導(dǎo)語：如何才能寫好一篇集成電路輔助設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：電子線路輔助設(shè)計；Protel；項目化改造

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1006-5962（2013）02-0047-01

下面我將本門課程的具體課程設(shè)計過程進(jìn)行介紹：

1課程定位

我院電子專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生所面向的崗位主要是電子產(chǎn)品裝接工、制版工或者是調(diào)試工，他們的后續(xù)晉升崗位主要是電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)員、質(zhì)檢員以及電子產(chǎn)品設(shè)計初級助理工程師或助理工程師?！峨娮泳€路輔助設(shè)計》是為設(shè)計制作電子產(chǎn)品培養(yǎng)電路板的設(shè)計、生產(chǎn)、加工和檢驗調(diào)試等先期相關(guān)能力的課程。由于本學(xué)院依托大慶油田，所以本著“以大慶精神和鐵人精神育人”的原則更注重增強(qiáng)學(xué)生克服困難的意識，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力，繼承發(fā)揚(yáng)老一輩的光榮傳統(tǒng)。

2課程設(shè)計

2.1課程標(biāo)準(zhǔn)的制定。電子信息專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)行業(yè)、企業(yè)專家對本專業(yè)所對應(yīng)的職業(yè)崗位群進(jìn)行的職業(yè)能力分析來制定的，我們緊密結(jié)合《計算機(jī)輔助設(shè)計繪圖員（電子類）》和《無線電調(diào)試工》職業(yè)資格中的相關(guān)考核要求，確定了本課程的教學(xué)內(nèi)容。

2.2課程拓展。本課程所涉及的知識和能力在學(xué)生參加各級各類電子技能大賽中也占有重要地位。我們還依據(jù)本門課程申請相關(guān)的職業(yè)資格鑒定（即計算機(jī)輔助設(shè)計繪圖員（電子類）職業(yè)資格證書）。目前我們已經(jīng)具備了該鑒定的考評資質(zhì)。

3內(nèi)容組織

3.1內(nèi)容設(shè)置。

結(jié)合學(xué)情分析根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)我對課程內(nèi)容進(jìn)行了科學(xué)的排序，分別針對電子專業(yè)和電氣專業(yè)制定了不同的學(xué)習(xí)情境，并制定了詳細(xì)的教學(xué)目標(biāo)和能力要求。針對電子專業(yè)本課程的總學(xué)時為78學(xué)時，每周6學(xué)時，設(shè)置了兩個項目共10個任務(wù)，每個任務(wù)都設(shè)計了教學(xué)情境。根據(jù)項目任務(wù)的內(nèi)容和進(jìn)程，選擇在多媒體教室和實訓(xùn)機(jī)房穿插結(jié)合共同完成。多媒體教學(xué)部分由教師布置任務(wù)、分析任務(wù)和演示舉例為主，由學(xué)生制定實施方案和操作流程并進(jìn)行匯報；項目實踐操作部分，學(xué)生在老師的輔助指導(dǎo)下完成操作練習(xí)和項目任務(wù)，對于學(xué)生遇到的困難和問題給予適當(dāng)引導(dǎo)，盡量由學(xué)生獨(dú)立自主完成任務(wù)。

電子專業(yè)《電子線路輔助設(shè)計課程》教學(xué)項目和學(xué)時安排：

項目一 繪制電路原理圖（38學(xué)時）：任務(wù)1 安裝卸載Protel 99 SE軟件（2學(xué)時）；任務(wù)2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和保存管理文檔（2學(xué)時）；任務(wù)3 繪制振蕩器和積分器原理圖（8學(xué)時）；任務(wù)4 繪制甲乙類放大電路原理圖（8學(xué)時）；任務(wù)5 創(chuàng)建與繪制原理圖元件符號（6學(xué)時）；任務(wù)6 繪制A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖（12學(xué)時）。項目二 繪制電路PCB（40學(xué)時）：任務(wù)1 繪制振蕩器和積分器PCB（10學(xué)時）；任務(wù)2 繪制單管放大電路的PCB（制作單面板）（12學(xué)時）；任務(wù)3 繪制波形發(fā)生器電路的PCB（制作雙面板）（12學(xué)時）；任務(wù)4 繪制存儲器擴(kuò)展電路（6學(xué)時）。區(qū)別于電子專業(yè)，電氣專業(yè)本課程的總學(xué)時為56學(xué)時，每周4學(xué)時，設(shè)置了四個教學(xué)情境，每個學(xué)習(xí)情境又設(shè)計了具體的操作任務(wù)。課程也是在多媒體教室和實訓(xùn)機(jī)房穿插結(jié)合共同完成。

電氣專業(yè)《電子線路輔助設(shè)計》學(xué)習(xí)情境和學(xué)時規(guī)劃：

情境一振蕩器和積分器的設(shè)計（12學(xué)時）：任務(wù)1安裝卸載Protel 99 SE軟件（2學(xué)時）；任務(wù)2創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和保存管理文檔（2學(xué)時）；任務(wù)3繪制振蕩器和積分器原理圖（6學(xué)時）；任務(wù)4進(jìn)行電氣規(guī)則檢查和報表文件的生成（2學(xué)時）。情境二繼電器控制電路的設(shè)計（16學(xué)時）：任務(wù)1制定原理圖設(shè)計流程和實施工藝（2學(xué)時）；任務(wù)2創(chuàng)建管理原理圖元件庫并熟練繪制元件（4學(xué)時）；任務(wù)3繪制兩級放大電路原理圖（2學(xué)時）；任務(wù)4繼電器控制電路的設(shè)計（6學(xué)時）；任務(wù)5創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表與電路原理圖的輸出（2學(xué)時）。情境三A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計（8學(xué)時）：任務(wù)1分析總線原理圖和層次原理圖設(shè)計方法（2學(xué)時）；任務(wù)2繪制A/D轉(zhuǎn)換電路的原理圖（6學(xué)時）。情境四波形發(fā)生器電路的設(shè)計（20學(xué)時）：任務(wù)1創(chuàng)建和管理封裝庫并繪制元件封裝（6學(xué)時）；任務(wù)2繪制振蕩器和積分器電路的PCB（4學(xué)時）；任務(wù)3繪制波形發(fā)生器的原理圖（4學(xué)時）；任務(wù)4 制作波形發(fā)生器電路的PCB（6學(xué)時）

3.2教學(xué)目標(biāo)。

根據(jù)本課程的教學(xué)基本要求，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和高職學(xué)生的總體認(rèn)知水平和思維發(fā)展水平，制定了知識、能力、情感三位一體的教學(xué)目標(biāo)。（1）知識目標(biāo)：①掌握Protel軟件的使用和操作；②掌握Protel原理圖和PCB圖的設(shè)計和繪制方法；③學(xué)會制作各種報表文件的生成和管理；④掌握元件和封裝庫的繪制與管理。（2）能力目標(biāo)：①能夠?qū)W會規(guī)范化的繪制電路原理圖和PCB圖；②養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)；③培養(yǎng)學(xué)生整體設(shè)計能力和操作流程的制定、修改調(diào)整和協(xié)調(diào)操作的能力；④學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)的能力和自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。（3）情感目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生健康積極樂觀的學(xué)生風(fēng)貌；②培養(yǎng)學(xué)生類比思維，理論聯(lián)系實際的能力；③培養(yǎng)學(xué)生克服困難的精神和解決困難的能力，樹立主人翁和獨(dú)立自主的意識；④培養(yǎng)類比思維，理論聯(lián)系實際的能力；⑤按照“7S”活動標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生，培養(yǎng)安全環(huán)保的意識。

