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對集成電路的認識和理解范文第1篇

關(guān)鍵詞：集成電路工藝原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，副教授。（上海?200090）

基金項目：本文系上海自然科學(xué)基金（B10ZR1412400）、上海市科技創(chuàng)新行動計劃地方院校能力建設(shè)項目（10110502200）資助的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）29-0046-01

微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大量的高質(zhì)量集成電路人才。優(yōu)秀的集成電路設(shè)計工程師需要具備一定工藝基礎(chǔ)，集成電路工藝設(shè)計和操作人員更需要熟悉工藝原理及技術(shù)，以便獲得性能優(yōu)越、良率高的集成電路芯片。因此“集成電路工藝原理”是微電子專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，其主要內(nèi)容是介紹VLSI制造的主要工藝方法與原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝方法及其原理，熟悉集成電路芯片制作的工藝流程，并具有一定工藝設(shè)計及分析、解決工藝問題的能力。課程的實踐性、技術(shù)性很強，需要大量的實踐課程作為補充。但是超大規(guī)模集成電路的制造設(shè)備價格昂貴，環(huán)境條件要求苛刻，運轉(zhuǎn)與維護費用很大，國內(nèi)僅有幾所大學(xué)擁有供科研、教學(xué)用的集成電路工藝線或工藝試驗線，很多高校開設(shè)的實驗課程僅為最基本的半導(dǎo)體平面工藝實驗，僅可以實現(xiàn)氧化、擴散、光刻和淀積等單步工藝，而部分學(xué)校僅能開設(shè)工藝原理理論課程。所以，如何在理論教學(xué)的模式下，理論聯(lián)系實踐、提高教學(xué)質(zhì)量，通過課程建設(shè)和教學(xué)改革，改善集成電路工藝原理課程的教學(xué)效果是必要的。如何利用多種可能的方法開展工藝實驗的教學(xué)、加強對本專業(yè)學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰蛯嶋H工作能力以及專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、提高微電子工藝課程的教學(xué)質(zhì)量，是教師所面臨的緊迫問題。

一、循序漸進，有增有減，科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

1.選擇優(yōu)秀教材

集成電路的復(fù)雜性一直以指數(shù)增長的速度不斷增加，同時國內(nèi)的集成電路工藝技術(shù)與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，故首先考慮選用引進的優(yōu)秀國外教材。本課程首選教材是國外電子與通信教材系列中美國James D.Plummer著的《硅超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)—理論、實踐與模型》中文翻譯本。這本教材的內(nèi)容豐富、全面介紹了集成電路制造過程中的各工藝步驟；同時技術(shù)先進，該書包含了集成電路工藝中一些前沿技術(shù)，如用于亞0.125μm工藝的最新技術(shù)、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝。另外，該書與其他硅集成電路工藝技術(shù)的教科書相比，具有顯著的兩個優(yōu)點：其一是在書中第一章就介紹了一個完整的工藝過程。在教學(xué)過程中，一開始就對整個芯片的全部制造過程進行全面的介紹，有且與學(xué)生正確建立有關(guān)后續(xù)章節(jié)中將要討論的各個不同的特定工藝步驟之間的相互聯(lián)系；其二是貫穿全書的從實際工藝中提取的“活性”成分及工藝設(shè)計模擬實例。這些模擬實例有助于清楚地顯示如氧化層的生長過程、摻雜劑的濃度分布情況或薄膜淀積的厚度等工藝參數(shù)隨著時間推進的發(fā)展變化，有助于學(xué)生真正認識和理解各種不同工藝步驟之間極其復(fù)雜的相互作用和影響。同時通過對這些模擬工具的學(xué)習(xí)和使用，有助于理論聯(lián)系實際，提高實踐教學(xué)效果。因而本教材是一本全面、先進和可讀性強的專業(yè)書籍。

2.科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容

如前所述，本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理，并具有一定的工藝設(shè)計和分析能力。本課程僅32學(xué)時，而教材分11章，共602頁，所以課堂授課內(nèi)容需要精心選擇。一方面，選擇性地使用教材內(nèi)容。對非關(guān)鍵工藝，如第1章的半導(dǎo)體器件，如PN二極管、雙極型晶體管等知識已經(jīng)在前續(xù)基礎(chǔ)課程“半導(dǎo)體物理2”和“半導(dǎo)體器件3”中詳細介紹，所以在課堂上不進行講授。另一方面，合理安排教材內(nèi)容的講授次序。教材在講授晶片清洗后即進入光刻內(nèi)容，考慮工藝流程的順序進行教學(xué)更有利于學(xué)生理解，沒有按照教條的章節(jié)順序，教學(xué)內(nèi)容改變?yōu)榘凑涨逑?、氧化、擴散、離子注入、光刻、薄膜淀積、刻蝕、后端工藝、工藝集成等順序進行。

