集成电路工艺原理大全11篇
时间：2023-11-13 09:46:34
集成电路工艺原理篇（1）
作者简介：李建军(1980—)，男，四川江油，博士，副教授，主要从事超大规模集成电路教学与科研工作
当前，全球微电子技术及产业飞速发展，22nm节点技术已量产，以微电子集成电路为核心的电子信息产业已成为全球第一大产业，而我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距，集成电路设计和微电子工艺方面的人才比较匮乏。当前和今后一段时期是我国微电子产业发展的重要战略机遇期和攻坚期，2014年6月我国了《国家集成电路产业发展推进纲要》以加快推进我国集成电路产业发展，并明确指出“重点支持集成电路制造领域”[1]。因此，为适应该领域技术和产业的人才需求，亟须加强对微电子和集成电路相关专业本科生的工艺实验与工程实践能力的训练，培养其创新和实践能力。
高校实验室是培养创新和实践能力重要基地，也是开展教学、科研、生产实践三结合的重要场所[2-3]，特别是对于实践性强的微电子学科，实验室在教学中发挥着举足轻重的作用。因此，建设专业的实验室并开展实践与创新相结合的实验教学，才能更多、更有效地培养满足社会急需的微电子技术人才[4]。
1微电子实验室建设指导思想
微电子实验室建设及人才的培养是以国家对微电子技术人才的需求为目的，以满足社会经济快速发展的需要。近10多年来是我国微电子和集成电路产业飞速发展时期，2000年和2011年国家先后出台了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，到2014年了《国家集成电路产业发展推进纲要》。在政策导向下，高校微电子专业实验的建设成就也十分显著。但是，我国的微电子技术及产业同国外比还有较大的差距，这其中缩小差距重要的一点是缩小微电子实验室技术的差距。因此，对于高校微电子专业实验室的建设发展还需进一步的改革创新[5-7]。
微电子实验室建设应以《国家中长期教育改革和发展规划纲要》为导则，明确国家教育改革战略目标和战略主题是优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养，要着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力[8]。
在实验室建设的措施实施上，一是贯彻实施《高等学校本科教学质量与教学改革工程》，进一步推动高校实验室建设和实验教学改革，促进优质教学资源共享，提升高等学校办学水平，加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养，全面提高教育质量；二是贯彻实施《卓越工程师教育培养计划》，面向微电子产业，按通用标准和行业标准强化培养学生的工程和创新能力[9-10]。
2微电子实验室建设
为适应国际半导体产业和我国电子信息产业的快速发展以及社会对微电子专业人才的大量需求，从2002年起我校就对微电子实验室进行了改造，并持续进行了升级换代建设，截止到目前共计投入了800余万元的建设经费。我校的微电子实验室建设主要包括2方面的内容，一是微电子设计实验室建设，二是微电子工艺实验室建设。目前，微电子实验室可满足每年500人的实验教学规模以及高水平实验项目的开设。学生在此完成集成电路芯片设计、制造的整个过程，并对制造的芯片进行测试和分析。
2.1微电子设计实验室建设
微电子设计实验室主要开展超大规模集成电路设计以及微电子器件仿真和工艺模拟的实验教学。教学目的是使学生掌握超大规模集成电路设计的基本原理和方法，初步掌握用于集成电路设计的电子设计自动化EDA(electronicdesignautomation)软件工具的使用，以及掌握用于半导体工艺流程模拟和微电子器件仿真的工艺计算机辅助设计TCAD(technologycomputeraideddesign)软件工具的使用。我校共计投资300余万元用于微电子设计教学实验室建设，建立了配备40台SUNBlade工作站、面积100m2的专用教室，并专门建立了EDA、TCAD软件校内共享第二层交换网络，多个实验室可以同时使用授权EDA、TCAD软件。
微电子设计教学内容的建设包括以下内容：
一是开设VHDL(高速硬件描述语言)程序实验，要求学生编写逻辑电路的VHDL代码，对程序代码进行仿真综合。目的使学生掌握运用VHDL语言进行逻辑电路设计的技能。
二是开设FPGA(现场可编程门阵列)实验，要求学生将综合后的网表文件下载到FPGA器件中，对设计的电路进行硬件验证。目的是使学生掌握电子设计的FPGA物理实现方法，以及应用示波器等调试仪器对电路进行诊断排错的技巧。
三是开设ASICAPR(专用集成电路自动布局布线)版图设计实验，要求学生将通过硬件验证过的电路设计，借助半定制的ASIC设计EDA工具，结合代工厂提供的标准单元库，进行自动布局布线，得到所设计电路的物理版图。目的是使学生掌握电子设计的AISC实现方法。
四是开设工艺模拟和器件仿真实验，要求学生通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程，并指定产生的器件结构，在满足制造设备的能力和精度下(即给定工艺参数范围内)，让学生设计实验并加以仿真实现。
2.2微电子工艺实验室建设
微电子技术的发展是以集成电路制造技术工艺节点为标志，遵循摩尔定律，变化日新月异。虽然理想的工程教育要求教学最新最前沿的技术，但是不断升级换代，昂贵的实验设备费用是任何高校都负担不起的。况且，每一代集成电路制造技术的工艺流程都具有类似性，因此，单纯追求工艺先进性的实验教学是没有必要的。所以，结合实际教学资源情况，建设主流、典型工艺技术的工艺实验线，并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。
我校先后投入500余万元建设微电子工艺教学实验室，建立了面积300m2的净化室，具有主流CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺和具有代表性的双极工艺完整流程，最小工艺线宽为1μm。并且，由于工艺设备条件的限制，因地制宜地开发了铝栅CMOS工艺。这2类工艺实验课程的学时数都为40学时，学生根据专业方向选择具体工艺类型。
微电子工艺实验课程的目的是培养学生具有一定的工艺设计和分析能力，并通过实践掌握集成电路制造工艺流程。
首先，通过TCAD软件的学习熟悉集成电路制造工艺流程，按指定器件结构设计实验并加以仿真实现。并且，TCAD软件是基于物理的器件仿真，不仅能够得到最终的电学特性，还可以了解器件工作时内部物理机制，能够直观分析器件内部能带、电场、电流以及载流子等的分布和变化，有助于学生分析工艺参数的变化对器件物理特性影响，从而最终导致电学参数的改变，从而有利于学生深入理解工艺原理与器件机理的联系。
然后，根据设计的器件尺寸参数，采用L-edit图形编辑器进行器件版图设计，并且选用已设计的器件单元来设计简单的集成电路，如倒向器、或非门、与非门等电路。最后是进行工艺实验实践环节，采用设计的版图制作掩膜版。微电子工艺实验课程的工程化能力要求也主要体现在这一环节，一方面是工程化的理念，另一方面就是相应的实践能力。在这一过程既要培养实际操作能力，更要培养分析问题、解决问题的能力，分析工艺过程中的原因以及造成芯片测试参数与设计参数差别的原因。
2.3实验教学资源建设
2.3.1实验教材编写
微电子设计实验开设的难点之一是实验步骤繁多，学生操作起来较为困难。其原因是国内外缺乏针对本科学生的实验指导书，而EDA工具厂商提供的操作指南过于繁琐，本科学生难以掌握。为配合上述实验的开展，课程组组织相关有实际ASIC设计经验的教师编写了《VLSI自动布局布线(APR)设计实验指导书》实验教材，从操作原理、操作步骤、数据管理、报告撰写等方面对学生进行指导，力求做到学生通过阅读实验教材就能按图索骥，自行完成实验流程。因此在教材的编写上，不厌其详，采用了大量的EDA工具实际操作的截面图，力争反映出每一个操作细节。
对于微电子工艺实验，由于实验内容根据学校实验工艺线实际条件开设，实验内容一是要具有代表性，二是要根据实际情况建立工艺流程。因此，也没有现成的教材或实验指导书可供选择。课程组组织具有丰富工艺实践经验的教师，根据实验室设备条件编写了对应的、适用的《微电子器件设计与制造综合性实验指导书》实验教材。
2.3.2多媒体资料制作
教学信息载体的多样化，包括文字、图片、音频、视频、网络等载体，这是现代教学发展的必然趋势。实验教学多媒体资料可以充分调动教学要素，激发学生的学习兴趣，融教与学为一体[11-12]。
为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。课程组结合实际的实验实践教学过程，制作了全程相关单项工艺原理、流程及设备操作视频演示多媒体资料。多媒体资料将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理，做到图文声像并茂。由于微电子实验课程是与实际联系很紧密的课程，形象化教学素材十分丰富，能激发学生的学习兴趣，对提高教学效果、教学质量非常有益。同时制作器件、集成电路电路的设计、仿真视频演示多媒体资料，让学生能快速熟悉设计软件并理解设计方法。在熟悉微电子器件基本理论和集成电路制造工艺的基础上，掌握器件和集成电路的设计方法，最后通过实验操作制作芯片并测试。
3微电子实验室建设成效
充分发挥了以学生为主的教学形式，完成从设计到实验制作再到测试验证整个过程。每个学生都设计了各自结构的器件，因此在器件制作过程中，每个学生就会切实关注每步工艺对器件性能的影响，在实际工艺过程中的操作锻炼了动手能力，在实践过程中了解哪些工艺因素可能对器件造成影响。微电子实验教学将理论与实践结合、创新与实践结合，培养了学生分析问题、解决问题的能力。
微电子实验采用理论联系实际的方式在国内首次实现了“微电子工艺原理”课程的完整实验教学，并因此而获得2004年四川省教学成果二等奖。此外，我校“电子科学与技术”在2012年全国学科评估中排名全国第一，其中微电子实验教学是本学科本科教学的重要组成部分。
集成电路工艺原理篇（2）