我們采用的教材是高教版的教材另配一本實踐指導(dǎo)書。為了保證教學(xué)效果，依據(jù)理論與實踐結(jié)合、教材與實際結(jié)合、操作與管理結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容符合現(xiàn)場生產(chǎn)

管理要求等原則，我們也自己編寫了適合本專業(yè)學(xué)生的情境教學(xué)教材和學(xué)材。教學(xué)過程中我們充分利用各種教學(xué)資源，包括工藝文件、教學(xué)課件、練習(xí)題、企業(yè)生產(chǎn)視頻、國家應(yīng)用電子資源庫等網(wǎng)絡(luò)資源，可以共享全國關(guān)于本門課程和本專業(yè)的各種教學(xué)資源與前沿資訊。

4教學(xué)評價

為更好的考察學(xué)生的操作能力和知識運(yùn)用的情況，考核評價方式我也進(jìn)行了改革?？荚嚦煽儯浩綍r成績50%（過程考核）+期末考核成績50%（上機(jī)操作）。平時成績：由各項目任務(wù)的評價單總評成績組成，主要考察任務(wù)完成質(zhì)量，課堂出勤，綜合作業(yè)，職業(yè)操守，學(xué)習(xí)態(tài)度和合作精神等方面。上機(jī)考核：設(shè)置幾個具有中等難度功能全面的電路，設(shè)置相應(yīng)的考核要求，由學(xué)生抽簽選擇自己的考核任務(wù)，在規(guī)定時間內(nèi)依照操作規(guī)范完成考核任務(wù)，教師根據(jù)完成情況評分。

參考文獻(xiàn)

[1]戴仕弘.職業(yè)教育課程教學(xué)改革[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007

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關(guān)鍵詞： 電路仿真；Protel；實驗教學(xué)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0720039-02

隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷完善，電子線路的設(shè)計由原來的人工手段步入電子設(shè)計自動化的（EDA）的時代。采用虛擬仿真手段，使電子線路設(shè)計人員能在計算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計、性能分析和測試，直至印刷電路板的自動設(shè)計，已成為一種發(fā)展的必然趨勢。如何將實物實驗和理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，一直是個難題。在計算機(jī)輔助教學(xué)廣泛推廣的今天，這個問題得到了解決。本人結(jié)合多年的教學(xué)工作，在這些方面進(jìn)行了一些探討，現(xiàn)介紹如下：

1 計算機(jī)輔助設(shè)計

目前，電子設(shè)計自動化（EDA）軟件呈現(xiàn)多樣化，功能越來越強(qiáng)大完善。流行的通用EDA軟件主要有ORCAD、EWB、Protel等，其中ORCAD仿真技術(shù)出現(xiàn)早，功能強(qiáng)大，適合于對復(fù)雜電路進(jìn)行全面的分析優(yōu)化；EWB電子工作臺短小精悍，直觀易用；Protel綜合性好，使用范圍最大，普及率高，非常適合作為電路設(shè)計和電子線路教學(xué)的輔助教學(xué)仿真軟件。而且，掌握好Protel軟件的使用，使學(xué)生能為將來的學(xué)習(xí)和工作打下扎實的基礎(chǔ)。實踐證明，使用Protel 99SE進(jìn)行電子線路仿真，使得電子技術(shù)實驗更加直觀，極大的提高教學(xué)效果和學(xué)生的實驗興趣。

借助計算機(jī)輔助設(shè)計CAD（computer aided design），可將人的創(chuàng)造能力和計算機(jī)的高速運(yùn)算能力、巨大存儲能力和邏輯判斷能力很好地結(jié)合起來，在開發(fā)工程、產(chǎn)品設(shè)計中，有許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析和數(shù)值計算任務(wù)，需要提出多種設(shè)計方案，并進(jìn)行綜合分析比較與優(yōu)化，還要給出工程圖樣及生產(chǎn)管理信息等，這些均可以交給計算機(jī)完成。設(shè)計人員則可對計算、處理的中間結(jié)果做出判斷、修改，以便更有效地完成設(shè)計工作。計算機(jī)輔助設(shè)計能極大地提高設(shè)計質(zhì)量，減輕設(shè)計人員的勞動，縮短設(shè)計周期，降低產(chǎn)品成本，為開發(fā)新產(chǎn)品和新工藝創(chuàng)造了有利條件。

2 Protel 99SE電路仿真工具

Protel 99SE是目前非常流行的電子線路EDA軟件，它不但在繪制原理圖、PCB印刷板布線等方面功能完備，而且它為用戶提供了功能強(qiáng)大、使用方便的電路仿真工具。它可以對當(dāng)前所畫的電路原理圖進(jìn)行即時仿真，在設(shè)計電路的整個過程中都可以仿真查看和分析其性能指標(biāo)，能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并加以改正，從而更好地完成電路設(shè)計任務(wù)。還能在電子線路教學(xué)仿真實驗中，將抽象的理論公式和直觀實驗觀察有機(jī)結(jié)合，極大的提高教學(xué)效果。在Protel 99SE中，集成了一個功能強(qiáng)大、支持模數(shù)混合信號仿真的工具軟件SIM99，它同SCH99緊密結(jié)合，使得電路設(shè)計者能夠在電路原理圖上直接進(jìn)行仿真操作，觀察電路工作情況，如檢查電路中的錯誤，修改元件的參數(shù)值等，觀察欲了解的電路節(jié)點(diǎn)信號，最終達(dá)到理解電路工作原理的目的，設(shè)計出性能優(yōu)越，功能完善的電路原理圖。

Protel 99SE電路仿真軟件具有豐富元器件庫，包含有各種各樣的分立元件和集成電路元件。這些器件庫有常用的電阻、電容、二極管、三極管、MOS管、單結(jié)晶體管、晶振、開關(guān)和變壓器等分立元器件，同時還有大量的數(shù)字器件和其它集成電路器件，如74系列、CMOS系列、運(yùn)算放大器、比較器和數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC，DAC）等。在Protel 99SE中，使用者可以在圖紙的任意位置上放人元器件。元器件的放置方向是任意可調(diào)的，其屬性是可以編輯的，元器件的屬性包括元器件的封裝、標(biāo)號、管腳號定義等只要確定起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，Protel99SE就會自動地在原理圖上連線，連線可以任意角度切換，使得設(shè)計者在設(shè)計時更加輕松自如。同時該軟件具有豐富的信號源，包括基本信號源、直流源、正弦源、脈沖源、指數(shù)源、單頻調(diào)頻源、分段線性源，同時還提供了齊全的線性和非線性受控源。具有足夠的仿真模型庫，這些器件庫有常用的電阻、電容、二極管、三極管、MOS管、單結(jié)晶體管、晶振、開關(guān)和變壓器等分立元器件，同時還有大量的數(shù)字器件和其它集成電路器件，如74系列、CMOS系列、運(yùn)算放大器、比較器和數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC，DAC）等。這些元器件可滿足用戶的一般需求，同時它還提供了一個開放的庫維護(hù)環(huán)境，用戶不但可以方便地修改原有器件模型，而且還可以創(chuàng)建新器件模型，以滿足設(shè)計與實驗的需求。Protel 99SE還提供了電氣法則測試，在原理圖全部設(shè)計完成后，為了確定原理圖的正確無誤，可以執(zhí)行電氣法則測試操作。該操作可以測試用戶設(shè)計的電路是否存在錯誤，程序自動進(jìn)入文本編輯器并生成相應(yīng)的測試錯誤報表，系統(tǒng)會在原理圖中發(fā)生錯誤的位置設(shè)置紅色符號，提示錯誤的位置，方便用戶進(jìn)行修改。改正錯誤后，再進(jìn)行電氣法則測試，直到報告文件中不出現(xiàn)錯誤的標(biāo)記，這樣我們完成了初步的電路原理圖的設(shè)計工作。