另一方面，關(guān)注集成電路工藝的最新進展，及時將目前先進、主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中，如在課堂教學(xué)中介紹INTEL公司即將投產(chǎn)的采用了22nm工藝的代號為“Ivy Bridge”的處理器等。同時，積極邀請企業(yè)工程師或?qū)＜议_展專題報告，將課程教學(xué)和行業(yè)工藝技術(shù)緊密結(jié)合，提高學(xué)生的積極性及主動性，提高教學(xué)效果。

3.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，需要隨時跟蹤集成電路制造工藝的發(fā)展動態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置若干集成電路工藝發(fā)展前沿與技術(shù)動態(tài)相關(guān)的專題，讓學(xué)生自行查閱、整理資料，每一專題選派同學(xué)在課堂上給大家講解。例如，在第一章講解集成電路工藝發(fā)展歷史時，要求同學(xué)前往國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃網(wǎng)站，閱讀最新年份的國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，完成如最小特征指標(biāo)、工作電壓等相關(guān)技術(shù)指數(shù)的整理并作圖說明發(fā)展趨勢等。這樣一方面激發(fā)了學(xué)生的求知欲，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)提高專業(yè)知識的能力。

二、豐富教學(xué)手段，進行多樣化、形象化教學(xué)

對集成電路的認識和理解范文第2篇

Abstract： IC technology is the main courses of Electronic Science and Technology major in Shenyang University of Chemical Technology, course contents, which content is extensive, range of knowledge is wide, application is wide, and content updates fast. This paper, combining with the current requirements of undergraduate teaching, explored the teaching method and course content and so on and achieved good results.

關(guān)鍵詞： 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；集成電路工藝學(xué)課程；教學(xué)改革

Key words： electronic science and technology major; IC technology courses; teaching reform

中圖分類號：G42文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）13-0223-01

1 信息時代需要優(yōu)秀的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)具有多學(xué)科滲透、應(yīng)用性強、主要服務(wù)于IC行業(yè)等鮮明特點。能夠從事電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究、設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和管理的高級人才。目前國內(nèi)開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)校有：天津大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等幾十所學(xué)校。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生對集成電路工藝學(xué)中的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。主要研究氧化、擴散和離子注入等相關(guān)技術(shù)。使學(xué)生掌握光刻、刻蝕和蒸發(fā)濺射等的基本概念及基本技術(shù)，對集成電路工藝學(xué)有比較全面、系統(tǒng)的認識和了解。

2 我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)

該專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力：①掌握信息科學(xué)、電子學(xué)和計算機科學(xué)學(xué)科的基本理論、基本知識；②微電子技術(shù)系統(tǒng)及其決策支持與安全防護系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法和研制技術(shù)；③具有使用計算機和儀器設(shè)備解決工程問題的能力；④具有創(chuàng)新意識和獨立獲取新知識的能力。

3 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)集成電路工藝學(xué)課程教學(xué)改革探討

3.1 集成電路工藝學(xué)的內(nèi)涵 集成電路工藝學(xué)是利用研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發(fā)等一整套平面工藝技術(shù)，在一小塊硅單晶片上同時制造晶體管、二極管、電阻和電容等元件，并且采用一定的隔離技術(shù)使各元件在電性能上互相隔離。然后在硅片表面蒸發(fā)鋁層并用光刻技術(shù)刻蝕成互連圖形，使元件按需要互連成完整電路，制成半導(dǎo)體單片集成電路。隨著單片集成電路從小、中規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，平面工藝技術(shù)也隨之得到發(fā)展。例如，擴散摻雜改用離子注入摻雜工藝；紫外光常規(guī)光刻發(fā)展到一整套微細加工技術(shù)，如采用電子束曝光制版、等離子刻蝕、反應(yīng)離子銑等；外延生長又采用超高真空分子束外延技術(shù)；采用化學(xué)汽相淀積工藝制造多晶硅、二氧化硅和表面鈍化薄膜；互連細線除采用鋁或金以外，還采用了化學(xué)汽相淀積重摻雜多晶硅薄膜和貴金屬硅化物薄膜，以及多層互連結(jié)構(gòu)等工藝。

3.2 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)集成電路工藝學(xué)課程教學(xué)改革措施