微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，是伴随着集成电路（IC）发展起来的高新技术，对国民经济和国家安全有着举足轻重的战略作用。集成电路工艺作为电子科学与技术相关专业的专业课程，其任务是使学生掌握集成电路的主要工艺技术及相关原理，培养其自主解决工艺问题的能力。课程具有实践性强、理论与实践密切结合的特点，目前的教学存在强调理论、忽视实践的问题，学生害怕硬件，缺乏动手能力，不能扎实系统地掌握课程知识。本文对集成电路工艺的教学方法和教学内容进行了探讨，搭建了“理论―模拟―实践”的立体化教学平台，为大学教学改革提供参考。
一、目前课程存在的问题
1.教学模式的限制
在课程教学中，教学模式主要以理论授课为主，但是高等院校对微电子及集成电路专业的人才培养方式越来越强调对学生实践能力的培养，传统板书和多媒体PPT演示的教学方法已经无法满足与实验教学有机的结合。
2.教学资源的缺乏
要培养学生具备较好的动手能力及基本的科研素质，在集成电路工艺实验教学中，必须使用各种工艺设备，如扩散炉、退火炉、光刻机、刻蚀机等，这些设备仪器价格昂贵，购置和维护这些设备的费用远远超出了学校的承受能力，导致其中部分实验无法开设，降低了教学效果。
3.课程设置僵化
目前集成电路工艺的课程设置一般是采用理论教学和实验教学结合、理论教学和计算机模拟结合的形式，或者单独进行相关的课程设计，整个知识面不够系统，并且考核形式比较单一，不利于学生集成电路工艺设计和分析能力的提高。
二、立体化教学在课程中的实践
1.理论教学设计
集成电路工艺的基础知识所涉及的面较广，理论性较强，要求学生能够扎实掌握半导体原理和器件的相关知识，能够从前期的课程基础上解释工艺中出现的问题，如外延层构造及缺陷与器件性能间的联系、扩散参数与掺杂离子分布的联系等。所以，在教学内容的选择上突出交叉课程的相关性，将半导体原理和器件的内容融入工艺的教学内容中，有利于电子科学与技术专业学生对课程体系的整体掌握。
2.模拟仿真设计
TCAD（Technology CAD） 即工艺计算机辅助设计已经在集成电路工艺中有着举足轻重的作用，广泛运用于工艺优化、控制以及设计优化中，不但可以通过模拟芯片制备的整个工艺流程节省实验成本，在实验前后以及进行过程中，可以随时观察各项数据，对实验过程和结果进行直观分析，从而使学生得到及时全面的认知，改善教学效果。对理论教学中的案例进行验证性和探究性模拟实验设计，可以进一步加强学生对知识的掌握程度。基于南通大学的SILVACO―TCAD的教学软件，同样以热扩散工艺为例，如下图所示，扩散深度随着扩散时间的增加而增加，可见在模拟实验中可以便捷地修改各项参数，灵活设计教学内容。
3.实验教学设计
实验作为教学的重要组成部分必须与理论教学相辅相成， 必须能有效地促进学生对理论的理解，又要能在实验中应用相关理论，为学生获得新的理论知识打下良好的基础。目前集成电路工艺课程存在实验仪器贵重、精密、量少与实验人数多、实验时间短的供需矛盾，因此对于现有的设备一定要对实验参数进行正交设计，从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，注重高效率、快速、经济。
综上所述，在集成电路工艺课程中，建立理论授课―TCAD工艺模拟―工艺实验密切结合的立体化实验平台，不但能丰富课程的教学内容，而且能激发学生的学习兴趣，也能使学生更为扎实地掌握集成电路制备的整个流程和设计方式，增强动手能力，提升教学效果。
集成电路工艺原理篇（3）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0125-02
集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。
一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点
集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。
集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。
集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flas、视频等形式进行展示。
版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。
二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系
集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。
专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。
Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。
以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。
在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。
三、结束语
集成电路版图设计教学是电子科学与技术专业和相关电类专业培养应用型集成电路人才的重要环节，使学生巩固了集成电路电路原理、工艺和器件等理论知识，掌握了集成电路版图设计流程、方法和主流的EDA版图工具的使用，提高了学生的工程实践能力，同时培养了学生分析问题、解决问题的能力。随着集成电路飞速发展到纳米工艺，版图相关的新技术和设计规则不断涌现。因此，在今后的教学改革工作中，与时俱进，围绕先进的实际设计案例将课堂教学和设计应用紧密结合，构建集成电路版图设计的教学和实践体系，具有重要的意义。
参考文献：
[1]毛剑波，汪涛，张天畅.微电子专业集成电路版图设计的教学研究[J].中国电力教育，2012，（23）：52-53.
[2]陆学斌.集成电路版图设计[M].北京：北京大学出版社，2012.
集成电路工艺原理篇（4）
1 概述
在国外，随着计算机控制技术和集成检测技术的飞速发展，将飞机制造数字化装配、自动化检测推向了一个新的高度。空客、波音、洛克希德・马丁等领先的航空制造企业，在全机线缆检测方面已经没有采用人工方式完成的方法。高效、快捷、更为可靠的全机线缆自动化集成检测技术被广泛采用。军用飞机方面欧洲的A400M、美国的F-22、F-35飞机，民机方面波音的787飞机、空客的A-350、A-380等飞机在总装配检测站位都采用自动化手段完成全机机线缆的导通、绝缘检查。
在国内，线缆集成检测技术在ARJ21等型号上陆续开始使用，因这些机型都属于中、小型飞机，测试点数相对较少，采用的整机线缆检测是基于全部使用工艺转接电缆的方法，工作量和工作效率相对能够接受。
国内正在开展的大飞机研制因为检测点数多、分散等特点，如果采用传统的主要基于转接电缆的线缆集成检测方法，工作效率低下。通过对大飞机全机线缆自动化集成检测技术的研究，在总装配检测环节上实现适用于大飞机特点的数字化、自动化检测技术，能够极大地缩短飞机的总装配周期并提升产品质量。
2 线缆检测的工作原理
两线测试法原理：两线测试法是将电压表接到测试产品的两端，同时测试通过电压表的电流大小，通过欧姆定律计算出测试产品的电阻值。在使用三用表进行电缆导通时，即采用此原理，将三用表置于欧姆档，通过导通线直接测电缆的电阻值。目前国内几种机型采用的线缆集成检测技术均使用二线法进行测试。
四线测试法原理：四线测试法是将电流表和电压表分别接到测试产品的两端，这样得出来的电压值及电流值更接近产品本身的相对应的值，然后用测出的电压值与系统提供的电压进行比较从而得出产品的电阻值，相对于两线测试法来说，它的测试精度更高，测试结果更可靠。
线缆集成检测的工作原理：从接线图、电缆制造图中梳理出线缆检测的针脚关系（导通表）并输入系统检测数据库。使用工艺设备（工艺LRU、工艺转接电缆、电缆插头转接器）将全机线缆与检测设备连接起来，通过程序自动控制实现线缆导通、绝缘检查、耐压检查、总线检查并对故障智能定位。
3 目前国内各机型线缆集成检测的方法及问题
在国内和国外的中、小型飞机上，全机线缆测试点数相对较少（2万点以内），采用的全机线缆检测是基于全部使用工艺转接电缆的方法，工作量和工作效率相对能够接受。
例如，欧洲台风战斗机的全机线缆集成检测现场布置大量的工艺转接电缆（该型机的测试点数不超过10000点）。但对于大飞机来说，如果测试点数是台风战斗机的三倍，测试方案仍然采用传统的全部为工艺转接电缆连接各测试点的方案是不可取的，转接电缆的存取管理和设计制造成本以及准备阶段的工作量都非常巨大。据统计，3万点的转接电缆（拿取、上机、连接）至少需要三天时间，工作量和工作效率均无法接受。
我国正在研制的大飞机（如C919飞机）线缆检测工作的特点可概括如下：
（1）全机检测点数多，检测周期长：采用自动化检测可以对全机线缆的导通、断路、短路、串接进行集成检测，判断线缆网络连接的正确性和全机线缆故障，如短路、断路、错接、漏接、多接、不正确等信息，可以加快检测速度，提高检测可靠性，避免人为差错。
（2）整机检测点分布极为广且分散，检测难度大：全机检测点数分布范围遍布整个机身段和机翼，尾翼部位、发动机短舱也有覆盖。检测过程中距离较远，易造成检测错位，全部采用转接电缆连接测试点的方法费时费力。
（3）电子设备集中放置、可实现LRU检测模块代替转接电缆完成线缆检测：如果全部采用转接电缆造成会局部检测电缆数量非常大，极易造成电缆连接错误和电缆的损坏，同时给工艺转接电缆安装、分解造成困难。
4 大飞机全机线缆自动化集成检测技术的思路和核心技术
为了解决大飞机点数多、分布广、工作量大、检测难度大的问题，与国内普遍采用的全部基于工艺转接电缆的线缆集成检测方法不同，大飞机全机线缆自动化集成检测技术的设计思路是：通过工艺LRU转接，实现LRU线缆集成检测，最大程度做到工艺转接电缆的通用性，大大减少工艺转接电缆的数量和体积。通过电缆插头转接器的大量使用，大大减少工艺转接电缆的数量，提高工作效率和质量。
核心技术有如下几点：
4.1 在设备集中放置的区域采用工艺LRU进行转接进行测试
现在航空机载电子成品大多采用标准机箱（如ATR系列），使用与机载成品外形及接口相同的检测LRU单元安装在原有成品的位置，一端与机上真实电缆完成对接，一端与工艺转接电缆对接（可以实现工艺转接电缆标准化），完成线缆的导通和绝缘检查，从而实现工艺转接电缆的标准化和盲插功能并增加了检测设备的使用寿命。
