关键词：集成电路设计;集成系统;本科专业;创新型人才;课程体系
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）35-0049-03
一、引言
集成电路产业是信息产业的基础和核心，是推动信息产业发展的源泉和动力。国务院于2000年6月25日颁发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（18号）》，大力支持和鼓励我国集成电路产业的发展。在国家政策的扶持下，我国集成电路设计业发展迅猛，伴随着国内集成电路的发展，对集成电路设计相关人员的需求也日益增加。教育部于2003年开始批准设置“集成电路设计与集成系统”目录外本科专业，2012年普通高等学校本科专业目录中调整为特设专业，以适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求，截止2014年，全国已有28所高校设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。国务院于2011年1月28日颁发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（新18号）》，要求高校要进一步深化改革，加强集成电路设计相关专业建设，紧密结合产业发展需求及时调整课程设置、教学计划和教学方式，加强专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地建设，努力培养国际化、复合型、实用型人才。
“集成电路设计与集成系统”专业涉及的新概念、新技术、新方法不断涌现，是一个工程性和实践性很强的本科专业。集成电路领域技术和管理人才严重不足、人才质量普遍不高已成为制约我国集成电路产业健康、快速发展的瓶颈。国家集成电路产业“十二五”发展规划提出加强人才培养，着力发展芯片设计业，2014年6月，国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》进一步指出，要着力发展集成电路设计业，加大人才培养力度。因此，研究适合本专业的理论与实践并重融合的课程体系，培养创新型集成电路设计人才具有十分重要的现实意义和历史意义。
二、集成电路设计与集成系统专业人才培养的特点
集成电路是推动当前经济发展的重要技术，由于集成电路设计与集成系统领域发展迅速且新知识、新技术层出不穷，多学科交叉融合，毕业生就业具有国际性，要求教学体系和实践平台建设必须跟上最新的产业需求，才能培养出适合社会和企业需要的集成电路设计与集成系统创新型人才。在进行集成电路设计与集成系统领域创新型人才培养时我们需要紧紧抓住以下几点。
1.集成电路设计与集成系统专业是新兴专业，国内还没有形成该专业的人才培养规范，目前国内各高校该专业的教学计划是从国外或者相关专业延伸来的，系统性、完备性差，还没有形成完整的知识体系。
2.集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，因此要利用综合性学科知识为该类人才的素质培养服务，从注重单一知识和能力的培养，要转变到注重综合知识和能力的培养。
3.集成电路设计与集成系统是国家特设专业，根据高校自身办学特色和市场需求设置的专业，需要针对企业对该类人才的需求，将企业需求融入课程体系，与企业联合制定培养方案，建立核心课程体系，实时调整专业课程教学内容。
4.集成电路设计与集成系统专业具有较强的工程性和实践性，不仅要具有较强理论知识基础，而且要具有较好的工程实践能力以及一定的创新能力，需要建立一种基于项目驱动的多层次的实践教学体系，保障四年工程实践训练不断线，逐步提升学生的工程实践能力和创新能力。
三、集成电路设计与集成系统专业课程体系的构建
根据集成电路设计与集成系统专业人才培养特点，按照通信、计算机和集成电路融合发展的科学规律，结合我校学科专业优势特色，确立了本专业人才培养的课程体系。
（一）人才培养目标
2006年全国科技大会上提出，到2022年，我国将建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。具有较强的自主创新能力是创新型国家的主要特征之一，只有培养具创新精神和创新能力的人才，才能提升自主创新能力。集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是最能体现科技进步对创新型国家贡献率的行业。
因此，本专业旨在培养德、智、体、美全面发展，适应社会主义现代化建设和信息领域发展需要，掌握宽广的人文知识、坚实的自然科学知识以及扎实的专业知识，具备工程实践能力和创新能力，具有自主学习集成电路与集成系统领域前沿理论和技术的能力，能在集成电路与集成系统领域从事研究、设计、实现、应用的高素质创新型人才，为全面实现创新型国家提供强有力的支撑。
（二）人才培养规格
