集成電路設計基礎-微電子-考試課程教學大綱

【集成電路設計基礎】（工程認證版）【FundamentalsofIntegratedCircuitDesign】一、基本信息課程代碼：【2080217】課程學分：【3】面向?qū)I(yè)：【微電子科學與工程】課程性質(zhì)：【系級專業(yè)限選課◎】開課院系：機電學院電子工程系使用教材：教材【集成電路設計（第2版）葉以正清華大學出版社】參考書目【集成電路設計基礎王成華北京航空大學出版社】，【集成電路設計（第3版）王志功電子工業(yè)出版社】，【CMOS集成電路設計基礎（第2版）孫肖子高等教育出版社】課程網(wǎng)站網(wǎng)址：/course/216737522.html

先修課程：【半導體器件物理2080009（4）】、【數(shù)字邏輯電路2080187（4）】、【模擬電子電路2080188（4）】二、課程簡介和課程目標本課程全面深入地介紹了集成電路設計的基礎知識以及集成電路設計的最新技術SoC/IP的設計流程和技術發(fā)展。其主要內(nèi)容包括集成電路的發(fā)展；常用器件的I-V特性、SPICE模型以及二階效應對器件性能的影響；CMOS模擬集成電路和數(shù)字集成電路的的單元分析與設計方法及特點；SoC/IP設計與驗證及其發(fā)展趨勢。本課程是為微電子科學與工程專業(yè)的必修課，同時也作為電子科學與技術專業(yè)的選修課。本課程目標如下：1.掌握與集成電路設計相關的基本知識與理論以及設計的基本器件模型和參數(shù)。（支撐畢業(yè)要求指標點1.3）2.綜合運用CMOS技術進行模擬集成電路和數(shù)字集成電路的基本單元的設計和電路的性能分析。（支撐畢業(yè)要求指標點3.2）3.深入了解整個集成電路設計最新技術發(fā)展動態(tài)，具備自主學習和信息查尋能力。（支撐畢業(yè)要求指標點6.2）4.愿意在集成電路本行業(yè)中服務他人、服務企業(yè)、服務社會。（支撐畢業(yè)要求指標點6.3）三、選課建議本課程適合微電子科學與工程專業(yè)的三年級及以上本科生授課。要有相關的物理器件，模擬和數(shù)字電子電路相關基礎知識。四、課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐（必填項）畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決微電子科學與工程領域的復雜工程問題。1.3能將相關知識和數(shù)學模型用于半導體器件設計、電路設計和分析、版圖設計和仿真、系統(tǒng)應用等方面工程問題的推演、分析13.設計/開發(fā)解決方案：能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的單元、組件/模塊或工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。3.2能夠遵照方案，設計滿足特定需求的單元、組件/模塊、系統(tǒng)并仿真、開發(fā)和實現(xiàn)26.工程與社會：工程與社會：能夠基于微電子科學與工程相關背景知識進行合理分析，評價微電子科學與工程解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。6.2能正確認識本工程領域現(xiàn)狀及新產(chǎn)品、新技術、新工藝、新材料的開發(fā)和應用，對于客觀世界和社會的影響36.3能分析和評價本專業(yè)領域工程人員在工程實踐中應承擔的社會、安全和法律責任4備注：表格行數(shù)根據(jù)課程目標數(shù)可添加，1個指標點可以1個或多個課程目標數(shù)來支撐五、課程目標/課程預期學習成果（必填項）（預期學習成果要可測量/能夠證明）序號畢業(yè)要求指標點課程目標教與學方式評價方式11.3能將相關知識和數(shù)學模型用于半導體器件設計、電路設計和分析、版圖設計和仿真、系統(tǒng)應用等方面工程問題的推演、分析1.