0 引言

集成电路包括模拟集成电路和数字集成电路。其中数字集成电路发展异常迅速，已形成了一整套标准的工业化设计流程。标准流程包括：系统设计、逻辑设计、逻辑综合、版图设计和布局布线。在这个流程中，还伴随着必不可少的设计模拟、功能验证、时序分析和功耗分析等验证、分析工作。以上各环节相互交织、相互印证并经常需要多次迭代，才形成了一个完整的工业化流程，用以保证根据该流程设计生产出来芯片的质量。面对如此复杂的流程，在有关数字集成电路教学中如何让学生对流程各阶段的原理融会贯通并具备分析和解决问题的能力是一个难点。

“数字集成电路设计与验证”课程是我校计算机学院微电子学与固体电子学专业硕士研究生的学科基础课程，内容包括数字集成电路的硬件描述、验证、综合、物理设计的基本概念、基本方法和实现算法。

本文以此课程为实践平台，提出和实践了在教学中引入真实项目设计案例配合理论讲授的教学方法，并对教学考查结果进行了分析和思考。

1 教学现状

目前国内各大高校普遍开设了集成电路课程，也针对相关课程教学方法展开了研究。文献[1]提出了如何通过构建设计案例来提高学生的学习兴趣从而进一步激发其开展自主学习；文献[2]提出了如何在课程中面向个体差异、有的放矢的教学思路；文献[3]探讨了在集成电路设计实验中采用研究型实验教学模式的方法和对学生及教师的要求；文献[4]探索了如何利用新的课程考核方法促使学生提高动手能力；文献[5]探索了项目教学法在实际教学中的应用；文献[6]论述了案例教学法对工程类课程教学的实践要求并探讨了为提高教学效果需采用的保障措施。上述研究从案例研究、考核方法和差异化教学等多个角度探索了针对集成电路课程的教学改进方法，本文将在此基础上针对课程特点做进一步的教学探讨。

在以前数字集成电路课程的教学设计中，教师会对数字集成电路每个设计阶段的概念和原理进行讲解，并分别用不同的例子引导学生理解这些理论和使用技巧。根据几年的课程积累和学生反馈，我们发现，学生在掌握课程基本原理的同时，对设计流程各阶段的内在联系认识并不透彻，多个知识点不能有机融合，分析问题和解决问题的能力培养也尚有不足。而学生完成课程进入研究或课题后，因为经验不够往往接触到的是初级单一的设计或验证工作，很少有机会从事全流程的设计规划工作。这导致其在做设计或验证工作时只见树木不见森林，无法从系统的角度分析和解决问题，最终无法得到最优的设计结果。因此，如何使学生在掌握数字集成电路设计各知识点的前提下能对各设计阶段进行有机衔接是课程中的难点，我们通过在课程讲授中贯穿一个真实项目中的设计案例来帮助学生进行理论学习的同时，更深入地了解集成电路设计的全流程、培养分析解决问题的实践能力。

2 课程设计

2.1 真实项目案例教学法

为达到让学生通晓数字集成电路全流程设计的目的，我们在”数字集成电路设计与验证”教学中，采用一个真实项目中的设计作为案例进行剖析，随着案例设计每个阶段理论讲授的同时对案例中的功能模块同步研究和设计。当全部理论知识讲授完毕时，案例模块也随着设计完成。通过这种方法，学生有机会结合课程知识自己动手对模块进行设计和优化，因此能更深入地理解所学到的内容。由于案例为真实项目中涉及的设计模块，在设计流程推进时也尽量按照标准工业化流程要求执行，学生从中可以体会真实项目的执行情况。除了讲授流程中各阶段的概念原理以外，课程还着重强调了各设计流程间的联系和迭代，因此学生能以系统的眼光进行设计工作，为今后从事芯片设计做好准备。

真实项目案例教学法的关键在于案例的选择，这直接影响了教学效果的实现，我们在真实项目的多个备选设计中选择了Cache控制器作为案例，原因如下：

(1)此模块是CPU体系结构的标准组成部件，大部分学生具备相关的知识基础。

(2)模块包括多种组合逻辑、时序逻辑功能电路结构，便于结合课堂理论内容讲授实际使用技巧。

(3)模块逻辑规模适中，在个人电脑上运行EDA设计软件的等待时间可接受。

(4)可以结合片外器件讲授系统设计知识来增强学生的系统认知。

(5)授课教师具有丰富的项目经验且在真实项目里设计实现过此模块，能充分把握讲授内容。