集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科，如图1所示。其中，图1中①就是通信算法（应用）的直接IC（实现）化的ASIC、FPGA电路或者可重构电路;②就是算法（应用）的指令集合（体系结构）化的目标程序;③就是指令集合（体系结构）的IC（实现）化的处理器;④就是集成电路技术发展推动的先进处理器。
根据多学科融合发展和人才培养目标定位，确定了本专业知识、能力、素质的人才培养规格如下。
1.知识结构要求。（1）具有坚实的自然科学理论基础知识、电路与系统的学科专业知识、必要的人文社会科学知识和良好的外语基础。（2）具有通信系统、计算机系统结构、信号处理等相关学科领域的基础知识。（3）掌握集成电路与集成系统领域的基础知识和工程理论。（4）掌握集成电路与集成系统电子设计自动化（EDA）技术。
2.能力结构要求。（1）具有使用电子设计自动化（EDA）工具进行集成电路与集成系统设计的能力。（2）具有较强的科学研究、工程实践及综合运用所学知识解决实际问题的能力。（3）具有了解本专业领域的理论前沿、发展动态和独立获取知识的能力。（4）具有自主学习能力、创新能力、协同工作与组织能力。
3.素质结构要求。（1）具有良好的思想道德修养、职业素养、身心素质。（2）具有奉献精神、人际交往意识和团结协作精神。（3）具有一定的文学艺术修养、科学的工程实践方法。（4）具有一定的国际化视野、求实创新意识。
（三）课程体系
集成电路系统设计涵盖“系统设计、逻辑设计、电路设计、版图设计”四个设计层次，课程体系应覆盖四个设计层次需要的所有知识点，各知识点之间要具有连贯性、系统性和完备性。集成电路设计与集成系统专业具有很强的工程性和实践性，通过计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，强化学生的工程实践能力和创新能力。集成电路设计与集成系统专业是一个多学科的交叉新兴专业，课程体系中应该包含通信、计算机和集成电路的相关知识点，各知识点之间要具有交叉融合性。集成电路系统设计是一个高速发展的学科领域，知识和技术更新速度非常快，课程体系应该体现先进性，使得学生能够接近先进的技术前沿，同时课程体系中也应该包含一些面向企业的工程设计与实践的实用性课程，进一步提高学生的就业竞争力和工程创新能力。
因此，根据人才培养规格和特点以及课程体系的连贯性、系统性、完备性、融合性、先进性和实用性，结合我校自身优势特色，构建了如下页图2所示的知识、能力、素质协调统一的理论与实践并重融合的课程体系。课程体系以能力培养为导向，集中实践环节为支撑，核心课程为基础，一组集中实践环节和核心课程培养一种能力。同时，设置综合素质教育模块和课外科技创新活动模块，提升学生的工程素质和创新能力。
课程体系主要突出计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养，进行分学年重点培养。第一学年主要培养学生的计算机应用能力，第二学年主要培养学生的电子技术应用能力，第三学年主要培养学生的嵌入式系统设计能力和集成电路设计能力，第四学年主要培养学生的工程创新能力，通过设置“数字集成电路”、“混合信号集成电路”、“嵌入式系统”三个方向课程模块，实现人才的个性化培养。
通过嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力和工程创新能力培养过程中的集中实践环节和核心课程设置，将集成电路设计与通信/计算机相结合，体现课程体系的交叉融合性。将集成电路系统设计层次中的“系统设计”贯穿于工程创新能力、嵌入式系统设计能力培养，“逻辑设计”体现在电子技术应用能力培养中，通过“电路设计”与“版图设计”实现集成电路设计能力的培养，实现了课程体系的系统性和完备性，通过教学内容的组织实现知识的连贯性。
课程体系设置了一系列集中实践环节和独立设课实验（集成电路EDA技术实验、微处理器设计实践）以及课内实验，在教学内容的组织上将软件无线电（SDR）系统（包括算法、体系结构、集成电路）设计与实现的科研成果融入教学过程，实现四年工程实践训练不断线，体现课程体系的工程性和实践性。同时通过下一代无线通信系统的核心器件――SDR系统处理芯片设计为牵引，设置通信集成电路系统工程设计与实践相关课程，采用世界主流EDA厂家先进EDA工具完成集成电路EDA技术实验以及集成电路系统设计，实现课程体系的先进性和实用性。
（四）教学内容组织思路
以“高级语言程序汇编语言程序机器指令序列计算机组成（CPU、存储器、输入输出、数据通路与控制单元）计算机部件设计计算机部件（FPGA和专用集成电路）实现整机（FPGA或专用集成电路）实现面向通信、信号处理领域系统（嵌入式系统、数字集成电路、模拟集成电路）设计与应用”为主线组织教学内容，体现知识的连贯性，培养学生的计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力。通过通信集成电路系统工程设计与实践（包括数字集成电路工程设计与实践、嵌入式SoC工程设计与实践、模拟集成电路工程设计与实践等），将软件无线电（SDR）系统的设计与实现的科研项目成果融入课堂教学，贯彻我校“教研统一”办学理念，突显我校信息通信行业优势特色，培养学生的工程创新能力。
