《集成電路版圖設計》課程標準

《集成電路版圖設計》課程標準課程名稱：《集成電路版圖設計》課程考核性質：考試課時數：64學分：4適用專業(yè)：集成電路技術1.前言1.1課程的性質本課程是高等職業(yè)技術院校微電子類專業(yè)的一門重要的主干專業(yè)課程，課程目標是使學生具備設計簡單集成電路的能力。它需要以《模擬集成電路設計》、《數字集成電路設計》、《集成電路工藝技術》、《半導體器件原理》等課程為基礎，也是進一步學習《崗位實習》、《畢業(yè)設計》等課程的基礎。1.2設計思路本課程的設置依據是微電子專業(yè)工作任務與職業(yè)能力分析表中的相應職業(yè)能力要求，并根據半導體行業(yè)技術發(fā)展趨勢，及其對人才要求的變化進行調整。根據市場調研和企業(yè)人才需求分析，我院微電子技術，集成電路技術專業(yè)畢業(yè)生所從事的工作崗位主要是微電子專業(yè)技術員、IC版圖設計員等，掌握設計簡單集成電路能力，是學生勝任這些崗位所需要的基礎和最重要的職業(yè)能力。《集成電路版圖設計》課程的主要功能正是培養(yǎng)學生集成電路設計工具使用能力、版圖設計能力，因此本課程在微電子技術專業(yè)中處于非常重要的地位，當作為專業(yè)核心課程和必修課程。本課程立足于對實際能力的培養(yǎng)，對課程內容的選擇標準作了根本性改革，打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學科課程模式，轉變?yōu)椤耙怨ぷ魅蝿諡橹行摹苯M織課程內容和課程教學，讓學生在完成具體項目的過程中，來構建IC相關理論知識，并發(fā)展其職業(yè)能力。經過與企業(yè)專家深入、細致、系統(tǒng)的討論分析，本課程最終確定以電路設計與版圖設計的工作流程作為邏輯主線來組織課程內容。課程內容突出對學生職業(yè)能力的訓練，理論知識的選取緊緊圍繞工作任務完成的需要來進行，充分考慮了高等職業(yè)教育對理論知識學習的需要，并融合了新區(qū)相關企業(yè)對大專生知識、技能和態(tài)度的要求，確定了本課程的目標與內容。本課程打破純粹講述的教學方式，實施項目教學以改變學與教的行為，以項目為載體來組織課程內容。本課程確定以典型電路為載體的項目設計思路，實際項目設計既有在企業(yè)中應用的普遍性和典型性，又能最為有效的促進學生職業(yè)能力發(fā)展，達到本課程的教學目標。本課程的建設將與業(yè)務規(guī)范、技術先進的半導體企業(yè)緊密合作，遵循學院與半導體企業(yè)、集成電路設計企業(yè)“工作任務合作完成”、“工作崗位交替互換”、“工作環(huán)境共建共享”的建設思路，按照電路設計與應用的實際工作任務、工作過程、工作職責和工作場景進行課程內容的設計、配套教材的設計、教學模式設計、實施方案設計、共享資源設計、教學隊伍建設和校內外實訓基地建設，使教師和學生置身于知識和職業(yè)活動高度融合的情境之中，培養(yǎng)教師和學生的具體職業(yè)工作能力和綜合職業(yè)素養(yǎng)。為了更為清楚的表述課程目標，提高課程目標對教學過程的指導價值，本課程采用表現性課程目標表達方法，用學生在相關課程內容掌握中，所能表現出的實際行為來表述課程目標。技能要求的基本格式為“能(會)+程度用語+動詞+對象”。本課程所涉及知識掌握的程度用語主要有“了解”、“熟悉”、“理解”?！傲私狻敝笇χR有基本印象，不要求學生熟記；“熟悉”指能熟練記住所學過的知識，能把它們熟練地復述出來；“理解”指能把握事物運行的原理，或進行特定技術操作的理由。該門課程為64學時，4學分。2.課程目標通過本課程的學習，學生能了解集成電路設計和版圖布局布圖的基本方法，掌握Cadence集成電路設計軟件使用方法；能熟練創(chuàng)建電路文件、版圖文件，生成網表文件，進行IC仿真模擬，并熟悉電路與版圖對比方法，掌握Calibre驗證工具；讀懂PDK文件，養(yǎng)成按規(guī)范進行電路設計與驗證，并按照規(guī)范版圖設計的職業(yè)素養(yǎng)；培養(yǎng)了學生使用現代先進設計工具的能力和團隊溝通能力，為以后從事專業(yè)工作打下一定的基礎。