《集成電路設(shè)計(jì)與仿真》課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程概述課程名稱集成電路設(shè)計(jì)與仿真課程代碼英文名稱IntegratedCircuitDesignandSimulation學(xué)分4適用專業(yè)集成電路技術(shù)/微電子技術(shù)總學(xué)時(shí)64課程性質(zhì)□公共基礎(chǔ)課程（□必修課、□選修課）專業(yè)課程（□專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、□專業(yè)拓展課程）其中：實(shí)踐學(xué)時(shí)32課程定位《集成電路設(shè)計(jì)與仿真》課程在對(duì)集成電路技術(shù)專業(yè)面向的就業(yè)崗位進(jìn)行整體調(diào)研與分析后，依據(jù)集成電路技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中對(duì)本課程的素質(zhì)、知識(shí)和能力要求，結(jié)合“1+X集成電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”的一門專業(yè)核心課程。旨在提高學(xué)生在集成電路設(shè)計(jì)與分析能力，著重使學(xué)生掌握從事集成電路類企業(yè)中電路設(shè)計(jì)崗位所必備的知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的學(xué)習(xí)能力，具備繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的能力，在本課程的學(xué)習(xí)中滲透思想道德和職業(yè)素養(yǎng)等方面的教育，使學(xué)生形成認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。先修課程：《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》、《半導(dǎo)體器件物理》。后續(xù)課程：《集成電路版圖設(shè)計(jì)》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》。課程目標(biāo)（一）素質(zhì)目標(biāo)（包括職業(yè)素養(yǎng)和育人目標(biāo)）（1）很好具有安全、節(jié)能和環(huán)境保護(hù)意識(shí)；（2）很好具有良好合作交流和能力；（3）具有良好自我學(xué)習(xí)和管理能力；（4）敬業(yè)、精益、專注和創(chuàng)新的工匠精神；（5）（二）知識(shí)目標(biāo)（1）熟練掌握MOS器件的結(jié)構(gòu)和作用，工作原理，包括閾值電壓的調(diào)整，電流電壓特性，MOS電容等；（2）會(huì)解釋CMOS數(shù)字集成電路電路結(jié)構(gòu)圖；（3）會(huì)對(duì)CMOS數(shù)字集成電路電路結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行正確分析，并明確設(shè)計(jì)任務(wù)；（4）會(huì)依據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行CMOS靜態(tài)電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)計(jì)等；（5）熟知現(xiàn)代集成電路的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。（三）能力目標(biāo)（1）能夠正確掌握集成電路的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程，能對(duì)一個(gè)數(shù)字CMOS電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行描述；（2）能夠根據(jù)半導(dǎo)體的摻雜類型和數(shù)量，計(jì)算出MOS器件的閾值電壓，線性區(qū)及飽和區(qū)漏電流；（3）能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)最佳的CMOS反相器電路，會(huì)分析反相器的工作原理，計(jì)算反相器的寬長(zhǎng)比值；（4）能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分析或設(shè)計(jì)組合數(shù)字邏輯電路和時(shí)序數(shù)字邏輯電路，能利用不同的電路結(jié)構(gòu)，如互補(bǔ)CMOS電路結(jié)構(gòu)、偽NMOS電路結(jié)構(gòu)、傳輸門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電路；（5）能夠?qū)﹄娏麋R、放大器及運(yùn)算放大器電路進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。二、課程內(nèi)容和要求序號(hào)課程單元主要教學(xué)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)及能力要求育人元素融入途徑、方式參考學(xué)時(shí)01集成電路設(shè)計(jì)認(rèn)知1.初識(shí)集成電路設(shè)計(jì)1.能清晰表達(dá)集成電路的發(fā)展歷史、數(shù)字集成電路的分類。2.