能掌握與集成電路設計相關的基本知識與理論以及設計的基本器件模型和參數(shù)講授法和討論法(授課和課堂討論)作業(yè)或隨堂練習、考試等、線上視頻學習、測驗等23.2能夠遵照方案，設計滿足特定需求的單元、組件/模塊、系統(tǒng)并仿真、開發(fā)和實現(xiàn)2.綜合運用CMOS技術進行模擬集成電路和數(shù)字集成電路的基本單元的設計和性能分析。創(chuàng)造思考教學法/任務驅(qū)動法(采取任務驅(qū)動教學法，要求通過課堂練習或布置任務，學生通過課外資料查找方式完成任務)作業(yè)或隨堂練習、考試等、線上視頻學習、測驗等36.2能夠了解整個集成電路設計最新技術發(fā)展動態(tài)，具備自主學習和信息查尋能力.3.能夠了解整個集成電路設計最新技術發(fā)展動態(tài)，具備自主學習和信息查尋能力。（支撐畢業(yè)要求指標點6.2）創(chuàng)造思考教學法/任務驅(qū)動法(采取任務驅(qū)動教學法，要求通過課堂練習或布置任務，學生通過課外資料查找方式完成任務)資料查找和撰寫論文46.3能分析和評價本專業(yè)領域工程人員在工程實踐中應承擔的社會、安全和法律責任4.愿意在集成電路本行業(yè)中服務他人、服務企業(yè)、服務社會。直觀演示法（視頻觀看），討論法作業(yè)或隨堂練習注明：可以1個畢業(yè)要求指標點由多個課程目標來支撐六、課程內(nèi)容單元知識點能力要求支持的課程目標教學難點單元1緒論（4學時）1．知道集成電路發(fā)展、分類和產(chǎn)業(yè)鏈;L12．理解集成電路設計流程及設計環(huán)境和集成電路設計及發(fā)展；L23．分析集成電路發(fā)展前景；L3能夠基于集成電路設計和發(fā)展的基本理論分析集成電路的發(fā)展,認識該高新技術發(fā)展的重要性目標3、4集成電路設計這一高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展飛快，教材跟不上新的技術點，所以需要所教內(nèi)容需要不斷補充新的內(nèi)容，緊跟技術的新發(fā)展單元2集成電路設計基礎（8學時）1.知道電路材料和半導體基礎知識;L12.理解PN結與結型二極管,雙極型晶體管和MOS晶體管二階特性對模型設計的影響能夠掌握各種器件的構造和性能;能夠認識常用器件的內(nèi)部構造目標1MOS管/CMOS管的基本構造，二階特性和性能分析單元3模擬集成電路設計（12學時）1.理解電流源電路,基準電壓源設計,單端反相放大器和差分放大器;L22.運用CMOS構建電流鏡，基準源差動放大器等基本電路；L3能夠識別和分析模擬集成電路中基本的基準電源,電壓等單元電路結構目標1，2如何用CMOS構建模擬集成電路中各種基本電路單元4CMOS技術（4學時）1．理解CMOS管的特性，結構，性能；L22．運用數(shù)字電路標準單元庫設計；L33．理解CMOS存儲器運用；L24．綜合分析如何構成數(shù)字集成電路的反相器,傳輸門及基本的邏輯器件;L4，L5能夠基于CMOS器件設計數(shù)字集成電路的反相器,傳輸門及基本的邏輯關系以及更復雜的邏輯關系的電路目標2如何用CMOS構建數(shù)字集成電路中各種基本的時序電路結構單元5數(shù)字集成電路設計（12學時）1．運用數(shù)字集成電路自動化化設計的語言及層次化設計流程,綜合和驗證等方法；L3，L5能夠認識層次化設計流程,綜合和驗證等方法在設計中的重要性目標2基于CMOS技術綜合設計和實現(xiàn)復合/時序邏輯電路單元6SOC設計技術（8學時）1．知道SOC設計流程，L12．運用其設計特點如IP復用技術和軟硬件協(xié)同技術；L33．理解SOC設計技術實現(xiàn)復雜芯片的設計流程。L2能夠樹立SOC設計流程的思維能力和系統(tǒng)化的設計思想目標3,4如何理解IP和軟硬件協(xié)同設計的優(yōu)勢七、評價方式與成績1、考核項目與對應的課程目標及計分辦法考核成績由1+X構成即期終考試，X1論文，X2課堂測驗，X3線上視頻學習和作業(yè)練習，各占40%，20%，20%和20%。分別對應的課程目標如以下表格：序號考核方式分值比例對應課程目標1期末考試40%課程目標1、2X1論文20%課程目標3X2課堂測驗