職業(yè)能力培養(yǎng)目標：●掌握集成電路設計的基本流程，設計方法和設計工具?！裾莆誏INUX操作系統(tǒng)、基本命令和虛擬機的使用方法?！裾莆瞻鎴D編輯器的使用，學會版圖建立，編輯方法；●掌握基本門電路、邏輯門電路、標準單元的版圖設計方法；●掌握有源器件、無源器件的版圖設計方法，學會寄生參數的提取和版圖布局方法；●掌握版圖驗證工具，學會版圖驗證規(guī)則文件的編寫方法；●會分析PDK文件，讀懂各類圖層和設計規(guī)則。3.課程內容和要求課程內容和要求：序號工作任務知識要求技能要求學時1導論集成電路設計概念，方法及工具●集成電路發(fā)展歷程●集成電路的知識體系并結合實際了解相應學科及工作崗位●集成電路制造流程及集成電路設計在集成電路制造中的作用及地位●集成電路設計分類及軟件工具(CMOS反相器電路全流程設計)●能認識集成電路的制造流程及集成電路設計在整個流程中的地位●掌握集成電路設計的主要內容及基礎知識要求●掌握集成電路設計分類●掌握集成電路設計軟件●掌握集成電路版圖的意義并大致了解版圖和電路的對應關系●能夠從集成電路實物版圖初步分析出一些基本電路單元和布線82常見元器件版圖繪制與識別●二極管、三極管版圖●MOSFET版圖●電阻版圖●能夠識別判斷電阻版圖圖形●能夠識別判斷電容版圖圖形●能夠識別判斷三極管和MOS版圖圖形43集成電路制造工藝●集成電路單項工藝●層次與工藝流程●熟悉氧化工藝、摻雜工藝、薄膜制備工藝的原理與方法、光刻的基本工藝流程、刻蝕工藝●了解CMOS深亞微米工藝流程44CMOS基本單元版圖設計與驗證●CMOS反相器，傳輸門工作原理●Layout操作、設計規(guī)則介紹及單元建立●CMOS反相器、傳輸門版圖繪制●Cadence驗證PEX提取，DRC及LVS驗證規(guī)則介紹及作用●CMOS單元門的schematic繪制及電路驗證●電路圖層與symbol的建立descendview及驗證●CMOS與非、或非門版圖繪制及驗證●掌握cellview的建立和反相器schematic繪制●了解layout的含義及在IC設計中的重要性●掌握layout的圖層設定●了解layout的主要設計規(guī)則●掌握layout文件的建立●能參照LSW定義，掌握CMOS反相器版圖繪制方法●了解CMOS版圖與工藝對應關系●掌握版圖驗證的規(guī)則●了解驗證版圖需要用到的相關文件和語句●掌握CMOS與非、或非門的電路原理●掌握電路symbol建立與繪制方法●理解descendview概念及層次化電路設計概念?！裾莆誄MOS與非門版圖繪制方法●掌握版圖提取方法●掌握CMOS與非門版圖驗證DRC方法●掌握如何進行DRC后改錯●掌握CMOS與非門版圖LVS驗證方法●掌握如何DRC改錯125CMOS組合邏輯門的版圖設計與驗證●CMOS組合邏輯電路設計●CMOS版圖襯底電位實現，LSW設置●CMOS組合邏輯電路版圖繪制●CMOS組合邏輯電路版圖CalibreDRC驗證●CMOS組合邏輯電路版圖CalibreLVS驗證●全加器電路版圖繪制與驗證●掌握數字邏輯電路繪制規(guī)則●掌握4端MOS管和3端MOS管的區(qū)別●掌握組合邏輯電路的驗證及電路修正方法●掌握LSW的含義及設置方法●通過對組合邏輯電路版圖的驗證，掌握分析仿真圖的方法●能夠通過仿真圖發(fā)現問題，并由LVS結果指導電路修改●通過對組合邏輯電路版圖的驗證，掌握CalibreDRC驗證方法●通過對組合邏輯電路版圖的驗證，掌握CalibreLVS驗證方法●能夠通過驗證結果指導版圖錯誤修改86CMOS時序邏輯電路的版圖設計與驗證●鎖存器電路繪制，版圖設計與驗證●CMOSD觸發(fā)器原理講解及schematic繪制仿真和版圖設計驗證●標準單元技術●了解各類鎖存器、觸發(fā)器原理●掌握D觸發(fā)器功能及原理●掌握邊沿觸發(fā)器功能及特性●根據電路原理圖繪制，版圖設計技巧●CMOSD觸發(fā)器標準單元版圖87模擬單元版圖設計●失配原因，匹配設計方法●運放電路設計與驗證●運放版圖設計●運放版圖CalibreDRC驗證●運放版圖CalibreLVS驗證●運放版圖寄生參數提取與后仿真●了解運放結構和原理●了解運放參數指標●掌握核心單元版圖繪制方法●掌握匹配技術●掌握CalibreDRC驗證方法●掌握CalibreLVS驗證方法●掌握CalibrePEX提取方法16其它復習4考查總課時644.