4.2 在末端成品插头处采用工艺插头转接器
工艺插头转接器采用二极管、电阻为核心原件将相邻、相近的线束连通，在进行电缆自动化测试时，通过正反两次导通即可验证连通的两段线路的通断性能。
对机分散在末端的成品，如作动器、传感器、天线、活门等，可采用工艺插头转接器与相关电缆插头连接，达到大量节省工艺转接电缆、减轻工作强度、加快检测效率的目的。
4.3 采用分布式测试架构
对于某型机全机线缆测试点数多、分散的情况，将全机按部件、段位划分为八组测试单元，采用分布式测试架构。分别在驾驶舱左、驾驶舱右、货舱前、货舱后、左机翼下、右机翼下左右主起设备舱、尾翼下布置测试终端，就近与机上电缆对接。
4.4 工艺转接电缆的智能管理
对于工艺转接电缆的存放、拿取工作要采用智能化管理的方法（RFID）。每一束工艺转接电缆中均有唯一的身份识别芯片（电缆ID），通过电缆ID查找转接电缆存储位置，智能存取柜上的LED指示目标电缆存储位置，通过测试程序自动检索指示电缆存储位置。在与飞机上的工艺LRU对接时，同等规格的电缆可以实现盲插拔（可互换），通过电缆ID自动识别连接的工艺LRU，大大提高检测准备阶段的效率和工作质量。
5 结束语
通过对大飞机全机线缆自动化集成检测技术的研究，从系统原理分析、国内外机型检测方法的现状和存在的问题、大飞机线缆检测工作的特点、技术的核心四个方面进行分析并提出新的适用于大飞机的全机线缆自动化集成检测技术。对于加快我国大飞机生产效率、提高检测质量有深远的意义。
参考文献
集成电路工艺原理篇（5）
1微电子技术的发展背景
美国工程技术界在评出20世纪世界最伟大的20项工程技术成就中第5项——电子技术时指出：“从真空管到半导体，集成电路已成为当代各行各业智能工作的基石”。微电子技术发展已进入系统集成(SOC—SystemOnChip)的时代。集成电路作为最能体现知识经济特征的典型产品之一，已可将各种物理的、化学的和生物的敏感器(执行信息获取功能)和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能。这是一个更广义的系统集成芯片，可以认为这是微电子技术又一次革命性变革。因而势必大大地提高人们处理信息和应用信息的能力，大大地提高社会信息化的程度。集成电路产业的产值以年增长率≥15%的速度增长，集成度以年增长率46%的速率持续发展，世界上还没有一个产业能以这样的速度持续地发展。2001年以集成电路为基础的电子信息产业已成为世界第一大产业。微电子技术、集成电路无处不在地改变着社会的生产方式和人们的生活方式。我国信息产业部门准备充分利用经济高速发展和巨大市场的优势，精心规划，重点扶持，力争通过10年或略长一段时间的努力，使我国成为世界上的微电子强国。为此，未来十年是我国微电子技术发展的关键时期。在2010年我国微电子行业要实现下列四个目标：
(1)微电子产业要成为国民经济发展新的重要增长点和实现关键技术的跨越。形成2950亿元的产值，占GDP的1.6%、世界市场的4%，国内市场的自给率达到30%，并且能够拉动2万多亿元电子工业产值。从而形成了500~600亿元的纯利收入。
(2)国防和国家安全急需的关键集成电路芯片能自行设计和制造。
(3)建立起能够良性循环的集成电路产业发展、科学研究和人才培养体系。
(4)微电子科学研究和产业的标志性成果达到当时的国际先进水平。
在这一背景下，随着国内外资本在微电子产业的大量投入和社会对微电子产品需求的急骤增加，社会急切地需要大量的微电子专门人才，仅上海市在21世纪的第一个十年，就需要微电子专门人才25万人左右，而目前尚不足2万人。也正是在这一背景下，1999年以来，全国高校中新开办的微电子学专业就有数十个。2002年8月教育部全国电子科学与技术专业教学指导委员会在贵阳工作会议上公布的统计数据表明，相当多的高校电子科学与技术专业都下设了微电子学方向。微电子技术人才的培养已成为各高校电子信息人才培养的重点。
2微电子学专业实验室建设的紧迫性
我国高校微电子学专业大部分由半导体器件或半导体器件物理专业转来，这些专业的设立可追溯到20世纪50年代后期。办学历史虽长，但由于多年来财力投入严重不足，而微电子技术发展迅速，国内大陆地区除极个别学校外，其实验教学条件很难满足要求。高校微电子专业实验室普遍落后的状况，已成为制约培养合格微电子专业人才的瓶颈。
四川大学微电子学专业的发展同国内其它院校一样走过了一条曲折的道路。1958年设立半导体物理方向(专门组)，在其后的40年中，专业名称几经变迁，于1998年调整为微电子学。由于社会需求强劲，1999年微电子学专业扩大招生数达90多人，是以往招生人数的2倍。当时，我校微电子学专业的办学条件与微电子学学科发展的要求形成了强烈反差：实验室设施陈旧、容量小，教学大纲中必需的集成电路设计课程和相应实验几乎是空白；按照新的教学计划，实施新课程和实验的时间紧迫，基本设施严重不足；教师结构不合理，专业课程师资缺乏。
在关系到微电子学专业能否继续生存的关键时期，学校组织专家经过反复调研、论证，及时在全校启动了“523实验室建设工程”。该工程计划在3~5年时间内，筹集2~3亿资金，集中力量创建5个适应多学科培养创新人才的综合实验基地；重点建设20个左右基础(含专业及技术基础)实验中心(室)；调整组合、合理配置、重点改造建设30个左右具有特色的专业实验室。“523实验室建设工程”的启动，是四川大学面向21世纪实验教学改革和实验室建设方面的一个重要跨越。学校将微电子学专业实验室的建设列入了“523实验室建设工程”首批重点支持项目，2000年12月开始分期拨款275万元，开始了微电子学专业实验室的建设。怎样将有限的资金用好，建设一个既符合微电子学专业发展方向，又满足本科专业培养目标要求的微电子学专业实验室成为我们学科建设的重点。
3实验室建设项目的实施
3.1整体规划和目标的确立
微电子技术的发展要求我们的实验室建设规划、实验教改方案、人才培养目标必须与其行业发展规划一致，既要脚踏实地，实事求是，又必须要有前瞻性。尤其要注意国际化人才的培养。微电子的人才培养若不能实现国际化，就不能说我们的人才培养是成功的。
基于这样的考虑，在调查研究的基础上，我们将实验室建设整体规划和目标确定为：建立国内一流的由微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验及超大规模集成电路芯片设计综合实验两个实验系列构成的微电子学专业实验体系，既满足微电子学专业教学大纲要求，又适应当今国际微电子技术及其教学发展需求的多功能的、开放性的微电子教学实验基地。我们的目标是：
(1)建立有特色的教学体系——微电子工艺与设计并举，强化理论基础、强化综合素质、强化能力培养。
(2)保证宽口径的同时，培养专业技能。
(3)建立开放型实验室，适应跨学科人才的培养。
(4)在全国微电子学专业的教学中具有一定的先进性。
实践中我们认识到，要实现以上目标、完成实验室建设，必须以教学体系改革、教材建设为主线开展工作。
3.2重组实验教学课程体系，培养学生的创新能力和现代工业意识
实验课程体系建设的总体思路是培养创造性人才。实验的设置要让学生成为实验的主角和与专业基础理论学习相联系的主动者，能激发学生的创造性，有专业知识纵向和横向自主扩展和创新的余地。因此该实验体系将是开放式的、有层次的和与基础课及专业基础课密切配合的。实验教学的主要内容包括必修、选修和自拟项目。我们反复认真研究了教育部制定的本科微电子学专业培养大纲及国际上对微电子学教学提出的最新基本要求。根据专业的特点，充分考虑目前国内大力发展集成电路生产线(新建线十条左右)和已成立近百家集成电路设计公司对人才的强烈需求，为新的微电子专业教学制定出由以下两个实验系列构成的微电子学专业实验体系。
(1)微电子器件平面工艺与器件参数测试综合实验。
这是微电子学教学的重要基础内容，也是我校微电子学教学中具有特色的实验课程。这一实验系列将使学生了解和初步掌握微电子器件的主要基本工艺，工艺参数的控制方法和工艺质量控制的主要检测及分析方法，深刻地了解成品率在微电子产品生产中的重要性。同时，半导体材料特性参数的测试分析系列实验是配合“半导体物理”和“半导体材料”课程而设置的基本实验，通过整合，实时地与器件工艺实验配合，虽增加了实验教学难度，却使学生身临其境直观地掌握了工艺对参数的影响、参数反馈对工艺的调整控制、了解半导体重要参数的测试方法并加深对其相关物理内涵的深刻理解。这样的综合实验，对于学生深刻树立产品成品率，可靠性和生产成本这一现代工业的重要意识是必不可少的。
(2)超大规模集成电路芯片设计综合实验。
这是微电子学教学的重点基础之一。教学目的是掌握超大规模集成电路系统设计的基本原理和规则，初步掌握先进的超大规模集成电路设计工具。该系列的必修基础实验共80学时，与之配套的讲授课程为“超大规模集成电路设计基础”。除此而外，超大规模集成电路测试分析和系统开发实验不仅是与“超大规模集成电路原理”和“电路系统”课程套配，使学生更深刻的理解和掌握集成电路的特性；同时也是与前一系列实验配合使学生具备自拟项目和独立创新的理论及实验基础。
3.3优化设施配置，争取项目最佳成效
由于项目实施的时间紧迫、资金有限。我们非常谨慎地对待每一项实施步骤。力图实现设施的优化配置，使项目产生最佳效益。最终较好地完成了集成电路设计实验体系和器件平面工艺实验体系的实施。具体内容包括：
(1)集成电路设计实验体系。集成电路设计实验室机房的建立——购买CADENCE系统软件(IC设计软件)、ZENILE集成电路设计软件；集成电路设计实验课程体系由EDA课程及实验、FPGA课程及实验、PSPICE电路模拟及实验、VHDL课程及实验、ASIC课程及实验、IC设计课程及实验等组成。
(2)器件平面工艺实验体系和相关参数测试分析实验。结合原有设备新购并完善平面工艺实验系统，包括：硼扩、磷扩、氧化、清洗、光刻、金属化等；与平面工艺同步的平面工艺参数测试，包括：方块电阻、C-V测试(高频和准静态)、I-V测试、Hall测试、膜厚测试(ELLIPSOMETRY)及其它器件参数测试(实时监控了解器件参数，反馈控制工艺参数)；器件、半导体材料物理测试设备，如载流子浓度、电阻率、少子寿命等。
(3)与实验室硬件建设配套的软件建设和环境建设。实验室环境建设、实验室岗位设置、实验课程的系统开设、向相关学院及专业提出已建实验室开放计划、制定各项管理制度。
