《集成电路版图设计》课程标准

《集成电路版图设计》课程标准课程名称：《集成电路版图设计》课程考核性质：考试课时数：64学分：4适用专业：集成电路技术1.前言1.1课程的性质本课程是高等职业技术院校微电子类专业的一门重要的主干专业课程，课程目标是使学生具备设计简单集成电路的能力。它需要以《模拟集成电路设计》、《数字集成电路设计》、《集成电路工艺技术》、《半导体器件原理》等课程为基础，也是进一步学习《岗位实习》、《毕业设计》等课程的基础。1.2设计思路本课程的设置依据是微电子专业工作任务与职业能力分析表中的相应职业能力要求，并根据半导体行业技术发展趋势，及其对人才要求的变化进行调整。根据市场调研和企业人才需求分析，我院微电子技术，集成电路技术专业毕业生所从事的工作岗位主要是微电子专业技术员、IC版图设计员等，掌握设计简单集成电路能力，是学生胜任这些岗位所需要的基础和最重要的职业能力。《集成电路版图设计》课程的主要功能正是培养学生集成电路设计工具使用能力、版图设计能力，因此本课程在微电子技术专业中处于非常重要的地位，当作为专业核心课程和必修课程。本课程立足于对实际能力的培养，对课程内容的选择标准作了根本性改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为“以工作任务为中心”组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中，来构建IC相关理论知识，并发展其职业能力。经过与企业专家深入、细致、系统的讨论分析，本课程最终确定以电路设计与版图设计的工作流程作为逻辑主线来组织课程内容。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了新区相关企业对大专生知识、技能和态度的要求，确定了本课程的目标与内容。本课程打破纯粹讲述的教学方式，实施项目教学以改变学与教的行为，以项目为载体来组织课程内容。本课程确定以典型电路为载体的项目设计思路，实际项目设计既有在企业中应用的普遍性和典型性，又能最为有效的促进学生职业能力发展，达到本课程的教学目标。本课程的建设将与业务规范、技术先进的半导体企业紧密合作，遵循学院与半导体企业、集成电路设计企业“工作任务合作完成”、“工作岗位交替互换”、“工作环境共建共享”的建设思路，按照电路设计与应用的实际工作任务、工作过程、工作职责和工作场景进行课程内容的设计、配套教材的设计、教学模式设计、实施方案设计、共享资源设计、教学队伍建设和校内外实训基地建设，使教师和学生置身于知识和职业活动高度融合的情境之中，培养教师和学生的具体职业工作能力和综合职业素养。为了更为清楚的表述课程目标，提高课程目标对教学过程的指导价值，本课程采用表现性课程目标表达方法，用学生在相关课程内容掌握中，所能表现出的实际行为来表述课程目标。技能要求的基本格式为“能(会)+程度用语+动词+对象”。本课程所涉及知识掌握的程度用语主要有“了解”、“熟悉”、“理解”。“了解”指对知识有基本印象，不要求学生熟记；“熟悉”指能熟练记住所学过的知识，能把它们熟练地复述出来；“理解”指能把握事物运行的原理，或进行特定技术操作的理由。该门课程为64学时，4学分。2.课程目标通过本课程的学习，学生能了解集成电路设计和版图布局布图的基本方法，掌握Cadence集成电路设计软件使用方法；能熟练创建电路文件、版图文件，生成网表文件，进行IC仿真模拟，并熟悉电路与版图对比方法，掌握Calibre验证工具；读懂PDK文件，养成按规范进行电路设计与验证，并按照规范版图设计的职业素养；培养了学生使用现代先进设计工具的能力和团队沟通能力，为以后从事专业工作打下一定的基础。职业能力培养目标：●掌握集成电路设计的基本流程，设计方法和设计工具。●掌握LINUX操作系统、基本命令和虚拟机的使用方法。●掌握版图编辑器的使用，学会版图建立，编辑方法；●掌握基本门电路、逻辑门电路、标准单元的版图设计方法；●掌握有源器件、无源器件的版图设计方法，学会寄生参数的提取和版图布局方法；●掌握版图验证工具，学会版图验证规则文件的编写方法；●会分析PDK文件，读懂各类图层和设计规则。3.课程内容和要求课程内容和要求：序号工作任务知识要求技能要求学时1导论集成电路设计概念，方法及工具●集成电路发展历程●集成电路的知识体系并结合实际了解相应学科及工作岗位●集成电路制造流程及集成电路设计在集成电路制造中的作用及地位●集成电路设计分类及软件工具(CMOS反相器电路全流程设计)●能认识集成电路的制造流程及集成电路设计在整个流程中的地位●掌握集成电路设计的主要内容及基础知识要求●掌握集成电路设计分类●掌握集成电路设计软件●掌握集成电路版图的意义并大致了解版图和电路的对应关系●能够从集成电路实物版图初步分析出一些基本电路单元和布线82常见元器件版图绘制与识别●二极管、三极管版图●MOSFET版图●电阻版图●能够识别判断电阻版图图形●能够识别判断电容版图图形●能够识别判断三极管和MOS版图图形43集成电路制造工艺●集成电路单项工艺●层次与工艺流程●熟悉氧化工艺、掺杂工艺、薄膜制备工艺的原理与方法、光刻的基本工艺流程、刻蚀工艺●了解CMOS深亚微米工艺流程44CMOS基本单元版图设计与验证●CMOS反相器，传输门工作原理●Layout操作、设计规则介绍及单元建立●CMOS反相器、传输门版图绘制●Cadence验证PEX提取，DRC及LVS验证规则介绍及作用●CMOS单元门的schematic绘制及电路验证●电路图层与symbol的建立descendview及验证●CMOS与非、或非门版图绘制及验证●掌握cellview的建立和反相器schematic绘制●了解layout的含义及在IC设计中的重要性●掌握layout的图层设定●了解layout的主要设计规则●掌握layout文件的建立●能参照LSW定义，掌握CMOS反相器版图绘制方法●了解CMOS版图与工艺对应关系●掌握版图验证的规则●了解验证版图需要用到的相关文件和语句●掌握CMOS与非、或非门的电路原理●掌握电路symbol建立与绘制方法●理解descendview概念及层次化电路设计概念。