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關(guān)鍵詞：圖形學(xué)；發(fā)展；應(yīng)用

1計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展

計算機(jī)圖形學(xué)是利用計算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學(xué)。經(jīng)過30多年的發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)已成為計算機(jī)科學(xué)中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學(xué)院（MIT）旋風(fēng)一號——（Whirlwind）計算機(jī)的附件誕生．該顯示器用一個類似示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有電子管計算機(jī)，用機(jī)器語言編程，主要應(yīng)用于科學(xué)計算，為這些計算機(jī)配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計算機(jī)圖形學(xué)處于準(zhǔn)備和醞釀時期，并稱之為：“被動式”圖形學(xué)。

2計算機(jī)圖形學(xué)在曲面造型技術(shù)中的應(yīng)用

曲面造型技術(shù)是計算機(jī)圖形學(xué)和計算機(jī)輔助幾何設(shè)計的一項重要內(nèi)容，主要研究在計算機(jī)圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示、設(shè)計、顯示和分析。它肇源機(jī)、船舶的外形放樣工藝，經(jīng)三十多年發(fā)展，現(xiàn)在它已經(jīng)形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計和隱式代數(shù)曲面表示這兩類方法為主體，以插值（Intmpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計算機(jī)圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求的日益增強(qiáng)，隨著幾何設(shè)計對象向著多樣性、特殊性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性靠攏的趨勢的日益明顯，隨著圖形工業(yè)和制造工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐的日益加快，隨著激光測距掃描等三維數(shù)據(jù)采樣技術(shù)和硬件設(shè)備的日益完善，曲面造型在近幾年來得到了長足的發(fā)展。

2．1從研究領(lǐng)域來看，曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴(kuò)充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉(zhuǎn)換和曲面位差。

曲面變形（DeformationorShapeBlending）：傳統(tǒng)的非均勻有理B樣條（NURBS）曲面模型，僅允許調(diào)整控制頂點(diǎn)或權(quán)因子來局部改變曲面形狀，至多利用層次細(xì)化模型在曲面特定點(diǎn)進(jìn)行直接操作；一些簡單的基于參數(shù)曲線的曲面設(shè)計方法，如掃掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋轉(zhuǎn)法和拉伸法，也僅允許調(diào)整生成曲線來改變曲面形狀。計算機(jī)動畫業(yè)和實體造型業(yè)迫切需要發(fā)展與曲面表示方式無關(guān)的變形方法或形狀調(diào)配方法，于是產(chǎn)生了自由變形（fFD）法，基于彈性變形或熱彈性力學(xué)等物理模型（原理）的變形法，基于求解約束的變形法，基于幾何約束的變形法等曲面變形技術(shù)和基于多面體對應(yīng)關(guān)系或基于圖象形態(tài)學(xué)中Minkowski和操作的曲面形狀調(diào)配技術(shù)。

2．2從表示方法來看，以網(wǎng)格細(xì)分（Sub-division）為特征的離散造型與傳統(tǒng)的連續(xù)造型相比，大有后來居上的創(chuàng)新之勢。而且，這種曲面造型方法在生動逼真的特征動畫和雕塑曲面的設(shè)計加工中如魚得水，得到了高度的運(yùn)用。

3在計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）的應(yīng)用

這是一個最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計算機(jī)輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計算機(jī)強(qiáng)有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識勞動者進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。它是綜合了計算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展是與計算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的發(fā)展和完善，與工程設(shè)計方法的革新緊密相關(guān)的。采用計算機(jī)輔助設(shè)計已是現(xiàn)代工程設(shè)計的迫切需要。CAD技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個方面，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個方面。

3.1制造業(yè)中的應(yīng)用。CAD技術(shù)已在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，其中以機(jī)床、汽車、飛機(jī)、船舶、航天器等制造業(yè)應(yīng)用最為廣泛、深入。眾所周知，一個產(chǎn)品的設(shè)計過程要經(jīng)過概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化、仿真模擬等幾個主要階段。同時，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)將并行工程的概念引入到整個設(shè)計過程中，在設(shè)計階段就對產(chǎn)品整個生命周期進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)前先進(jìn)的CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個系統(tǒng)內(nèi)?，F(xiàn)在較常用的軟件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要運(yùn)行在圖形工作站平臺上。在PC平臺上運(yùn)行的CAD應(yīng)用軟件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各種因素，目前在二維CAD系統(tǒng)中Autodesk公司的AutoCAD占據(jù)了相當(dāng)?shù)氖袌觥?/p>

3．2工程設(shè)計中的應(yīng)用。CAD技術(shù)在工程領(lǐng)域巾的應(yīng)用有以下幾個方面：①建筑設(shè)計，包括方案設(shè)計、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計等。②結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計、框/排架結(jié)構(gòu)計算和分析等。③設(shè)備設(shè)計，包括水、電、暖各種設(shè)備及管道設(shè)計。④城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設(shè)計，如自來水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設(shè)計，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設(shè)計，如大壩、水渠等。⑧其他工程設(shè)計和管理，如房地產(chǎn)開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預(yù)算等。

3．3電氣和電子電路方面的應(yīng)用。CAD技術(shù)最早曾用于電路原理圖和布線圖的設(shè)計工作。目前，CAD技術(shù)已擴(kuò)展到印刷電路板的設(shè)計（布線及元器件布局），并在集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計制造中大顯身手，并由此大大推動了微電子技術(shù)和計算及技術(shù)的發(fā)展。

3．4仿真模擬和動畫制作。應(yīng)用CAD技術(shù)可以真實地模擬機(jī)械零件的加工處理過程、飛機(jī)起降、船舶進(jìn)出港口、物體受力破壞分析、飛行訓(xùn)練環(huán)境、作戰(zhàn)方針系統(tǒng)、事故現(xiàn)場重現(xiàn)等現(xiàn)象。在文化娛樂界已大量利用計算機(jī)造型仿真出逼真的現(xiàn)實世界中沒有的原始動物、外星人以及各種場景等，并將動畫和實際背景以及演員的表演天衣無縫地合在一起，在電影制作技術(shù)上大放異彩，拍制出一個個激動人心的巨片。

3．5其他應(yīng)用。CAD技術(shù)除了在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用外，在輕工、紡織、家電、服裝、制鞋、醫(yī)療和醫(yī)藥乃至體育方面都會用到CAD技術(shù)。CAD標(biāo)準(zhǔn)化體系進(jìn)一步完善；系統(tǒng)智能化成為又一個技術(shù)熱點(diǎn)；集成化成為CAD技術(shù)發(fā)展的一大趨勢；科學(xué)計算可視化、虛擬設(shè)計、虛擬制造技術(shù)是CAD技術(shù)發(fā)展的新趨向。

篇4

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)；課程建設(shè)；實驗教學(xué)

