集成電路的設計方法及步驟精選(九篇)

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第1篇：集成電路的設計方法及步驟范文

所謂EDA技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)。它是以計算機為工作平臺，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以EDA工具軟件為開發(fā)環(huán)境，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷LD(ProgrammableLogicDevice)為設計載體，以專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、單片電子系統(tǒng)SOC(SystemOnaChip)芯片為目標器件，以電子系統(tǒng)設計為應用方向的電子產(chǎn)品自動化設計過程[J]。在此過程中，設計者只需利用硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具軟件中完成對系統(tǒng)硬件功能的描述，EDA工具便會自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒?。盡管目標系統(tǒng)是硬件，但整個設計和修改過程如同完成軟件設計一樣方便和高效。

現(xiàn)代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統(tǒng)級仿真和綜合能力。EDA技術研究的對象是電子設計的全過程，有系統(tǒng)級、電路級和物理級各個層次的設計。EDA技術研究的范疇相當廣泛，從ASIC開發(fā)與應用角度看，包含以下子模塊：設計輸入子模塊、設計數(shù)據(jù)庫子模塊、分析驗證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊等。EDA主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法，然后從系統(tǒng)設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結(jié)構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用VHDL等硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在系統(tǒng)一級進行驗證，最后再用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體的門級邏輯電路的網(wǎng)表，其對應的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐贰?/p>

二、EDA技術的發(fā)展

EDA技術的發(fā)展至今經(jīng)歷了三個階段：電子線路的CAD是EDA發(fā)展的初級階段，是高級EDA系統(tǒng)的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力，協(xié)助工程師設計電子系統(tǒng)的電路圖、印制電路板和集成電路板圖。它可以減少設計人員的繁瑣重復勞動，但自動化程度低，需要人工干預整個設計過程。

EDA技術中級階段已具備了設計自動化的功能。其主要特征是具備了自動布局布線和電路的計算機仿真、分析和驗證功能。其作用已不僅僅是輔助設計，而且可以代替人進行某種思維。

高級EDA階段，又稱為ESDA(電子系統(tǒng)設計自動化)系統(tǒng)。過去傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)電子產(chǎn)品的設計方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，設計者先對系統(tǒng)結(jié)構分塊，直接進行電路級的設計。EDA技術高級階段采用一種新的設計概念：自頂而下(TOP-Down)的設計程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的設計方法，設計者的精力主要集中在所設計電子產(chǎn)品的準確定義上，EDA系統(tǒng)去完成電子產(chǎn)品的系統(tǒng)級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統(tǒng)進行描述?？蛇M行系統(tǒng)級的仿真和綜合。

三、基于EDA技術的電子系統(tǒng)設計方法

1.電子系統(tǒng)電路級設計

首先確定設計方案，同時要選擇能實現(xiàn)該方案的合適元器件，然后根據(jù)具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數(shù)字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態(tài)分析。系統(tǒng)在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調(diào)試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據(jù)原理圖產(chǎn)生的電氣連接網(wǎng)絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以將分析后的結(jié)果參數(shù)反標回電路圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環(huán)境中的可行性。

可見，電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就可以全面了解系統(tǒng)的功能特性和物理特性，從而將開發(fā)過程中出現(xiàn)的缺陷消滅在設計階段，不僅縮短了開發(fā)時間，也降低了開發(fā)成本。2.系統(tǒng)級設計

系統(tǒng)級設計是一種“概念驅(qū)動式”設計，設計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節(jié)的束縛，設計人員可以把精力集中于創(chuàng)造性概念構思與方案上，一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后，EDA系統(tǒng)就能以規(guī)則驅(qū)動的方式自動完成整個設計。

系統(tǒng)級設計的步驟如下：

第一步：按照“自頂向下”的設計方法進行系統(tǒng)劃分。

第二步：輸入VHDL代碼，這是系統(tǒng)級設計中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態(tài)圖等)，這種輸入方式具有直觀、容易理解的優(yōu)點。

第三步：將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計，還要進行代碼級的功能仿真，主要是檢驗系統(tǒng)功能設計的正確性，因為對于大型設計，綜合、適配要花費數(shù)小時，在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設計重復的次數(shù)和時間，一般情況下，可略去這一仿真步驟。

第四步：利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優(yōu)化處理，生成門級描述的網(wǎng)表文件，這是將高層次描述轉(zhuǎn)化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優(yōu)化是針對ASIC芯片供應商的某一產(chǎn)品系列進行的，所以綜合的過程要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后，可利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進行適配前的時序仿真，仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，較為粗略。一般設計，這一仿真步驟也可略去。

第五步：利用適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化和布局布線。

第六步：將適配器產(chǎn)生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片F(xiàn)PGA或CPLD中。如果是大批量產(chǎn)品開發(fā)，通過更換相應的廠家綜合庫，可以很容易轉(zhuǎn)由ASIC形式實現(xiàn)。

四、前景展望

21世紀將是EDA技術的高速發(fā)展時期，EDA技術是現(xiàn)代電子設計技術的發(fā)展方向，并著眼于數(shù)字邏輯向模擬電路和數(shù)模混合電路的方向發(fā)展。EDA將會超越電子設計的范疇進入其他領域隨著集成電路技術的高速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統(tǒng)級芯片(SoC，SystemonChip)方向發(fā)展，借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具，可減少設計風險并縮短周期，隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大，必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。

［摘要］本文從EDA技術的定義及構成出發(fā)，系統(tǒng)介紹了EDA技術的發(fā)展概況，以及基于EDA技術的電子系統(tǒng)設計的方法和步驟，快速實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字集成，具有深刻的理論意義和實際應用價值。

［關鍵詞］EDA技術電子系統(tǒng)仿真

二十世紀后半期，隨著集成電路和計算機的不斷發(fā)展，電子技術面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。由于電子技術發(fā)展周期不斷縮短，專用集成電路(ASIC)的設計面臨著難度不斷提高與設計周期不斷縮短的矛盾。為了解決這個問題，要求我們必須采用新的設計方法和使用高層次的設計工具。在此情況下，EDA(ElectronicDesignAutomation即電子設計自動化)技術應運而生。隨著電子技術的發(fā)展及縮短電子系統(tǒng)設計周期的要求，EDA技術得到了迅猛發(fā)展。

參考文獻：

[1]譚會生，張昌凡.EDA技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001.

第2篇：集成電路的設計方法及步驟范文

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設計規(guī)則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學校開設這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設計教學規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設計。數(shù)字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結(jié)合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業(yè)培訓。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關重要。2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結(jié)構機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標準單元電路工作原理。

三、教學實現(xiàn)

