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微电子学课程群实行讲授变革探究

泉源:UC欧博娱乐网2016-06-27 15:30

择要:

针对现在高校微电子学课程群实行讲授中存在的题目与缺乏,从实行讲授平台搭建、实行内容构造、实行讲授进程办理与稽核3个方面停止了细致研讨与探究,提出具有本专业特征的讲授

  1.配景引见
 
  现在我国高校微电子培育的范围上已获得很大的打破。一些中央本科院校也逐步展开了微电子学人才培育任务。微电子学专业关于大局部高校照旧比拟新的专业,具有肯定的特别性,在实践人才培育中还存在许多困难和课题。此中主突出的课题是理论讲授关键的展开,次要存在3个题目:①实行室建立和办理程度停顿在较低程度,无法满意实践讲授需求,这是一些院校中广泛存在的景象,亟待改良;②实行理论内容构造疏散,短少零碎化,达不到理论才能培育的要求;③理论讲授进程办理松懈,理论讲授稽核随意,缺乏迷信性。
 
  本文将论述作者在任务单元常州工学院展开的微电子学理论讲授变革与理论探究。常州工学院地处长江三角洲经济带,周边沪宁杭地域微电子财产十分兴旺,微电子技能人才需求量大,因而我校从2004年开设了电子迷信与技能专业,偏向为微电子学偏向。人才培育规格为具有踏实的实际根底和广大的知识面,掌握微电子学的根本实际和根本办法,具有集成电路剖析与设计、集成电路设计工程项目办理、集成电路测试、零碎集成与使用,新型半导体器件、半导体资料的设计与制造,半导体新工艺研发及测试的必备知识和才能、具有创新认识的复合型工程使用技能人才。在专业创办初期几年,笔者与同事在讲授中看法到微电子学课程群理论讲授变革的急迫性,在“用型本科微电子人才培育形式创新实行基地”讲授变革的项目标支持下,针对以上3个题目,展开了一系列的理论讲授变革,停止了无益的探究。
 
  2.实行讲授变革步伐
 
  2.1迷信公道建立高程度的微电子学专业实行室
 
  “工欲善其事,必先利其器”。微电子学的专业实行室建立是对许多高校来说照旧有肯定困难的。次要缘由是微电子工艺方面的实行设置装备摆设昂贵,晋级换代快,一样平常维护本钱高,但是又必需展开这方面的实行,以是在建立实行室时我们接纳如下步伐。
 
  (1)增强假造化,创立高程度的实行仿真设计任务站。工艺资料和半导体器件以及集成电路的仿真都可以在假造实行任务站完成,既处理工艺设置装备摆设昂贵题目,又具有很高的灵敏性。随着高功能效劳器的推销本钱不时降落,以后一台DELLPower-Edge720的效劳器推销价在人民币3万元左右,以我校集成电路设计实行为例,经过4台效劳器组建Linux集群,经过客户端可以提供80人登录仿真才能,投人本钱在可接受范畴。如今的设计东西套件功用十分弱小。依据微电子课程群实行讲授要求,接纳SentaurusTCAD和Silvaco用于工艺和器件仿真参数提取;应用Cadence定制集成电路设计套件完成模仿集成电路的设计和仿真等实行,应用Synopsys设计东西完成数字集成零碎的设计和仿真,并运用MentorGraphics的Calibre东西停止参数提取和设计规矩反省等。这些都是现在产业界的主流设计东西,可以经过大学方案签署正式协议取得运用版权。经过与国际半导体代工场签署失密协议,取得中芯国际、上华CSMC的工艺库,可以完成工艺器件、模仿集成电路设计、数字集成设计的从前端到后真个完好的流程。为了避免先生之间剽窃,包管实行数据平安,只管即便不要让多个先生运用大众账号登岸,给每个先生分派一个独立的帐号,在整个大学时期每个先生的数据(包罗结业设计相干文件)都主动保管在本人的帐号里,因而需求布置专门的Linux任务站零碎办理职员担任零碎的一样平常维护和运转,我们是经过编写特定的办理顺序来进步服从。为了进步实行室设置装备摆设应用率,还可以经过假造网络连到自习课堂,便于先生课余运用,真正做到了实行室开放。如许的假造设计任务站既便与会合办理,又便于晋级,十分灵敏。
 
  (2)依托实行中央平台,公道计划硬件实行设置装备摆设的建立,注意资源共享。微电子学是一门理论入手才能要求很高的学科。假造任务站可以让先生理解零碎的任务原理,但是还需求先生增强真实任务情况的对零碎的理性认知,不然先生会发生“仿而不真”或“虚而不实”的疑虑。因而,局部实行特殊是专业根底阶段依然需求在真实实行平台来完成。我们借助学院的省级电工电子实行中央的丰厚的实行设置装备摆设完成电路剖析、模仿电子技能、数字电子技能、信号与零碎根底课程群的实行。专业偏向课程群平台讲授阶段,我们相应建立了半导体器件与工艺实行室、集成电路测试实行室。半导体器件与工艺实行室拥有马弗炉、高精度恒温箱、探针台、超声波洗濯设置装备摆设、显影零碎、立体工艺实行零碎与立体工艺参数测试零碎,此中立体工艺实行零碎展开硼扩、磷扩、氧化、洗濯、光刻、金属化等实行,立体工艺参数测试零碎展开方块电阻、I一V测试、膜厚度测试及其他器件参数测试,实行课程零碎配有美满的实行课本和课本,协助先生完成微电子器件和工艺课程群的实行讲授;经过共享应用光电中央的磁控娥射零碎完成半导体薄膜实行。这些实行次要因此演示为主,先生经过教员演示会直观地理解实行实行内容的任务原理,因而实行设置装备摆设通常以一至两套为宜。
 
