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第18章 集成电路设计人才培养的研究与实践

梁松海 朱明程 蔡良伟 黄建军

(深圳大学信息工程学院电子工程系深圳518067)

摘要:结合深圳市IC设计人才的需求,实际介绍了我院电子工程专业的人才培养目标和课程体系设置的研究与实践,重点探讨了基于优势学科整合的专业教学体系建设和具有鲜明的产学研结合特点的教学实践体系的建设,以及进一步发展的展望。

关键词:电子工程人才培养模式培养目标课程设置

近十年来的全球集成电路产业发展情况表明,信息产业和信息技术已成为推动集成电路产业发展最重要的力量。依托于深圳市发达的信息产业,深圳的IC设计业经过几年的发展,已逐步显露锋芒,产值连续3年居各大城市排名首位。据国家集成电路设计深圳产业化基地统计:2004年度,整个深圳市的IC设计产值近25亿元,约占中国IC设计业总产值的25%。目前,深圳共有IC设计企业130家左右,从业人员5000多人,其中专业IC设计人员超过3000人。目前深圳共有计算机、程控交换机、彩电、手机厂商1600多家,这为深圳IC设计企业创造了贴近客户市场的独特优势。在高端的技术领域,深圳一些设计企业已具有0.13mm的设计能力,产品应用领域涵盖家电、消费电子、通信等各个方面。例如,国微电子的CPU芯片已应用于国防工业领域,该公司还成功开发出数字电视应用芯片。而华为、中兴、创维等公司的IC设计部门依托丰富的系统设计经验,在中高端IC产品开发方面也取得不小成就。作为7个国家级集成电路设计产业化基地之一,深圳集成电路设计产业化基地在2001年底获准成立后,2002年底正式开始运作,深圳市政府将其列为重点建设项目,投入专项建设资金,建设了共性化设计服务等IC设计所需的基础平台,可开展EDA工具技术支持、测试服务、IP交易等中介服务项目。此外,深圳还先后投资建设芯片测试平台、扶持重点芯片项目,并与香港科技园联手,展开封装测试和人才培养合作,这些举措在一定程度上推动了深圳IC设计业的发展。

随着深圳市IC设计产业的逐步成熟和软硬件环境的逐步完善,各设计公司对IC设计人才的需求也越来越迫切。深圳大学信息工程学院电子工程系针对IC产业的需求,从学科建设、课程实践、产学研相结合等多个方面对集成电路设计人才的培养进行了积极的尝试。

一、基于优势学科整合的专业教学体系建设

深圳大学信息工程学院电子工程系于1983年在深圳大学建校时创建,是信息工程学院的前身。当时由清华大学负责组建,着名学者童诗白教授任电子工程系首任系主任。清华大学科学、严谨、务实的教风、学风始终贯穿于本系的教学、科研和管理工作中,成为本系专业学科建设的优良传统。

针对IC设计人才的培养需要,我们将电子工程系的优势学科:数字逻辑、电子线路、微机原理、计算机组织与体系结构、算法与数据结构、专用集成电路设计、FPGA设计技术、EDA技术等课程有机地结合起来,涵盖了正向设计所必须的系统级、模块级、电路级和EDA工具的TOPDOWN全领域,为本科生掌握数字电路的设计原理、基于硬件描述语言(HDL)的数字电路设计方法和基于FPGA的系统原型设计等主要IC设计环节,进行了系统的专业理论教学。

二、产学研相结合的实践体系建设

电子工程系现有深圳市科技局和Motorola公司联合投资建立的EDA技术中心、深圳大学和美国德州仪器联合建设的DSP实验室,这两个专业实验室每年均承担了来自于深圳市IC设计公司的产学研合作项目,对IC产业和IC技术的最新进展有着较为敏锐和深刻的认识。

EDA技术中心于1995年在深圳市科技局专项经费资助下成立,是能够既向校内专业教学科研开放,又向社会产业界开放的电子设计技术开放实验室,是《深圳市ASIC设计群技术培训基地》。多年来,该中心以其数字系统现场集成技术的特色服务,在国内电子产业界和应用领域产生较大影响,受到广泛的欢迎。该中心和中国科学院半导体研究所、西安交通大学、东南大学等相关学科有着紧密的科研合作,中国科学院王守觉院士是学院名誉教授和本中心高级顾问。常年在中心从事项目研究和教学活动的有教授2名,副教授2名,工程师4名,本校及联合培养的博硕士研究生10多名。目前在中心平台从事研究的研究生、本科生8名。西安交通大学3名,西北工业大学1名。中国科学院半导体所博士生2名。本中心主要特点为:

(1)中心拥有全球最着名的Xilinx、Actera、Actel、Cypress的FPGA/CPLD 设计开发平台,在国内率先专攻FPGA技术研究,在FPGA及其应用研究方面,处于国内领先地位。于1994年就编着出版了国内第一部《FPGA原理及应用设计》专业用书,此后又编着了三本相关技术用书,常年对产业界工程师提供FPGA技术培训和技术咨询活动,在FPGA技术研究方向具有特色和影响力;2003年又有三部现代电子设计技术的专业培训用书出版发行,其中“基于IP重用的IC设计技术”一书为国内首次出版的EDA技术新作,将倡导电子设计方式的新概念,已由电子工业出版社出版发行。近年来,中心在国内外学术期刊和会议发表有关技术论文数十篇。

(2)中心拥有Motorola MCU/DSP应用研究中心。拥有Motorola半导体提供的完备的8位-32位MCU及有关DSP的开发环境,每年接受Motorola研究经费资助,从事有关的预研技术研究和技术培训活动,是Motorola在国内大学设立的4家研究中心之一(清华大学、复旦大学、深圳大学、电子科技大学)。中心的开发成果曾获广东省科技进步3等奖1次(1999),深圳市科技进步3等奖2项(1999),和企业合作开发项目10项以上,已转化产品多项。

(3)中心利用先进的EDA设计技术平台,常年开展社会化FPGA、VHDL、MCU/DSP技术培训,每年不少于6次,多年来培训产业界工程师达2000人次以上。承担国家级科研2项,省级科研1项,横向合作项目多项;不仅每年培养和联合培养硕士生多名,而且,正在筹备“集成电路系统设计”的本科专业方向,将向有关IC设计企业及系统设计企业每年输送本科毕业生数十名。

(4)拥有中心网站,除了宣传中心的技术特点、技术资源、技术应用项目外,更是通过网站扩大自身的形象和价值,实现网上的技术讨论和技术交流,为广大系统设计工程师提供技术咨询服务。中心还设立热线电话,为用户提供及时的技术咨询服务。三线的热线电话不绝,应接不暇,深受欢迎,取得良好的社会效益。

以这两个专业实验室为核心,我们制订了从研究生、本科毕业设计到低年级实验的完整实验体系的建设。

该实验体系的高端是研究生的论文研究课题。研究生的论文题目来自设计公司的需求,或者就是设计公司项目的一部分,研究生的论文设计工作在设计公司、系里的专业实验室之间交叉进行,这种联合培养的机制,促进了专业实验室的设计工具平台、设计理论和设计方法和IC业界的最新进展保持一致。也保证了培养的研究生的质量与IC设计的需要相一致。

该实验体系的中端是本科毕业设计。本科毕业设计的论文题目主要来自于专业实验室的所承担的科研项目,也有部分着眼于学生进一步研究生学习的所需要进行的研究工作的准备。依托于专业实验室科研方向和研究平台的先进性,保证了本科毕业设计的高标准和高质量。

该实验体系的底端是低年级学生的实验系统。低年级学生的实验系统的建设,是按照掌握IC设计先进设计方法和工具为目标,而逐层分解到本科一年级、本科二年级、本科三年级的实验环节,依托于专业实验室的先进的实验和研究平台,本科一年级、本科二年级、本科三年级的实验器材和实验环境也能保证其先进性。

三、进一步发展的展望

通过这些年来的教学实践,我们认识到培养能够满足IC设计需求的合格人才,建立完整的先进的教学实践体系是非常必要的。而要保证教学实践体系的先进性,高水平的专业实验室建设将起到关键性的牵引作用。为此,我们进一步发展的规划包括以下方面:

首先,加强专业实验室的建设,实现与IC业界先进水平相匹配的研究和实践平台。注重硕士和博士研究课题的连贯性和完整性,加强高端人才的培养。

其次,进一步完善本科教学与实践环节的完整性和先进性,参照业界的设计技术的发展适时地调整专业课程和实践环节,保持优势学科能够不断地发展和成长。

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