第3篇：集成電路的設計方法及步驟范文

關鍵詞：集成電路設計企業(yè)；項目成本管理

一、前言

2016年以來，全球經(jīng)濟增速持續(xù)放緩，傳統(tǒng)PC業(yè)務需求進一步萎縮，智能終端市場的需求逐步減弱。美國半導體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，同年1～6月全球半導體市場銷售規(guī)模依舊呈現(xiàn)下滑態(tài)勢，銷售額為1，574億美元，同比下降5.8%。國內(nèi)，經(jīng)過國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金實施的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》將近兩年的推動，適應集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境和投融資環(huán)境基本形成，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高位趨穩(wěn)、穩(wěn)中有進的發(fā)展態(tài)勢。據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2016年1～6月全行業(yè)實現(xiàn)銷售額為1，847.1億元，同比增長16.1%，其中，集成電路設計行業(yè)繼續(xù)保持較快增速，銷售額為685.5億元，同比增長24.6%，制造業(yè)銷售額為454.8億元，同比增長14.8%，封裝測試業(yè)銷售額為706.8億元，同比增長9.5%。國務院在2000年就開始下發(fā)文件鼓勵軟件和集成電路企業(yè)發(fā)展，從政策法規(guī)方面，鼓勵資金、人才等資源向集成電路企業(yè)傾斜；2010年和2012年更是聯(lián)合國家稅務總局下發(fā)文件對集成電路企業(yè)進行稅收優(yōu)惠激勵。2013年國家發(fā)改委等五部門聯(lián)合下發(fā)發(fā)改高技［2013］234號文，凡是符合認定的集成電路設計企業(yè)均可以享受10%的所得稅優(yōu)惠政策。近年來又通過各個部委、省、市和集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金對國內(nèi)的集成電路設計企業(yè)進行大幅度的、多項目的資金扶持，以期能縮短與發(fā)達國家的差距。因此，對于這樣一個高投入、高技術、高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，國家又大力以項目扶持的產(chǎn)業(yè)，做好項目的成本管理非常必要。

二、項目成本管理流程

對項目的成本管理一般分為以下幾個環(huán)節(jié)：（一）項目成本預測。成本預測是指通過分析項目進展中的各個環(huán)節(jié)的信息和項目進展具體情況，并結(jié)合企業(yè)自身管理水平，通過一定的成本預測方法，對項目開展過程中所需要發(fā)生的成本費用及在項目進展過程中可能發(fā)生的合理趨勢和相關的成本費用作出科學合理的測算、分析和預測的過程。對項目的成本預測主要發(fā)生在項目立項申請階段，成本預測的全面準確對項目的進展具有重要作用，是開展項目成本管理的起點。（二）項目成本計劃。成本計劃是指在項目進展過程中對所需發(fā)生的成本費用進行計劃、分析，并提出降低成本費用的措施和具體的可行方案。通過對項目的成本計劃，可以把項目的成本費用進行分解，將成本費用具體落實到項目的各個環(huán)節(jié)和實施的具體步驟。成本計劃要在項目開展前就需要完成，并根據(jù)項目的進展情況，實施調(diào)節(jié)成本計劃，逐步完善。（三）項目成本控制。成本控制是指在項目開展過程中對項目所需耗用的各項成本費用按照項目的成本計劃進行適當?shù)谋O(jiān)督、控制和調(diào)節(jié)，及時預防、發(fā)現(xiàn)和調(diào)整項目進行過程中出現(xiàn)的成本費用偏差，把項目的各項成本費用控制在既定的項目成本計劃范圍內(nèi)。成本控制是對整個項目全程的管控，需要具體到每個項目環(huán)節(jié)，根據(jù)成本計劃，把項目成本費用降到最低，并不斷改進成本計劃，以最低的費用支出完成整個項目，達到項目的既定成果。（四）項目成本核算。成本核算是指在項目開展過程中，整理各項項目的實際成本費用支出，并按照項目立項書的要求進行費用的分類歸集，然后與項目成本計劃中的各項計劃成本進行比對，找出差異的部分。項目的成本核算是進行項目成本分析和成本考核的基礎。（五）項目成本分析。成本分析是指在完成成本核算的基礎上，對整個完工項目進行各項具體的成本費用分析，并與項目成本計劃進行差異比對，找出影響成本費用波動的原因和影響因素。成本分析是通過全面分析項目的成本費用，研究成本波動的因素和規(guī)律，并根據(jù)分析探尋降低成本費用的方法和途徑，為新項目的成本管理提供有效的保證。（六）項目成本考核。成本考核是指在項目完成后，項目驗收考核小組根據(jù)項目立項書的要求對整個項目的成本費用及降低成本費用的實際指標與項目的成本計劃控制目標進行比對和差異考核，以此來綜合評定項目的進展情況和最終成果。

三、集成電路設計企業(yè)項目流程

集成電路設計企業(yè)是一個新型行業(yè)的研發(fā)設計企業(yè)，跟常規(guī)企業(yè)的工作流程有很大區(qū)別集成電路設計企業(yè)項目組在收到客戶的產(chǎn)品設計要求后，根據(jù)產(chǎn)品需求進行IC設計和繪圖，設計過程中需要選擇相應的晶圓材料，以便滿足設計需求。設計完成后需要把設計圖紙制造成光刻掩膜版作為芯片生產(chǎn)的母版，在IC生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過光刻掩膜版在晶圓上生產(chǎn)出所設計的芯片產(chǎn)品。生產(chǎn)完成后進入下一環(huán)節(jié)封裝，由專業(yè)的封裝企業(yè)對所生產(chǎn)的芯片進行封裝，然后測試相關芯片產(chǎn)品的參數(shù)和性能是否達到設計要求，初步測試完成后，把芯片產(chǎn)品返回集成電路設計企業(yè)，由設計企業(yè)按照相關標準進行出廠前的測試和檢驗，最后合格的芯片才是項目所要達到成果。對于集成電路設計企業(yè)來說，整個集成電路的設計和生產(chǎn)流程都需要全方位介入，每個環(huán)節(jié)都要跟蹤，以便設計的產(chǎn)品能符合要求，一旦一個環(huán)節(jié)出了問題，例如合格率下降、封裝不符合要求等，設計的芯片可能要全部報廢，無法返工處理，這將會對集成電路設計企業(yè)帶來很大損失。因此，對集成電路設計企業(yè)的項目成本管理尤為重要。

四、IC設計企業(yè)的項目成本管理

根據(jù)項目管理的基本流程，需要在IC項目的啟動初期，進行IC項目的成本預測，該成本預測需要兼顧到IC產(chǎn)品的每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于IC的生產(chǎn)環(huán)節(jié)無法返工處理，因此在成本預測時需要考慮失敗的情況，這將加大項目的成本費用。根據(jù)成本預測作出項目的成本計劃，由項目組按照項目成本計劃對項目的各個環(huán)節(jié)進行成本管控，一旦發(fā)現(xiàn)有超過預期的成本費用支出，需要及時調(diào)整成本計劃，并及時對超支的部分進行分析，降低成本費用的發(fā)生，使項目回歸到正常的軌道上來。成本控制需要考慮到IC的每個環(huán)節(jié)，從晶圓到制造、封裝、測試。項目成本核算是一個比較艱巨的工作。成本核算人員需要根據(jù)項目立項書的要求，對項目開展過程中發(fā)生的一切成本費用都需要進行分類歸集。由于IC產(chǎn)品的特殊性，產(chǎn)品從材料到生產(chǎn)、封裝、測試，最后回到集成電路設計企業(yè)都是在第三方廠商進行，每一個環(huán)節(jié)的成本費用無法及時掌握，IC產(chǎn)品又有其特殊性，每種產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，不僅依賴于設計圖紙，而且依賴于代工的工藝水平，每個批次的合格率并不盡相同，其成品率通常只有在該種產(chǎn)品的所有生產(chǎn)批次全部回到設計企業(yè)并通過質(zhì)量的合格測試入庫后時才能準確得出。然而，設計企業(yè)的產(chǎn)品并不是一次性全部生產(chǎn)出來，一般需要若干個批次，因此在IC制造階段無法準確知道晶圓上芯片的準確數(shù)量，只能根據(jù)IC生產(chǎn)企業(yè)提供的IC產(chǎn)品數(shù)量進行預估核算，在后面的封裝和測試環(huán)節(jié)，依然無法準確獲得IC產(chǎn)品的準確數(shù)量。在IC產(chǎn)品完全封裝測試返回設計企業(yè)后，才能在專業(yè)的設備下進行IC產(chǎn)品數(shù)量的最終確定，然而項目核算需要核算每一個環(huán)節(jié)的成本。因此，核算人員需要根據(jù)IC產(chǎn)品的特點或者前期的IC產(chǎn)品進行數(shù)量的估算進行核算，待項目完成后再進行差異調(diào)整。在成本費用的分類和核算上，如果有國家撥款的項目，需要對項目所使用的固定資產(chǎn)進行固定資產(chǎn)的專項輔助核算，在專項核算中需要列明購買固定資產(chǎn)的名稱、型號、數(shù)量、生產(chǎn)廠商、合同號、發(fā)票號、憑證號等，登記好項目所用的固定資產(chǎn)臺賬，以便在項目完工后，項目驗收能如期順利通過。項目成本分析和項目成本考核是屬于項目管理完工階段需要做的工作，根據(jù)整個項目進展中發(fā)生的成本費用明細單，與成本計劃進行分類比對和分析，更好地對整個項目進行價值評定，找出差異所在，確定發(fā)生波動的原因，以便對項目的投資收益進行準確的判斷，確定項目和項目組人員的最終成果。