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言微電子技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為促進(jìn)了電子產(chǎn)品設(shè)計及制造領(lǐng)域的變革。微電子技術(shù)是以半導(dǎo)體工藝為設(shè)計載體，通過器件電路或者硬件描述語言描述硬件電路的連接，再利用專業(yè)的開發(fā)和設(shè)計仿真軟件進(jìn)行工藝仿真、電路仿真和版圖設(shè)計，最終完成半導(dǎo)體工藝流程、電路硬件集成。在實訓(xùn)教學(xué)的過程中，容易將學(xué)生帶入到工作環(huán)境的實景，能夠提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲。在微電子技術(shù)的實訓(xùn)教學(xué)過程中，利用設(shè)計輔助軟件讓學(xué)生加深對專業(yè)理論知識的深度理解，通過實訓(xùn)內(nèi)容的合理安排，驗證所學(xué)的專業(yè)知識，掌握設(shè)計方法和實現(xiàn)手段，從而達(dá)到理論和實踐有機(jī)結(jié)合的教學(xué)目的，實現(xiàn)本專業(yè)學(xué)生素質(zhì)教育培養(yǎng)的最終目的。

1現(xiàn)階段微電子技術(shù)教學(xué)模式分析

微電子技術(shù)具有抽象、層次化、流程復(fù)雜的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，應(yīng)該根據(jù)微電子技術(shù)的特點(diǎn)，在器件模型、硬件描述語言、配套軟硬件、實驗內(nèi)容及課程內(nèi)容設(shè)置等幾個方面進(jìn)行課程教學(xué)的改革。

目前，微電子技術(shù)的實訓(xùn)教學(xué)，主要圍繞集成電路工藝、硬件描述語言、可編程器件等環(huán)節(jié)開展。硬件描述語言具有設(shè)計靈活、電路設(shè)計效率高的特點(diǎn)。大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷ㄟ^編程來實現(xiàn)所需的邏輯功能，與采用專用集成電路設(shè)計方法相比，具有更好的設(shè)計靈活性、設(shè)計周期短、成本低、便于實驗驗證的優(yōu)勢，在實訓(xùn)環(huán)節(jié)得到了廣泛的采用?，F(xiàn)場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA）能夠提供更高的邏輯密度、最豐富的特性和極高的性能，因此，數(shù)字集成電路的實訓(xùn)內(nèi)容，主要圍繞FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及資源分布做相應(yīng)介紹。

微電子技術(shù)的實訓(xùn)教學(xué)在本科教學(xué)中具有極強(qiáng)的實踐特點(diǎn)，尤其是作為電子科學(xué)本科教學(xué)，對學(xué)生的電子設(shè)計思維模式的構(gòu)建有著重要作用。實踐教學(xué)離不開大量的實訓(xùn)反饋。目前大多數(shù)高校微電子技術(shù)的授課課時數(shù)一般安排為48課時，其中實驗課占10課時，實踐課和理論課的課時數(shù)比例約為1：3.8，且課程多安排在三年級。從課時安排來看，存在重理論輕實踐的弊端，容易讓學(xué)生產(chǎn)生盲目應(yīng)試的想法，導(dǎo)致學(xué)生只注重考試，而忽略了至關(guān)重要的實踐環(huán)節(jié)。另外，微電子技術(shù)課程最好作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，為學(xué)習(xí)其它多門課程打下良好基礎(chǔ)。在微電子技術(shù)課程開展教學(xué)和實訓(xùn)的時候，最好與學(xué)生的其它專業(yè)實習(xí)的時間錯開，讓學(xué)生能夠更加專心對待，避免專業(yè)知識和概念的混亂。如果將微電子技術(shù)課程課實訓(xùn)安排在四年級第一學(xué)期，非常容易與畢業(yè)實習(xí)、求職環(huán)節(jié)發(fā)生沖突，導(dǎo)致學(xué)生對微電子技術(shù)課程和實訓(xùn)內(nèi)容認(rèn)知不足，倉促應(yīng)付課程和實訓(xùn)內(nèi)容，不利于對學(xué)生電子設(shè)計能力的培養(yǎng)，也會降低學(xué)生的就業(yè)競爭能力。

微電子技術(shù)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)對于本科生而言，會給學(xué)生產(chǎn)生軟件編程的想法，不能真正將電路設(shè)計的理念深化，會造成實驗內(nèi)容的創(chuàng)新性不夠，教學(xué)成果難以達(dá)到預(yù)期。

2微電子技術(shù)實踐環(huán)節(jié)教學(xué)

本課題對現(xiàn)階段微電子技術(shù)課程和實訓(xùn)環(huán)節(jié)做了深入分析，總結(jié)了教學(xué)過程中存在的問題及改進(jìn)需求，對未來的微電子技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)模式進(jìn)行的理論和實踐探索。自動化設(shè)計軟件是的設(shè)計人員可以在計算機(jī)上完成很多復(fù)雜計算工作。微電子技術(shù)軟件通常在服務(wù)器或者多線程工作站運(yùn)行，自動化程度很好，具有很強(qiáng)大的功能和豐富的界面。在高校中開展的微電子設(shè)計類實訓(xùn)課程是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)性課程，既可以由學(xué)生獨(dú)立完成，也可以設(shè)計成分工協(xié)作的實驗項目。

為了提高學(xué)生對微電子技術(shù)的理解和設(shè)計能力的掌握，微電子實訓(xùn)由32個課時組成，其中課內(nèi)實驗分配了16學(xué)時、微電子設(shè)計實訓(xùn)分配16學(xué)時，重點(diǎn)提高學(xué)生的動手能力和主動思考能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.1課內(nèi)實驗設(shè)計

微電子技術(shù)課程的課內(nèi)實驗包含基礎(chǔ)驗證性實驗和研究型實驗，其目的是掌握基本的硬件描述語言的編程方式及技巧，并能夠采用模擬器件設(shè)計模擬集成電路，讓學(xué)生能夠具備獨(dú)立設(shè)計集成電路的能力，熟悉集成電路設(shè)計計算機(jī)輔助設(shè)計手段，結(jié)合以往的電子電路知識，完成基本器件的設(shè)計和調(diào)用。

課內(nèi)實驗設(shè)計以工藝器件仿真、電路設(shè)計仿真手段為主，利用準(zhǔn)確的工藝和器件模型，準(zhǔn)確模擬集成電路工藝的流程和半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性。軟件仿真已經(jīng)成為新工藝、新器件、新電路設(shè)計的重要支撐手段，可以在短時間內(nèi)建立實驗環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)參數(shù)、修改電路結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)實驗室硬件投入不足以及對多種實驗室耗材的依賴，有利于學(xué)生建立系統(tǒng)性的知識結(jié)構(gòu)。另外微電子技術(shù)的課內(nèi)實驗也包含綜合性實驗環(huán)節(jié)，通過調(diào)用基本功能模塊，設(shè)計一個適當(dāng)規(guī)模的數(shù)?；旌霞呻娐?，提高整體電路的綜合性能指標(biāo)，實現(xiàn)良好的信號控制和傳輸，提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力。

例如，半導(dǎo)體工藝演示實驗可以快速呈現(xiàn)不同工藝流程和工藝環(huán)境對工藝結(jié)果的影響，能夠設(shè)定不同的偏置條件來研究器件的能帶、電場、載流子濃度分布、伏安特性等內(nèi)部特征，避免惡劣繁雜的對物理過程的解析建模，具有直觀和形象的特點(diǎn)，加深學(xué)生對理論知識的理解和提高學(xué)習(xí)的積極性?？梢葬槍Τ墒旃に?，利用仿真軟件進(jìn)行器件和電路設(shè)計。實際過程中，參照經(jīng)典的器件結(jié)構(gòu)和電路模塊單元，開展新特性、新功能的設(shè)計性實驗，鍛煉學(xué)生綜合知識的能力，面向工程實踐，對專業(yè)知識進(jìn)行融會貫通。這個過程需要授課教師根據(jù)學(xué)生的已開設(shè)課程和知識結(jié)構(gòu)來編寫適宜的實驗輔助教材，對實驗內(nèi)容進(jìn)行精巧的設(shè)計及和細(xì)致地指導(dǎo)。

