比較兩種網(wǎng)絡的優(yōu)缺點,最終采用二進制和溫度計型混合譯碼型電路。采用4+4的分段方式實現(xiàn)了一個8位斜坡發(fā)生器,即低4位用二進制譯碼型,高4位用溫度計碼型,實際精度達到12位。
1.2 輸出轉換電路的設計
驅動電路就是運算放大器組成的跟隨器,所以驅動電路的設計就是對運放的設計。
實際運放接為的跟隨器的增益誤差可以表示為公式(1.3),Vout是理想輸出,實際輸出Vout。
增益誤差應該小于0.5LSB,對于該電路要求的1.68V的電壓擺幅,即Vref=1.68V,實現(xiàn)12位的精度,可以得出對運放增益誤差的要求為:
由上式可得運算放大器的最小增益為74dB。
運放的時間常數(shù)可以表示為公式(1.5),其中ω0為3dB帶寬,Av(0)ω0是單位增益帶寬,Av(0)即為跟隨器的低頻環(huán)路增益。
對于12位的精度要求的運放,輸出增益誤差達到小于0.0205%的時間t0.0205%可以得出:
該運算放大器工作頻率為50MHz,取其穩(wěn)定時間為時鐘周期的65%,那么由t0.0205%=13ns就可以得到該運放需要達到的單位增益帶寬為:
所以要滿足設計要求,運放的單位增益帶寬要達到104MHz。
1.3 運算放大器的設計
根據(jù)計算要求,本文中的運算放大器采用了軌到軌運算放大器來實現(xiàn)。該放大器可以分為輸入級、中間級、輸出級和補償電路組成。
輸入電路采用了PMOS和NMOS共用的互補差分輸入,同時采用了電流鏡技術來使得互補輸入在輸入共模范圍內具有較為恒定的總輸入跨導[2]。
本運放中間放大級設計采取折疊式共源共柵結構。折疊共源共柵中間放大級構成加法電路,從差分輸出的電流進入此加法電路后,通過兩個電流鏡實現(xiàn)雙端到單端的轉換,輸出給下一級電路。設計時一方面為了提高輸出電阻和擺幅,采用了含有反饋電路的寬擺幅共源共柵結構的電流鏡作為負載。
輸出級采用帶有AB類偏置的推挽輸出級,它可以實現(xiàn)全擺幅輸出,并且其送至負載的最大信號電流與輸出級靜態(tài)電流的比值大,電源利用率高。
兩級電路中需要加入補償電路以確保有合適的相位裕度來使運放工作狀態(tài)穩(wěn)定,該運算放大中的補償電路通過接入合適的電容Cc1和Cc2來實現(xiàn)的。補償電容的大小與負載電容、兩級電路的輸入跨導和電路的單位增益帶寬等因素有關,設計中需要綜合考慮。
2 結語
論文首先詳細介紹了適用于TDSS ADC實現(xiàn)12位精度的斜坡發(fā)生器設計過程,電路主要包括電流源網(wǎng)絡、開關網(wǎng)絡及輸出轉換電路三部分。論文詳細分析了電流源電路、開關電路和輸出級電路的設計。
在UMC130nm CMOS工藝下完成整體電路的設計后,分別仿真驗證了各個電路模塊的功能和輸出,然后對整體斜坡發(fā)生器進行了仿真分析,最終得到0.81V-2.48V的斜坡仿真電壓,其中Dnl+-0.485LSB,INL+-0.0869LSB,仿真結果滿足設計要求。
參考文獻
[1]黎佳.一種12位500MS/s分段型電流舵DAC的設計[J].電子技術應用,2013,39(5):48-50.
[2]劉華珠,黃海云,宋瑞.功耗軌至軌CMOS運算放大器設計[J].半導體技術,2011年6期.