五、總結(jié)

項目成本管理是集成電路設計企業(yè)非常重要的一項經(jīng)濟效益指標；而集成電路設計行業(yè)是一個技術發(fā)展、技術更新非常迅速的行業(yè)，IC設計企業(yè)要在這個競爭非常激烈的行業(yè)站住腳跟或者有更好的發(fā)展，就必須緊密把握市場變化趨勢，不斷地進行技術創(chuàng)新、改進技術或工藝，及時調(diào)整市場需求的產(chǎn)品設計方向，持續(xù)不斷地通過科學合理的成本控制方法，從技術上和成本上建立競爭優(yōu)勢；同時，充分利用國家對于集成電路產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠政策，特別是對集成電路設計企業(yè)的優(yōu)惠政策，加大對重大項目和新興產(chǎn)業(yè)IC芯片應用的研發(fā)和投資力度；合理利用中國高等院校、科研院所在集成電路、電子信息領域的研究資源和技術，實現(xiàn)產(chǎn)學研相結(jié)合的發(fā)展思路，縮短項目的研發(fā)周期；通過各種途徑加強企業(yè)的項目成本控制，來提高中國IC設計企業(yè)整體競爭實力，縮短與國際廠商的差距。

主要參考文獻：

［1］中國半導體行業(yè)協(xié)會.cn.

［2］劉勝軍.精益化生產(chǎn)現(xiàn)代IE［M］.海天出版社，2006.

第4篇：集成電路的設計方法及步驟范文

關鍵詞：項目教學法；概論性課程；教學改革；集成電路；信號完整性

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0166-02

The Research for the Introduction Course Based on the Project-Based Pedagogy ― In "An Introduction to Integrated Circuits" Case

YANG Ling-ling1，3， XIE Xing2， SUN Ling3， SUN Hai-yan3

（1.Xinglin College， Nantong University， Nantong 226019， China； 2.Engineering Training Center， Nantong 226019， China； 3. Jiangsu Key Laboratory of ASIC Design， Nantong University， Nantong 226019， China）

Abstract： In view of the problems arising from the teaching process of the introduction course， this article， based on the project-based pedagogy， proposes education reforms in an introduction for integrated course. At the same time， combined with teaching for the signal integrity of the integrated package ，the application of the project-based pedagogy is analyzed and explored.In summary， the results shows that it is useful to improve the abilities of understanding and the innovating greatly for students，which also enhance the quality of teaching，by using he project-based pedagogy in teaching of the introduction course.

Key words： project-based pedagogy； introduction course； teaching reform； integrity circuit； signal integrity

概性課程一般設置在新生入學之初，引導新生正確認識和理解專業(yè)的性質(zhì)、特點以及在社會發(fā)展中的作用?！都呻娐犯耪摗氛n程，作為集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的一門概論性課程，可引導新生正確認識和理解本專業(yè)的性質(zhì)以及今后在社會發(fā)展中的作用，為學生較好的開展后續(xù)的專業(yè)課程的學習，打下良好的基礎。同時可幫助學生提早進入專業(yè)的學習中，掌握基本概念及術語，激發(fā)學生的學習主動性和創(chuàng)新精神，提高教學質(zhì)量和學生的綜合素質(zhì)[1][2]。因此如何提高學生的學習興趣，提高課堂的教學效果，一直是我們教師所關注的重點[3]。

1 教學現(xiàn)狀

1.1教學對象知識匱乏

概論性課程的教授對象一般是剛進入大學校門的大一新生，對于專業(yè)知識的了解與掌握基本為零。而集成電路概論課程，研究內(nèi)容較龐雜，包括集成電路材料與器件物理、制造工藝、版圖設計以及封裝測試等知識點，技術術語及基本概念較多。因此，對于知識基礎匱乏的大一新生來學習這樣一門課程，存在一定的難度。

1.2教學內(nèi)容龐雜、陳舊

集成電路概論課程的教學內(nèi)容主要選自教材，研究內(nèi)容較多，包括集成電路材料與器件物理、制造工藝、版圖設計以及封裝測試等知識點，技術術語及基本概念較多。對于這些抽象與復雜的知識點，大一新生這樣一類特殊的授課對象，很難去很好地理解與掌握。其次書本教材中的教學內(nèi)容與專業(yè)前沿及實際應用涉及較少。例如對于集成電路封裝特性分析這一知識點，書本僅僅去介紹封裝熱分析，電特性分析，而現(xiàn)在隨著封裝研究的不斷深入，封裝中的電磁特性已成為必不可少的分析熱點之一。如果我們單純只去按照書本來講解，使得教學內(nèi)容與現(xiàn)在實際前沿分析熱點脫節(jié)，無法使學生獲得最新的知識，也就很難培養(yǎng)他們的創(chuàng)新理念，失去了開設概論課程的最終意義。

1.3教學方法過于單一

現(xiàn)在集成電路概論課程主要還是以教師為中心的課堂講解的教學模式。這種教學方法一方面很難使得學生去理解與掌握抽象的理論知識；另一方面，學生一直處于接收狀態(tài)，扼殺了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維，不能調(diào)動學生的學習主觀能動性[4][5]。

2 教學改革方案

傳統(tǒng)的教學方法存在一些問題，我們可以采用項目教學法。它是指緊扣教學大綱以及課堂教學的目標和要求，學生圍繞某個具體的學習項目而進行的一個教學活動。教學中充分選擇并利用最優(yōu)化的教學資源，在學習中讓學生完全參與進來，實踐體驗、消化吸收和探索創(chuàng)新，從而提高學生的學習興趣[6]。

項目教學方法主要可分為項目選擇與設計、計劃制定與實施、作品提交與交流和總結(jié)評價四個大的方面[7]。根據(jù)項目教學法的實施步驟，結(jié)合實際的概論性課程的教學研究，可分析如下。

2.1項目選擇與設計

項目選擇與設計即分析與整個課程教學內(nèi)容，選擇與確定項目任務；概論性課程教學內(nèi)容知識點龐雜，且復雜與抽象。大一新生這樣一類特殊的授課對象，很難很好去理解與掌握。因此我們在選擇內(nèi)容上既要考慮教學目標，以書本知識為依據(jù)，又要考慮教學效果，從與我們生活比較相關的內(nèi)容著手，給學生一定的創(chuàng)新空間和求知欲。