3.2.1 教學(xué)內(nèi)容 ①授課體系和重點；課程根據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向的學(xué)生培養(yǎng)要求，著重從硅工藝的角度出發(fā)，理論方面力求清楚易懂，闡述微電子學(xué)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)、光電現(xiàn)象和光電效應(yīng)，重點介紹常用工藝原理、特性和參數(shù)。為了更好的運用硅基器件，對各類器件的電路也作了詳細的分析，同時給出實際應(yīng)用系統(tǒng)舉例。②所講授的知識要緊跟科學(xué)發(fā)展前沿；集成電路工藝學(xué)教科書對于迅猛發(fā)展的集成電路工藝學(xué)來說，既是基本的，又是滯后的，教師授課時如果按教材講解，往往會帶來知識陳舊、講課形式單一、內(nèi)容枯燥乏味的后果，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性下降。因此在教學(xué)過程中刪掉一些陳舊過時的內(nèi)容，及時補充和更新教學(xué)內(nèi)容，增添一些現(xiàn)代集成電路工藝學(xué)的前沿知識，特別是體現(xiàn)本學(xué)科專業(yè)特色的一些前沿知識，從而緊跟集成電路工藝學(xué)的前沿，給學(xué)生提供充分的科學(xué)探索和求真的空間。③注重課程與專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域間的聯(lián)系；專業(yè)課可理解為某一學(xué)科的基礎(chǔ)課程，是通向?qū)W科廣闊領(lǐng)域的橋梁。它的基本功能是引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)科專業(yè)發(fā)展方向，使其在日后的學(xué)習(xí)工作中能自如的在該學(xué)科專業(yè)的深度和廣度上鉆研、拓展。因此在講授課程各部分內(nèi)容時，電子科學(xué)專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域緊密相連。例如針對硅片生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，在課程講授過程中可適當(dāng)加入集成電路制造技術(shù)的應(yīng)用熱點以及在IC行業(yè)中的應(yīng)用等方面的內(nèi)容，使該專業(yè)的學(xué)生了解所學(xué)課程內(nèi)容在該領(lǐng)域的應(yīng)用、研究熱點及發(fā)展前景。

3.2.2 教學(xué)方法 ①利用現(xiàn)代教育技術(shù)的各種多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行教學(xué)，例如投影、幻燈、錄像等多媒體資料，充分發(fā)揮其信息容量大、方便快捷、形象直觀、教學(xué)效率高的優(yōu)勢。這樣使用這些教學(xué)工具，既使教師能方便清楚地講授專業(yè)課中的各種圖片資料內(nèi)容，又省去了教師課堂現(xiàn)場作圖的時間，在有限的時間內(nèi)能講授更多的內(nèi)容，提高了講課的信息量。因此教師要積極制作教學(xué)課件、開發(fā)利用網(wǎng)絡(luò)上豐富的信息資源，下載適合學(xué)生閱讀的科研論文，并推薦給學(xué)生參考。這是開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)意識和科研意識的有效方法。②采用講座與講授相結(jié)合的教學(xué)方法。在進行基礎(chǔ)理論教學(xué)的適當(dāng)時機，安排集成電路方面科技知識的專題講座，穿插現(xiàn)代集成電路科技知識，使學(xué)生既強化基礎(chǔ)理論訓(xùn)練，又熟悉了解較多的現(xiàn)代集成電路科技知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識。

3.2.3 教學(xué)目標(biāo) 在集成電路課程改革中，把教學(xué)目標(biāo)從以科學(xué)知識教育為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷崿F(xiàn)科學(xué)教育和人文教育的融合，培養(yǎng)敢于創(chuàng)新、善于思索、具有團隊協(xié)作精神的21世紀(jì)新型人才。長期以來，我國大學(xué)文、理、工分校，存在著科學(xué)教育與人文教育的脫離，造成理工科生的人文文化知識和文科生的科學(xué)常識知之甚少。針對電子科學(xué)與技術(shù)的工科學(xué)生，應(yīng)在進行科學(xué)知識教育的同時注重培養(yǎng)其人文精神，例如在講解集成電路課程中的科學(xué)概念、原理、方法時可提到發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的動機，提到科學(xué)家如何通過艱苦的努力甚至犧牲生命取得創(chuàng)新，以及這些成果的應(yīng)用對社會可能造成的影響等，從而使之潛移默化地對學(xué)生進行自然的而不是勉強的人文教育。

參考文獻：

對集成電路的認識和理解范文第3篇

關(guān)鍵詞：555集成電路；工作原理；電路分析

浙江省教育改革走在全國前列，從2014屆開始，通用技術(shù)中的《電子控制技術(shù)》作為高考的選考內(nèi)容，這對于全省通用技術(shù)教師教學(xué)來說是個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大多數(shù)教師不是電子技術(shù)專業(yè)出身，有些從物理教師轉(zhuǎn)行過來，更甚的是從生物、化學(xué)、文科等教師中轉(zhuǎn)行過來，對電子技術(shù)專業(yè)知識相當(dāng)?shù)膮T乏，且現(xiàn)使用的蘇教版《電子控制技術(shù)》教材，沒有經(jīng)過教學(xué)實踐檢驗，所以教材中有些錯誤的內(nèi)容沒有訂正。這樣情況下，我們有必要對555集成電路有全面的正確認識，并能分析其在電路中的工作原理和實際應(yīng)用。

一、555集成電路命名規(guī)則和常見封裝形式

555集成電路芯片的生產(chǎn)廠家眾多，常見的有NE555、CA555、MC7555、CB7555.那它們的命名規(guī)則是怎樣的呢？

如果用TTL工藝制作的稱為雙極型集成電路，用CMOS工藝制作的稱為CMOS集成電路。所有雙極型集成電路型號最后3位數(shù)碼都是555；所有CMOS產(chǎn)品型號最后4位數(shù)碼都命名為7555；如果一個芯片上集成兩個555并共用一組電源叫雙定時器。雙極型雙定時器產(chǎn)品命名為556；CMOS雙定時器命名為7556。雙極型和CMOS型555定時器的功能和外部引腳的排列完全相同。