我校微電子科學與工程專業(yè)是在應用物理學專業(yè)微電子方向的基礎上,于2009年提出申請,同年9月經(jīng)陜西省教育廳批準,于2010年增設的,專業(yè)代碼為080704,屬于工學大類,電子信息類。學制四年,授予理學學士學位。本專業(yè)培養(yǎng)具備微電子科學與工程專業(yè)扎實的自然科學基礎、系統(tǒng)的專業(yè)知識和較強的實驗技能與工程實踐能力,能在微電子科學技術領域從事研究、開發(fā)、制造和管理等方面工作的專門人才。
二、微電子科學與工程的專業(yè)特征
通過實驗、技能訓練和到實習基地頂崗實習,本專業(yè)畢業(yè)生應具備以下能力:(1)掌握數(shù)學、物理等方面的基本理論和基本知識;(2)掌握固體電子學、微電子器件和集成電路設計與制造等方面的基本理論和基本知識,掌握集成電路和其他半導體器件的分析與設計方法,具有獨立進行版圖設計、器件性能分析的基本能力;(3)了解相近專業(yè)的一般原理和知識;(4)熟悉國家電子產(chǎn)業(yè)政策、國內外有關的知識產(chǎn)權及其他法律法規(guī);(5)了解VLSI和其他新型半導體器件的理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài),以及微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況;(6)掌握資料查詢、文獻檢索及運用現(xiàn)代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的實驗設計,創(chuàng)造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。微電子科學與工程專業(yè)具備以下特征:兼容性:本專業(yè)是理工兼容的專業(yè),融合了物理學、化學、電子學、材料科學、計算機科學、集成電路設計制造學等多個學科的基本知識、基礎理論;交叉性:微電子科學與工程專業(yè)是超凈、超純、超精細加工等多種技術交叉的基礎上發(fā)展起來的學科;基礎性:微電子科學與工程專業(yè)是電子科學技術、信息科學技術、計算機科學技術的先導和基礎,是發(fā)展現(xiàn)代高新技術和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。
三、學科建設的實踐與探索
學科建設是一個長期積累、不斷提高的過程,重在建設和積累。我們在建設過程中以教學團隊為抓手,以課程群為載體,以課堂教學為主渠道,以深化改革為手段,以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力、持續(xù)提高教學質量為目標。將教學團隊建設、課程群建設和教學改革緊密結合,作為系統(tǒng)工程整體推進,實現(xiàn)成效的最大化。教學團隊建設、師資隊伍建設和青年教師培養(yǎng)相結合。教學團隊從師資隊伍中產(chǎn)生,不能孤立于師資隊伍建設之外,師資隊伍建設需要高水平教學團隊的帶領和引導,需要傳幫帶。為了使教學團隊具備堅實的基礎,同時發(fā)揮其輻射引領作用,必須提高教師的整體教學水平和大面積教學質量,必須大力狠抓師資隊伍建設,對于開辦時間不長的新專業(yè)而言,更要特別注重新進青年教師的培養(yǎng)。首先,理念引導,認識到位。我們始終堅持教學是人才培養(yǎng)的第一要務的宗旨,確立了教學的重要地位,為了把教學這個良心活做好,我們在教學活動中一再強調換位思考,希望任課教師要像當年要求自己的教師那樣要求自己,以對學生、學校、家長、專業(yè)、社會高度負責的態(tài)度講好每一節(jié)課。教師們教學態(tài)度端正、認識到位,責任心強,這是搞好教學工作的前提。其次,建立長效機制。通過建立一系列行之有效的規(guī)章制度、運行機制和政策措施,如青年教師培訓培養(yǎng)機制、教學信息交流反饋機制、資源經(jīng)驗共享互用機制,通過互相聽課、針對性聽課、隨機聽課、學生評教等渠道了解、檢查教師的教學情況,做到有問題及時反饋、溝通并督促限期整改。針對新近開辦專業(yè)青年教師多的現(xiàn)狀,我們著力培養(yǎng)青年教師的教學基本功,定期、不定期召開青年教師座談會,交流治學、教學、科研經(jīng)驗,要求他們跟班聽課并要聽不同教師的講課,博采眾長。同時,要求青年教師根據(jù)工作需要,結合個人特長選定主講課程(至少兩門),扎實練就教學基本功。鼓勵和支持年輕教師到國內外進修學習,加速他們的成長。