在实验室的阶段建设中，我们分步实施、边建边用、急用优先，在建设期内就使实验室发挥出了良好的使用效益。
3.4强化管理，实行教师负责制
新的实验室必须要有全新的管理模式。新建实验室和实验课程的管理将根据专业教研室的特点，采取教研室主任和实验室主任统一协调下的教师责任制。在两大实验板块的基础上，根据实验内容的布局进一步分为4类(工艺及测试，物理测试，设计和集成电路参数测试，系统开发)进行管理。原则上，实验设施的管理及实验科目的开放由相应专业理论课的教师负责，在项目的建立阶段，将按前述的分工实施责任制，其责任的内容包括：组织设备的安装调试，设备使用规范细则的制定，实验指导书的编写等。根据专业建设的规划，在微电子实验室建设告一段落后，主管责任教师将逐步由较年青的教师接任。主管责任教师的责任包括：设备的维护和保养，使用规范和记录执行情况的监督，组织对必修和选修科目实验指导书的更新，组织实验室开放及辅导教师的安排，完善实验室开放的实施细则等。
实验课将是开放式的。结合基础实验室的开放经验和微电子专业实验的特点，要求学生在完成实验计划和熟悉了设备使用规范细则的条件下，对其全面开放。对非微电子专业学生的开放，采取提前申请，统一完成必要的基础培训后再安排实验的方式。同时将针对一些专业的特点编写与之相适应的实验教材。
4取得初步成果
微电子学专业实验室通过近3年来的建设运行，实现或超过了预期建设目标，成效显著，于2002年成功申报为"；四川省重点建设实验室"；。现将取得的初步成果介绍如下：
(1)在微电子实验室建设的促进下，为适应新条件下的实验教学，我们调整了教材的选用范围。微电子学专业主干课教材立足选用国外、国内的优秀教材，特别是国外能反映微电子学发展现状及方向的先进教材，我们已组织教师编撰了能反映国际上集成电路发展现状的《集成电路原理》，选用了最新出版教材《大规模集成电路设计》，并编撰、重写及使用了《集成电路设计基础实验》、《超大规模集成电路设计实验》、《平面工艺实验》、《微电子器件原理》、《微电子器件工艺原理》等教材。
在重编实验教材时，改掉了"；使用说明"；式的教材编写模式。力图使实验教材能配合实验教学培养目标，启发学生的想象力和创造力，尤其是诱发学生的原发性创新能力乃至创新冲动。
(2)对本科微电子学的教学计划、教学大纲和教材进行了深入研究和大幅度调整，并充分考虑了实验课与理论课的有机结合。坚持并发展了我校微电子专业在器件工艺实验上的特色和优势，通过对实验课及其内容进行整合更新，使实验更具综合性。如将过去的单一平面工艺实验与测试分析技术有机的结合，将原来相互脱节的芯片工艺、参数测试、物理测试等有机地整合在一起，以便充分模拟真实芯片工艺流程。使学生在独立制造出半导体器件的同时，能对工艺控制进行实时综合分析。
(3)引入了国际上最通用、最先进的超大规模集成电路系统设计教学软件(如CADENCE等)，使学生迅速地掌握超大规模集成电路设计的先进基本技术，激发其创造性。为了保证这一教学目的的实现，我们对
专业的整体教学计划做了与之配合的调整。在第5学期加强了电子线路系统设计(如EDA、PSPICE等)的课程和实验内容。在教学的第4学年又预留了足够的学时，作为学生进一步掌握这一工具的选修题目的综合训练。
(4)所有的实验根据专业基础课的进度分段对各年级学生随时开放。学生根据已掌握的专业理论知识和实验指导书选择实验项目，提出实验路线。鼓励学生对可提供的实验设施作自拟的整合，促进学生对实验课程的全身心的投入。
在实验成绩的评定上，不简单地看实验结果的正确与否，同时注重实验方案的合理性和创造性，注重是否能对实验现象有较敏锐的观察、分析和处理能力。
(5)通过送出去的办法，把教师和实验人员送到器件公司、设计公司培训，并积极开展了校内、校际间的进修培训。推促教师在专业基础和实验两方面交叉教学，提高了教师队伍的综合素质。
(6)将集成电路设计实验室建设成为电子信息类本科生的生产实习基地，为此，我们参加了中芯国际等公司的多项目晶圆计划。
加入了国内外EDA公司的大学计划，以利于实验室建设发展和提高教学质量，如华大公司支持微电子实验室建设，赠送人民币1100万元软件(RFIC，SOC等微电子前沿技术)已进入实验教学。
集成电路工艺原理篇（6）
1.引言
21世纪是科技飞速发展的世纪，集成电路制造业是一项战略性的基础产业，《集成电路工艺》是电子科学与技术专业重要的专业课，其目的是使学生学习和掌握VLSI的主要工艺技术与原理，熟悉工艺设备的特点，培养工艺设计及解决工艺问题的能力。课程具有实践性很强、理论与实践结合紧密的特点，为学生以后进行工程设计和科研工作打下良好基础。本课程的目的是使学生对微电子关键工艺及其原理有较为完整和系统的概念，并具有一定工艺设计、分析和解决工艺问题的能力。结合多年教学工作实际，我提出了几点教学改革设想［1］［2］。
2.教学内容的选取
2.1教材的选取。
本课程首选教材是《硅集成电路工艺》。该书有三个优点：一是内容全面丰富。不仅详细介绍了芯片制造中的各项关键工艺，而且介绍了支持这些工艺的设备，以及每一道工艺的质量检测和故障排除。二是工艺技术先进。该书吸收了当今最发达技术资料，如化学机械抛光、浅槽隔离等工艺，因此本教材是一本很全面、很先进和可读性非常强的专业书籍。
2.2教学内容的选取。
本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力。本课程32学时，而教材内容章节很多，所以课堂授课内容需要精心选择。一方面，选择性地使用教材内容。对非关键工艺，如教材中的4―6章主要介绍半导体制造中的空穴及缺陷等内容，要舍弃，可供学生课后自己阅读。另一方面，查阅相关资料，对教材内容做必要的补充。由于教材侧重技术介绍，在工艺原理方面涉及甚少，作为电子科学技术专业的本科生，有必要掌握关键工艺的物理基础和原理，因此任课老师需要广泛查阅相关资料，对教材内容做必要的、有益的补充。如离子注入掺杂工艺，选用的教材仅作为一节简单介绍，其基础和原理更是少之又少，必须找出相应详细的介绍。再者，氧化过程中杂质的再分布对器件特性影响是不容忽视的，工艺过程需要考虑，也需要做相应补充，《集成电路工艺基础》中这部分内容有较大价值［3］。
3.丰富多彩的教学方式
3.1多媒体教学，事半功倍。
多媒体教学方式如今已广泛使用，在本课程教学中使用多媒体教学符合教学内容特点的要求，因为有大量的工艺流程和工艺实施后的硅片剖面图，只有通过多媒体才能使学生有直观、清楚的认识。教材中提供了大量结构剖面图和设备图，如果完全靠老师板书，教学内容和效果将不易理解，而采用多媒体教学则能达到事半功倍的效果。
3.2教学互动，让学生走上讲台。
教学互动非常重要。学生对动态和前沿比较感兴趣，易激发其求知欲，抓住学生这一特点，可以给学生布置几个与集成电路工艺动态和前沿相关的题目，让学生课后查阅、整理资料，写成专题小论文，还可开设专题小论坛，每一专题请一位有兴趣的同学制作课件在课堂上给大家讲解。这种方式将课堂时间和空间进行延伸，使学生由课堂被动听讲变为课后主动学习、消化。这样一方面能培养学生通过网络学习工艺知识的习惯，并在不断查阅资料中积累、丰富了专业知识。另一方面能锻炼学生走上讲台“准教师”的思维能力和语言表达能力。
3.3加强实验教学，理论用于实践。
在教学过程中，要坚持理论和实践相结合的原则。建议开设最基本的半导体平面工艺实验，如氧化、扩散、离子注入、光刻沉积。实验要求每组学生用抛光硅片，通过氧化、光刻、等工序制备晶体管，是一个典型的综合性、研究型实验。通过实验教学，学生既能培养动手能力，又能掌握科学的分析问题的方法，加深对半导体平面工艺技术和原理的理解，激发学习兴趣。本课程在大学三年级下学期开设。
3.4将专家学者请进高校课堂。
我们充分利用与国内外高等院校和科研单位进行研究合作与学术交流的同时，在专业课授课过程中，还邀请有一定知名度的专家学者来我校作专题学术报告。由于他们长期从事某一领域的科学研究，十分熟悉该领域的最新发展趋势，因此可以系统地将这些信息传递给学生。这样做不仅大大扩充了学生的知识面，提高了他们的思维能力，而且进一步激发了他们的专业课学习热情和强烈的进取心。近五年来，我们先后邀请包括中科院半导体等单位多名专家为我校的客座教授或兼职教授，分别做了关于微电子方面的多场专题学术报告，均受到了广大教师与学生的一致好评。
4.结语
《集成电路工艺》是电子科学与技术专业本科生的一门重要的专业课程，本课程的目的是使学生掌握集成电路制造工艺和基本原理。学生专业知识和能力的获取，一方面是通过将理论应用于实验来验证和强化，另一方面通过理论课学习获得。通过开发多媒体教学软件，精心选择优秀教材、及时更新教学内容、开设综合性实验、布置设计性作业、安排专题报告、改革考核方式等环节，提高课程教学质量，培养具有创新能力、满足21世纪所需的专业技术人才。
参考文献：
集成电路工艺原理篇（7）
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.01.047
The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit
Process Foundation" in Independent College
WEN Yi， HU Yunfeng
（University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan Institute， Zhongshan， Guangdong 528402）
Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges， the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system， basic semiconductor planar process experiment， process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice， the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized， and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.
Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching
0 引言
微电子技术和产业在国民经济中具有举足轻重的地位。高校的电子科学与技术专业以培养微电子学领域的高层次工程技术人才为目标，学生毕业后能从事电子器件、集成电路和集成系统的设计和制造，以及相关的新技术、新产品、新工艺的研制与开发等方面工作。
“集成电路工艺基础”是电子科学与技术专业的一门核心课程，讲授半导体器件和集成电路制造的单项工艺基本原理和整体工艺流程。本课程是电子科学与技术专业课程体系中的重要环节，也是学生知识结构的必要组成部分。通过本课程的学习，学生应该具备一定工艺分析、设计以及解决工艺问题的能力。
集成电路工艺实验作为“集成电路工艺基础”课程的课内实验，是电子科学与技术专业的专业课教学的重要组成部分，具有实践性很强、实践和理论结合紧密的特点。加强工艺实验教学对于培养高质量的集成电路专业人才十分必要。但是集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，限制了工艺实验教学在高校的开展。国内仅少数重点大学能够承受巨大的运营费用，拥有简化的集成电路工艺线或工艺试验线供科研、教学使用。而大多数学校只能依靠到研究所或Foundry厂进行参观式的实习来解决工艺实验问题，这对于学生实践能力的培养是远远不够的。
我院电子科学与技术专业成立于2003年，现每届招收本科生约120人，多年内为珠三角地区培养了大量专业人才。随着集成电路技术日新月异的发展，对从业人员的要求也不断升级，所以工艺实验教学也必须与时俱进。作为独立学院，如何结合自身实际地进行工艺实验室建设、采用多种方法手段开展工艺实验的教学，提高集成电路工艺课程的教学质量，是我们所面临的紧迫问题。本文以“集成电路工艺基础”实验教学实践为研究对象，针对独立学院学生理论基础较为薄弱，动手热情比较高的特点，就该课程教学内容和教学方式进行了探讨。
1 “集成电路工艺基础”的实验教学
“集成电路工艺基础”具有涉及知识面广，教学内容信息量大，综合性强，理论与实践结合紧密的特点，课程教学难度相对较大。同时独立学院相应配套的实验教学设备较为缺乏。为了提高学生对该课程的兴趣，取得更好的实验教学效果，让学生能将理论应用于实践，具有较强的集成电路生产实践和设计开发能力，笔者从如下几方面对实验教学进行了尝试。
1.1 工艺模拟多媒体教学系统
运用传统的教学方法，很难让学生理解抽象的器件结构和工艺流程并产生兴趣。我院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺多媒体教学系统，帮助学生对集成电路工艺流程有一个全面生动的认识。该系统提供扩散、氧化和离子注入三项工艺设备的操作模拟，充分利用多媒体技术，将声光电等多种素材进行合理的处理，做到图文声像并茂，力争使抽象的知识形象化，获得直观、丰富、生动的教学效果。该系统涉及大量的集成电路制造实际场景与特殊细节，能较全面地展示Foundry厂的集成电路生产环境和工艺流程。内容丰富、身临其境的工艺模拟能大大提高学生的学习兴趣，帮助学生理解理论知识。
此外，在工艺课程的课堂教学过程中，尝试利用学生自学讨论作为辅助的形式。针对某些章节，老师课前提出问题，安排学生分组准备，自习上网收集最新的与集成电路工艺实验相关的资料，整理中、英文文献，制作内容生动的PPT在课堂上演示并展开讨论，最后归纳总结。这样既培养了学生利用网络进行自学和小组合作作学习的习惯，提高网上查找、整理资料的能力，也为老师的多媒体课件制作提供了素材，丰富了老师的教学内容。
1.2 基础的半导体平面工艺实验
学院一直非常重视电子科学与技术专业的建设问题，在实验室配置方面的资金投入力度比较大。在学院领导的大力支持下，近年来实验室购置了一批集成电路工艺实验设备和仪器，如光刻机、涂胶机、氧化反应室、磁控溅射设备、半导体特性测试系统和扫描电子显微镜等，为集成电路工艺实验教学的开展打下了良好的物质基础 。
在集成电路专业教学中，工艺实验是非常重要的环节;让学生进行实际操作，对于培养应用型人才也是非常必要的。通过调研考察兄弟院校的工艺实验开展情况，结合我院的实际情况和条件，确定了我院电子科学与技术专业的基础半导体平面工艺实验项目，如氧化（硅片热氧化实验）、扩散（硅片掺杂实验）、光刻（硅片上选择刻蚀窗口的实验）、淀积（PVD、CVD薄膜制备的实验）等。
这些设备和仪器，除了用于工艺课程实验教学外，平时还开放给本科生毕业设计、学生创新项目及研究生科研等。通过实际动手操作，使学生能将所学理论知识运用到实际中，既培养了学生的实际操作能力，又引导学生在实践中掌握分析问题、解决问题的科学方法，加深了对集成电路工艺技术和原理的理解。
1.3 工艺仿真软件
现代集成电路的发展离不开计算机技术的支持，所以要重视计算机仿真在课程中的作用。TCAD（Technology Computer Aided Design）产品是研究、设计与开发半导体器件和工艺所必需的先进工具。它可以准确地模拟研究所和Foundry厂里的集成电路工艺流程，对由该工艺流程制作出的半导体器件的性能进行仿真，也能设计与仿真太阳能电池、纳米器件等新型器件。
利用美国SILVACO公司的TCAD产品，笔者为工艺课程开设了课内仿真实验，实验项目包括薄膜电阻、二极管、NMOS等基本器件的设计和工艺流程仿真。通过ATHENA和ATLAS软件教学，指导学生仿真设计基本的半导体器件，模拟工艺流程，从而巩固所学理论知识，使学生将工艺和以前学过的半导体器件的内容融合起来。学生在计算机上通过软件进行仿真实验，既可以深入研究仿真的工艺流程细节，又可以弥补由于设备条件的制约带来的某些实验项目暂时无法开出的不足。
1.4 校企合作
培养应用型人才还必须结合校企合作。珠三角地区是微电子产业的聚集地，企业众多，行业发展前景好。加强校企联系，可以做到合作共赢，共同发展。通过组织学生到半导体生产测试企业参观实习，如深圳方正微电子、珠海南科、中山木林森LED等，让学生亲身体验半导体企业的生产过程，感受集成电路工厂的生产环境，了解本行业国内外发展的概况，从而弥补课堂教学的不足，激发学生学习热情，引导学生毕业后从事相关工作。目前，学院与这些半导体生产测试企业建立了良好的合作关系，每届毕业生都有进入上述企业工作的。他们在工作岗位上表现良好，获得用人单位的好评，既为企业输送了合格人才，也为往后学生的职业规划树立了榜样，拓展了学生的就业渠道。
2 结束语
经过笔者几年来的实践，在“集成电路工艺基础”课程的实验教学中，对教学内容和教学方式进行了改进，形式多样，互为补充，内容全面、新颖，注重学生实践技能的培养，对提高学生整体素质起到了积极作用，实现了教学质量的提高。当然，“集成电路工艺基础”课程的实验教学还有很大的改进空间，我们还需要在实践中不断地改革与探索，将其逐步趋于完善，使其在培养独立学院应用型人才的过程中发挥巨大的作用。
参考文献
[1] 王红航，张华斌，罗仁泽.“微电子工艺基础”教学的应用能力培养[J].电气电子教学学报，2009.31（2）.
[2] 王蔚，田丽，付强.微电子工艺课/实验/生产实习的整合研究[J].中国现代教育装备，2012.23.
