本站小編為你精心準備了集成電路設計平臺構建參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

【摘要】

為滿足集成電路方面教學和科研的需要，同濟大學電子科學與技術系以985三期實驗室建設、教育部修購計劃兩項經費所購置的設備為主體，充分整合利用本系目前已有的設備，完成了一個覆蓋完整的集成電路設計平臺的構建。依托同濟大學第8期實驗教改項目的支持，電子科學與技術系在平臺的應用方面進行了有益的探索：針對本科生實驗教學完成了集成電路設計系列實驗課程開設；在集成電路相關科研項目中進行了實際應用，為科研工作提供了良好的支撐。

【關鍵詞】

集成電路；設計平臺；實驗教學；科研

進入21世紀之后，集成電路在我國相關產業及教育領域的重要性日益凸顯。2000年6月，國務院了綱領性文件《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》（國發2000〔18號〕）[1]，明確了集成電路作為國家戰略性新興產業的地位。在其后的國家中長期科技發展規劃等文件中，均將集成電路列為重要的發展方向，自此我國集成電路產業進入了蓬勃發展的時期。產業的快速發展必然需要科技和教育的配合。基于此原因，國務院科教領導小組批準實施國家科技重大專項—集成電路與軟件重大專項，其后教育部、科技部決定在國內有相對優勢的高等院校建立國家集成電路人才培養基地，分別于2003年、2004年及2009年分3批批準和支持20所高校進行人才培養基地的建設工作。筆者所在的同濟大學為第2批建設的6所高校之一。

同濟大學電子科學與技術系成立于2002年，歷史較短，在集成電路方面的基礎較為薄弱。但自成立之初便將集成電路設計列為最重要的教學與科研方向之一，參考國際知名高校以及國內兄弟院校的先進經驗[2-4]，在課程設置等人才培養環節進行了積極的探索[5]。但是，集成電路設計強調工程設計實踐，如果缺乏相應的設計平臺，僅以理論知識為主，會導致培養出的學生與產業需求契合度不高。這也是諸多高校在集成電路設計的實驗設置及實踐環節進行教學改革和積極探索的原因[6-7]。我系也意識到亟須加強實踐環節的相關建設。基于以上原因，我們充分利用985三期實驗室建設、教育部修購計劃兩項經費的支持，在集成電路設計平臺的構建方面進行了積極的嘗試。

1建設方案與建設過程

1.1平臺建設的基礎依托985二期實驗室建設、教育部修購計劃兩項經費為我系的教學改革提供了非常有力的支持，根據各個學科方向的統籌規劃，分配約150萬元用于集成電路及與系統設計相關的設備購置。購置的設備見表1、表2。除以上兩部分設備之外，本系已經部分購置了與集成電路設計相關的設備，如Dell服務器、SUN工作站、各類測試與信號發生設備等。因此，我系已經初步具備了建設一個覆蓋半導體器件制備與分析、集成電路設計與測試、系統級設計驗證完整流程的專業實驗與設計平臺的基礎條件。

1.2總體構想與平臺規劃基于上述基礎硬件設備，我系在有限的場地資源中安排了專門的場地作為半導體器件與集成電路設計專業實驗室，以支持集成電路設計平臺的建設。將擬建設的半導體與集成電路設計專業實驗室劃分為4個功能區：服務器與中央控制區、集成電路設計區、集成電路分析與測試區、系統級設計與驗證區。總體的規劃如圖1所示，功能與設備支撐概述如下。（1）服務器與中央控制區。主要空間用于放置3個機柜、承載兩個機架式服務器（HP、Dell）、存儲陣列（SAS15000RPM接口、初始配置7.2TB）、一個臥式服務器（超微）以及UPS電源、萬兆交換機等供電和網絡配件。需注意該部分噪聲較大，故應與實驗室其他功能區隔離。提供VPN、遠程配置以及各類必要的服務，配置完整的EDA工具系統，覆蓋集成電路設計全流程。（2）集成電路設計區。20個左右的工位，主要為HP工作站。具備兩類工作方式：作為終端登錄服務器系統使用；在服務器系統不能提供支持時獨立使用。除工作站之外，配備2～3個文件柜、工具柜。（3）集成電路分析與測試區。主要功能為集成電路（晶圓、裸片、封裝后芯片）的分析、測試。分析與測試系統以兩套手動探針測試臺（包括基座、卡盤、ADV顯微鏡）、超長焦金相顯微鏡（超長工作距離，2000倍放大）、4套微米級精確位移系統（包括探針、針臂、針座、線纜與接口）為主，并配備2臺臺式計算機以及信號發生器、穩壓電源、邏輯分析儀1臺、示波器1臺，用作信號發生與記錄、信號與圖像采集功能。配備兩個實驗工具柜。（4）系統級設計與驗證區。6個工位，配備2～3臺計算機。考慮到面積有限，而該區功能較多，以多功能復用的方式設置工位的功能。該區的功能包括：①板級電路設計與測試。主要支撐設備為必要的計算機系統（軟、硬件）。多臺邏輯分析儀、示波器、信號發生器、萬用表、穩壓電源、必要的電子元器件及焊接設備等。②基于FPGA的系統設計。主要支撐設備為計算機系統（軟、硬件）、4套Virtex-5FPGA系統。③嵌入式系統設計。主要支撐設備為計算機系統、3套VeriSOC-ARM9開發平臺、多套PSoC開發套件、多套ARM開發套件、微控制器開發套件等。④集成電路系統級驗證。與板級電路與測試共用各類設備。

