一、引言

随着集成电路技术的不断发展，信息的存储和处理能力得到了爆炸式提升，使得信息技术（IT，Information Technology）时代已升级到数据技术（DT，Date Technology）时代。进入21世纪的第二个十年，信息技术已深入人们生产、生活中的方方面面，其在国民经济中的支柱作用愈发凸显。作为信息产业基础和关键的集成电路产业，在这个阶段也迎来了快速发展。从芯片特征尺寸的角度来看，从2010年的65nm发展到了2018年的7nm；从芯片功能和性能的角度来看，越来越多的电路模块被集成到芯片中，片上系统（SoC，System on Chip）越来越智能，自2017年起，苹果公司和华为公司发布的SoC都集成有神经处理单元（NPU，Neural Processing Unit）；从市场分布的角度来看，亚太地区（尤其是中国）是全球规模最大的集成电路市场，市场需求将继续保持快速增长[1]，但市场份额主要被美、欧、日、韩等国家或地区的少数跨国公司所占有。

芯片是一个国家综合国力的象征，没有芯片就没有电子世界，更没有21世纪的制造设计大国[2]。我国虽然拥有庞大的集成电路市场，但尖端核心技术均掌握在少数发达国家手上，随时有被“卡脖子”的风险，2018年初的“中兴事件”就是一个典型的例子。产业的振兴首先要从培养人才开始，集成电路设计是知识密集型行业，需要培养专门的设计人才。集成电路的CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）技术几乎是伴随着集成电路产品的产生而出现的，虽然数字集成电路的设计方法已从CAD演进到EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化），但是模拟和数模混合集成电路的设计目前还是采用CAD技术。在高等教育院校的相关专业中开设“集成电路CAD”课程，加强设计思维培养和设计实例训练，是系统培养集成电路人才的有效手段之一，有利于提高学生的实践能力、加深对专业课程的理解。

二、教学内容安排

《集成电路CAD》是“电子科学与技术”专业高年级本科生的关键专业课程之一，主要覆盖模拟及数模混合集成电路领域。在学习该门课程之前学生需具备《模拟电子技术》《数字电子技术》《半导体器件物理》《微电子工艺》《集成电路分析与设计》等专业课程基础。

本课程的教学内容有两个部分：一是课堂教学，共16学时。其中概论部分2学时，主要讲述集成电路的概念、发展历史及现状、集成电路的计算机辅助设计技术发展历史及现状、集成电路的设计方法及设计流程、集成电路CAD的主要内容等；用2个学时温习集成电路制造技术；专用集成电路的CAD设计方法及设计实例讲解共安排4个学时；CAD电路分析基础、电路元/器件模型各占2个学时；集成电路的版图设计、版图验证及后仿真各占2个学时。

二是课程设计报告，共16学时。在开学第一课上做出安排，由班长或学习委员组织学生分组，5—7人一组，指定一名组长。每个小组从集成运算放大器、电压基准源、集成电压比较器、振荡器、低压差线性稳压器、开关电容电路、全定制逻辑电路（50门以上）以及其他方面选择一个设计课题，从开学第一周开始利用课余时间查阅资料，开展电路设计和仿真、版图设计和验证工作。同一小组中的同学在选定应用领域和设定电路指标参数时要体现出差异。从9—16周，各个小组陆续开展课程设计报告，每次课（2个学时）汇报一个课题。首先由组长介绍所选课题的基本情况，每一位同学补充介绍自己的设计和组内其他同学的差异，采用“PPT展示+CAD软件操作”的组合汇报模式。

三、课程教学方法改革

课堂教学部分：

1.以多媒体教学为主，辅以必要的板书，在教学课件中融入大量的行业前沿信息和集成电路设计案例，丰富教学内容、力求给学生创造直观生动的课堂氛围。

2.在教育过程中嵌入科研项目、实际产品以及生产生活中的应用实例讲解，充分激发学生的学习兴趣、调动学生的积极性。

3.摒弃传统的“老师讲、学生听”的课堂教学模式，在每一个教学内容的关键节点上设置随堂练习题和讨论题，建立讨论式和参与式课堂环境。

4.设置课后思考题，要求学生查阅和综述文献资料、关注行业信息和前沿动态，促使学生自主学习，锻炼他们发现问题、分析问题的能力。

课程设计报告部分：

1.创建探究式、启发式和讨论式教学模式，安排具体设计任务引导学生探究集成电路设计方法、利用相关CAD工具，启发学生运用《模拟电子技术》《数字电子技术》《半导体器件物理》《微电子工艺》《集成电路分析与设计》等专业课程的相关知识，在报告环节鼓励学生积极参与讨论和互动。