2.2計劃制定與實施

根據(jù)設定的教學項目，確定教學步驟和教學程序。按照小組形式，根據(jù)項目內(nèi)容以及實施計劃方案，有條不紊地開展教學活動。此過程中，小組成員之間可相互討論交流，也可向老師咨詢，從而順利完成項目；

2.3 作品提交與交流

每組對于自己的研究內(nèi)容，可以多種形式呈現(xiàn)，比如：PPT總結(jié)、實物制作、動畫以及實物等等。同時對于作品，可以加入提問環(huán)節(jié)，相互交流，以達到教學基本目標。

2.4 總結(jié)評價

考核評估，我們以學生的能力為中心，先由學生對自己的工作自我評估，再由每組組員進行相互的評分，最終教師進行總結(jié)優(yōu)缺點，進行最終的考核。

3 項目教學法應用于集成電路概論課程教學的設計實例

項目教學法以學生為主體，以項目選取為關鍵，在項目教學過程中把書本的教學內(nèi)容融入到項目中，通過獨立思考、交流等教學形式，同時以學生的能力為評價體系的評價方式[8]。本文，以《集成電路概論》課程中集成電路封裝一章的教學為實例，結(jié)合實際的教學條件，設計一個項目教學法的教學案例，如下圖1所示。圖1中主要闡述了項目教學法應用于集成電路概論課程教學中的主要流程，可具體分析如下。

3.1選擇教學內(nèi)容（項目內(nèi)容）

確立具體項目，得對實際的教學條件進行分析。南通大學江蘇省專用集成電路設計實驗室擁有一整套ANSYS封裝設計與分析軟件，如ANSYS Designer SI 、ANSYS SIwave以及ANSYS HFSS等，本項目可選擇封裝信號完整性一部分的內(nèi)容，借助于軟件的設計與仿真分析，幫助學生從抽象到具體，更好地掌握封裝知識。

3.2制定與實施具體教學計劃

首先將班級同學進行分組，確立各組的研究內(nèi)容以及要求；第二部分教師講解，包括信號完整性基本知識的講解以及借助軟件的仿真演示；第三部分學生通過多種途徑收集各自課題的資料，進行整理和歸納，同時借助于軟件學會去進行仿真分析，這個過程不但使得學生對于封裝知識有了一個較為全面的認識，同時還使得學生對軟件的基本使用有了基本了解，充分給出了學生大膽實踐，勇于創(chuàng)新的學習空間，在這個過程中教師也要多給學生指導學習思路，及時指導，增加學生的學習興趣；

3.3成果展示

每組同學結(jié)合自己的研究內(nèi)容，采用PPT結(jié)合軟件仿真等形式，對于研究成果進行展示，同時老師及班級其他同學可進行提問與交流，讓學生在交流展示中提高自己的應變能力，提高學生的成就感。

3.4考核評估

最后一部分考核評估，項目教學法的考核核心以能力為中心。教師根據(jù)學生得成果展示質(zhì)量以及回答問題的靈活應變能力，給這一部分的學習情況打分。通過這種考核方式，來激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，從而鼓勵學生做好下部分知識點的學習。

4 結(jié)

本文主要以集成電路概論課程教學為例，介紹了項目教學法在概論性課程中的應用與探索。分析了課程教學現(xiàn)狀以及實際的教改方案，實際教學效果表明，引入項目教學法可以使得學生加深對一些抽象知識的理解與掌握，提高了學生的學習主動性，同時提升了靈活運用知識的能力。

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第5篇：集成電路的設計方法及步驟范文

關鍵詞：集成電路布圖設計；獨創(chuàng)性；反向工程。

1集成電路布圖設計獨創(chuàng)性

集成電路布圖設計，簡稱布圖設計（Layout Design），是制造集成電路產(chǎn)品中非常重要的一個環(huán)節(jié)。世界知識產(chǎn)權組織《集成電路知識產(chǎn)權保護條約》規(guī)定：布圖設計是指集成電路中多個元件，其中至少有一個是有源器件和部分或全部集成電路互聯(lián)的三維配置，或者是指為集成電路的制造而準備的這樣的三維配置。三維配置可以體現(xiàn)獨創(chuàng)性，按照我國《集成電路布圖設計保護條列》第四條獨創(chuàng)性是指“其創(chuàng)作者的智力勞動成果，并且在創(chuàng)作時，該布圖設計在布圖設計的創(chuàng)作者和集成電路制造者中不是公認的常規(guī)設計。”從這個定義可以看出滿足獨創(chuàng)性必須達到兩個條件：1是在行為上，要求是其創(chuàng)作者運用自己智力的精心之作，即非抄襲的；2要得到業(yè)內(nèi)人士公認不屬于當時他們所認為的常規(guī)的設計。這兩 個條件同時并存，后者是前者的結(jié)果。1

2 集成電路布圖設計獨創(chuàng)性的判斷

美國發(fā)生過兩起著名的布圖設計侵權案例，Brooktree V Advanced Micro Devices案和Altera v. Clear Logic案。這兩起案件對如何判斷布圖設計的獨創(chuàng)性具有重要的指導意義?；敬_立了“書面痕跡”和“實質(zhì)相似”標準。在Brooktree案中原告Brooktree公司（以下簡稱B）稱Advanced Micro Devices（以下簡稱AMD）公司剽竊了其布圖設計中的核心單元，即帶有 10 個晶體管的 SRAM，因此對 AMD公司提起侵權訴訟。AMD公司則認為只復制了上述掩膜作品的80%沒有全部復制,并且其掩膜作品是在反向工程的基礎上得出不構成侵權。在Alter案件中，Alter公司認為Clear Logic公司復制了其芯片中晶體管集群組件的位置布置。Clear Logic公司則認為芯片中晶體管集群組件的位置布置只是一種方法或概念，不受《芯片保護法》的保護，同時也以反向工程進行抗辯。

（一）實質(zhì)相似標準。在Brooktree案中，地區(qū)法院在給陪審團的指示中寫道：《半導體芯片保護法》不僅禁止對整個布圖設計進行復制，而且禁止對布圖設計的實質(zhì)部分進行復制。最后陪審團根據(jù)地方法院指示的內(nèi)容以及雙方的爭論、舉證，認定了被告AMD的布圖設計與原告Brooktree的布圖設計實質(zhì)相似，因此認定AMD構成侵權。法院還認為，盜用布圖設計的實質(zhì)部分就會構成侵權便會構成侵權，并不需要證明兩個布圖設計的每一個部分都相似。因此AMD的主張說只復制了80%，沒有全部復制而不構成侵權并不成立。在Altera案件中，法院同樣認為：“正如一個人抄襲了一本書的一章就能夠構成侵權一樣，一個人如果復制了一個布圖設計相當重要的一部分也需要承擔侵權責任?！盋lear Logic的產(chǎn)品與Altera的三塊集成電路布圖設計構成實質(zhì)相似，因此法院最后宣判Clear logic構成侵權。