2.2實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計

微電子技術(shù)實訓(xùn)環(huán)節(jié)旨在鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，掌握集成電路設(shè)計開發(fā)流程，能夠根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行分層分級設(shè)計，根據(jù)硬件電路的額性能特點(diǎn)來構(gòu)建規(guī)?；娐?。在實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)，利用微電子設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計工具完成一定規(guī)模電路的設(shè)計、仿真、版圖設(shè)計、版圖檢查等環(huán)節(jié)。通過微電子技術(shù)實訓(xùn)環(huán)節(jié)的練習(xí)，學(xué)生能夠培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計能力、系統(tǒng)分析能力、電路綜合能力等，為將來進(jìn)入研發(fā)設(shè)計類型的工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

對實訓(xùn)環(huán)節(jié)的考核，采用大作業(yè)或者設(shè)計報告的形式，讓學(xué)生通過查閱參考文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計選題，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。通過對參考文獻(xiàn)的參考和綜述，掌握課題的結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計，充分了解系統(tǒng)的模型，理解各模塊對系統(tǒng)設(shè)計的影響。實訓(xùn)環(huán)節(jié)是的一次較為系統(tǒng)的設(shè)計方法訓(xùn)練，不僅可以鞏固課堂和教材上的內(nèi)容，還可以引入實際工程系統(tǒng)的指標(biāo)要求，鍛煉學(xué)生的綜合規(guī)劃和設(shè)計能力。

3微電子技術(shù)教學(xué)改革實施效果

通過微電子技術(shù)的教學(xué)和實訓(xùn)模式的改革，在實踐中積極總結(jié)得失，發(fā)現(xiàn)微電子技術(shù)的教學(xué)該給能夠幫助學(xué)生提高微電子設(shè)計的專業(yè)素養(yǎng)，主要體現(xiàn)在以下方面：

1）學(xué)生對微電子技術(shù)課程內(nèi)容的理解程度大幅提高，原先學(xué)生對課本的知識抱有敬畏的心理，在課程和實踐環(huán)節(jié)之后，都產(chǎn)生了很大程度的自信。微電子技術(shù)課程、實驗、實訓(xùn)考核成績的優(yōu)秀率也大大提高，表明通過微電子技術(shù)的教學(xué)和實踐改革，學(xué)生能夠比較好地掌握課程大綱所要求的內(nèi)容。

2）通過細(xì)致地設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的積極性，實驗項目的完成情況比較理想，報告內(nèi)容的撰寫也更加細(xì)致、全面。

3）通過綜合設(shè)計實驗和實訓(xùn)，讓學(xué)生勤于動腦，在多種手段和方法中，尋找最優(yōu)的方案，優(yōu)化設(shè)計過程。

4結(jié)束語

篇5

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；特點(diǎn)；應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0260-02

1 計算機(jī)特點(diǎn)介紹

1.1 計算機(jī)運(yùn)算處理速度快

運(yùn)算速度作為衡量計算機(jī)處理數(shù)據(jù)能力的重要指標(biāo)，是計算機(jī)最為突出的特點(diǎn)之一。一般認(rèn)為，世界上第一臺電子計算機(jī)（ENIAC）于1964年誕生于美國賓夕法尼亞大學(xué)，這臺計算機(jī)以5000次每秒的運(yùn)算速度，將人們帶入了計算機(jī)的時代，在后來的將近70年的發(fā)展過程中，計算機(jī)大致經(jīng)歷電子管時代（1946年―1958年）、晶體管時代（1958年―1964年）、集成電路時代（1964年―1970年）、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代（1970年至今）四個發(fā)展階段。每個階段計算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度都有了質(zhì)的飛躍，電子管計算機(jī)的運(yùn)算速度為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次，而且造價高昂、功耗極大；晶體管時代的計算機(jī)運(yùn)算速度有了顯著的提升，達(dá)到了10萬次/每秒，功耗、體積以及系統(tǒng)的可靠性都有了較大的提升；再到后來的集成電路時代，計算機(jī)的速度達(dá)到了令人驚嘆的百萬次至數(shù)千萬次/S的數(shù)量級，模塊化、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)；如今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的時代計算機(jī)運(yùn)算處理速度達(dá)到了幾百萬次到幾千億次，人們利用計算機(jī)技術(shù)可以處理復(fù)雜計算，對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活都產(chǎn)生了重大的影響，可以說沒有計算機(jī)急速飛躍的處理速度，就不可能有計算機(jī)如此廣泛的應(yīng)用，因此，計算機(jī)運(yùn)算處理速度是計算機(jī)最為重要的特點(diǎn)。

1.2 計算機(jī)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲能力

計算機(jī)中存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)從速度的快慢來劃分，通常是這樣的寄存器、高速緩存、內(nèi)存、外部存儲設(shè)備，其中高速緩存作為解決CPU運(yùn)算速度和內(nèi)存速度不匹配的問題而產(chǎn)生的，其容量相對較小，數(shù)據(jù)存儲量較少，并且寄存器、高速緩存以及內(nèi)存中數(shù)據(jù)斷電丟失，不適合長期存儲數(shù)據(jù)，其作用主要是為了與CPU配合完成計算機(jī)任務(wù)，通常計算機(jī)強(qiáng)大的存儲功能都指的是外存。常見的外村設(shè)備包括硬盤、光盤、可移動磁盤等，現(xiàn)代技術(shù)使得計算機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲量以及存儲有效期都得到了極大的提升，從存儲量上來講，計算機(jī)可以提供海量的存儲能力供用戶的使用，其中網(wǎng)絡(luò)云盤以及磁盤陣列的出現(xiàn)都是為了解決數(shù)據(jù)存儲可靠性、存儲量的問題；而數(shù)據(jù)存儲質(zhì)量也是也來越強(qiáng)，信息可以有效地保持幾年至幾十年，甚至更長時間，這位數(shù)據(jù)的可維護(hù)性和可用性都帶來了極大的便利，滿足了人們對于信息處理的最基本要求，因此計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲能力，是計算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是計算機(jī)重要的特點(diǎn)。

1.3 計算機(jī)具有高精度的數(shù)據(jù)處理能力

現(xiàn)代計算機(jī)除了具有高速的數(shù)據(jù)處理能力和海量的數(shù)據(jù)存儲能力，還具備高精度的數(shù)據(jù)處理能力，計算機(jī)可以根據(jù)人們的計算要求，被設(shè)計為各種計算精度，計算機(jī)數(shù)據(jù)處理類型既包括常見的整數(shù)類型計算和浮點(diǎn)數(shù)類型計算，同時還具備了邏輯運(yùn)算能力，如果說整數(shù)型和浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的計算主要運(yùn)用在科學(xué)計算和工程運(yùn)算（科學(xué)計算和工程運(yùn)算通常對計算結(jié)果的精確度有較高的要求，目前計算機(jī)可達(dá)到的計算精度可以達(dá)到小數(shù)200萬位的∏值，這基本上滿足絕大多數(shù)的日常生活和生產(chǎn)建設(shè)）過程中，那么邏輯運(yùn)算則為計算機(jī)具備邏輯判斷能力提供了重要的技術(shù)支撐，使得計算機(jī)可以進(jìn)行智能的分析判斷，從而實現(xiàn)智能化的計算控制，這也是近年來智能設(shè)備和應(yīng)用出現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)?？傊?，計算機(jī)高精度的數(shù)據(jù)處理能力也是計算機(jī)非常關(guān)鍵的特點(diǎn)。