四、结论
课程体系设置是专业建设中的关键核心问题，对人才的培养质量起决定性的作用。本文充分考虑了集成电路设计与集成系统专业多学科交叉融合、工程实践性强等特点，结合我校本专业在通信专用集成电路设计、专用处理系统设计方面的优势特色，形成了通信、计算机与集成电路设计相结合、理论教学与项目实践相结合的课程体系。以能力培养为导向，以集成电路设计和嵌入式系统设计融合为主线组织教学内容，培养学生的集成电路设计与嵌入式系统设计（计算机应用、电子技术应用、微系统设计）能力，通过面向通信领域的集成电路与嵌入式系统工程设计与实践，提高学生的工程创新能力。
参考文献：
[1]国务院2011年4号文件.关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策[J].软件产业与工程，2011，（2）.
微电子技术的主要相关行业集成电路行业和半导体制造行业，既是技术密集型产业，又是投资密集型产业，是电子工业中的重工业。与集成电路应用相关的主要行业有：计算机及其外设、家用电器及民用电子产品、通信器材、工业自动化设备、国防军事、医疗仪器等。
1.微电子技术的概述
微电子技术的涵义：微电子技术一般是指以集成电路技术为代表，制造和使用微小型电子元器件和电路，实现电子系统功能的新型技术学科，简言之就是将电子产品微小化的技术。微电子技术主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺;是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术。
因其体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，对信息时代的飞速发展具有巨大的影响。实现网络、计算机和各种电子设备的信息化的基础是集成电路，因此说微电子技术是电子信息技术的核心技术，是社会信息化发展的基石。
微电子技术知识组成及应用：微电子学科以半导体物理、半导体化学专业为基本，涉及半导体物理基础、半导体材料、半导体器件与测量、半导体制造技术、微电子封装技术、半导体可靠性技术、集成电路原理、集成电路设计、模拟电子线路、数字电路、工程化学、电路CAD基础、可编程逻辑器件、电子测量、单片机原理等众多学科知识。衡量微电子技术的标志要在三个方面：一是缩小芯片中器件结构的尺寸，即缩小加工线条的宽度：二是增加芯片中所包含的元器件的数量，即扩大集成规模;三是开拓有针对性的设计应用。
微电子的应用领域广泛，主要分布在半导体集成电路芯片行业，从事制造、测试、封装、版图设计及质量管理、生产管理、设备维护等半导体行业，不光需要大量的一线工程技术人员，也需要大量高级技术工人。其就业方向主要面向微电子产品的生产企业和经营单位，从事半导体芯片制造、封装与测试、检验、质量控制、设备维护等的工艺方面工作，生产管理和微电子产品的采购、销售及服务工作。
2.微电子技术产业现状
全球产业现状：自上世纪，作为信息技术发展的基石，微电子技术伴随着计算机技术、数字技术、移动通信技术、多媒体技术和网络技术的出现得到了迅猛的发展，从初期的小规模集成电路(ssI)发展到今天的巨大规模集成电路(GSI)，成为使人类社会进入信息化时代的先导技术。本世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史进入一个崭新的时代——信息时代。
其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高速发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。电子科学与技术的信息科学已成为当前新经济时代的基础产业。
国际微电子技术的发展趋势是集成电路的特征尺寸将继续缩小，集成电路(Ic)将发展为系统芯片(sOC)。芯片是信息时代最重要的基础产品之一，如果把石油比作传统工业“血液”的话，芯片则是信息时代IT产业的“大脑”和“心脏”。无论是小到日常生活的电视机、VCD机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品，还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等都离不开这，JwJ\的芯片。随着我国国民经济和信息产业持续快速增长，国内集成电路市场需求持续旺盛，当前我国集成电路市场已成为全球最大的市场。