(二) 書面痕跡標準。書面痕跡標準也稱“辛苦和投入標準”標準，指在集成電路布圖設計反向工程中對原設計進行分析和研究，并付出了大量的辛苦和投入并有自己的獨創(chuàng)性智力勞動，那么這樣的作品是受到法律保護。在Brooktree案中AMD指出，自己在開發(fā)過程中進行了很多投入，同時提供了書面痕跡來證明自己所進行的是反向工程而不是簡單的復制，通過書面痕跡可以看出，AMD的卻花費了很多的時間和精力來分析B的布圖設計，但是并沒有成功，AMD曾嘗試設計過6個晶體管和 8 個晶體管結(jié)構的布圖設計，但最終并沒能正確分析出B布圖設計核心單元使用的是10個晶體管的結(jié)構，AMD后來只是通過Brooktree另一家競爭公司的職員得知了這個結(jié)構。AMD在得知10個晶體管的結(jié)構后并沒有進一步的實驗便很快生產(chǎn)出與B實質(zhì)相同的SRAM單元，法院最后認定AMD的確在某種程度上進行了獨立的創(chuàng)作，但不能完全因此獲得獨創(chuàng)性，AMD并沒有采取其他的可替代的晶體管配置，只是簡單復制了B的布圖設計，因此不能認定是反向工程不具有獨創(chuàng)性。毫無疑問，書面痕跡對于被告來說確實是證明反向工程的最好證據(jù)，但是書面痕跡只能證明被告在研究、分析原告布圖設計過程中所付出的辛苦和投入，如果過于注重書面痕跡，就會導致僅將反向工程的成立建立在被告所作的投入上。這樣很有可能侵權者花費大量的時間和精力對先前布圖設計進行了分析和研究產(chǎn)生了大量的書面痕跡，而目的只是為了生成在先布圖設計的復制件，這與布圖設計的立法保護目的是相違背的，立法目的在于促進競爭和科技創(chuàng)新，如果只是簡單的進行了重復性的工作，沒有自己的獨創(chuàng)性勞動，這樣的作品是不受到保護。因此書面痕跡只能作為分析和評價的證據(jù)，但是不能作為第二布圖設計就具有獨創(chuàng)性的這樣一個結(jié)論。并且反向工程的目的是為了讓競爭者提供第二來源的芯片，使與其在先的芯片兼容或者對現(xiàn)有的半導體技術做出改進。

(三)兼用標準。這種標準由Lee Hsu 提出，該標準在判斷被控布圖設計是否具有獨創(chuàng)性時包含兩個步驟。第一步，首先根據(jù)被告提出的文檔和資料來判斷被告在分析、評價先前布圖設計中付出了多大的努力，如果被告不能提供資料和證據(jù)，那么他就不是在進行反向工程，反向工程不成立。第二步，如果被告成功證明了第一步，那么接下來還需要證明第二步，即證明自己的布圖設計與原告的布圖設計并不實質(zhì)相同。也就是說要有設計者的智力創(chuàng)作勞動，與原設計有一點點的差異性，微小的差異性就能達到。這種標準實質(zhì)相同的判斷方法是：一個理性的專家站在被告的立場僅通過對原告的布圖設計進行仔細分析便能夠設計出在形狀、功能上與原告布圖設計兼容的布圖設計，而不需要采用任何與原告布圖設計實質(zhì)相似的部分，那么這時如果被告采用了與原告布圖設計實質(zhì)相似的部分，則兩個布圖設計構成實質(zhì)相同，反向工程不成立。2

這種標準的獨特在于要借助專家證人的作證，法官不能獨立判斷，因為集成電路布圖設計的產(chǎn)業(yè)特點，引入專家證人這是可取的，在專利侵權案件中也是經(jīng)常引入專家證人才能更好的公正的解決案件。一方面對于集成電路領域的專家證人來說，在對原告的布圖設計進行研究和分析之后，認為是否還有其他的途徑來設計在性能，功能，和形狀上相兼容的布圖設計這是比較容易判斷的，比完全從布圖設計的元件擺放，連線來判斷兩個設計方面的差異來說，這方面的判斷相對來說要容易得多；另一方面也減少了法官對集成電路布圖設計專業(yè)領域不是很熟悉的困境，一般法官和陪審團對專業(yè)領域都不是很熟悉，這就需要借助專家證人的證詞。

還有學者提出了性能優(yōu)越標準和功能改進標準，這兩種標準要求第二布圖設計要比第一布圖設計在性能上或者功能上更加優(yōu)越或者有所改進，才能具有獨創(chuàng)性。這種兩種標準明顯對反向工程提出了更高的要求，鑒于反向工程的一個重大目的是讓市場提供與在先集成電路兼容的第二資源集成電路，從而使公眾有所選擇從中獲益。而性能優(yōu)越標準和功能改進標準對反向工程提出了更高的要求，部分違反了反向工程的立法目的。

王桂海 羅蘇平 集成電路知識產(chǎn)權保護及司法鑒定探討 [J]中國司法鑒定 2006（10）

2Lee Hsu: “Reverse Engineering Under The Semiconductor Chip Protection Act: Complications For Standard of Infringement”

第6篇：集成電路的設計方法及步驟范文

【關鍵詞】微電子;實踐教學;學科競賽

隨著社會的進步，科學技術的發(fā)展，企業(yè)對新入職員工的專業(yè)能力要求也隨行業(yè)競爭激烈而大幅提高。企業(yè)招聘新入職員工最重要的一項工作是考核新員工的實際動手能力能否勝任企業(yè)的職位要求。新入職員工大部分是應屆本科畢業(yè)生，他們在學校四年的學習生活中，動手能力是否得到有效訓練成為他們求職工作的關鍵。因此，良好的實踐教學體系和方法對于培養(yǎng)學生實際動手能力并幫助其順利求職作用巨大，值得教育工作者下功夫研究如何改進教學方法，提高實踐教學的教學效果。

傳統(tǒng)的實踐教學課程體系主要依托一門主干課，前期學習理論知識，待理論課程學習完畢，教師在課堂上做演示性示范如何做試驗，學生依照老師的方法按部就班將試驗復制出來，這個過程出現(xiàn)的結(jié)果必須與老師演示的一致，否則學生必需查找原因改正錯誤。進入新世紀，各類學科的發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)的實踐教學理論和方法僵化，已不能適應社會的需要，亟需從教學思路、方法和措施得到改進。北方工業(yè)大學微電子系經(jīng)過充分調(diào)研、到用人企業(yè)走訪，逐步建立了一套新的人才教育培養(yǎng)模式：以學生競賽活動為抓手，通過競賽檢驗實踐教學水平的倒逼機制，最終建立基礎扎實、面向?qū)嵺`、考核靈活、形式多樣的實踐教學體系，更好的適應時代形勢和企業(yè)需求，培養(yǎng)出實踐動手能力強的應用創(chuàng)新人才。

我們以《集成電路版圖設計》課程為示范，學生利用這門課學習得到的專業(yè)知識和技能，參加工程背景深厚的“北京大學生集成電路設計大賽”，通過大賽的成績反饋，實踐教學課程的教學老師會按照實際需要調(diào)整教學內(nèi)容和方法，以適應實際水平近似工程設計的大賽。學生通過比賽可以評估自己知識結(jié)構的短板和實踐動手能力的欠缺，在后續(xù)課程中學習中能目標明確、態(tài)度端正的的學習專業(yè)知識和技能，清晰自己的求職定位和職業(yè)規(guī)劃。我們秉承以賽促學、以學助賽的教育理念，不斷提高學生的實踐動手能力，為實踐教學和學生競賽互動發(fā)展、相互促進探索出一條新的道路。

《集成電路版圖設計》課程是一門訓練學生掌握版圖設計的實踐教學課。我們首先改變教學方式，依據(jù)實踐第一的原則，聘請經(jīng)驗豐富的集成電路設計公司的工程師為主講教師實際操作EDA軟件，學校老師為輔講解設計理論，遵循工程性項目設計要求，從一個具體的經(jīng)典通用集成電路模塊入手為學生講解電路結(jié)構、設計方法、仿真驗證流程、版圖設計技巧和步驟，引導學生以系統(tǒng)的角度和觀點來看待集成電路版圖設計;同時改變以往老師理論講得多，學生動手機會少的學習模式，以學生為實踐教學主體，教師引導學生從最基本的模塊開始動手設計，從小到大，循序漸進，將十幾種基本模塊全部動手設計一遍并通過驗證，最終能根據(jù)實踐教學的課程要求，采用主流芯片加工廠的通用生產(chǎn)工藝，獨立完成一個功能完備、結(jié)構簡單的集成電路版圖，避免了以往的滿堂灌，大而全的教學方式，讓學生從工藝、材料、封裝、測試等基本加工程序去理解一塊集成電路生產(chǎn)的全過程，以及版圖在其中所承擔的角色和為什么這樣設計的物理原理，這將為學生今后的專業(yè)課程學習和職業(yè)教育奠定堅實的理論和實踐基礎。