雙極型的555集成電路工作電壓為4.5V―15V，第3腳輸出（驅(qū)動電流）可達200mA，可直接驅(qū)動小型繼電器，但缺點是靜態(tài)電流也偏大。

CMOS型的7555集成電路工作電壓2―18V，靜態(tài)電流很小，只有80uA，特別適合于使用電池、低電源電壓場合。但7555的第3腳驅(qū)動電流很小，只有1mA，不能直接驅(qū)動繼電器，需要通過三極管的放大來驅(qū)動繼電器。

二、555芯片等效電路結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）555等效功能電路圖。

雖然很多半導(dǎo)體器件公司都生產(chǎn)各自型號的555集成電路，但其內(nèi)部電路大同小異，且都具有相同的引腳功能端。

555集成電路內(nèi)部等效電路圖

555集成電路由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器（555由此得名）、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G3組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號。其中1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V―3V，輸出電流可達200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V―15V范圍內(nèi)使用。

（2）555集成電路工作原理分析

5腳經(jīng)0.01uF電容接地，以防止引入干擾；比較器C1比較電壓為2/3VCC，C2的比較電壓為1/3VCC。

①當(dāng)R（__）=0時，Q（__）=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。

②當(dāng)R（__）=1、UTH>2VCC/3、UTR（____）>VCC/3時，C1=0、C2=1，Q（__）=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。

③當(dāng)R（__）=1、UTHVCC/3時，C1=1、C2=1，Q（__）、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。

④當(dāng)R（__）=1、UTH

三、教材555電路案例分析

案例1.雞蛋孵化溫度控制器的設(shè)計電路圖如下（教材P99頁）

對于這個電路圖根據(jù)我們之前對555原理的分析，發(fā)現(xiàn)教材對該電路的設(shè)計和分析有錯誤：

（1）圖中三個箭頭處應(yīng)加上圓點，表示電路是連接的。

（2）將 CB7555 改為 NE555，因CB7555 是 CMOS 型的集成電路，輸出電流只有1mA，驅(qū)動能力不夠。NE55是雙極型集成電路，能輸出200mA，能直接驅(qū)動繼電器。

（3）文字描述有誤。這里的 555 是工作于雙穩(wěn)態(tài)。

把熱敏電阻Rt1放入盛有37℃的水的燒杯中，調(diào)節(jié)可變電阻Rp1，使NE555的2腳電壓低于VCC/3，6腳的電壓低于2VCC/3，3腳輸出高電平，點亮V1，繼電器觸點J-1閉合，電熱器開始加熱。

案例2 555電路組成的水箱閉環(huán)電子控制系統(tǒng)電路圖（教材P104頁）

電路分析如下：

當(dāng)水位低于b點時，555電路中的AC和BC都斷開，所以2腳和6腳輸入都是低電平，由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出高電平，V4飽和導(dǎo)通，繼電器J吸合，電動機M工作抽水。由于3腳高電平，所以V1導(dǎo)通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態(tài)是高電平V2截止，有水指示燈不亮。

電動機M抽水時，水位上升，如果在ab之間，相當(dāng)于BC導(dǎo)通，AC斷開，則2腳輸入為高電平（大于VCC/3），6腳為低電平（小于2VCC/3），由555邏輯功能表分析可知，3腳輸出狀態(tài)不變，由原來的狀態(tài)決定，即3腳輸出高電平，V4飽和導(dǎo)通，繼電器J吸合，電動機M還是繼續(xù)工作抽水；由于3腳高電平，所以V1導(dǎo)通，打水指示燈亮。7腳輸出狀態(tài)是高電平V2截止，有水指示燈不亮。

當(dāng)水位到達a時，AC接通，6腳主電平（大于2VCC/3），則3腳和7腳輸出低電平，則V4和V1截止，繼電器J斷開，電動機M停止抽水，V1打水指示燈滅。由于7腳低電平，則V2導(dǎo)通，則有水指示燈亮。

當(dāng)水位下降時，AC斷開，BC接通，則6腳輸入是低電平（小于2VCC/3），而2腳輸入是高電平（大于VCC/3），3腳輸出狀態(tài)保持不變，即輸出為低電平，抽水機不工作。

當(dāng)水位下降到b時，電路工作情況跟（1）一樣，抽水機又工始工作，又重復(fù)前面的周期運行情況。

以上是對教材兩例的糾錯和電路原理分析，但555電路的應(yīng)用有很多種，如接成單穩(wěn)態(tài)電路，可用在555觸摸定時開關(guān)和定時器；還可以外接電容器，組成多諧振蕩器，我們教師首先掌握555電路等效功能電路和基本的邏輯關(guān)系，對于實際電路也可以通過上面例子的分析方法，相信一定能理解其他555電路工作原理的，在電子控制技術(shù)教學(xué)中會更加得心應(yīng)用，心中有底氣。

