《集成電路課程設計》教學大綱

PAGE88PAGE91《集成電路課程設計》教學大綱課程英文名IntegratedCircuitCurriculumDesign課程代碼F0712Z53學分3總學時3周理論學時0實驗/實踐學時3周課程類別集中實踐環(huán)節(jié)課程性質(zhì)必修先修課程《數(shù)字集成電路設計》《可編程邏輯器件》《模擬集成電路設計》適用專業(yè)電子科學與技術開課學院光學與電子科技學院一、課程地位與課程目標（一）課程地位《集成電路課程設計》課程是微電子科學與工程的教學實踐環(huán)節(jié)。本課程旨訓練學生使初步具有利用主流EDA工具完成電路仿真、電路優(yōu)化、等定制設計。訓練學生使初步具有利用主流EDA工具完成邏輯綜合、邏輯仿真、自動布局布線等半定制集成電路設計能力。為學生今后從事集成電路的設計、制造和應用研究等工作打下堅實基礎。（二）課程目標1、通過工程應用實例和項目的設計制作培養(yǎng)學生運用理論知識、計算機軟/硬件技術分析、設計和制作微電子領域的給定工程要求的基本測量和控制系統(tǒng)，解決實際問題的初步能力（對應畢業(yè)要求3、4）；2、初步建立微電子領域的測量與控制等復雜工程問題的方案創(chuàng)新與設計能力（對應畢業(yè)要求5）。3、通過實驗教學中的實驗設計、項目制作環(huán)節(jié)，以小組合作的方式讓學生如何根據(jù)工程需求提出諸如測量與控制系統(tǒng)的設計方案、模塊劃分、工具軟件仿真與控制程序設計、可行性分析、法律與道德需求等，培養(yǎng)學生市場調(diào)研與分析能力、問題發(fā)現(xiàn)與解決能力，書面表達與答辯能力、團隊合作與個人分工能力（對應畢業(yè)要求8、9、10）；4、培養(yǎng)學生自主學習的能力和終身學習的意識（對應畢業(yè)要求12）。二、課程目標達成的途徑與方法本課程學習數(shù)字集成電路設計的方法，運用已學習過的電路知識、集成電路理論知識及其未學習過的誤差理論與數(shù)據(jù)處理等知識，通過完成一個項目，將學習過的和需自學的知識統(tǒng)一應用。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求2.2畢業(yè)要求3.3畢業(yè)要求4.3畢業(yè)要求9.3課程目標1HM課程目標2H課程目標3MM課程目標4H注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、設計題目（除全定制設計的③以外其它題目每個學生選做其一）全定制設計：①全加器的設計②D觸發(fā)器的設計（必選）③CMOS運算放大器的設計（任選）半定制設計：①信號發(fā)生器（正弦波、三角波、方波）的設計（必選）②8位移位相加硬件乘法器設計（必選）③步進電機細分驅(qū)動控制電路的設（必選）④VHDL狀態(tài)機A/D采樣控制電路的設計（必選）⑤低功耗轉(zhuǎn)換電路的前端設計（第七屆全國集成電路設計大賽賽題）（必選）2、學生設計的內(nèi)容內(nèi)容包括：①數(shù)字集成電路設計包括組合邏輯電路和時序邏輯電路的設計②模擬集成電路的設計如單級和二級CMOS運算放大器的設計③基于可編程邏輯器件PLD的半定制設計和基于晶體管級的全定制設計。3、報告的要求與內(nèi)容本課程設計的題目采取統(tǒng)一選題與自由選題相結(jié)合的方法。要求學生綜合運用集成電路設計課程中所學到的理論知識獨立完成一個設計任務；自學與設計題目有關的參考資料，培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的能力；學生針對給出的任務與要求，先進行總體方案論證、設計與選擇，再進行單元電路設計、單元電路級聯(lián)，并在計算機上完成總電路的仿真和版圖設計、驗證工作，完成設計任務。本課程為設計實踐課，學生在設計期間要求每天作好記錄，設計完畢，要求寫出設計總結(jié)報告。日記和總結(jié)要全面、真實、客觀反映自己在整個設計階段的表現(xiàn)和情況。報告的內(nèi)容包括：①基于全定制的設計：設計題目名稱；設計任務和要求；方案選擇與論證；邏輯電路的設計；電路仿真結(jié)果；設計版圖；版圖驗證的日志文件和設計總結(jié)等部分。②基于PLD的半定制設計：設計題目名稱；設計任務和要求；方案選擇與論證；邏輯電路的設計；電路仿真結(jié)果；邏輯綜合結(jié)果；RTL級電路圖；硬件驗證結(jié)果和設計總結(jié)等部分。五、教學安排與教學方法序號主要進程教學內(nèi)容時間分配1理論教學階段通過課堂講解和學生查閱相關書籍，使學生了解系統(tǒng)的總體設計方法。對《數(shù)字集成電路設計》的相關知識進行介紹。給出本課程的設計題目，并對各題目進行粗略的講解，使學生明確各設計題目的內(nèi)容和指標要求，為學生能夠盡快進入角色做好鋪墊。該階段約占總學時的15％2設計階段（前端設計）該階段要求學生在已有知識的基礎上，查閱資料，完成選題的方案設計和方案對比，使用計算機輔助設計軟件cadence軟件、Synospsy和hspice，QuartusII軟件等工具完成整體架構(gòu)、電路設計，并編制程序，整體的仿真，性能的優(yōu)化該階段約占總學時的30％。3后端設計與調(diào)試該階段為本課程設計的實施和調(diào)試階段，其中包括全、程序下載，硬件和軟件調(diào)試等，調(diào)試成功后，記錄測量數(shù)據(jù)和功能，全定制設計還需要完成版圖設計和驗證。該階段要求學生熟練操作設計軟件，學會在實踐過程中分析問題、解決問題。該階段約占總學時45％。4總結(jié)該階段為本課程設計的數(shù)據(jù)處理和分析總結(jié)階段，要求學生對測量結(jié)果進行處理，給出系統(tǒng)的實際指標，與系統(tǒng)的設計指標進行比較，總結(jié)本次課程設計的經(jīng)驗、整理實驗數(shù)據(jù)并寫出書面報告。該階段約占總學時的10%。六、課程考核與成績評定考核類別考查考核形式實物制作成績評定平時成績：20%實物驗收：60%報告：20%成績登記方式五級制注：由主講教師在開課前公布詳細的成績評定細則。各部分占總成績的比率，任課教師可根據(jù)不同的教學安排作適當調(diào)整，但須事先報專業(yè)負責人批準并向?qū)W生公布。七、課程目標達成評價 1、各考核項對應課程目標權重分配如下表：平時過程和功能性能報告課程目標10.30.7課程目標20.20.60.2課程目標30.20.50.3課程目標40.20.60.22、課程目標達成度計算公式：達成值八、推薦教材與主要參考書1、推薦教材（1）《集成電路原理與設計》甘學溫等編著北京大學出版社，2006年（2）《可編程邏輯器件PLD實驗講義》董艷燕、孫一翎、陳亮編著，中國計量學院，2008年6月（3）《可編程邏輯器件與VHDL語言》程云長編著，科學出版社，20052、主要參考書（1）甘學溫、趙寶瑛等，集成電路原理與設計，北京大學出版社，2006；（2）JanMRabaey等，周潤德等，譯，“數(shù)字集