通過學科競賽，實踐教學課程的教學大綱和教學內(nèi)容也需要改變。以往的實踐教學課程，偏重理論教學，缺乏實踐考核環(huán)節(jié)，設計題目陳舊，脫離生產(chǎn)實際，學生上交實習報告作為最終的評分依據(jù)，這無法反映學生對于課程真實的接受程度，無法考核學生的實際動手能力。競賽題目一般反映學科發(fā)展實時的技術要求和趨勢，同時反映企業(yè)界目前關心的技術問題和熱點。實踐教學課程的教學大綱和教學內(nèi)容可以參考競賽題目所反映出的共性問題加以修訂原有的教學大綱和教學內(nèi)容，讓學生接受真實工程背景、時效性強的專業(yè)實踐性教育和訓練，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的優(yōu)良學風，促進產(chǎn)、學、研協(xié)同發(fā)展的新教育理念很有意義。

北方工業(yè)大學微電子專業(yè)的學生通過參加幾屆“北京大學生集成電路設計大賽”，不僅鍛煉了實踐動手能力，也取得了良好的競賽成績;同時，實踐教學內(nèi)容和教學方式更加適應國家和企業(yè)對人才新的要求。因此，北方工業(yè)大學微電子系提出的學科競賽和實踐教學相互融合，共同發(fā)展的教育思路和人才培養(yǎng)模式做出了有益探索，值得更進一步的研究和推廣。

參考文獻

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第7篇：集成電路的設計方法及步驟范文

【關鍵詞】數(shù)字電路 故障檢測 診斷

當前，隨著全球經(jīng)濟一體化的建設，經(jīng)濟技術迅速發(fā)展，促使數(shù)字技術主導高科技產(chǎn)品層出不窮，同時已經(jīng)滲透到我們的日常生活中。但是在電子電路工作的過程中，會存在內(nèi)部或者外部原因造成電路出現(xiàn)各種問題，導致電路不能正常的工作。因此電子工程設計人員一項重要的任務就是要對工作電路進行檢修、檢測以及故障的診斷與排除。在實際生活中，數(shù)字電路故障檢測與診斷在電路設計與生產(chǎn)的過程中具有重要的意義。對數(shù)字電路進行檢修與診斷，對及時發(fā)現(xiàn)、修復數(shù)字電路中出現(xiàn)的問題具有重要影響。同時還能夠重新配置數(shù)字電路系統(tǒng)，有助于數(shù)字電路生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與改進。分析數(shù)字電路故障檢測與診斷，能夠提高數(shù)字電路的質(zhì)量、效率與可靠性。

1 數(shù)字電路以及故障的特點

數(shù)字信號主要是在時間與數(shù)值方面具有離散的信號，而數(shù)字電路就是用來處理和改變這些離散信號。其工作的原理就是利用這兩種狀態(tài)的元器件表示離散信號。這樣看起來較為復雜，但是基本的電路單元較為簡單。數(shù)字電路的元器件參數(shù)值方面具有較大的差異。因而不會出現(xiàn)由于電壓不高不低的電平。除去三態(tài)門之外，通常輸出的電平要么是低電平或者是高電平。因此，這兩種電平稱為了解數(shù)字電路的主要特征。由此可見，檢測事物存在一定的復雜性。并且其復雜性主要體現(xiàn)在待測電路存在大量的輸出與輸入變量，可能大于一百個變量。同時電路相應又具有時序性，有的還存在組合型。所集成的電路元器件與門都被安裝在芯片里面，不能度邏輯電平、輸入輸出波形進行檢測。類似模擬集成電路，僅僅可以在芯片的外部對其測試，而不能對數(shù)字IC內(nèi)部電路進行測試。所以，必須及時尋找出一種能夠簡單的完成對芯片內(nèi)部進行檢測的方法。

2 數(shù)字電路故障產(chǎn)生的原因

在數(shù)字電路運行的過程中，產(chǎn)生故障的原因有很多種。但是較為常見的故障筆者認為有這么幾種。首先，就集成數(shù)字電路而言，負載能力范圍具有一定性。常規(guī)與非門的輸出低電壓可以帶同類們的最大限度為10個。但是實際生活中這個輸出電壓所帶門遠大于理論值。這樣就容易導致電路輸出低電壓，造成電路破壞，使得電路不能穩(wěn)定運行。為避免這種情況的發(fā)生就需要使用負載的集成電路。其次，集成電路運行效率較低。在集成電路運行的過程中唯有第一組信號通過集成電路，并在電路內(nèi)部延時作用下穩(wěn)定輸出端時，另外一組信號才能進入。由此可見，造成電路運行效率低下的主要原因就在于電路內(nèi)部延時。如果輸入脈沖很高時也會導致輸出端不穩(wěn)定。檢測這一問題的過程相對復雜。因此，在設計邏輯電路時要采用運行效率高的集成電路。

3 數(shù)字電路故障檢測與診斷策略

在數(shù)字電路檢修的過程中，針對其中的故障需要采取有效的診斷策略，提高數(shù)字電路運行的效率。這樣不僅保證電路運行的質(zhì)量，還能夠減少檢修的次數(shù)。

3.1 隔離故障檢測與診斷

在檢測數(shù)字電路問題的過程中，第一步就應當根據(jù)故障的基本特點，最大限度的減少問題的區(qū)域，也就是將故障診斷與檢測進行隔離。這一環(huán)節(jié)對數(shù)字電路檢測具有十分重要的意義。在檢測的過程中，其檢測關鍵之處就是邏輯診斷與檢測。通常而言，如果電路信號消失，那么可以使用檢測探頭完成電路信號連接的線路實施診斷與檢測工作，從而快速找到消失的電路信號，并且檢測探頭上都安裝了邏輯存儲裝置。這樣就能夠?qū)?shù)字電路上具體的信號進行診斷與檢測。如果出現(xiàn)電路信號，就會被檢測器上的邏輯儲存裝置記錄下來，并通過顯示器顯示出來。從這一點就充分說明了數(shù)字電路上的脈沖信號能夠被檢測與診斷。通過縮小點路鼓掌范圍，來找到電路故障的具置。另外一種就是能夠有效的診斷和檢測數(shù)字故障的方法就是邏輯分析。在檢測的過程中利用邏輯分析儀對數(shù)字電路的設備進行檢測，分析電路運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及其輸出情況。

3.2 定位檢測與診斷

在數(shù)字電路出現(xiàn)故障的過程中，其最為關鍵的步驟就是檢測故障，將故障進行定位。一般情況下，在電路故障范圍縮小到一定范圍時，直至縮小到某一電路元件時，就能夠使用邏輯探頭、脈沖檢測儀等對數(shù)字電路的故障進行分析，并就其產(chǎn)生的影響進行分析。通過這種方法就能夠檢測出故障的具置。利用邏輯信號對數(shù)字電路的脈沖信號進行檢測，分析電路輸出與輸入信號的情況。依據(jù)獲取的信號判定數(shù)字電路運行的情況。研究表明，數(shù)字電路在日常的工作中，都會存在低電壓與高電壓。這兩者在運行的過程中能夠互相轉(zhuǎn)換。使用邏輯探頭等儀器進行檢測，如果有信號就能夠判斷出工作電路是正常。通常情況下，數(shù)字電路偶爾也會出現(xiàn)故障。因此，電路信號的時需不需要經(jīng)常檢測。