參考文獻：

對集成電路的認識和理解范文第4篇

【關(guān)鍵詞】高等職業(yè)教育 模擬電子技術(shù) 教學(xué)方法

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》作為高等職業(yè)院校電子、機電類等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性和實踐性都很強。深入探討其教學(xué)方法并有效實施，對學(xué)生熟悉掌握電子線路知識以及培養(yǎng)學(xué)生能力有著十分重要的作用。一直以來，作為一名擔(dān)任專業(yè)基礎(chǔ)的教學(xué)與研究的教師，在教學(xué)中，堅持“理論與實踐并重”的教學(xué)理念，在理順知識體系架構(gòu)、高效發(fā)揮課堂教學(xué)效率的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)經(jīng)驗，使教學(xué)得到很好的效果。

第一步：整體把握、精選內(nèi)容

明確課程在整個教學(xué)計劃中的地位和作用、基本要求、基本內(nèi)容和本課程與后續(xù)課程的聯(lián)系，在分立元件構(gòu)成的電子線路和集成電路構(gòu)成的電子線路上，集成電路的應(yīng)用范圍迅速擴大，集成電路是在分立元件電子線路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而從事電子技術(shù)工作必須熟悉分立元件電子線路。所以選擇授課內(nèi)容時，應(yīng)以分立元件構(gòu)成的單元電子線路為基礎(chǔ)，以“分立元件電路為集成電路服務(wù)”的原則來突出集成電路，為進一步學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用集成電路打好扎實的基礎(chǔ)。

第二步：重點突出、應(yīng)用為主

在教學(xué)內(nèi)容上則突出高職教育的特點，主動適應(yīng)社會實際需要，注重應(yīng)用性、針對性，注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和解決實際問題的能力?；A(chǔ)理論要以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度，以掌握概念、強化應(yīng)用為重點。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)有很強的實用性，對過去模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)偏重過細的計算，而對運用講得偏少，特別是模擬集成電路的運用，學(xué)生畢業(yè)后工作有很難適應(yīng)之感。傳統(tǒng)的教學(xué)模式重在細節(jié)，而忽略了整體概念，不利于學(xué)生“應(yīng)用能力”的培養(yǎng)。因此授課時應(yīng)有側(cè)重點，著重于新的思想、方法和應(yīng)用，著重于所謂粗線條分析。應(yīng)與實際電路相結(jié)合，讓學(xué)生對電路的應(yīng)用有更清楚、更實際的認識。

第三步：充分調(diào)動、主動學(xué)習(xí)

學(xué)生一般都有強烈的求知欲望和參與意識，上課時應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性。教師上課時，應(yīng)先提出一些問題，讓學(xué)生帶著問題聽課，并積極思考，與教師一起去解決問題。這樣學(xué)生就能提高興趣，增強學(xué)習(xí)的主動性。如在講一個新電路時，可以從一個熟知的電路人手，設(shè)計一系列由淺入深、由易到難的問題，形成一個指向明確、思路清晰、具有內(nèi)在聯(lián)系的問題鏈引導(dǎo)學(xué)生不斷地解決問題，不斷地改進、完善，從而使一個原本簡單、熟悉的電路逐漸演變成一個具有新功能和新特點的新電路。授課時，以提出問題、分析問題、解決問題為線索，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。

第四步：讀圖訓(xùn)練、提高能力

讀圖即是閱讀一些典型圖例，弄清其信號通道、元件作用、電路功用及一些特殊環(huán)節(jié)的工作原理?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容抽象，且很多概念有獨立性，重復(fù)記憶少，學(xué)生難學(xué)易忘，并且往往是學(xué)完以后還不知這些知識用在何處，怎么聯(lián)系。而一張綜合電路圖通常包含好幾個單元的概念，覆蓋面廣，綜合性強。讀懂一張圖可以幫助學(xué)生把各單元的知識，甚至其他學(xué)科的知識縱向、橫向地聯(lián)系起來，使知識系統(tǒng)化。同時，讀圖還是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力及分析判斷能力的重要方法。實踐證明，讀圖訓(xùn)練是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展學(xué)生綜合能力的有效途徑，也是《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程一個必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，它為教學(xué)雙方提供了廣闊的學(xué)習(xí)空間。

第五步：講究方法、自主學(xué)習(xí)

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》要求學(xué)生既要掌握一定的理論知識，又需要學(xué)會分析電子線路。要使學(xué)生盡快適應(yīng)電子技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，在傳授知識的同時，關(guān)鍵還要教給他們正確的學(xué)習(xí)方法，提高他們的自學(xué)能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。我要求學(xué)生課前進行預(yù)習(xí)，把不懂的內(nèi)容記錄下來。聽課時，有重點地聽課，這樣才能提高學(xué)習(xí)效率。其次，要求學(xué)生會記筆記，教會學(xué)生做好課堂筆記，有利于學(xué)生接受和掌握新知識。再者，要求學(xué)生課后復(fù)習(xí)，鞏固課堂所學(xué)知識，加深對所學(xué)知識的理解，使之掌握得更牢固。