微电子工业发展的主导国家是美国和日本，发达国家和地区有韩国和西欧。我国微电子技术产业正进入迅猛发展时期，目前已经成为世界半导体制造中心和国际上主要的芯片供应地。特别是在半导体晶片生产方面，其产量超过全世界晶片产量的30%，今年随着LED产业迅猛发展，芯片市场已供不应求。今年，我国芯片总需求已经达到500亿美元，成为全球最大的集成电路市场之一。
我国微电子技术产业现状：在2006年8月及10月海力士意法在无锡建成8英寸和12英寸芯片生产线之后，2007年迅速达产，从而拉动了国内芯片制造业整体规模的扩大。在此基础上，2008年海力士意法又继续实施第二期工程，将12英寸生产线产能扩展至每月8万片。此外，国内还有多条集成电路芯片生产线正处于建设或达产过程中，其中12英寸芯片生产线已成为投资热点。
中芯国际在成都的8英寸生产线建成投产，紧接着在武汉的12英寸芯片制造企业——武汉新芯集成电路制造有限公司也建成投产;华虹NEC二厂8英寸生产线建成投产;英特尔投资25亿美元在大连的12英寸芯片制造厂投产：台湾茂德也投资9.6亿美元在重庆建设8英寸生产线;中芯国际投资12亿美元在上海的12英寸生产线正式运营。中芯国际宣布正在深圳建设8英寸和12英寸生产线，英特尔支持建设的深圳方正微电子芯片厂二期工程已竣工。
随着这些新建和扩建生产线新增产能的陆续释放，我国芯片制造业的规模将继续快速扩大。北京京东方月生产9万片玻璃基板的液晶生产8.5代线今年即将投产。在封装测试领域，中芯国际和英特尔在成都的封装测试企业建成投产，江苏长电科技投资20亿元建设的年产50亿块集成电路的新厂房在使用，三星电子(苏州)半导体公司的第二工厂投产。
飞思卡尔、奇梦达、RFMD、瑞萨、日月光和星科金朋等多家企业也分别对其在中国大陆的封装测试企业进行增资扩产。此外，松下投资100亿日元在苏州建设半导体封装新线投产;意法半导体投资5亿美元在深圳龙岗建设封装工厂。这些新建、扩建项目成为近期拉动我国集成电路封装测试业继续快速增长的主要力量。
从产业的市场层面看：英特尔、三星、德州仪器、Renesas公司、东芝公司、ST微电子公司、英飞凌、NEC、摩托罗拉和飞利浦电子公司，为世界较大的半导体生产商。领导我国微电产业主流的企业主要分布在以上海为中心的“长三角”地区、以北京为中心的京津环渤海湾地区和以深圳为中心的“珠三角”地区，代表是：上海广电集团有限公司、北京东方电子集团股份有限公司、深圳天马有限公司等。
毋庸置疑，微电子产业投资巨大，产业规模发展迅速，发展前景无限广阔。
3.微电子产业的发展为中等职业学校微电子专业打开就业市场
国内现有的集成电路生产线的生产能力和技术水平正迅猛扩大和提升。企业通过加强工艺技术、生产技术的研究开发和改造，加快现有生产线的技术升级，形成规模生产能力，提高产品技术水平，扩大产品品种，替代进口。因而，用工需求量大，技术工人市场前景也随之向好。近年来，我国职业教育实现了跨越式发展，适应企业的发展需要培养技术技能型人才成为中等职业教育的出发点。
目前，全国设有电子科学与技术相关专业的高等院校有一百多所，在校学生估计超过5万人。本专业设有专科、本科和研究生教育三个层次。专业的发展现状良好，主要表现在：规模在逐年扩大，开设此专业的学校和招生人数都在增加;专业毕业生的就业率相对较高。这是与微电子技术产业的稳步发展相适应的。
然而，我们应该看到，不同层次的人才对应着不同层次的社会需求。高等教育的目的是为国家培养出具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才，而随着集成电路、液晶、有机薄膜发光及太阳能电池等信息产业投产规模的不断扩大，从事基本劳动的产业技术工人需求量也在大幅增加，目前很多企业正处在“用工荒”。这给职业教育开设微电子技术专业带来的契机，我们必须牢牢抓住这个契机，为社会培养合格的技术工人，适应企业的发展。
4.突出职教特色，校企结合开设课程
合格人才的培养不是一个孤立的事件，而是一个复杂的工程，它既是专业知识的培训过程又是思想道德素质的提高过程;它要求学校要适应产业发展需要，培养的学生既要有专业技能又要脚踏实地：既要有“教方”教改的灵活变化，更要有“学方”学习内容的切合实际。
这些决定教育质量和产业发展的环节相辅相成、缺一不可。电子科学与技术专业的教育质量、规模、结构和市场的关系是一种相互制约、相辅相成的辩证关系。教学必须适应生产力的发展需要，课程设置、专业规模和结构必然受到行业市场冷热的影响。就学校而言，教育质量除了受到教师、教材、课程、授课方式等纯教学因素的影响之外，同时受到产业规模和结构的制约，课程结构设置要和企业需求密切结合。
课程设置中：明确设课目的。明确基础课、实训课之间的学时比例，要了解社会需求对课程的模式、培养方向起到决定性作用。起点不同的学生技术专业也应定位在不同的培养层次上。
一般来讲，高中毕业起点的学生课程选择应该在对材料生长的了解、清洗工艺、净化及器件工艺的学习掌握;初中起点学生的培养目标是普通型工人，学校的办学目标不能一刀切，应根据需求分出层次。内容应根据市场需求，不能盲目制定教学计划而脱离实际，要大胆结合企业用工需求，培养称职的技术工人。