1.3軟硬件系統與設計流程構建基于新購買的存儲陣列（NetApp）、服務器（DL380G7）、交換機（CISCO），并整合本系統原有的兩臺服務器（一臺Dell機架式、一臺超微立式），構成一個EDA開發服務系統。系統構建方面，我們進行了基于傳統的EDA開發環境架構，以及基于虛擬化系統進行構建的兩種嘗試。存儲結構上基于存儲陣列，提供足夠安全的冗余備份與保護。系統具備負載均衡功能。最終構建的系統可直接支持同一實驗室內20臺以上HP工作站的同時接入，并提供遠程登錄支持；以及通過同濟大學校園網，提供外網的VPN接入支持。在硬件系統的基礎上，我們安裝配置了完善的EDA工具鏈，以提供覆蓋全流程的集成電路設計支持。

2教學與科研應用

前述所構建的集成電路設計平臺僅是基礎的軟硬件系統，如果要在實際的教學和科研工作中進行使用，尚需進行相關的課程大綱規劃、實驗方案設計以及實際的芯片設計檢驗。通過同濟大學第8期實驗教學改革項目的支持，我們在這些方面開展了一定的工作，主要包括以下兩個方面。

2.1教學應用完成了實驗方案內容建設，構建形成了一套覆蓋集成電路設計全流程的實驗方案，并兼顧半導體器件、集成電路測試；設計的系列實驗應用于新開設的“集成電路設計實驗”課程中，以豐富和擴展該門課程的實驗內容，提高學生的學習積極性。該課程每周4學時，已經完成2013、2014兩個學年的實驗教學工作。具體的實驗內容包括反相器實驗（電路原理圖輸入、電路仿真、版圖設計、版圖設計規則檢查及一致性檢查、后仿真）、一位全加器系列試驗、基本模擬電路單元設計實驗、綜合定制設計實驗、硬件描述語言設計與驗證實驗（選做）、自動綜合與布局布線設計實驗（選做）。構建的軟硬件平臺，除用于集成電路設計實驗課之外，亦用于電子系“半導體器件物理”“半導體工藝原理”等多門課程的實驗環節，以及本科生畢業設計中。與現有的本科生各類創新活動相結合，為該類活動的人員選拔與培養、培訓起到了一定的輔助作用。

2.2科研應用集成電路設計平臺除用于相關的實驗教學任務之外，亦可為相關的科研工作提供良好的支撐。在該平臺所定義的開發環境及設計流程上，我們完成了兩款65納米工藝超大規模集成電路芯片的設計工作，其中一款已經返回，并進行了較為完整的測試，功能及性能均符合預期，芯片如圖2、圖3所示。這些設計很好地確證了該平臺的完整性和可靠性。

【參考文獻】

[1]國務院．國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知[EB/OL]．2006-6．

[2]葉紅．美國高校電子工程類專業本科培養方案淺析[J]．高等理科教育，2007（6）：64-67．

[3]于歆杰，王樹民，陸文娟．麻省理工學院教育教學考察報告（二）—培養方案與課程設置篇[J]．電氣電子教學學報．2004（5）：1-5．

[4]Bulletinforundergraduateeducation[EB/OL]．

[5]羅勝欽，王遵彤，萬國春，等．電子科學與技術專業培養方案初探[J]．電氣電子教學學報．2009（31）：89-91．

[6]張立軍，羊箭鋒，孫燃．CMOS集成電路設計教學及實驗改革[J]．電氣電子教學學報．2012，34（1）：105-107．

[7]李東生，尹學忠．改革傳統課程教學，強化EDA和集成電路設計[J]．實驗技術與管理．2005，22（4）：1-4．

作者：張志峰 萬國春 童美松 單位：同濟大學電子與信息工程學院