集成电路工艺原理篇（8）
集成电路基本工艺包括基片外延生长、掩模制造、曝光技术、刻蚀、氧化、扩散、离子注入、多晶硅淀积、金属层形成。
关键词：外延、掩膜、光刻、刻蚀、氧化、扩散、离子注入、淀积、金属层
集成电路芯片加工工艺，虽然在进行IC设计时不需要直接参与集成电路的工艺流程，了解工艺的每一个细节，但了解IC制造工艺的基本原理和过程，对IC设计是大有帮助的。
集成电路基本工艺包括基片外延生长掩模制造、曝光技术、刻蚀、氧化、扩散、离子注入、多晶硅淀积、金属层形成。
下面我们分别对这些关键工艺做一些简单的介绍。
一、外延工艺
外延工艺是60年代初发展起来的一种非常重要的技术，尽管有些器件和IC可以直接做在未外延的基片上，但是未经过外延生长的基片通常不具有制作期间和电路所需的性能。外延生长的目的是用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。常用的外延技术主要包括气相、液相金属有机物气相和分子束外延等。其中，气相外延层是利用硅的气态化合物或液态化合物的蒸汽在衬底表面进行化学反应生成单晶硅，即CUD单晶硅；液相外延则是由液相直接在衬底表面生长外延层的方法；金属有机物气相外延则是针对ⅢⅤ族材料，将所需要生长的ⅢⅤ族元素的源材料以气体混合物的形式进入反应器中加热的生长区，在那里进行热分解与沉淀反映，而分子束外延则是在超高真空条件下，由一种或几种原子或分子束蒸发到衬底表面形成外延层的方法。
二、掩模板的制造
掩模板可分成整版及单片版两种，整版按统一的放大率印制，因此称为1×掩模，在一次曝光中，对应着一个芯片陈列的所有电路的图形都被映射到基片的光刻胶上。单片版通常八九、实际电路放大5或10倍，故称作5×或10×掩模，其图案仅对应着基片上芯片陈列中的单元。
早期掩模制作的方法：①首先进行初缩，把版图分层画在纸上，用照相机拍照，而后缩小为原来的10%~%20的精细底片；②将初缩版装入步进重复照相机，进一步缩小，一步一幅印到铬片上，形成一个阵列。
制作掩模常用的方法还包括：图案发生器方法、x射线制版、电子束扫描法。
其中x射线、电子束扫描都可以用来制作分辨率较高的掩模版。
三、光刻技术
光刻是集成电路工艺中的一种重要加工技术，在光刻过程中用到的主要材料为光刻胶。光刻胶又称为光致抗蚀剂，有正胶、负胶之分。其中，正胶曝光前不溶而曝光后可溶，负胶曝光前可溶而曝光后不可溶。
光刻的步骤：①晶圆涂光刻胶；②曝光；③显影；④烘干
常见的光刻方法：①接触式光刻；②接近式光刻；③投影式光刻
其中，接触式光刻可得到比较高的分辨率，但容易损伤掩模版和光刻胶膜；接近式光刻，则大大减少了对掩模版的损伤，但分辨率降低；投影式光刻，减少掩模版的磨损也有效提高光刻的分辨率。
四、刻蚀技术
经过光刻后在光刻胶上得到的图形并不是器件的最终组成部分，光刻只是在光刻胶上形成临时图形，为了得到集成电路真正需要的图形，必须将光刻胶上的图形转移到硅胶上，完成这种图形转换的方法之一就是将未被光刻胶掩蔽的部分通过选择性腐蚀去掉。
常用的刻蚀方法有：湿法腐蚀、干法腐蚀。
湿法腐蚀：首先要用适当的溶液浸润刻蚀面，溶液中包含有可以分解表面薄层的反应物，其主要优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低。存在的问题有钻蚀严重、对图形的控制性较差、被分解的材料在反应区不能有效清除。
干法刻蚀：使用等离子体对薄膜线条进行刻蚀的一种新技术，按反应机理可分为等离子刻蚀、反应离子刻蚀、磁增强反应例子刻蚀和高密度等离子刻蚀等类型，是大规模和超大规模集成电路工艺中不可缺少的工艺设备。干法刻蚀具有良好的方向性。
五、氧化
在集成电路工艺中常用的制备氧化层的方法有：①干氧氧化；②水蒸气氧化；③湿氧氧化。
干氧氧化：高温下氧与硅反应生成sio2的氧化方法；
水蒸气氧化：高温下水蒸气与硅发生反应的氧化方法；
湿氧氧化：氧化首先通过盛有95%c左右去离子睡的石英瓶，将水汽带入氧化炉内，再在高温下与硅反映的氧化方法。
影响硅表面氧化速率的三个关键因素：温度、氧化剂的有效性、硅层的表面势。
六、扩散与离子注入
扩散工艺通常包括两个步骤：即在恒定表面浓度条件下的预淀积和在杂志总量不变的情况下的再分布。预淀积只是将一定数量的杂质引入硅晶片表面，而最终的结深和杂质分布则由再分布过程决定。
常见的扩散方法主要有固态源扩散和气态源扩散等。
离子注入是将具有很高能量的带点杂质离子射入半导体衬底中的掺杂技术，它的掺杂深度由注入杂质离子的能量、杂质离子的质量决定，掺杂浓度由注入杂质离子的剂量决定。高能离子射入靶后，不断与衬底中的原子以及核外电子碰撞，能量逐步损失，最后停止下来。
离子注入法于20世纪50年代开始研究，20世纪70年代进入工业应用阶段。随着VLSI超精细加工技术的发展，现已成为各种半导体掺杂和注入隔离的主流技术。在离子注入后，由于会在衬底中形成损伤，而且大部分注入的离子又不是以替位的形式位于晶格上，为了激活注入到衬底中的杂质离子，并消除半导体衬底中的损伤，需要对离子注入后的硅片进行退火。
退火，也叫热处理，作用是消除材料中的应力或改变材料中的组织结构，以达到改善机械强度或硬度的目的。
七、淀积
器件的制造需要各种材料的淀积，这些材料包括多晶硅、隔离互连层的绝缘材料和作为互连的金属层。
在厚绝缘层上生长多晶硅的一个常用方法是“化学气相淀积”（CVD），这种方法是将晶片放到一个充满某种气体的扩散炉中，通过气体的化学反应生成所需要的材料。
以上简单介绍了集成电路的基本工艺，当然，这些只是关键的几个工艺，集成电路的工艺还有很多，在这里就不一一说明了。
参考文献：
[1] 李冰，集成电路CAD与实践，电子工业出版社
[2] 王志功、陈莹梅，集成电路设计（第二版），电子工业出版社
集成电路工艺原理篇（9）
作者：陈伟元
0引言
以集成电路为主的微电子产业是现代信息产业的基础和核心[1]，它对经济建设、社会发展和国家安全具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用，其重要性在迅速提高，产业规模在逐步扩大。目前，我国集成电路产业的发展，已经形成了以设计业、芯片制造业及封装测试业为主的微电子产业链，并相对独立发展的产业结构特点。微电子产业的快速发展带动了社会对各层次微电子技术人才的大量需求。为顺应微电子产业的快速发展，为地方经济建设服务，各地高职院校纷纷开设了微电子技术专业，并大力加强微电子技术专业的建设[2-4]。但微电子技术是一门应用性非常强的学科[5]，不仅需要较好的理论基础，更需要有较强的生产工艺实际操作能力，这都需要较好的实验环境和实验条件来支撑。微电子实验实训设备要求高，资金投入大，很多高职院校(包括本科院校)没有足够资金购买昂贵的实训设备，学生只能通过老师解说、观看录像等了解相关工艺过程[6-7]，没有机会亲自动手[8]，造成我国微电子制造业人才总量严重不足，且人才质量基础较差、人才层次结构不合理[9]。
基于工作岗位和人才培养目标的分析，苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设，优化建设方案，用非常有限的资金投入，建立微电子技术专业实验室，为培养符合企业需求的高技能、高素质人才进行了有益探索。
1微电子技术专业培养目标分析
目前，中国集成电路产业已初步形成以长三角、环渤海，珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局。以2010年为例[10]：我国集成电路产业销售收入1440.2亿元，三大区域集成电路产业销售收入占全国整体产业规模的近95%。其中，环渤海地区占国内集成电路产业整体规模的18.8%，珠三角地区占全国集成电路产业的8.4%，涵盖上海、江苏和浙江的长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较为完整的集成电路产业链，占全国集成电路产业的67.9%。目前国内55%的集成电路制造企业、80%的封装测试企业以及近50%的集成电路设计企业集中在长三角地区。
可见，长三角地区是中国重要的微电子产业基地，而苏州、无锡等苏南地区在集成电路制造、封装测试领域又具有明显的区位优势。现代工业的发展，集成电路后端(版图)设计服务的需求会持续增加。
高等职业技术教育微电子技术专业的就业核心岗位的确定，既要反映出当地微电子产业的市场需要，又要考虑到适合高职学生能做、并乐于做的岗位。如现场操作为主的“半导体技术工人”岗位，不适合作为本校微电子专业的核心岗位，也体现不出与中职学生在岗位上的竞争力[11]。经调研和分析，确定“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“设备维护”作为本专业学生培养的核心工作岗位。
微电子专业的培养目标为：培养德、智、体、美全面发展，能适应现代化建设和经济发展需要，具有良好职业道德和创新精神，熟悉微电子器件及工艺的基本原理，具备集成电路版图设计、晶圆制造及封装测试中的设备操作与维护、工艺管理、产品测试、品质管理能力，面向生产服务一线的高素质应用型技术人才。
2微电子技术专业实验室建设目标
高职教育以培养高素质应用型人才为主，培养的学生不仅具有较好的理论基础，更应具有较好的基本技能。根据以上培养目标，高职微电子技术专业重点培养学生微电子材料工艺及IC领域如下方向的基本技能：
(1)微电子材料器件工艺与检测。了解微电子材料与器件的常规工艺制备过程，并了解其主要参数的表征及测试方法；
(2)IC设计技术。了解IC设计的流程，掌握IC设计的基本原理和方法，重点熟练掌握IC版图设计工具软件的使用方法；
(3)IC制造与封装测试技术。了解IC制造的基本过程和工艺，掌握基本的IC封装及测试原理和方法，并学会基本测试仪器的使用方法。
为实现以上目标，在微电子技术专业实验室的建设上，至少应围绕如下几个方向来进行：①集成电路设计，特别是集成电路版图设计方向；②微电子材料和集成电路工艺方向；③集成电路封装及测试方向。目前国内各高职院校的微电子技术专业根据自身的实际情况，基本上也是围绕这几个发展分支来建设专业实验室[12]。