能對(duì)集成電路的封裝形式進(jìn)行分類。3.熟悉集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)及EDA軟件。樹立發(fā)展我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的職業(yè)理想，并具有艱苦奮斗的精神。新聞、視頻。當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)際國(guó)內(nèi)的形勢(shì)。42.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)1.了解現(xiàn)代數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)風(fēng)格；2.能通過一個(gè)具體電路的舉例，描述電路的設(shè)計(jì)流程。02MOS晶體管認(rèn)知1.MOS晶體管介紹熟悉MOS晶體管結(jié)構(gòu)與CMOS工藝結(jié)構(gòu)。82.MOS晶體管閾值電壓1.熟悉外加不同柵壓下，晶體管處于不同工作區(qū)域的閾值電壓基本概念，能理解其工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2.并能對(duì)器件的閾值電壓進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整。3.MOS晶體管電流方程1.熟悉MOS晶體管工作在三種不同的區(qū)域：飽和區(qū)、截止區(qū)、線性區(qū)；2.學(xué)會(huì)根據(jù)MOS晶體管的電壓-電流特性方程計(jì)算MOS晶體的漏電流值；3.通過實(shí)踐仿真不同工作區(qū)漏極電流。4.MOS晶體管電容熟悉不同工作區(qū)域的MOS晶體管分布電容及其計(jì)算公式。5.MOS晶體管交流參數(shù)熟悉MOS晶體管交流參數(shù)，學(xué)會(huì)MOS晶體管小信號(hào)模型，掌握其簡(jiǎn)化模型。03CMOS反相器設(shè)計(jì)與仿真1.CMOS反相器的工作原理熟悉CMOS反相器的基本組成、開關(guān)特性與工作原理。樹立大國(guó)工匠精神、民族自信心案例:大國(guó)工匠精神。引導(dǎo)同學(xué)將工匠精神移植的集成電路版圖設(shè)計(jì)過程中。82.CMOS反相器靜態(tài)特性1.熟悉反相器傳輸特性、電壓與電流轉(zhuǎn)移特性。2.會(huì)正確繪制CMOS反相器的符號(hào)圖和電路圖，并在圖中標(biāo)明參數(shù)。3.通過實(shí)踐仿真反相器電壓與電流傳輸特性曲線。3.CMOS反相器設(shè)計(jì)與分析1.會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)CMOS反相器的開關(guān)閾值電壓；2.熟悉反相器的噪聲容限，了解其計(jì)算公式。3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證CMOS反相器的開關(guān)閾值電壓。04靜態(tài)組合邏輯門設(shè)計(jì)與仿真1.邏輯電路認(rèn)知了解組合和時(shí)序邏輯電路的概念與CMOS靜態(tài)邏輯門電路的分類。122.互補(bǔ)CMOS邏輯門電路會(huì)解釋上拉電路和下拉電路的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，能理解互補(bǔ)CMOS網(wǎng)絡(luò)中并聯(lián)和串聯(lián)所表示的邏輯操作。3.簡(jiǎn)單CMOS邏輯門電路設(shè)計(jì)與仿真1.熟悉與非門、或非門電路的工作原理與開關(guān)閾值電壓計(jì)算方法；2.掌握簡(jiǎn)單CMOS邏輯門電路的設(shè)計(jì)思路:對(duì)于NMOS晶體管，與串或并；對(duì)于PMOS晶體管，與并或串；3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證或非門的開關(guān)閾值電壓。4.復(fù)雜CMOS邏輯門電路設(shè)計(jì)與仿真1.能學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單互補(bǔ)CMOS邏輯門電路的分析和設(shè)計(jì)方法，使復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)化；2.熟悉有比類NMOS邏輯電路的設(shè)計(jì)方法。3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證與或非門的瞬態(tài)時(shí)序邏輯。5.傳輸門邏輯電路3．學(xué)會(huì)傳輸門邏輯電路的電路結(jié)構(gòu)與工作原理；2.熟悉傳輸門的工作應(yīng)用電路，并能理解其工作原理；3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證異或門/同或門的瞬態(tài)時(shí)序邏輯。05時(shí)序邏輯門設(shè)計(jì)與仿真1.時(shí)序邏輯電路認(rèn)知1.基于組合邏輯電路，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路；2.了解時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)與分類。培養(yǎng)學(xué)生愛國(guó)主義情懷以中美貿(mào)易戰(zhàn)中的高端集成電路芯片卡脖子問題引出核心技術(shù)只能靠自己的自強(qiáng)意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情操。