  2.1迷信构造实行内容,增强课程群实行内容内涵逻辑性和零碎性
 
  微电子学的特点是专业跨度大,触及物理学、电子资料与器件、信息处置迷信等学科,可展开的实行内容许多[4]。因而在实行内容上要迷信计划,既要针对人才培育的中心才能要求来构造,又要增强实行内容内涵的逻辑性和零碎性,即依照人才培育的才能目的这条主线贯串实行构造进程,如许可以确保人才理论才能失掉无效的训练,而不克不及舍本逐末,依照拥有仪器设置装备摆设来构造内容的[5]。本专业的微电子课程群包括“模仿集成电路设计”“数字集成电路设计”“集成电路测试原理”等课程,以“模仿集成电路设计”的实行内容布置为例,这门课程的目的是要修业生掌握MOS晶体管的模子,根本电路单位的静态传输特性和瞬态剖析、根本偏置电路设计、条理化设计、幅员设计、根本数字单位的设计等根本剖析和设计才能。因而在实行布置上我们辨别布置了如下实行:MOS-IV曲线特性、反相器的瞬态和传输特性、基于参数倍乘的基准自偏置电路的设计与仿真、条理化设计、二级运算缩小器的设计与仿真、D触发器的设计与仿真、根本数字单位的幅员设计等实行。这些实行内容涵由易人难,承上启下,零碎涵盖了模仿集成电路设计根本的才能要求;异样以“数字集成电路设计”课程为例,我们八位全加器设计例,辨别设计基于VerilogHDL的八位全加器的设计与仿真、全加器的设计的逻辑综合、全加设计门级后仿真、方式性验证、结构布线、时序剖析等实行,这些实行根本是依照如今数字零碎设计中的次要流程展开的,也是数字零碎设计必需掌握的内容,前后互相联络,自成零碎。异样在“集成电路测试原理”课程实行构造中我们也是依照这种思绪布置实行的,辨别布置了模仿电路和数字电路的测试方案,为了添加实行的直观体验,我们专门设计并封装带测试引脚的运算缩小器用于展开静态测试、直流增益、交换小信号增益、交换特性测试等实行。经过逐年的内容微调该课程群实行内容已趋于零碎美满,明显地进步了实行讲授的结果。
 
  2.3严厉标准实行讲授办理进程,迷信量化实行稽核
 
  实行讲授一个实际联络实践的完好的讲授关键,因而必需标准实行的办理进程才干到达实行讲授的目标。从笔者的讲授经历来看,现在的实行讲授中临时存在一个广泛题目:许多先生实行前不做实行预习任务,因而不清晰实行的目标和内容,只能机器地比较实行指点书按步调操纵,不克不及把实行内容和讲堂所学的实际内容联络起来,相称一局部先生乃至不会判别实行后果准确与否,对实行指点教师的发问左顾而言他,答非所问,实行陈诉根本上是复制一局部实行指点书内容加上盘算机拷屏后果,没有任何剖析盘算进程和心得总结,如许的实行讲授基本无法到达讲授目的,以是必需从实行办理进程和稽核后果上停止变革。
 
  针对实行讲授表露出来的题目,常州工学院电子迷信与技能专业提出严厉标准实行讲授办理进程,迷信量化实行稽核的变革步伐。先生实行前必需充沛预习实行内容,停止随机抽查,对验证性实行能明白预测实行后果,对创新型实行要订定完好的实行方案。实验每人一个独立帐号,维护数据,避免拷贝剽窃。零碎设定计时零碎,记载实行完成的工夫,作为实行稽核的参考。实行的稽核上辨别对实行预习、实行辩论、实行陈诉辨别停止量化,实行辩论的权重提拔到实行总成果的60%,实行陈诉成果为30%,实行预习为10%,特殊是突出了实行辩论的紧张性,一切实行都要必需停止现场辩论,提出两到三个题目,依据答复题目状况和实验后果演示状况确定辩论成果,实行辩论成果具有一票反对性,即只需实行辩论成果不合格,本实行总评不合格,如许无效促使先生在实行进程中自动考虑,做到实际联络实践,防止了实行中的剽窃景象和自觉性,从基本上进步了实行展开质量。
 
  3.总结
 
  实行讲授是微电子学课程群的紧张讲授关键,实行讲授的质量决议人才培育质量。常州工学院电子迷信与技能专业颠末几年理论探究,在实行讲授平台搭建、实行内容构造、实行讲授进程办理与稽核3个方面提出具有本专业特征的实行讲授体系,获得明显理论讲授变革结果。
 
                                                                                                 董良威,刘龙春,王东东
                                                                                           (常州工学院电气与光电工程学院)

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