微电子实验设备非常昂贵，若要建设完善的微电子技术专业实验室，其建设资金的投入是非常庞大的，大部分学校也没有这样的建设能力。为此，在有限的建设资金上，实验室建设采取实用化原则，以国家投入或学校自筹资金方式建立微电子基础性实验室、IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室，而对于投资较大的IC封装及测试实验室，主要采取与企业共建的方式进行建设。
3微电子技术专业实验室建设方案
根据以上微电子技术专业实验室建设目标，苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设，建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室。
3.1IC版图设计实验室
IC设计包括IC系统设计、IC线路设计、IP核设计和IC版图设计。其中IC版图设计工作的任务量大、所需人员多，是一种高技能、应用型技术，是最适合高职微电子技术专业学生就业的工作岗位。
IC版图设计实验室的建设，以服务器和计算机终端组成，再配置IC设计软件。其中，终端一般要配置40套以上，以便课堂上每位学生均能单独练习。
IC版图设计实验室的建设投入大，特别是IC设计软件价格昂贵，可争取大学计划、实验室共建等多种方式，获得EDA软件商的支持。苏州市职业大学与SprigSoftInc.合作，引进其先进的IC版图设计软件平台Laker，并与IC设计公共服务平台提供商苏州中科集成电路设计公司进行深度合作，发挥各自优势，共同进行IC版图设计高技能人才的培养与培训。
3.2微电子材料及器件工艺实验室
微电子材料、器件涉及的工艺广泛，实验设备价格昂贵，只能用有限的资金投入，解决一些微电子最常用的工艺实验设备。为让学生对微电子工艺有感性认识和实践机会，经调研，认为净化、扩散退火、薄膜工艺、光刻工艺、霍尔效应测试等是微电子行业应用较多的公共技术。微电子材料器件工艺与检测实验室，建设为千级的净化实验室，以扩散退火炉、真空镀膜设备为基础，并配以相关的光刻机、光学显微镜、霍尔效应测试仪等，从而满足从微电子材料的制备工艺到微电子材料与器件的性能测试等实验需求。
该实验室也结合了省光伏发电工程技术开发中心的建设，兼以实现太阳能光伏电池的制备实验，为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“集成电路工艺”、“太阳能光伏电池”等课程提供实验支撑。
3.3IC封装测试实验室
近几年来，国内IC产业有较大的发展，尤其是IC制造及IC封装测试业发展很快，在我国集成电路产业链中有着举足轻重的地位，占据了我国微电子产业的半壁江山[13]。IC封装及测试行业也是微电子技术专业学生重要的就业岗位。
建设IC封装测试实验室是培养高素质IC应用型人才的必要要求。
IC封装及测试实验设备价格非常昂贵，高校往往没有能力独立承建。可采用与企业共建的方式进行建设。本实验室与华润矽科微电子有限公司合作共建，建有集成电路自动测试系统、引线键合、电子显微镜、晶体管特性测试及电子测试设备等。
集成电路工艺原理篇（10）
【基金项目】湖南省自然科学基金项目（14JJ6040）;湖南工程学院博士启动基金。
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0255-01
随着科学技术的不断进步，电子产品向着智能化、小型化和低功耗发展。集成电路技术的不断进步，推动着计算机等电子产品的不断更新换代，同时也推动着整个信息产业的发展[1]。因此，对集成电路相关人才的需求也日益增加。目前国内不仅仅985、211等重点院校开设了集成电路相关课程，一些普通本科院校也开设了相关课程。课程的教学内容由单纯的器件物理转变为包含模拟集成电路、数字集成电路、集成电路工艺、集成电路封装与测试等[2]。随着本科毕业生就业压力的不断增加，培养应用型、创新型以及可发展型的本科人才显得日益重要。然而，从目前我国各普通院校对集成电路的课程设置来看，存在着重传统轻前沿、不因校施教、不因材施教等问题，进而导致学生对集成电路敬而远之，退避三舍，学习积极性不高，继而导致学生的可发展性不好，不能适应企业的要求。
本文结合湖南工程学院电气信息学院电子科学与技术专业的实际，详细阐述了本校当前“集成电路原理与应用”课程理论教学中存在的问题，介绍了该课程的教学改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校电子科学与技术专业学生的专业兴趣，培养学生的创新意识。
1.“集成电路原理与应用”课程理论教学存在的主要问题
1.1理论性强，课时较少
对于集成电路来说，在讲解之前，学生应该已经学习了以下课程，如：“固体物理”、“半导体物理”、“晶体管原理”等。但是，由于这些课程的理论性较强，公式较多，要求学生的数学功底要好。这对于数学不是很好的学生来说，就直接导致了其学习兴趣降低。由于目前嵌入式就业前景比较好，在我们学校，电子科学与技术专业的学生更喜欢嵌入式方面的相关课程。而集成电路相关企业更喜欢研究生或者实验条件更好的985、211高校的毕业生，使得我校集成电路方向的本科毕业生找到相关的较好工作比较困难。因此，目前我校电子科学与技术专业的发展方向定位为嵌入式，这就导致一些跟集成电路相关的课程，如“微电子工艺”、“晶体管原理”、“半导体物理”等课程都取消掉了，而仅仅保留了“模拟电子技术”和“数字电子技术”这两门基础课程。这对于集成电路课程的讲授更增加了难度。“集成电路原理与应用”课程只有56课时，理论课46课时，实验课10课时。只讲授教材上的内容，没有基础知识的积累，就像空中架房，没有根基。在教材的基础上额外再讲授基础知识的话，课时又远远不够。这就导致老师讲不透，学生听不懂，效果很不好。
1.2重传统知识，轻科技前沿
利用经典案例来进行课程教学是夯实集成电路基础的有效手段。但是对于集成电路来说，由于其更新换代的速度非常快，故在进行教学时，除了采用经典案例来夯实基础外，还需紧扣产业的发展前沿。只有这样才能保证人才培养不过时，学校培养的学生与社会需求不脱节。但目前在授课内容上还只是注重传统知识的讲授，对于集成电路的发展动态和科技前沿则很少涉及。
1.3不因校施教，因材施教
教材作为教师教和学生学的主要凭借，是教师搞好教书育人的具体依据，是学生获得知识的重要工具。然而，我校目前“集成电路原理与应用”课程采用的教材还没有选定。如：2012年采用叶以正、来逢昌编写，清华大学出版社出版的《集成电路设计》;2013年采用毕查德・拉扎维编写，西安交通大学出版社出版的《模拟CMOS集成电路设计》;2014年采用余宁梅、杨媛、潘银松编著，科学出版社出版的《半导体集成电路》。教材一直不固定的原因是还没有找到适合我校电子科学与技术专业学生实际情况的教材，这就导致教师不能因校施教、因材施教。
2.“集成电路原理与应用”课程理论教学改革
2.1选优选新课程内容，夯实基础
由于我校电子科学与技术专业的学生，没有开设“半导体物理”、“晶体管原理”、“微电子工艺”等相关基础课程，因此理想的、适用于我校学生实际的教材应该包括半导体器件原理、模拟集成电路设计、双极型数字集成电路设计、CMOS数字集成电路设计、集成电路的设计方法、集成电路的制作工艺、集成电路的版图设计等内容，如表1所示。因此，在教学实践中，本着“基础、够用”的原则，采取选优选新的思路，尽量选择适合我校专业实际的教材。目前，使用笔者编写的适合于我校学生实际的理论教学讲义，理顺了理论教学，实现了因校施教，因材施教。
表1 “集成电路原理与应用”课程教学内容
2.2提取科技前沿作为教学内容，激发专业兴趣
为了提高学生的专业兴趣，让他们了解“集成电路原理与应用”课程的价值所在，在授课的过程中穿插介绍集成电路设计的前沿动态。如：从IEEE国际固体电路会议的论文集中提取模块、电路、仿真、工艺等最新的内容，并将这些内容按照门类进行分类和总结，穿插至传统的理论知识讲授中，让学生及时了解当前集成电路设计的核心问题。这样不但可以激发学生的好奇心和学习兴趣，还可以提高学生的创新能力。
2.3开展双语教学互动，提高综合能力
目前，我国的集成电路产业相对于国外来说，还存在着相当的差距。要开展双语教学的原因有三：一是集成电路课程的一些基本专业术语都是由英文翻译过来的;二是集成电路的研究前沿都是以英文发表在期刊上的;三是世界上主流的EDA软件供应商都集中在欧美国家，软件的操作语言与使用说明书都是英文的。因此，集成电路课程对学生的英语能力要求很高，在课堂上适当开展双语教学互动，无论是对于学生继续深造，还是就业都是非常必要的。
3.结语
集成电路自二十世纪五十年代被提出以来，经历了小规模、中规模、大规模、超大规模、甚大规模，目前已经进入到了片上系统阶段。虽然集成电路的发展日新月异，但目前集成电路相关人才的学校培养与社会需求存在很大的差距。因此，对集成电路相关课程的教学改革刻不容缓。基于此，本文从“集成电路原理与应用”课程理论教学出发，详细阐述了“集成电路原理与应用”课程教学所存在的主要问题，并有针对性的提出了该课程教学内容和教学方法的改革措施，这对培养应用型、创新型的集成电路相关专业的本科毕业生具有积极的指导意义。
集成电路工艺原理篇（11）
《彩色电视机原理与维修》课程是“电子技术应用”专业的一门重要课程。随着电子技术的日新月异，彩色电视机也从普通型（屏幕在21寸以下的电视机）发展到新型大屏幕(屏幕在25寸以上)彩色电视，它已成为一个宽泛的概念，目前这类电视机包括了采用阴极射线管（CRT）、液晶显示板（LCD）、等离子体显示板（PDP）和高清晰度的大屏幕彩色电视机，这就增加了彩色电视机的教学内容和教学的难度。而且当前山区的中等职业学校学生基础知识较差，因此，在讲授这门课程时要突出以下特点：在原理阐述上贯彻一个“浅”字，化繁为简，定性叙述，化抽象为具体，侧重应用；在内容上要体现一个“新”字，讲述彩色电视机的新技术及新工艺电路；在调试、维修方面注重一个“用”字，即着重于实际维修的训练。