82.鎖存器電路1.熟悉工作鎖存器的工作原理；2.會(huì)設(shè)計(jì)各類鎖存器電路的電路圖；3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證SR鎖存器的瞬態(tài)時(shí)序邏輯。3.觸發(fā)器電路1.熟悉觸發(fā)器工作原理；2.會(huì)使用反相器和傳輸門的特點(diǎn)，進(jìn)行D觸發(fā)器的分析與設(shè)計(jì)；3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證D觸發(fā)器的瞬態(tài)時(shí)序邏輯。07電流鏡設(shè)計(jì)與仿真1.基本電流鏡理論1.學(xué)習(xí)電流鏡工作原理，掌握比例電流鏡及其鏡像計(jì)算公式；2.通過實(shí)踐仿真電流鏡電流來驗(yàn)證理論計(jì)算值。82.電流鏡偏置電路1.熟悉各種電流鏡偏置電路；2.學(xué)習(xí)β倍增電流源工作原理并仿真其電源調(diào)整率；3.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證與電源無關(guān)自偏置電流基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。3.共源共柵電流鏡電路學(xué)習(xí)低壓寬擺幅電流源電路原理，掌握其共源共柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電流源仿真。4.偏置電路熟悉電壓偏置電路機(jī)構(gòu)與應(yīng)用。08單管放大器設(shè)計(jì)與仿真1.放大電路理論認(rèn)知理解MOS晶體管放大電路工作原理，掌握其小信號(hào)求解低頻增益的方法。82.有源負(fù)載放大器1.學(xué)習(xí)有源負(fù)載共源、共柵、共漏放大器工作原理，掌握其小信號(hào)分析從而求低頻增益的方法；2.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證交流特性。3.電流源負(fù)載放大器1.學(xué)習(xí)電流源負(fù)載共源、共柵、共漏放大器工作原理，掌握其小信號(hào)分析從而求低頻增益的方法；2.學(xué)習(xí)共源共柵結(jié)構(gòu)的放大電路原理及其小信號(hào)分析方法；3.通過實(shí)踐，掌握放大器交流、瞬態(tài)仿真分析。09運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)與仿真1.差分放大電路1.學(xué)會(huì)差分放大電路的結(jié)構(gòu)，理解差分輸入電壓、共模電壓的概念；2.通過實(shí)踐仿真驗(yàn)證差分放大電路靜態(tài)參數(shù)。82.基本兩級(jí)運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)1.學(xué)會(huì)二級(jí)運(yùn)算放大器工作原理，掌握其低頻增益的計(jì)算方法以及信號(hào)流向和各個(gè)MOS晶體管的作用；2.重點(diǎn)掌握運(yùn)算放大器交流參數(shù)；3.通過實(shí)踐仿真運(yùn)算放大器交流參數(shù)，交流分析其頻率響應(yīng)。合計(jì)學(xué)時(shí)：64三、教學(xué)組織與實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)以集成電路分析與設(shè)計(jì)典型工作過程為依據(jù)，全部學(xué)習(xí)情境都在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐集成電路設(shè)計(jì)的典型工作過程和完整設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)思想和理論都融會(huì)貫通在設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行過程中。本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，是以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字集成電路應(yīng)用能力為設(shè)計(jì)依據(jù)確定工作任務(wù)；將課程全部?jī)?nèi)容具體化為學(xué)習(xí)情境；以實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)教學(xué)過程，具有綜合性、可擴(kuò)展性，給學(xué)生足夠的發(fā)揮空間。在教學(xué)設(shè)計(jì)中以滿足崗位能力需求和培養(yǎng)學(xué)生集成電路技術(shù)應(yīng)用能力為依據(jù)，確定課程內(nèi)容；以基于工作過程的學(xué)習(xí)情境和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式作為課程設(shè)計(jì)的基本思路，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同工作，耐心細(xì)致和嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的職業(yè)素質(zhì)。教學(xué)方法1．