1.4 計算機(jī)進(jìn)行自動化任務(wù)的處理

現(xiàn)代計算機(jī)都是基于“存儲程序”原理的馮諾依曼體系設(shè)計的，首先人們將預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)和程序存儲到計算機(jī)中，計算機(jī)就可以根據(jù)任務(wù)步驟進(jìn)行自動的處理，這就是存儲程序的基本原理。正是因為現(xiàn)代計算機(jī)具有高度自動化控制和任務(wù)處理過程，計算機(jī)才得以在工藝控制、輔助設(shè)計、人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮廣泛的作用。以最前沿的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而言，其技術(shù)核心在于將傳感器技術(shù)與計算機(jī)控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，通過計算機(jī)對傳感器設(shè)備所捕獲的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理過程來實現(xiàn)計算機(jī)對于“物”的智能化控制。因此，計算機(jī)自動化的任務(wù)處理能力同樣是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)重要的特點(diǎn)，更是計算機(jī)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的重要因素。

2 計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的場合

在現(xiàn)代社會中，幾乎所有的領(lǐng)域都可或多或少的發(fā)現(xiàn)計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用場所，按照不同的處理內(nèi)容，通常將計算機(jī)的應(yīng)用場所劃分為以下幾個方面，下文將簡要的介紹計算機(jī)的不同應(yīng)領(lǐng)域：

2.1 算領(lǐng)域的應(yīng)用

計算領(lǐng)域的應(yīng)用是指利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值計算。計算領(lǐng)域不僅僅包括人們?nèi)粘Ｉ钪械暮唵斡嬎?，同時還包括一些復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的計算過程（以自然環(huán)境下，天氣情況的計算而言，在過去，由于人們沒有足夠的計算存儲能力，人們所構(gòu)建的復(fù)雜計算模型無法得到快速的計算結(jié)果，而無法進(jìn)行即時的天氣預(yù)報，再比如生物研究中，人類基因圖譜的繪制，需要高速計算機(jī)發(fā)揮舉足輕重的計算存儲作用）。常見的復(fù)雜計算包括科學(xué)研究方面的計算、自然界與人類復(fù)雜問題的計算分析、高難度的工程計算等等，這些行業(yè)需要計算機(jī)提供可靠的、持續(xù)的高速計算能力，從而為破解計算難題提供準(zhǔn)確的計算結(jié)果?？傊?，計算機(jī)在計算領(lǐng)域的應(yīng)用是計算機(jī)最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，更是計算機(jī)得以誕生最重要的原因。

2.2 信息的加工處理應(yīng)用

信息的加工處理是根據(jù)用戶需求，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、整理、再處理的過程?；旧纤械挠嬎銠C(jī)應(yīng)用都是在進(jìn)行信息加工處理過程，無論信息表示形式是數(shù)值數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、影音視頻數(shù)據(jù)還是其他二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)。此處的信息加工特指對信息收集、整理、再處理以達(dá)到用戶特定需求的這么一個過程，常見的數(shù)據(jù)存儲處理手段可分為文件系統(tǒng)存儲、數(shù)據(jù)庫存儲以及更高級的DDS，其中文件系統(tǒng)存儲主要是根據(jù)操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)將文件存儲在磁盤上的過程，這是最初階段人們對于文件管理的主要形式；隨著數(shù)據(jù)量的增加、數(shù)據(jù)復(fù)雜關(guān)系的應(yīng)用，簡單的文件系統(tǒng)不能較好地滿足人們的存儲處理需求，應(yīng)運(yùn)而生的就是數(shù)據(jù)庫存儲，數(shù)據(jù)庫存儲主要是將數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化存儲、并且可以根據(jù)用戶需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工變換，一方面極大地節(jié)約了用戶數(shù)據(jù)的存儲空間，另一方面有利于用戶對于數(shù)據(jù)的操作處理過程，從而有效地提升了數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。再次，就是DDS數(shù)據(jù)信息處理，這是數(shù)據(jù)處理更加高級和智能化的應(yīng)用，人們根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，依托于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，再構(gòu)建數(shù)據(jù)模型以及操作方法，利用軟件形式智能化的分析處理數(shù)據(jù)，為用戶提供更加客觀、真實的數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果。當(dāng)前流行的WEB互聯(lián)網(wǎng)、信息管理系統(tǒng)、企業(yè)ERP系統(tǒng)等信息加工處理應(yīng)用都有廣泛的應(yīng)用

2.3 計算機(jī)的輔助技術(shù)

輔助顧名思義幫扶的意思，而人則是處于主導(dǎo)地位，計算機(jī)輔助技術(shù)主要是在人操作下，利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)相關(guān)任務(wù)的完成。常見的計算機(jī)輔助技術(shù)包括、輔助制造、輔助教學(xué)、輔助工藝規(guī)劃、輔助設(shè)計應(yīng)用、計算機(jī)輔助測試、輔助質(zhì)量控制等等。 以常見的輔助教學(xué)為例，這種計算機(jī)輔助技術(shù)主要是依托于計算機(jī)信息處理技術(shù)和多媒體處理技術(shù)，進(jìn)行教學(xué)過程展開的應(yīng)用，教學(xué)過程無論是教授內(nèi)容的展現(xiàn)方式、教授過程的互動性都達(dá)到了傳統(tǒng)教學(xué)過程無法企及的高度，對于現(xiàn)代意義的教學(xué)有著非常重要的意義。再以計算機(jī)輔助設(shè)計為例，通過將產(chǎn)品的各個參數(shù)、形態(tài)結(jié)構(gòu)以及功能要求等相關(guān)數(shù)據(jù)在計算機(jī)輔助設(shè)計軟件（如Auto CAD）的幫助下進(jìn)行電子化設(shè)計，充分發(fā)揮輔助設(shè)計軟件高度智能化以及計算優(yōu)勢，實現(xiàn)快速設(shè)計和高質(zhì)量設(shè)計的要求，輔助設(shè)計被廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車制造、建筑、家居設(shè)計等相關(guān)行業(yè)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為實現(xiàn)自動化設(shè)計、生產(chǎn)過程，企業(yè)通常將輔助設(shè)計、制造、測試等技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行更加智能化、高效化的控制?？傊?，輔助技術(shù)的應(yīng)用是計算機(jī)在產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)計、制造等領(lǐng)域重要的應(yīng)用。