1.課程群建設、教學團隊建設與課堂教學相結合。
教學團隊不能脫離課程而單獨存在,課程群需要高水平的教學團隊去建設。目前課堂教學仍是本科教學的主渠道,因此必須將課程群建設、教學團隊建設融入課堂教學,才能把建設落到實處,并在具體的課堂教學中體現(xiàn)建設效果。微電子教學團隊和課程組認真研究了半導體物理、半導體器件、集成電路設計原理等這幾門課程之間的區(qū)別、聯(lián)系、共性和互補性,對傳統(tǒng)的教學內容進行了整合、改革,以促進各課程之間的相互滲透、優(yōu)勢互補和資源共享,更好地處理理論教學、實驗教學和實際應用之間的關系。把教學團隊和課程群建設的成果有效地落實到課堂教學中,接受課堂和學生的檢驗,并做到互相促進,增強了整體效果。
2.課程建設與科學研究、教學研究、教學改革相結合。
只有深入開展教學研究,才能有效地推進教學改革和課程建設。我們對教學研究常抓不懈,常研常新,從教學內容、教學方法、教學手段和方案實施等方面全方位抓起,不斷深化教學研究和教學改革。對于課程內容的研究與改革,從宏觀上把握課程的科學體系和各部分之間的關系、理清主線、抓住要點;從微觀上對教材的具體內容進行深入研究,如MOS場效應管與現(xiàn)行手機屏之間的關系,由于和實際生活非常近,非常受學生的歡迎。教學方式與手段的研究與改革方面,可以閱讀科學史和科學家傳記,從中受到啟發(fā),如楊振寧的老師泰勒水平很高,但往往無暇備課,上課時總是現(xiàn)想現(xiàn)推,有時就會陷入困境或誤入歧途,恰恰是在他擺脫困境和糾錯的探索中,讓細心的學生有機會親眼看到老師的思維過程和分析、解決問題的方法。這是鮮活的問題解決式教學,泰勒是無意的,有經(jīng)驗的教師難道不可以有意而為嗎?教學的關鍵和難處在于揭示前人的發(fā)現(xiàn)過程和思想脈絡,這就需要任課教師了解相關的歷史和教育學原理,在發(fā)揮教師主導作用的同時,通過提問、專題討論等方式活躍課堂氣氛,促使學生積極思考,讓其從知識的被動接受者轉變?yōu)橹鲃訁⑴c者和糾結探索者,發(fā)揮學生的主體作用。進而微電子科學與工程專業(yè)的教師把自己現(xiàn)有的縱橫向科研課題帶入課堂教學中去,讓學生感受科學研究的氛圍,并通過專業(yè)課程的熏陶培養(yǎng)學生的科學美感。
3.理論教學、模擬實驗、實驗教學與生產(chǎn)實踐相結合。
實踐性教學環(huán)節(jié)包括:認識實踐、畢業(yè)實踐和畢業(yè)設計等幾方面。加強實踐教學環(huán)節(jié),突出微電子學應用型人才培養(yǎng)特色。提高校內實驗實踐基地建設的規(guī)模與水平;加強與校外教學實踐基地合作,提升校外合作教育基地的層次和聯(lián)系緊密度,實行“雙師型”教學模式,加強實踐教學環(huán)節(jié),提高學生的實踐能力。形成先進的實踐教學理念,堅持不斷的實訓,構建以學生為主體的實踐教學模式,以取代傳統(tǒng)的教師主體式的模式,構建主動適應社會發(fā)展所需人才的培養(yǎng)體系。加大力度組織學生參加各類科技競賽,力求每年參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐和學科競賽活動的學生比例逐年遞增的趨勢。生產(chǎn)實踐是學生學以致用、鍛煉能力、增強創(chuàng)新的重要活動,通過不斷加強實驗性、實踐性、應用性、創(chuàng)新性教育環(huán)節(jié),使學生自己體驗學、用微電子的樂趣,有效地提高了學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。
四、結語