第六步：結(jié)合實驗、重在實際

電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門具有工程特點和實踐性極強的課程，為幫助學(xué)生理解、應(yīng)用所學(xué)的理論知識，應(yīng)進行相應(yīng)的實驗?？梢愿鶕?jù)給定的實驗電路圖連線，然后測試電路的性能指標(biāo)，讓學(xué)生學(xué)會常用電子儀器的使用和測試方法，學(xué)會閱讀和查閱電子器件（特別是集成電路塊）的外引線和功能表，學(xué)會分析電子電路的故障和排除故障的方法，培養(yǎng)學(xué)生進行電子電路實驗最基本的技能和實驗動手能力，使學(xué)生畢業(yè)后能在很短的時間內(nèi)適應(yīng)工作環(huán)境，著手實際工作。注重實踐，加強實驗教學(xué)和實踐活動，培養(yǎng)創(chuàng)新能力?，F(xiàn)在的高職學(xué)生都具有文化程度參差不齊、理論基礎(chǔ)水平較薄弱的特點，面對復(fù)雜且枯燥的理論推導(dǎo)以及難記的式子，學(xué)生往往缺乏學(xué)習(xí)熱情。所以，在教學(xué)過程中我采用重實踐、輕理論的策略，這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又能通過實踐來掌握理論，在實踐中鞏固理論，用理論指導(dǎo)實踐，從而達到較好掌握知識、提高實踐能力、創(chuàng)新能力的目的。如在《模擬電子技術(shù)》半導(dǎo)體及放大電路教學(xué)中，其主要目的是使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握半導(dǎo)體器件的特性、使用、測試方法以及放大器工作原理等。我把一些實際單元電路小制作搬到課堂上，有針對性地把教材需要掌握的知識和單元電路融合起來，并且在實驗報告編排上也下點工夫，就會收到事半功倍的效果。

【參考文獻】

[1]李雅軒. 模擬電子技術(shù)，2000（9）.

對集成電路的認識和理解范文第5篇

關(guān)鍵詞：SOPC技術(shù)；教學(xué)內(nèi)容；工程系統(tǒng)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0062-02

可編程片上系統(tǒng)（system on programmable chip，簡稱SOPC）是在一個可編程芯片上集成一個完整的系統(tǒng)，對所有或必要的電路進行集成。此處所指完整系統(tǒng)包括中央處理器、存儲器、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路以及電路等；SOPC將原先由許多集成電路組成的電子系統(tǒng)集成在一個單片可編程硅片上，它已經(jīng)不再是一種功能單一的單元電路，而是將完整的系統(tǒng)功能集成在一起，成為一個專用功能的電子系統(tǒng)芯片。SOPC是目前集成電路在知識集成階段的發(fā)展主流和方向，是大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機輔助技術(shù)、電子設(shè)計自動化技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)高度發(fā)展和融合的產(chǎn)物。SOPC技術(shù)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的主要手段，是現(xiàn)代電子工程師必須要掌握的技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。[1，2]但是“SOPC技術(shù)”課程作為一門融合度高、綜合性強的專業(yè)課在電子信息工程專業(yè)教學(xué)中也存在一定的問題：第一，教學(xué)內(nèi)容多，而教學(xué)時數(shù)少；第二，教材知識點系統(tǒng)化程度低，各知識點間聯(lián)系不充分；第三，授課方式未能充分體現(xiàn)課程的工程實踐特點，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性未被完全調(diào)動。針對這些問題，提出了一些相應(yīng)改革方案：適當(dāng)增加理論知識點所對應(yīng)的現(xiàn)實例子，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性；合理安排教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化知識點布局，做到課程知識點成體系；突出案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程思想；強化工程實踐，提高學(xué)生綜合運用相關(guān)知識理論分析和設(shè)計系統(tǒng)的能力。

一、突出實例，激發(fā)興趣

“SOPC技術(shù)”課程知識點分布范圍廣泛，涉及可編程器件、C語言程序設(shè)計、微處理器、硬件描述語言、嵌入式系統(tǒng)、總線等，涵蓋了眾多課程的內(nèi)容。如果一味脫離實際地灌輸理論知識點，就會使課程失去其工程前沿的本質(zhì)特點，從而使學(xué)生對這門課程失去興趣。如何在課堂上利用有限的時間，結(jié)合具體實例來闡述知識點，使其有明確的實際意義，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣是本課程教學(xué)的重要任務(wù)。在講解抽象的知識點時，注意引用與當(dāng)前科技熱點相聯(lián)系的實例，使實例具有直觀性、鮮明性和實效性，以期最大程度引起學(xué)生的關(guān)注。在具體的課堂實踐中，進行以下嘗試：