2.4 工業(yè)控制管理應(yīng)用

工I控制管理應(yīng)用，主要是利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程的控制過程，工業(yè)控制管理與各種傳感設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展有著密切的聯(lián)系，一定意義上可以說沒有傳感設(shè)備的飛速發(fā)展就沒有工業(yè)控制管理現(xiàn)代化的應(yīng)用。以常見的生物品產(chǎn)生產(chǎn)過程為例，通過各類傳感設(shè)備將生物產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的溫度、濕度、PH環(huán)境以及各種有機(jī)質(zhì)含量的實時監(jiān)測，并根據(jù)生物產(chǎn)品的生產(chǎn)需求進(jìn)行智能化控制，使得生物產(chǎn)品過程高度精細(xì)化，對于提高生產(chǎn)質(zhì)量具有非常重要的意義。 一般而言工業(yè)控制領(lǐng)域的計算機(jī)應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境相對惡劣，可能出現(xiàn)高溫、高壓、PH環(huán)境影響嚴(yán)重等非常嚴(yán)峻的環(huán)境，對于計算機(jī)以及周邊設(shè)備的應(yīng)用可靠性和應(yīng)用持續(xù)性都提出了較高的要求，根據(jù)處理能力的強(qiáng)弱劃分，當(dāng)前工業(yè)控制管理計算主要分為單片機(jī)處理和以ARM為代表的的核心處理器處理處理。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，未來計算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制必將朝著更加穩(wěn)定、智能化管理過程大踏步地發(fā)展。

2.5 智能模擬以及其他方面的應(yīng)用

智能模擬又被稱為人工智能（AI），是利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行人的智力活動進(jìn)行模擬的一種應(yīng)用。該領(lǐng)域包括機(jī)器人的設(shè)計、自然語言識別、圖像處理、專家系統(tǒng)等方面的應(yīng)用，相對而言，智能模擬技術(shù)成熟度較低，但是也取得了令人矚目的成績，產(chǎn)品成果主要集中在人機(jī)博弈、模式識別、知識工程等領(lǐng)域，計算機(jī)高度智能化地模擬了人的感知、理解、學(xué)習(xí)和對問題的求解過程，相信隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展智能模擬應(yīng)用必將展現(xiàn)出前所未有的應(yīng)用度。

除此之外，計算機(jī)技術(shù)還在智能家居、大數(shù)據(jù)云計算等諸多領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用，基本上只要是人類涉及的行業(yè)，都能夠發(fā)現(xiàn)計算機(jī)應(yīng)用的身影，限于篇幅的限制本文就不一一介紹了。

總之，計算機(jī)技術(shù)以其前所未有的發(fā)展速度，無論是傳統(tǒng)的數(shù)值計算、信息處理、輔助設(shè)計，還是當(dāng)前流行的人工智能、工業(yè)控制領(lǐng)域都有著不俗的表現(xiàn)，相信伴隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)必將對人類社會的發(fā)揮在那做出更加巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏宏玲.辦公自動化中的計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2013（22）：28-29.

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注意事項：

1. 用鋼筆或圓珠筆將答案直接寫在答題紙上，寫在試題后面一律無效。

2. 試卷共10頁。

3. 答卷前將答題紙上密封線內(nèi)的項目填寫清楚。

一、單項選擇題(共70小題，每題1分，共70分。在給出的選項中，只有一項是最準(zhǔn)確的，請將你選擇的答案寫在答題紙上相應(yīng)位置處)

1.依據(jù)計算機(jī)采用的主要電子元器件，當(dāng)前計算機(jī)發(fā)展處在_________階段。

A.電子管 B.晶體管

C.大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 D.中小規(guī)模集成電路

2.計算機(jī)中表示信息的最小單位是______________

A.位 B.字節(jié)

C.字 D.字符

3.計算機(jī)的主要特點(diǎn)不包括__________________

A.運(yùn)算速度快 B.計算精度高

C.顯示器尺寸大 D.程序控制自動運(yùn)行

4.計算機(jī)在企業(yè)管理中的應(yīng)用屬于_______________

A.科學(xué)計算 B.數(shù)據(jù)處理

C.計算機(jī)輔助設(shè)計 D.過程控制

5.“神舟七號”飛船應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行飛行狀態(tài)調(diào)整屬于_________

A.計算機(jī)輔助制造 B.計算機(jī)輔助設(shè)計

C.信息管理 D.實時控制

6.有關(guān)計算機(jī)程序的說法正確的是_____________

A.程序都在CPU中存儲并執(zhí)行 B.程序由外存讀入內(nèi)存后，在CPU中執(zhí)行

C.程序在外存中存儲并執(zhí)行 D.程序在內(nèi)存中存儲，在外存中執(zhí)行

7.計算機(jī)指令中的操作數(shù)部分指出的是_____________

A.數(shù)據(jù)的操作 B.數(shù)據(jù)的格式

C.數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址 D.數(shù)據(jù)的編碼

8.計算機(jī)中選擇存儲器單元的信號是通過________總線傳輸。

A.控制 B.地址 C.數(shù)據(jù) D.USB

9.某微機(jī)內(nèi)存1G，指該微機(jī)有1GB的________

A.RAM B.ROM

C.RAM和ROM D.高速緩存

10.在主存儲器和CPU之間加高速緩存，目的是___________

A.解決CPU和主存之間的速度匹配問題

B.擴(kuò)大主存儲器的容量

C.增加CPU中通用寄存器的數(shù)量

D.擴(kuò)大主存儲器的容量和增加CPU中通用寄存器的數(shù)量

11.計算機(jī)系統(tǒng)由_________組成

A.計算機(jī)和外部設(shè)備 B.外部設(shè)備和程序

C.操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序 D.硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)

12.裸機(jī)是指沒有裝入____________的計算機(jī)。

A.應(yīng)用軟件 B.CAD軟件 C.任何軟件 D.字處理軟件

13.在計算機(jī)中，外設(shè)與CPU__________

A.直接相連 B.經(jīng)過接口相連

C.無連接標(biāo)準(zhǔn) D.在生產(chǎn)時集成在一起

14.操作系統(tǒng)的主要功能不包括________

A.處理機(jī)管理 B.存儲器管理

C.設(shè)備管理 D.網(wǎng)站管理

15.提供用戶與計算機(jī)之間接口的是__________

A.應(yīng)用軟件 B.操作系統(tǒng)

C.輸入設(shè)備 D.輸出設(shè)備

16.操作系統(tǒng)的英文縮寫為________

A.AO B.OA

C.OS D.OP

17.二進(jìn)制數(shù)1001110110轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)的結(jié)果為_________

A.4D6 B.1238

C.2326 D.4155

18.字符“A”、“a”、“2”、“9”中ASCH碼值的是___________

A.A B.a

C.2 D.9

19.我國頒布的最新漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)是___________

A.GB1988 B.BG2312-80

C.BIG5 D.GB18030-2000

20.關(guān)于程序和軟件，說法正確的是__________

A.程序僅指軟件 B.軟件包括程序

C.程序包括軟件 D.軟件僅有程序

21.資源管理器中不能按___________方式排列圖標(biāo)。

A.名稱 B.大小 C.類型 D.內(nèi)容

22.Windows XP中，通過“用戶賬戶”組件不能進(jìn)行________操作。

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關(guān)鍵詞：EDA技術(shù) 電子工程 作用

EDA是電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫,是從CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)、CAM(計算機(jī)輔助制造)、CAT(計算機(jī)輔助測試)和CAE(計算機(jī)輔助工程)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)是以計算機(jī)為工具,集數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論與拓?fù)溥壿?、計算?shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科最新理論于一體,是計算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號處理的結(jié)晶。

一、EDA技術(shù)的特點(diǎn)

1.現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下(Top-Down)”的設(shè)計程序,從而確保設(shè)計方案整體的合理和優(yōu)化,避免“自底向上(Bottom-up)”設(shè)計過程使局部優(yōu)化,整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。

2.HDL給設(shè)計帶來很多優(yōu)點(diǎn):①語言公開可利用；②語言描述范圍寬廣；③使設(shè)計與工藝無關(guān)；④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場編程,使設(shè)計便于交流、保存、修改和重復(fù)使用,能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級。