實施建議4.1教材編寫必須依據本課程標準選用或編寫教材。要充分體現項目課程設計思想，以項目為載體實施教學，項目選取要科學、符合該門課程的工作邏輯、能形成系列，讓學生在完成項目的過程中逐步提高職業(yè)能力，同時要考慮可操作性。教材內容要反映新技術，并在內容選取上本著理論與實踐一體化的原則，注重實際訓練，使學生能夠及時、準確地掌握最新知識。4.2教學建議1．應加強對學生實際職業(yè)能力的培養(yǎng)，強化案例教學或項目教學，注重以任務引領型案例或項目作業(yè)來誘發(fā)學生興趣，使學生在完成項目的過程中掌握EDA的操作。2．應以學生為本，注重“教”與“學”的互動。通過選用典型活動項目，由教師提出要求或示范，組織學生進行活動，讓學生在活動中增強職業(yè)意識，掌握本課程的職業(yè)能力。3．應注重職業(yè)情景的創(chuàng)設，以多媒體、錄像、案例分析、角色扮演(系統(tǒng)開發(fā)時的角色)、實驗實訓等多種方法來提高學生分析問題和解決問題的職業(yè)能力。4．教師必須重視實踐，更新觀念，加強校企合作，實行工學結合，走產學研相結合的道路，探索中國特色職業(yè)教育的新模式，為學生提供自主發(fā)展的時間和空間，為學生提供輪崗實訓的機會與平臺，積極引導學生提升職業(yè)素養(yǎng)，努力提高學生的創(chuàng)新能力。4.3教學條件專業(yè)教師要求：具備中級及以上職稱，有扎實的電路及版圖設計理論基礎，掌握較強的電路版圖設計與應用操作技能與經驗的人員。實訓裝備要求：要有能滿足上述要求的軟件(CadenceIC6等)，并要有一定數量的計算機，實訓場地要有多媒體教學設備。4.4課程資源1.注重實驗實訓指導書和實驗實訓教材的開發(fā)和應用。2.注重多媒體課件，教學視頻等常用課程資源和現代化教學資源的開發(fā)和利用，這些資源有利于創(chuàng)設形象生動的工作情境，激發(fā)學生的學習興趣，促進學生對知識的理解和掌握。同時，建議加強常用課程資源的開發(fā)，建立多媒體課程資源的數據庫，努力實現跨學校多媒體資源共享，提高課程資源利用效率。3.積極開發(fā)課程資源，充分利用諸如電子書籍、電子期刊、數據庫、數字圖書館、教育網站和電子論壇等網絡信息資源，使教學從單一媒體向多種媒體轉變；教學活動從信息的單向傳遞向雙向交換轉變；學生單獨學習向合作學習轉變。同時應積極創(chuàng)造條件搭建遠程教學平臺，擴大課程資源的交互空間。4．產學合作開發(fā)實驗實訓課程資源，充分利用本行業(yè)典型的企業(yè)資源，加強產學的合作，建立實習實訓基地，實踐工學交替，滿足學生的實習實訓需求，同時為學生的就業(yè)，創(chuàng)造機會。4.5教學評價序號典型工作任務評價方式評價內容分值一、平時成績（60%）1集成電路設計基礎內容學習態(tài)度（30%）作業(yè)情況（70%）版圖與工藝層次2．正確識別各類器件的版圖。102CMOS基本單元電路的設計與版圖驗證學習態(tài)度（30%）作業(yè)情況（70%）1.CMOS反相器schematic繪制及電路驗證2.CMOS與非門版圖繪制電路驗證3.CMOS或非門版圖繪制電路驗證4.自主解決問題能力153CMOS組合邏輯電路設計與驗證學習態(tài)度（30%）作業(yè)情況（70%）1．繪制CMOS組合邏輯電路2.MOS組合邏輯電路版圖繪制3.使用CalibreDRC進行驗證4.使用CalibreLVS驗證5.自主解決問題能力104CMOS時序邏輯電路設計與驗證學習態(tài)度（30%）作業(yè)情況（70%）使用層級方法設計CMOSD觸發(fā)器schematic采用標準單元繪制D觸發(fā)器版圖3.使用CalibreDRC進行驗證4.使用CalibreLVS驗證5.自主解決問題能力155運算放大器