第一，在第一章緒論講授SOPC基本概念時，利用圖片形式表述集成電路發(fā)展的各個發(fā)展階段，逐步引出SOPC的概念，讓學(xué)生在了解SOPC技術(shù)由來的同時，還能夠掌握SOPC的技術(shù)優(yōu)勢。具體來說，利用世界上第一個晶體管及其發(fā)明者William Shockley的圖片表征晶體管發(fā)展階段，利用世界上第一個集成電路及其發(fā)明者Jack Kilby的圖片表示小規(guī)模集成電路階段，利用學(xué)生比較熟悉的74LS148編碼器芯片和74LS153數(shù)據(jù)選擇器芯片闡述中規(guī)模集成電路階段，利用典型的CPU芯片圖片說明大規(guī)模集成電路階段和超大規(guī)模集成電路階段。利用圖片給學(xué)生們強烈的視覺沖擊，使其初步理解SOPC技術(shù)在當(dāng)前高新領(lǐng)域中的作用。

第二，在講授SOPC系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計時，首先，播放波音公司客機協(xié)同設(shè)計的視頻資料，讓學(xué)生對最先進的協(xié)同設(shè)計思想有一個直觀的認識；其次，以該系統(tǒng)為分析對象，講述如何實現(xiàn)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的劃分，如何實現(xiàn)各個設(shè)計人員的分工與協(xié)作；再次，引入SOPC系統(tǒng)設(shè)計問題，講述SOPC系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的功能劃分、功能實現(xiàn)、系統(tǒng)協(xié)同問題；最后，對SOPC的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計步驟進行總結(jié)與歸納。通過這種實例的直觀化表述，使學(xué)生對復(fù)雜的SOPC系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計有清晰的認識和準(zhǔn)確的把握。

第三，在講授NOIS II軟核配置時，引入最典型的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實例作為對比，以對比分析的方式講述配置步驟、突出NOIS II軟核配置的優(yōu)勢。首先，以嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)框圖為指導(dǎo)，講述如何配置CPU、存儲器、設(shè)備，并分析其復(fù)雜度；其次，以相同的功能為目標(biāo)，講述NOIS II是如何配置實現(xiàn)的；最后，總結(jié)NOIS II軟核配置的步驟和特點。對比實例的講述，使學(xué)生對NOIS II軟核配置的認識更為深刻。

通過對以上不同實例的講授，讓學(xué)生們理解SOPC技術(shù)是當(dāng)今電子信息領(lǐng)域的發(fā)展方向和發(fā)展重點，意識到學(xué)好SOPC技術(shù)的重要性，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)的內(nèi)動力。

二、教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化

“SOPC技術(shù)”課程內(nèi)容主要包括可編程邏輯器件、硬件描述語言、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、軟件開發(fā)環(huán)境和硬件開發(fā)平臺等，而且“SOPC技術(shù)”課程與相關(guān)課程知識點的交叉融合度高，對相關(guān)知識的掌握程度直接影響到本課程的學(xué)習(xí)。該課程的綜合性特點決定了現(xiàn)在很難找到一本教材可以涵蓋課程的主要內(nèi)容，而且由于學(xué)生的知識面有限，學(xué)習(xí)每一章內(nèi)容時很容易孤立思考，難以“系統(tǒng)化”思考問題，難以把課程內(nèi)容串聯(lián)起來，學(xué)生對課程的總體脈絡(luò)把握不準(zhǔn)確。針對上述問題，按照軟件系統(tǒng)設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟硬件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計這條主線組織課程教學(xué)內(nèi)容，對相關(guān)內(nèi)容以講座的形式輔以介紹，從而使課程教學(xué)內(nèi)容成體系、知識點系統(tǒng)化。具體實施方法為：第一，以講座的形式對可編程邏輯器件相關(guān)知識進行補充，介紹可編程邏輯器件的主要特點、使用方法、軟件實現(xiàn)等知識點，為SOPC系統(tǒng)的構(gòu)建奠定物理器件知識基礎(chǔ)。第二，按照功能模塊形式介紹硬件描述語言，忽略具體硬件描述語言編程的語法要素，著重從描述方式和實現(xiàn)功能上闡述與SOPC系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的硬件描述語言特征。[3]第三，在上述相關(guān)知識基礎(chǔ)之上，重點講述利用相關(guān)軟件實現(xiàn)軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法，主要包括設(shè)計的輸入、設(shè)計的綜合、設(shè)計的優(yōu)化、設(shè)計的適配、設(shè)計的仿真、設(shè)計的時序分析和設(shè)計的下載等，涉及到Quartus II、SOPC Builder、Nois II IDE、Signal Tap、TimeQuest等軟件的使用方法；在講述軟件系統(tǒng)設(shè)計方法時，以講座的形式補充時序分析和時序約束的相關(guān)知識，以彌補學(xué)生對此部分知識掌握的欠缺。第四，講授硬件系統(tǒng)的設(shè)計，從結(jié)構(gòu)和功能的角度補充硬件系統(tǒng)開發(fā)平臺Altera DEII的相關(guān)知識，[4]重點講授如何利用Nois II對CPU進行添加和配置、對通訊模式進行選擇、對各種外設(shè)進行添加和配置以及如何添加配置自定義外設(shè)、自定義指令等。第五，在設(shè)計軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)的軟硬協(xié)同，對整個SOPC系統(tǒng)進行分析，決定哪些部分用硬件實現(xiàn)、哪些部分用軟件實現(xiàn)以及軟硬件系統(tǒng)的搭配方式。此部分協(xié)同設(shè)計最為靈活，容易發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，在講授時不拘泥于實現(xiàn)步驟，給學(xué)生充分的發(fā)揮空間。通過這樣一條主線安排課程教學(xué)內(nèi)容并適當(dāng)補充相關(guān)知識內(nèi)容，使得學(xué)生能夠清晰、系統(tǒng)地掌握課程的各個知識點，把握課程的重要部分。