●掌握CMOS与非门版图绘制方法●掌握版图提取方法●掌握CMOS与非门版图验证DRC方法●掌握如何进行DRC后改错●掌握CMOS与非门版图LVS验证方法●掌握如何DRC改错125CMOS组合逻辑门的版图设计与验证●CMOS组合逻辑电路设计●CMOS版图衬底电位实现，LSW设置●CMOS组合逻辑电路版图绘制●CMOS组合逻辑电路版图CalibreDRC验证●CMOS组合逻辑电路版图CalibreLVS验证●全加器电路版图绘制与验证●掌握数字逻辑电路绘制规则●掌握4端MOS管和3端MOS管的区别●掌握组合逻辑电路的验证及电路修正方法●掌握LSW的含义及设置方法●通过对组合逻辑电路版图的验证，掌握分析仿真图的方法●能够通过仿真图发现问题，并由LVS结果指导电路修改●通过对组合逻辑电路版图的验证，掌握CalibreDRC验证方法●通过对组合逻辑电路版图的验证，掌握CalibreLVS验证方法●能够通过验证结果指导版图错误修改86CMOS时序逻辑电路的版图设计与验证●锁存器电路绘制，版图设计与验证●CMOSD触发器原理讲解及schematic绘制仿真和版图设计验证●标准单元技术●了解各类锁存器、触发器原理●掌握D触发器功能及原理●掌握边沿触发器功能及特性●根据电路原理图绘制，版图设计技巧●CMOSD触发器标准单元版图87模拟单元版图设计●失配原因，匹配设计方法●运放电路设计与验证●运放版图设计●运放版图CalibreDRC验证●运放版图CalibreLVS验证●运放版图寄生参数提取与后仿真●了解运放结构和原理●了解运放参数指标●掌握核心单元版图绘制方法●掌握匹配技术●掌握CalibreDRC验证方法●掌握CalibreLVS验证方法●掌握CalibrePEX提取方法16其它复习4考查总课时644.实施建议4.1教材编写必须依据本课程标准选用或编写教材。要充分体现项目课程设计思想，以项目为载体实施教学，项目选取要科学、符合该门课程的工作逻辑、能形成系列，让学生在完成项目的过程中逐步提高职业能力，同时要考虑可操作性。教材内容要反映新技术，并在内容选取上本着理论与实践一体化的原则，注重实际训练，使学生能够及时、准确地掌握最新知识。4.2教学建议1．应加强对学生实际职业能力的培养，强化案例教学或项目教学，注重以任务引领型案例或项目作业来诱发学生兴趣，使学生在完成项目的过程中掌握EDA的操作。2．应以学生为本，注重“教”与“学”的互动。通过选用典型活动项目，由教师提出要求或示范，组织学生进行活动，让学生在活动中增强职业意识，掌握本课程的职业能力。3．应注重职业情景的创设，以多媒体、录像、案例分析、角色扮演(系统开发时的角色)、实验实训等多种方法来提高学生分析问题和解决问题的职业能力。4．教师必须重视实践，更新观念，加强校企合作，实行工学结合，走产学研相结合的道路，探索中国特色职业教育的新模式，为学生提供自主发展的时间和空间，为学生提供轮岗实训的机会与平台，积极引导学生提升职业素养，努力提高学生的创新能力。4.3教学条件专业教师要求：具备中级及以上职称，有扎实的电路及版图设计理论基础，掌握较强的电路版图设计与应用操作技能与经验的人员。实训装备要求：要有能满足上述要求的软件(CadenceIC6等)，并要有一定数量的计算机，实训场地要有多媒体教学设备。4.4课程资源1.注重实验实训指导书和实验实训教材的开发和应用。2.注重多媒体课件，教学视频等常用课程资源和现代化教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。同时，建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源共享，提高课程资源利用效率。3.积极开发课程资源，充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网络信息资源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；学生单独学习向合作学习转变。同时应积极创造条件搭建远程教学平台，扩大课程资源的交互空间。4．产学合作开发实验实训课程资源，充分利用本行业典型的企业资源，加强产学的合作，建立实习实训基地，实践工学交替，满足学生的实习实训需求，同时为学生的就业，创造机会。4.5教学评价序号典型工作任务评价方式评价内容分值一、平时成绩（60%）1集成电路设计基础内容学习态度（30%）作业情况（70%）版图与工艺层次2．正确识别各类器件的版图。102CMOS基本单元电路的设计与版图验证学习态度（30%）作业情况（70%）1.CMOS反相器schematic绘制及电路验证2.CMOS与非门版图绘制电路验证3.CMOS或非门版图绘制电路验证4.自主解决问题能力153CMOS组合逻辑电路设计与验证学习态度（30%）作业情况（70%）1．绘制CMOS组合逻辑电路2.MOS组合逻辑电路版图绘制3.使用CalibreDRC进行验证4.使用CalibreLVS验证5.自主解决问题能力104CMOS时序逻辑电路设计与验证学习态度（30%）作业情况（70%）使用层级方法设计CMOSD触发器schematic采用标准单元绘制D触发器版图3.使用CalibreDRC进行验证4.使用CalibreLVS验证5.自主解决问题能力155运算放大器