北京工業(yè)大學(xué) 彭曉宏 趙 駿 侯立剛 楊曉桐 張懌楠

大學(xué)生集成電路大賽對于專業(yè)教學(xué)的推動(dòng)作用

北京工業(yè)大學(xué) 彭曉宏 趙 駿 侯立剛 楊曉桐 張懌楠

為了提高現(xiàn)有工科學(xué)生在實(shí)際工作中的適應(yīng)能力和工作效率，以大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽作為實(shí)踐教學(xué)中的重要檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過學(xué)生參加、教師培訓(xùn)、實(shí)踐教學(xué)等諸多環(huán)節(jié)，使得大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽成為檢查學(xué)生科技知識(shí)及實(shí)踐技能的一項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)也是對實(shí)踐教學(xué)的一種考察和評比。此種方法引起了學(xué)校和學(xué)院對人才培養(yǎng)的高度重視,進(jìn)一步促進(jìn)了教學(xué)改革的深入,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力,有利于提高教育教學(xué)質(zhì)量。對于推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的人才起著推動(dòng)作用。

集成電路；教學(xué)；創(chuàng)新；實(shí)踐；推動(dòng)

0 引言

集成電路已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，作為關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，集成電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用是多學(xué)科交叉高技術(shù)密集的學(xué)科，是現(xiàn)代電子信息科技的核心技術(shù)，是國家綜合實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志。

集成電路在信息安全中處于關(guān)鍵地位。發(fā)展集成電路是實(shí)現(xiàn)信息信息安全的基石，涉及CPU、存儲(chǔ)芯片、特色半導(dǎo)體、特種計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等環(huán)節(jié)的自主可控。目前國內(nèi)約有八成的芯片需要進(jìn)口，芯片已經(jīng)超過石油成為我國第一大進(jìn)口商品，發(fā)展自主可控的集成電路的十分迫切。

此前，《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》和《中國制造2025》的出臺(tái)，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力，也體現(xiàn)了國家高度重視我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

所以在產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的大潮下，集成電路人才的教育變得尤為重要。所以，需要加大人才培養(yǎng)力度，建立健全集成電路人才培養(yǎng)體系，支持微電子學(xué)科發(fā)展，通過高校與集成電路企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才等方式，加快建設(shè)和發(fā)展示范性微電子學(xué)院和微電子職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。

近年來，華大九天作為“核高基”重大專項(xiàng)EDA項(xiàng)目牽頭承擔(dān)單位，全面展示了“十二五”期間國家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)EDA工具系統(tǒng)課題成果。實(shí)現(xiàn)了對“十一五”期間EDA工具開發(fā)成果的整合及推廣應(yīng)用，自2011年起，華大以“華大九天”新一代自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)EDA平臺(tái)為技術(shù)支撐，聯(lián)合北京電子學(xué)會(huì)及北京工業(yè)、北方工業(yè)兩學(xué)校搭建了競賽平臺(tái)——“華大九天杯”大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽，除提供全部EDA設(shè)計(jì)工具外，還針對工具使用提供網(wǎng)上在線培訓(xùn)。華潤上華提供0.35μm工藝PDK，為參賽隊(duì)伍提供參賽作品流片，為集成電路人才培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)，帶動(dòng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生更好的了解集成電路設(shè)計(jì)全過程。

2016年，第六屆北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽吸引了數(shù)千名微電子專業(yè)的學(xué)生參加，經(jīng)歷了一次完整的設(shè)計(jì)流程，理論和實(shí)踐能力都得到了極大的提升。

1 課程教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，傳統(tǒng)的集成電路專業(yè)理論和時(shí)間教學(xué)模式存在的主要問題：一是集成電路所涉及的內(nèi)容較復(fù)雜、知識(shí)面廣，沒有較為合適的教材供學(xué)生使用。學(xué)生不僅要掌握集成電路的基礎(chǔ)理論，還要了解芯片外圍電路的設(shè)計(jì)，并且還要掌握一門開發(fā)語言。面對如此多的知識(shí)點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)很難有效的掌握。二是集成電路教學(xué)內(nèi)容偏重于講授理論知識(shí)，缺少相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)；與本專業(yè)其它課程的結(jié)合點(diǎn)不多，學(xué)生的知識(shí)體系比較差，很多人無法將本課程的知識(shí)很好的應(yīng)用到相關(guān)課程中，不利于學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)。三是集成電路授課內(nèi)容實(shí)踐背景少，大多數(shù)側(cè)重于講清集成電路原理。學(xué)生不能將學(xué)到的一些理論知識(shí)融入到實(shí)際應(yīng)用中，很多學(xué)生學(xué)完理論知識(shí)，不知道應(yīng)用在什么場合、以及如何應(yīng)用，無法對創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)與提高。四是考核方式多以專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容考察為主，有一部分學(xué)生有應(yīng)付考試的心理，學(xué)習(xí)興趣差，并且學(xué)習(xí)目的不明確。