4 結(jié)語

總而言之，在數(shù)字電路獲得廣泛應用的過程中，在一定程度上對提高電器使用與質(zhì)量具有重要的影響。同時也進一步促進了電器產(chǎn)品性能的提高。但是，在此環(huán)節(jié)中我們應當充分的認識到，數(shù)字電路正常運行離不開故障的檢測與診斷。重視數(shù)字電路檢測與診斷，能夠全面提高數(shù)字電路應用水平與運行質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介

馬均（1990-），男，咸陽師范學院物理與電子工程學院電子信息工程專業(yè)本科在讀。

第8篇：集成電路的設計方法及步驟范文

電子技術是一門實踐性很強的課程，其中電子電路設計是一個重要的實踐環(huán)節(jié)，掌握單元電路的設計方法是每個電子工程師必備的能力。具體介紹了單元電子電路設計步驟及幾種重要單元電路的設計方法。

電子技術是一門實踐性很強的課程，加強技能的訓練及培養(yǎng)，是提高工程人員的素質(zhì)和能力的必要手段。在電子信息類教學中，電子電路設計是一個重要的實踐環(huán)節(jié)，著重讓學員從理論學習過渡到實際的應用，為以后從事技術工作打下堅實的基礎。

設計電子電路系統(tǒng)時，首先必須明確系統(tǒng)的設計任務，根據(jù)任務進行方案選擇，然后對方案中的各個部分進行單元的設計，參數(shù)計算和器件選擇，最后將各個部分連接在一起，畫出一個符合設計要求的完整的系統(tǒng)電路圖。因此，掌握單元電路的設計方法和實際設計電路的能力，是電子工程師必備的能力。

一、電子技術及單元電路概念

所謂電子技術是根據(jù)電子學的原理，運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的一門學科。包括信息電子技術和電路電子技術兩大分支。信息電子技術包括模擬電子技術和數(shù)字電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術，處理的方式有信號的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。

電子電路是由兩部分組成，即電子元件和電子器件。電子原件是指電子設備中的電阻器、電容器、變壓器和開關等，而電子器件通常由電子管、離子管、晶體管等構成。電子電路按組成方式可分為分立電路和集成電路。單元電路是整個電子電路系統(tǒng)的一部分，常用的單元電路有放大電路，整流電路，震蕩電路，檢波電路，數(shù)字電路。總體來說是與門，非門，或門及其組合的計數(shù)電路，觸發(fā)器，加減運算器等。單元電路的設計訓練是為了能提高整體電子電路的設計水平。

二、單元電路的設計步驟

1.明確任務

單元電路設計前都需明確本單元電路的任務，詳細擬定出單元電路的性能指標，這是單元電路設計最基本的條件。通過計算電壓放大的倍數(shù)、輸入及輸出電阻的大小，并且根據(jù)電路設計的簡單明了、成本低、體積小、可靠性高等特點進行單元電路的設計。

2.參數(shù)計算

參數(shù)計算是為了保證單元電路的功能指標達到所需的要求，參數(shù)計算需要電子技術知識，對這方面的理論要求很高。例如，放大器電路中我們通常需要計算各電阻值以及他們的放大倍數(shù)；振蕩器中我們通常需要計算電阻電容以及震蕩頻率。進行參數(shù)計算時，同一個電路可能得出不止一組數(shù)據(jù)，我們要注意選擇數(shù)據(jù)的方法，選擇的這組數(shù)據(jù)需要完成電路設計的要求，并且在實踐中能真正可行。

3.畫出電路圖

為詳細表述單元電路與整機電路的連接關系，設計時需要繪制完整的電路圖。通過單元電路之間的相互配合和前后之間的關系使得設計者盡量簡化電路結(jié)構。例如對于單元電路之間的級聯(lián)設計，在各單元電路確定以后，還要認真仔細地考慮它們之間的級聯(lián)問題，從而到達減少浪費，從而降低工作量。注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關系，模擬輸入、輸出，使得輸入、輸出、電源、通道間全隔離，將

轉(zhuǎn)貼于

直流電流、電壓信號分成多路相同或不同的電流、電壓信號，實現(xiàn)不同設備同時采集控制。

（1）注意電路圖的可讀性

繪圖時盡量把主電路圖畫在一張紙上，比較獨立和次要部分畫在令一張紙上，圖的端口和兩端做好標記，標出各圖紙之間信號的引入及引出。

（2）注意信號的流向及圖形符號

一般從輸入端和信號源畫起，又左至右或者由上至下按信號的流向依次畫出單元電路。圖中應加適當?shù)臉俗?，并且圖形符號要標準，

（3）注意連接線畫法

各元件之間的連接線應為直線，并且盡量減少交叉。通常情況下連接線應水平或垂直布置，無特殊情況不畫斜線，互相連接的交叉用原點表示。

三、幾種典型單元電路的設計方法

單元電路的設計是否合理，能夠關系到整個電子電路的設計是否能夠正常運行。因此，各個單元設計的工程師紛紛致力于單元電路的設計。

1.對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設計

穩(wěn)壓電源設計的一般思路是讓輸入電壓先通過電壓變壓器，再通過整流網(wǎng)絡，然后經(jīng)過濾波網(wǎng)絡最后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡。在單元電路中，對于串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路大體上可分為調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。經(jīng)過這樣設計的線路，具有過流及短路保護功能，當負載電流到達限額是能起到保護電路的功能工作。其具體設計方法為：對于整流出來的直流電是很少用來直接帶動負載，還必須濾波后降低其紋波系數(shù)，但這種電路不能起到穩(wěn)壓的作用。所以穩(wěn)壓電源都應滿足一定的技術指標。

2.單元電路之間的級聯(lián)設計

各單元電路確定以后，還要認真仔細地考慮它們之間的級聯(lián)問題。如電器特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合以及相互干擾等問題。

對于電氣性能相互匹配的問題有些涉及到的是模擬單元電路之間的匹配，有的涉及到的是數(shù)字單元電路之間的匹配，有的則需要兩者兼顧。從提高放大倍數(shù)和負載能力考慮，希望后一級的輸入電阻要大，前一級的輸入電子要小，但從改善頻率響應角度考慮，則剛好相反。

信號耦合方式有直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光耦合。直接耦合方式最簡單，但是在靜態(tài)情況下，存在兩個單元電路的相互影響，因此在電路分析時應加以考慮。

時序配合的問題比較復雜，先對系統(tǒng)中各個單元電路的信號關系進行詳細的分析，來確定系統(tǒng)的時序，以確保系統(tǒng)正常工作下的信號時序。最后設計出實現(xiàn)該時序的方法。

3.對于運算放大器電路的設計

運算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元，在實際電路中通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡共同組成某種功能模塊。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導體芯片當中。運算放大器的設計中，其基本參數(shù)應當選擇單、雙電源供電，電源電流。而且應當輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入電阻。并且轉(zhuǎn)換速率、建立時間。設計中應當正確認識、對待各種參數(shù)，不盲目片面追求指標的先進。其中值得引起重視的是：依據(jù)推薦參數(shù)在規(guī)定的消振引腳之間接入適當?shù)碾娙菹瘢@是為了消除運放的高頻自激，同時為了減小消振困難這一情況，應盡量避免兩級以上放大級級連。

第9篇：集成電路的設計方法及步驟范文

關鍵詞：地線；印刷板；環(huán)路；總線；控制

中圖分類號：TP336文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)26-6379-02

Research On Improving the Performance Index of PCB

LIU Shuang-qing, XIE Bao-ling

(The Basis of the Department of Computing in the Army Officer Academy, Heifei 230031, China)

Abstract: This paper starts from the detailed design of printing circuit boards,standardizes the ground wire’s design and optimiz? es the design of electromagnetic compatibility thermal effect and layout,thus improves the reliability and stability of printing cir? cuit.