教学环节中：在目前的社会环境和市场调节的作用下，如何提高教学质量是一个重大和综合性的课题。影响教学质量的校内要素是“教”与“学”，“教方”的要素有：教师队伍、课程设置、教材选择、教学方式;“学方”的要素是学习目的、上课态度。
在这些方面存在着：教方能否真正及时了解和掌握市场信息，教师有没有适应市场需求的教学能力;课程设置能不能和学生的接受能力吻合，既要按需设课也要“因人设课”，实验和实习环节不能流于形式：教材选择和讲授内容既要按照统一标准，又要“因人施教”、“因需施教”;教学方式达到在不偏离教学要求前提下的多样化：以宽进严出的原则对待学生、教授知识。
从“教”与“学”两个方面来抓“质量”：首先，必须重视教师队伍的建设，注重教师的基本素质，如思想品德、敬业和专业知识面等;其次应该注重教师的再学习，这包括教授课程的学习与拓宽，要掌握捕捉微电子学科发展的洞察力和知识的更新能力;其次，随着电子科学与技术的不断发展，应该注重课程设置的不断更新和调整;第三，课程设置必须同样注重教学和实验两个环节，加强实验教学环节;带学生多参加实训，对于培养学生的接受、掌握专业知识和动手能力非常必要;即课堂与课下相结合、讲课与实验相结合、平时与考试相结合。
从前面国内外电子科学与技术行业的现状和发展趋势来看，美国、西欧、日本、韩国、台湾地区的电子科学与技术产业早已完成飞速发展的上升期，进入稳步而缓慢的平台。而我国随着市场开放和外资的不断涌入，电子科学与技术产业正突飞猛进、焕发活力。今后我国电子科学与技术产业还将有明显的发展空间，高科技含量的自主研发的产品将会占领全球主导市场，随着社会需求逐步扩大，微电子技术专业的就业前景十分看好。
目前，市场对从事此类工作的工人需求是供不应求的，呈现“用工荒”状态，而且真正经过专业培训的合格技术工人几乎很难找到，农民工缺乏相应的技术不能满足像因特公司、京东方、上广电、大连路明集团、久久光电这些科技产业的用工需要，从这一点来看，企业急需具有一定技术技能型的工人来充实一线生产。因此，今后几年内，职业教育应该注重微电子技术专业领域人才的培养。
集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。
一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点
集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。
集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um1p6m工艺的雷达信号处理SOC芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。
集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。
版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nmCMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。
二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系
集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。
专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence工具主要包括：VerilogHDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具AnalogArtist、版图设计工具VirtuosoLayoutEditing、版图验证工具Dracula和Diva、自动布局布线工具Preview和SiliconEnsemble。
Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（DoublePolyDoubleMetal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具VirtuosoLayoutEditor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。
以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。
在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用VirtuosoLayoutEditor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。