三、實踐教學(xué)案例化

“SOPC技術(shù)”是一門工程實踐性很強的課程，實踐教學(xué)在課程中占有很大的比重，在課程實踐教學(xué)中按照案例化方式進行。通過具體案例的講解和分析，提高學(xué)生綜合運用數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理論解決實際工程的實踐能力。在案例的選擇和制作環(huán)節(jié)，保證每個案例包含少量知識點，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，實現(xiàn)了重要知識點的分離；此外，還注意案例的新穎性、典型性和代表性，所選擇的案例能夠與授課內(nèi)容相吻合，案例的內(nèi)容能夠突出授課的重點，案例內(nèi)容與整體內(nèi)容達到統(tǒng)一。總之，案例的選擇兼顧知識復(fù)雜度和知識點數(shù)。在具體實施時，主要有如下幾個方面：

第一，在講授利用Quartus II設(shè)計系統(tǒng)時，以全加器系統(tǒng)設(shè)計為案例講解VHDL和圖形化這兩種典型設(shè)計方法，包括每種設(shè)計方法的設(shè)計流程和詳細步驟。首先，講解如何利用VHDL設(shè)計一個半加器，包括工程的建立、器件的選擇、文件的包入、仿真工具的添加、VHDL對電路結(jié)構(gòu)的描述（按照幾種典型方式分別描述）、輸入輸出量的確定、可編程器件管腳地址的分配、功能仿真驗證、時序仿真驗證、工程的編譯、工程目標(biāo)文件的下載、系統(tǒng)的驗證等環(huán)節(jié)；其次，對驗證通過的半加器工程文件進行封裝處理，生成半加器元件；再次，講解利用圖形化方式構(gòu)建全加器數(shù)字系統(tǒng)的步驟，包括圖形工程文件的建立、已有元件的調(diào)用、自定義元件的使用、信號的連接方式、輸入輸出量的確定、各種仿真驗證環(huán)節(jié)；最后，對照數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計思想，歸納出兩種設(shè)計方法綜合實現(xiàn)全加器的主要步驟。通過這樣一個涵蓋兩個重要知識點的案例，使學(xué)生能夠掌握VHDL和圖形化兩種數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法與設(shè)計步驟。

第二，在講解Nois II的使用時，選擇典型的流水燈系統(tǒng)案例來講解系統(tǒng)設(shè)計的各個步驟。首先，講解流水燈的工作原理，對流水燈功能進行劃分，明確系統(tǒng)的哪些功能可以由Nois II來實現(xiàn)；其次，講解Nois II配置系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，包括CPU的選擇、通訊方式的選擇、存儲器的選擇、地址的分配、時鐘的選擇、系統(tǒng)的產(chǎn)生、輸入輸出量的確定、系統(tǒng)的綜合；最后，歸納出每個環(huán)節(jié)所對應(yīng)的流水燈功能模塊。通過這樣一個具體案例，讓學(xué)生直觀地掌握Nois II使用的要點。

教學(xué)效果表明，在實踐教學(xué)中，隨著案例學(xué)習(xí)的不斷深入，學(xué)生所掌握的知識點也越來越多，運用的技巧也越來越復(fù)雜。典型案例對鞏固學(xué)生記憶有很大的幫助，特別是具有代表性的案例。案例化教學(xué)方式挖掘了學(xué)生的創(chuàng)新潛能和創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生解決實際問題的能力。

四、結(jié)束語

筆者僅根據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗，針對“SOPC技術(shù)”課程教學(xué)進行了一些改革與建設(shè)實踐，提出了教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化、系統(tǒng)設(shè)計案例化、理論思想工程化等觀點。結(jié)果表明，通過教學(xué)改革，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，加深了學(xué)生對SOPC系統(tǒng)設(shè)計思想的理解，提高了學(xué)生運用相關(guān)理論解決實際問題的能力，豐富了學(xué)生的工程實踐經(jīng)驗，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]潘松，黃繼業(yè)，曾毓.SOPC技術(shù)實用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]楊軍，李彤.基于FPGA的SOPC實踐教程[M].北京：科學(xué)出版社，2010.