2 集成電路大賽對教學(xué)的作用

通過指導(dǎo)參加集成電路設(shè)計(jì)大賽，了解到集成電路設(shè)計(jì)大賽強(qiáng)調(diào)理論設(shè)計(jì)，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，考察學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)揮他們的聰明才智，所以對于教學(xué)進(jìn)行了課程體系改革，比如增加集成電路設(shè)計(jì)課程和基于軟件的仿真實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)驗(yàn)證等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，將集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到日常教學(xué)中，硬件軟件相結(jié)合.豐富了實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中了解實(shí)驗(yàn)的過程，分析實(shí)驗(yàn)中的問題、獲得實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。教師在指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的同時(shí)，將新的技術(shù)知識(shí)融入到教學(xué)中，讓學(xué)生參與科研課題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科技開發(fā)能力。

3 集成電路大賽對學(xué)生能力培養(yǎng)的影響

集成電路大賽激發(fā)了一批對于集成電路設(shè)計(jì)有濃厚興趣的學(xué)生，通過大賽，學(xué)生對于集成電路專業(yè)有了更加深刻的理解，不再局限于課本上的知識(shí)，而是偏重于實(shí)踐應(yīng)用。通過大賽，學(xué)生可以把書本中的知識(shí)轉(zhuǎn)換成為實(shí)際的電路進(jìn)行操作演練，并了解具體電路的工作以及實(shí)際電路中需要注意的問題。集成電路大賽也是對學(xué)生在理論知識(shí)學(xué)習(xí)上的查漏補(bǔ)缺，通過大賽，學(xué)生可以了解到自己理論知識(shí)的欠缺，使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力上形成一個(gè)良性的循環(huán)。

本屆集成電路設(shè)計(jì)大賽更加專業(yè)，一是設(shè)計(jì)7個(gè)企業(yè)杯賽題目學(xué)生，二是超過50所近千名學(xué)生參加。在半年的參賽過程中學(xué)生不僅在學(xué)術(shù)方面得到進(jìn)步也在團(tuán)隊(duì)合作方便得到加強(qiáng)。在學(xué)術(shù)方面，結(jié)合已經(jīng)發(fā)表的各種電路以及所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)出題目所需的電路，這一過程中對于同學(xué)的自主學(xué)習(xí)、不斷探索、不斷創(chuàng)新的能力得到提高。并且提高了大學(xué)生和研究生的專業(yè)分析和設(shè)計(jì)能力。在團(tuán)隊(duì)合作方面，集成電路大賽三人為一組，在準(zhǔn)備期間同學(xué)之間分工明確，默契，共同攻克難題，為獲得最佳成績而共同奮斗。通過比賽，極大地促進(jìn)了學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

4 總結(jié)

全國大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽對于推動(dòng)國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)有著積極的影響。為集成電路領(lǐng)域的學(xué)生提供了一個(gè)實(shí)習(xí)的平臺(tái)，增強(qiáng)了學(xué)生專業(yè)知識(shí)和團(tuán)結(jié)合作的能力，為今后從事集成電路產(chǎn)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)，大賽探索出了教學(xué)與學(xué)科競賽相結(jié)合的一種模式, 逐步成為推進(jìn)高校教學(xué)改革的有效途徑之一, 在全面推進(jìn)21世紀(jì)高校創(chuàng)新教育的研究與實(shí)踐中具有重要意義,值得我們不斷總結(jié)、改進(jìn)和推廣, 使之持續(xù)、健康、有序地開展下去，也希望大賽可以越辦越好，規(guī)模越辦越大。

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In order to improve the adaptability and ef fi ciency of the existing engineering students in practical work, the IC design competition of university students is taken as an important part in the practice teaching. Through the students’ participation, teacher training, practice teaching and so on, the IC design competition has become an index to check students’ knowledge of science and technology and practical skills. It is also an inspection and appraisal of practical teaching. This method aroused the school and the college attaches great importance to personnel training, and further promote the in-depth reform of teaching, training students innovative ability and engineering practice ability, is conducive to improving the quality of education and teaching. For promoting the development of integrated circuit industry, training with innovative ability and practical ability to play a role in promoting talent.

IC;Teaching;Innovation;Practice;Promote

彭曉宏（1962—），男，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部副教授。

趙駿（1992—），男，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部研究生。

侯立剛（1978—），男，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部講師。

楊曉桐（1993—），女，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部研究生。

張懌楠（1992—），男，北京工業(yè)大學(xué)信息學(xué)部研究生。