一、以“浅”字为原则，定性分析彩色电视机原理
彩色电视机原理的阐述是以定量分析和定性分析相结合展开的，但中等职业学校学生接受能力不强，面对复杂的彩色电视机原理的定量分析，学生学习的难度比较大。这就要求老师认真组织好课堂教学，定性地讲授彩色电视机原理。
1、化繁为简，定性叙述
在“彩色电视机的解码器电路”这章内容中，有很多概念、原理是通过数学和物理相关公式运算过程进行定量讲述的。在授课时，要根据各个概念、原理的特点，尽量减少有关的数理运算，以定性叙述为主。
比如在“同步检波器的基本原理”这部分内容，课文是通过色度信号uF=UsinωSCt+VcosωSCt和本机色副载波信号UFO=sin（ωSCt+φ）在同步检波器的模拟乘法器里数学运算的过程来定量讲述同步检波器基本原理的，运算的过程复杂，学生很难理解。授课时可作适当的处理：让学生不必理解u0=uF×uF0的运算过程，而只应用其运算结果u0= cosφ+ sinφ，再结合同步检波器基本原理的方框图，进行定性分析。
（1）当φ=0°，即本机色副载波与色度信号的UF分量的色副载波同相时，cos0°=1，sin0°=0，则u0= U/2×0+V/2 ×1=U/2 ，同步检波器的输出信号为U/2 ，V分量为零，即只有蓝色差信号。
（2）当φ=90°，即本机色副载波经移相器移相90°后去乘色度信号uF时，cos90°=0，sin90°=1，则u0= U/2×0+V/2 ×1=U/2 ，同步检波器的输出信号为U/2 ，U分量为零，即只有红色差信号。
这样，就讲述了利用同步检波器解调出正交平衡调幅的两个色差信号U和V了。
2、化抽象为具体，侧重应用
彩色电视机基本原理有很多抽象的知识，对于中等职业学校的学生来说难度比较大，因此，老师在授课时，就可将抽象的知识，结合到应用方面展开讲解。比如在“色纯度的调整”这节内容，课文是在画出显像管的后视图，通过图形的变化，来讲述色纯度的调整过程的：当两个色纯环同向转动时，改变合成磁场的方向，即改变三电子束移动的方向；当两个色纯环反向转动时，改变合成磁场的强度，即改变三电子束移动量。因此，适当调整色纯磁环所处的位置方向和夹角，可使三电子束同等位移，从而使其中心与彩色中心重合，达到调整色纯度的目的。可以看出，由图形的变化来讲述色纯度的调整过程是很抽象的，学生也难以理解。授课时可化抽象为具体：通过彩色电视机显象管实物演示整个调整过程，边演示边讲解色纯度的调整的原理。这样，学生既理解了色纯度的调整原理，又掌握了色纯度的调整技术。
《彩色电视机原理与维修》教科书中还有很多章节都存在通过数理运算结果进行定量分析和叙述比较抽象的内容，老师在授课过程中要认真贯彻“浅”字原则，以彩色电视机电路原理图为主讲线索，灵活处理教学内容，以学生能够应用学习到的彩色电视机原理阅读电路原理图，并能通过电路原理图进行故障的分析与维修为目标安排好授课内容。
二、以“新”的内容，阐述彩色电视机的原理
新型大屏幕彩色电视机已经进入了普通的家庭，大屏幕彩色电视机采用了很多的新技术和新工艺，但现在中等职业学校有关《彩色电视机原理与维修》的教科书中教学内容往往滞后于新技术和新工艺的发展。这就要求授课老师正确处理彩色电视机基本原理和新技术、新工艺的教学内容，使学生在掌握彩色电视机基本原理的基础上接受彩色电视机的新技术和新工艺。
1、新技术的应用
普通彩色电视机的整机电路是通过调节电位器、电感器完成调整任务，而大屏幕彩色电视机在整机调整方面多采用I2C总线控制的新技术。在教学上，应以大屏幕彩色电视机整机电路组成原理为主线，讲授采用新技术的电路。
如在授课时，先讲述I2C总线概念：I2C总线又译为集成电路间的总线，它是由一根串行时钟总线（SCL）和一根数据总线（SDA）组成的具有多端控制的双线双向串行数据总线，其核心是主控件CPU。CPU通过寻址方式去控制各被控的集成电路，它可对（EEPROM）储存器、视频、色度、扫描、调谐、AV切换、音频处理、画中画等电路进行控制。而I2C总线的操作功能是完成用户对电视机节目预选、音量、亮度、对比度、色度的控制操作；调整功能主要完成电视机对各单元电路的工作方式进行设置和调整；检测显示功能是CPU可通过I2C总线对所挂接的集成电路进行扫描检测，并将故障的集成电路显示在屏幕上；自动调整功能即所谓数据自动恢复功能。
再结合电路原理图，阐明I2C总线的操作功能、调整功能、检测显示和自动调整功能的工作原理，并与普通彩色电视机的工作原理进行比较，以加深学生对采用新技术的认识。
2、新工艺的应用
大屏幕彩色电视机在大量应用新技术的同时，其新工艺也得到了广泛的应用，在授课时老师也要进行举例讲述。比如利用色滤光镜制作工艺的LCD（液晶）显示屏，这种显示屏的制作工艺要求有非常先进的制造水准：在色滤光镜本体还没有被制作成型前，就先把构成其主体的材料加以染色，之后再加以灌膜制造。这是一项新工艺，其制造出来的LCD显示屏能在高分辨率环境下创造出色彩斑斓的画面，且使用寿命长。
大屏幕彩色电视还采用了高画质处理（包括了梳状滤波器进行Y/C分离电路、在亮度通道中设置黑电平扩展电路、在显像管管颈上设置扫描速度调制线圈等）、高音质处理（包括了准分离式接收电路、HI-FI高保真音频处理电路、环绕声电路等）的新技术以及100HZ/120HZ倍频的场扫描电路的新技术等，在课堂上要结合这些新技术、新电路的电路结构和工作原理，在整机电路图上进行分析，使学生能够阅读大屏幕彩色电视机的电路原理图。
三、以“用”字为导向，指导学生调试和维修彩色电视机
彩色电视机调试、维修方面的教学上要注重一个“用”字，即着重于实际维修的训练。由于彩色电视机发展很快，大屏幕的彩色电视机已进入老百姓家庭，得到广泛使用，其电路结构也从简单到复杂，且很多电路都采用了新技术、新工艺。因此，在教学过程中，要紧紧围绕彩色电视机的结构及工作原理，在讲授普通型彩色电视机维修的同时，还要从新技术和新工艺的应用去指导学生进行调试和维修大屏幕的彩色电视机。
1、普通型彩色电视机的调试和维修
虽然大屏幕的彩色电视机是当前家庭普及程度高的电视机，但其新技术、新工艺的应用都是在普通型彩色电视机电路有基础上发展起来的。因此，在《彩色电视机原理与维修》这门课程中，以调试、维修普通型彩色电视机的训练为主讲内容，选用最具代表性的松下M11机芯（采用松下M11机芯的彩色电视机有松下TC-201D、TC482C、牡丹TC-483D、乐华TC-371等数十种机型）为例，讲述彩色电视机调试、维修的过程，并在整机电路板设置不同的故障点，让学生进行检查、维修。同时要加大维修的实训量，如现在很多家庭都将普通型彩色电视机更换为大屏幕彩色电视机，学校可以通过旧货市场购买一批不同品牌及型号的旧彩色电视机，集中学生进行维修实习，在老师的指导下，对普通型彩色电视机进行拆装和调试、维修，以增强学生实际动脑、动手的能力；还可以组织学生义务维修，打破只在实习室进行维修训练的模式，解决彩色电视机维修的实用性与学生维修实习的局限性的矛盾，以扩大学生维修彩色电视机的范围，使学生熟练掌握彩色电视机维修的方法和维修的技术。
2、大屏幕彩色电视机的调试和维修
在积累了普通型彩色电视机维修经验的同时，应指导学生进行大屏幕彩色电视机故障维修，特别是结合新技术、新工艺方面的特点引伸出来的特殊的检修方法。比如I2C总线控制系统的调整与维修：普通型彩色电视机在调整电路工作状态时，一般是通过各电位器、电感器等进行调节；而具有I2C总线的新机型，若要调整和维修，必须通过遥控器或手工将微处理器调整到维修状态，然后根据各受控集成电路的数据要求，通过I2C总线和微处理器对整机进行调整和维修。如通过长虹SF2583机型的大屏幕彩色电视机示教板电路，由老师演示微处理器CHO5T1606集成电路和I2C总线控制系统引起的“三无”（无光栅，无图像，无声音）、“一条水平亮线”等故障，并通过故障现象分析故障原因，指导学生进行故障的检测及排除，同时与普通型彩色电视机的“三无”（无光栅，无图像，无声音）、“一条水平亮线”等故障现象的检修进行比较，从而总结出I2C总线控制的大屏幕彩色电视机的维修方法和维修的思路。然后，在长虹SF2583机型的整机电路板上设置不同的故障点，让学生进行维修训练，使学生进一步掌握大屏幕彩色电视机的维修技术。
所以，在熟练掌握普通型彩色电视机维修的基础上，对于采用了新技术、新工艺的大屏幕彩色电视机，也要强化维修的训练，以适应大屏幕彩色电视机的发展要求。同时，在维修时要引导学生进行维修思维的改变，根据新技术、新工艺的电路原理，采用一些特殊的维修技术，全面提高学生的彩色电视机维修水平。
四、教学过程要处理好的问题
在开设《彩色电视机原理与维修》这门课程，实施“浅”“新”、“用”的教学过程中，要处理好以下问题：
1、不能只追求单纯的“浅”字，而是要以学生易于理解彩色电视机电路结构及其工作原理为教学目标。授课时要深入浅出地处理课文中比较繁琐和抽象的内容，使学生能够应用基本原理阅读彩色电视机整机电路原理图，并能根据整机电路原理图进行故障的分析与维修。
2、讲授“新”的内容时，考虑到这门课程总的授课时数的限制，对于宽泛的彩色电视机的概念，特别是新技术和新工艺的普遍应用，在教学过程中要有所侧重：在课程内容安排上以普通彩色电视机和阴极射线管的大屏幕彩色电视机原理与维修为主讲内容，扼要地介绍液晶显示、等离子显示及高清晰度的彩色电视。
3、在注重实“用”性的维修训练时，由于提供给学生维修训练的还是以普通型彩色电视机居多，所以仍要以普通型彩色电视机的维修训练为主讲内容，让学生熟练掌握普通型彩色电视机的维修方法和维修技术，在此基础上，指导学生进行大屏幕彩色电视机故障维修，使学生尽快进入大屏幕彩色电视机的维修行列。
总之，要合理、灵活安排授课内容，精心组织课堂教学，既要让学生精通普通彩色电视机的原理与维修，又要使学生掌握大屏幕彩色电视机采用的新技术和新工艺的电路，熟识新型大屏幕彩色电视机的维修技术，并及时了解彩色电视机的发展方向，不断完善彩色电视机综合知识的应用能力和维修能力。
参考文献