項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法教學(xué)過程中堅(jiān)持工學(xué)結(jié)合，以項(xiàng)目為導(dǎo)向、以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生技能學(xué)習(xí)。選取典型任務(wù)，涵蓋相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維與技術(shù)綜合應(yīng)用能力。2．現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合傳統(tǒng)的板書與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使師生良好互動(dòng)與技術(shù)媒體的信息良好展示得以充分的融合。在條件允許的情況下，可以帶領(lǐng)學(xué)生去集成電路企業(yè)進(jìn)行參觀和聽取相關(guān)講座。3．“教、學(xué)、練、做”四位一體教學(xué)法在IC電路設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐技能講授過程中，堅(jiān)持采用教、學(xué)、練、做四位一體教學(xué)法，邊講邊學(xué)，邊學(xué)邊練，邊練邊做，講、學(xué)、練、做相互交叉，學(xué)做合一、理實(shí)一體，使學(xué)生具有堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)和過硬的實(shí)踐技能。4.智慧職教在線開放課程學(xué)習(xí)。5.以集成電路豐富的產(chǎn)業(yè)信息、國(guó)家政策、國(guó)際貿(mào)易戰(zhàn)等素材為教學(xué)背景，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情操。教學(xué)手段1.多媒體在教學(xué)過程中全程使用。2.恰當(dāng)運(yùn)用現(xiàn)代輔助教學(xué)手段。教學(xué)過程中，采用虛擬項(xiàng)目等仿真教學(xué)環(huán)境、視頻等教學(xué)手段輔助教學(xué)。3.充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。學(xué)生可通過在網(wǎng)上了解本課程開設(shè)的背景、學(xué)習(xí)本課程相關(guān)教學(xué)資源。四、教學(xué)條件【教師團(tuán)隊(duì)】專任教師：具備雙師型教師素質(zhì)，具備講師（工程師）及以上職稱，要求對(duì)集成電路原理及概念非常熟悉，對(duì)設(shè)計(jì)軟件相當(dāng)了解，對(duì)集成電路電路設(shè)計(jì)非常熟練。企業(yè)兼職教師：要求具有一定的授課能力，在集成電路電路設(shè)計(jì)行業(yè)多年，對(duì)本行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)相當(dāng)了解，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)十分豐富?！窘滩?、新型活頁(yè)式或工作式手冊(cè)】集成電路設(shè)計(jì)與仿真，機(jī)械工業(yè)出版社，2025年.數(shù)字集成電路：電路、系統(tǒng)與設(shè)計(jì)（第二版），電子工業(yè)出版社出版，2017年1月.CMOS數(shù)字集成電路分析與設(shè)計(jì)（第四版）電子工業(yè)出版社，2015年04月.【信息化教學(xué)資源、其他參考資料】智慧職教：/search，《集成電路設(shè)計(jì)與仿真》：/courseDetailed?id=wliyajev261fgliob9fmka&openCourse=41f4b5f9-4ed6-4fa4-ab49-a9c208bcd04d【實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件與項(xiàng)目】實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室名稱主要設(shè)備（硬件、軟件）及臺(tái)套數(shù)主要實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目集成電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)室服務(wù)器環(huán)境或虛擬機(jī)環(huán)境，集成電路EDA設(shè)計(jì)軟件：CadenceVirtuoso設(shè)計(jì)軟件，驗(yàn)證軟件Calibre。學(xué)生機(jī)48臺(tái)，其它教學(xué)軟件與設(shè)備。MOS管特征曲線仿真反相器電壓傳輸特性曲線仿真復(fù)雜邏輯門電路AOI的設(shè)計(jì)與仿真電流鏡仿真分析單管放大器仿真分析五、考核評(píng)價(jià)考核項(xiàng)目考核方式成績(jī)比例過程考核學(xué)習(xí)態(tài)度以課堂紀(jì)律、討論發(fā)言情況及課后練習(xí)（條件成熟將改為網(wǎng)上練習(xí)）為評(píng)分依據(jù)，缺課不得分。（教師評(píng)價(jià)）10%實(shí)驗(yàn)考核以訓(xùn)練過程中的態(tài)度、結(jié)果和所撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為評(píng)分依據(jù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告填