Key words: ground wire; PCB; loop; bus; control

目前各類電子設備上的電子元器都是以印刷電路板為基體，通過焊接固定在PCB板上。電子產(chǎn)品在實際使用過程中會出現(xiàn)一些無法預知的問題，有時問題與PCB板電路原理圖的設計沒任何關系，也就是說原理圖是正確的。通過試驗分析，PCB板設計不當，會影響電子設備的可靠性。為了提高PCB板的可靠性和穩(wěn)定性，在設計過程中必須采用正確的設計步驟和方法。

1 PCB板器件布置

PCB板大小要根據(jù)元器件的多少來確定，面積過大會增加覆銅線的長度，引起阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本也得到相應的提高；如果設計過小，會影響散熱，同時會受到臨近線條的干擾。

在器件整體布置時，應把與該器件相關的電路盡量放在一塊，這樣會提高PCB板的抗噪聲效果。如圖1所示。CPU附近的晶振、時鐘發(fā)生器很容易產(chǎn)生噪聲，在設計時把它們放在一塊。噪音較大的元器件、大電流電路應盡量遠離邏輯電路，如果不影響產(chǎn)品的封裝，可以考慮另做電路板，這一點至關重要。

2配置去耦電容

在以直流為電源的回路中，所帶負載大小的變化會產(chǎn)生電源噪聲。數(shù)字電路中高低電平的轉(zhuǎn)換會引起很大的尖峰電流，產(chǎn)生瞬變的噪聲電壓。合理的配置去耦電容會降低負載變化所影起的噪聲，具體配置如下：

1)采用10～100uF的電解電容器跨接在電源的輸入端，如果PCB板尺寸足夠大，為了提高抗干擾性能，在電源端接100uF的電解電容器。

2）為了減少電源對集成電路的影響，在其電源端接上一獨石電容或瓷片電容，電容大小為0.01uF。有時在設計PCB板時，為了降低成本，將多片集成芯片緊挨在一起。不可能給每一芯片接上一電容，通常將幾個芯片分成一組，以組為單位接上一個容量為10uF的鉭電解電容器。

3）ROM、RAM等存儲型器件關斷時電流變化大，抗噪聲能力弱，用一個去耦電容直接接在電源和地之間。

4）設計去耦電容時，引腳越短越好，尤其是在設計高頻電路時，最后采用貼片電容。

3電磁兼容性設計

電磁兼容性是指電子設備抗電磁干擾的一個重要指標。為了提高電子設備對外界的抗干擾能力，確保其在特定的電磁環(huán)境中工作正常，減小對其它設備的電磁干擾而采取的一個設計方法。

3.1導線寬度

PCB板中的導線具有一定的電感量，這個電感量的大小與其寬度成反比，與導線的長度成正比。在實際電路中的時鐘引線、總線常常會產(chǎn)生很大的瞬變電流，這種導線要盡可能的短。1.5mm左右的印刷導線完全可以滿足分立元件電路的要求；0.2～1.0mm之間印刷導線可以滿足集成電路要求。

3.2布線策略

為了減少導線電感量，設計時可以采用平行走線，但這樣設計會增加分布電容。具體設計時在PCB板的一面橫向布線，另一面縱向布線，在交叉位置用過孔相連。設計時避免長距離的平行走線，這樣會減小PCB板中導線與導線之間的干擾，在設計時讓線與線之間保持足夠大的距離，條件允許的情況下，在敏感的信號線之間增加一條接地線，信號線與電源線做到不交叉，這樣會減小電源對信號的影響。

4地線設計

地線的設計和電源一樣重要，合理安排接地方式和接地點的位置。把不同電氣特性的地分開設計，在設計地線時應注意以下幾點：

1）分開設計數(shù)字電路和模擬電路，在實際設計PCB板時往往會有高速邏輯電路和低速的線性電路，盡可能的將它們分開設計，邏輯電路應該接邏輯地，線性電路應該接電源地，必須強制將它們分開接地。電源地線上的電流大，為了減小接地電阻，盡可能的加粗電源的地線。

2）在不影響設計器件布局的情況下，地線盡可能的加粗。地線設計過細，地線的電阻會變的很大，地線上的壓降和電流成正比，點與點之間的電位發(fā)生改變。特別是對時鐘信號影響最大，在對時鐘周期要求較高的數(shù)字電路中，有可能影響電路的正常工作，電路的抗噪能力差。因此在設計PCB板的地線時應加大接地線面積，使它能通過PCB板3倍的允許電流，設計的地線應大于3mm。

3）設計數(shù)字地時，采用環(huán)形接地。隨著集成電路的廣泛應用，在設計時盡量使用集成電路，有時PCB上放置了很多集成芯片，這樣空間有限，地線不能設計太粗。如果在它們周圍有能耗高的元件時，地線上會產(chǎn)生很大的電位差，抗噪聲能力降低。采用環(huán)形接地可以減小接地點的電位差，提高PCB板的抗噪聲能力。

5熱設計

元器件在PCB板合理安裝能提高設計的散熱能力，其器件在PCB板上的排列要科學合理，不能過于隨意。

在放置集成芯片時，當電子設備采用空氣對流散熱時，在對集成芯片布局時采用縱向排列，如圖2所示；當電子設備采用強制散熱時，在對集成芯片布局時采用橫向排列，如圖3所示。PCB板上的元器件應根據(jù)其發(fā)熱的高低和散熱的程度分開排列。冷卻氣流的最上游放置發(fā)熱量小或耐熱性差的器件，冷卻氣流最下游放置發(fā)熱量大或耐熱性好的器件。

大功率器件水平排列時，將其設置在PCB板的邊沿，以便縮短傳熱路徑；在垂直排列時，將其設置在印制板上方，這樣可以減小其溫度對其它器件的影響。

溫度比較敏感的器件應特別注意，器件的溫度對它的電氣性能影響較大，不能把它放置在發(fā)熱器件的上端，如大功率電源器件上。

很多電子設備都是依靠空氣的自然散熱，采用強制散熱的很少。在設計時，應分析設備中氣流流動的路徑，合理的安排器件的位置。PCB板在器件布局時不要留有較大的空域，這空域會減少空氣的阻力，熱氣流增大，空域附近的元器件溫度比其它地方的器件高，影響器件的穩(wěn)定性。

大量實踐經(jīng)驗表明，器件的排列方式影響印刷電路的溫升，規(guī)劃好器件的布局可以降低印刷電路的溫度，降低設備的故障率。

6小結(jié)

通過優(yōu)化印刷電路板的設計規(guī)則，改善了PCB板的可靠性和穩(wěn)定性。但其性能也不同程度取決于具體電路，在設計中還需根據(jù)具體電路的功能、設備的使用環(huán)境等因素來綜合考慮，才能最大程度地保證PCB板的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]余家春.Protel99SE電路設計實用教程[M].北京:中國鐵道出版社,2003.