3.自動化程度高,設(shè)計過程中隨時可以進(jìn)行各級的仿真、糾錯和調(diào)試,使設(shè)計者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的錯誤,避免設(shè)計工作的浪費(fèi),同時設(shè)計人員可以拋開一些具體細(xì)節(jié)問題,從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上,保證設(shè)計的高效率、低成本,且產(chǎn)品開發(fā)周期短、循環(huán)快。

4.可以并行操作,現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。

二、EDA技術(shù)的發(fā)展過程

EDA技術(shù)的發(fā)展過程反映了近代電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的一段歷史進(jìn)程,大致分為3個時期。

1.初級階段:早期階段即是CAD階段,大致在20世紀(jì)70年代,當(dāng)時中小規(guī)模集成電路已經(jīng)出現(xiàn),傳統(tǒng)的手工制圖設(shè)計印刷電路板和集成電路的方法效率低、花費(fèi)大、制造周期長。人們開始借助于計算機(jī)完成印制電路板一PCB設(shè)計,將產(chǎn)品設(shè)計過程中高重復(fù)性的繁雜勞動如布圖布線工作用二維平面圖形編輯與分析的CAD工具代替,主要功能是交互圖形編輯,設(shè)計規(guī)則檢查,解決晶體管級版圖設(shè)計、PCB布局布線、門級電路模擬和測試。

2.發(fā)展階段:20世紀(jì)80年代是EDA技術(shù)的發(fā)展和完善階段,即進(jìn)入到CAE階段。由于集成電路規(guī)模的逐步擴(kuò)大和電子系統(tǒng)的日趨復(fù)雜,人們進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計軟件,將各個CAD工具集成為系統(tǒng),從而加強(qiáng)了電路功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計,該時期的EDA技術(shù)已經(jīng)延伸到半導(dǎo)體芯片的設(shè)計,生產(chǎn)出可編程半導(dǎo)體芯片。

3.成熟階段:20世紀(jì)90年代以后微電子技術(shù)突飛猛進(jìn),一個芯片上可以集成幾百萬、幾千萬乃至上億個晶體管,這給EDA技術(shù)提出了更高的要求,也促進(jìn)了EDA技術(shù)的大發(fā)展。各公司相繼開發(fā)出了大規(guī)模的EDA軟件系統(tǒng),這時出現(xiàn)了以高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)為特征的EDA技術(shù)。

三、EDA技術(shù)的作用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中發(fā)揮著不可替代的作用,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.驗證電路設(shè)計方案的正確性

設(shè)計方案確定之后,首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗證設(shè)計方案的可行性,這只要確定系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(數(shù)學(xué)模型)便可實現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計,或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計方案。仿真之后對構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性及性能指標(biāo)的可實現(xiàn)性。這種量化分析方法對于提高工程設(shè)計水平和產(chǎn)品質(zhì)量,具有重要的指導(dǎo)意義。

2.電路特性的優(yōu)化設(shè)計

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難對這種影響進(jìn)行全面的分析,也就很難實現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性,便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度,真正做到優(yōu)化設(shè)計。

3.實現(xiàn)電路特性的模擬測試

電子電路設(shè)計過程中,大量的工作是數(shù)據(jù)測試和特性分析。但是受測試手段和儀器精度所限,測試問題很多。采用EDA技術(shù)后,可以方便地實現(xiàn)全功能測試。

四、EDA技術(shù)的軟件

1.EWB(Electronics Workbench)軟件。EWB是基于PC平臺的電子設(shè)計軟件,由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制開發(fā),該軟件具有以下特點(diǎn):①集成化工具:一體化設(shè)計環(huán)境可將原理圖編輯、SPICE仿真和波形分析、仿真電路的在線修改、選用虛擬儀器、借助14種分析工具輸出結(jié)果等操作在一個集成系統(tǒng)中完成。②仿真器:交互式32位SPICE強(qiáng)化支持自然方式的模擬、數(shù)字和數(shù)/?；旌显?。自動插入信號轉(zhuǎn)換界面,支持多級層次化元件的嵌套,對電路的大小和復(fù)雜沒有限制。只有提供原理圖網(wǎng)絡(luò)表和輸入信號,打開仿真開關(guān)就會在一定的時間內(nèi)將仿真結(jié)果輸出。③原理圖輸入:鼠標(biāo)點(diǎn)擊一拖動界面,點(diǎn)一點(diǎn)自動連線。分層的工作環(huán)境,手工調(diào)整元器件時自動重排線路,自動分配元器件的參考編號,對元器件尺寸大小沒有限制。④分析:虛擬測試設(shè)備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點(diǎn)、瞬態(tài)、交流頻率掃描、付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點(diǎn)、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具,可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。⑤設(shè)計文件夾:同時儲存所有的設(shè)計電路信息,包括電路結(jié)構(gòu)、SHCE參數(shù)、所有使用模型的設(shè)置和拷貝。全部存放在一個設(shè)計文件中,便于設(shè)計數(shù)據(jù)共享以及丟失或損壞的數(shù)據(jù)恢復(fù)。⑥接口:標(biāo)準(zhǔn)的SPICE網(wǎng)表,既可以輸入其他CAD生成的SHCE網(wǎng)絡(luò)連接表并行成原理圖供EWB使用,也可以將原理圖輸出到其他PCS工具中直接制作線路板。

2.PROTEL軟件。廣泛應(yīng)用的Protel99主要分為兩大部分:用于電路原理圖的設(shè)計原理圖設(shè)計系統(tǒng)(Advanced Schematic)和用于印刷電路板設(shè)計的印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)(Advanced PCB)。

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關(guān)鍵詞：EDA技術(shù) FPGA/CPLD VHDL

隨著計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)及快速的更新與發(fā)展，以此為基礎(chǔ)并且在其強(qiáng)勁的推動下電子技術(shù)得到了遠(yuǎn)超以往的飛速發(fā)展。如今，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透入了人類生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域。由于其的高性能，大復(fù)雜程度，價格的相對低廉及較快的更新?lián)Q代速度，使得人類社會達(dá)到了一個高度發(fā)達(dá)的信息化社會階段，進(jìn)一步的促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高。

作為現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心，EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)是以硬件描述語言HDL（Hardware Description Language）為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以可編程器件PLD（Programmable Logic Device）為實驗載體，依賴功能強(qiáng)大的計算機(jī)，在EDA工具軟件平臺上，自動的完成邏輯編譯，邏輯化簡，邏輯分割，邏輯綜合，結(jié)構(gòu)綜合（布局布線）以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。EDA技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計者的工作僅限于利用硬件描述語言和EDA軟件平臺來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)，極大的提高了設(shè)計效率，縮短了設(shè)計周期，節(jié)省了設(shè)計成本。

一、EDA技術(shù)的發(fā)展

回顧自20實際90年代初到如今近30年電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷程，EDA工具的發(fā)展經(jīng)歷大致可劃分為三個階段：計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD），計算機(jī)輔助工程（CAE）和電子設(shè)計自動化（EDA）。

1.計算機(jī)輔助設(shè)計CAD（Computer Aided Design）階段。

20世紀(jì)70年代是EDA技術(shù)發(fā)展的初期階段，人們開始使用計算機(jī)輔助進(jìn)行IC版圖編輯和PCB布局布線，使設(shè)計者從繁瑣，重負(fù)的計算和繪圖中解脫出來，由于PCB布局布線工具受到計算機(jī)工作平臺的制約，其支持的設(shè)計工作有限且性能較差。

2.計算機(jī)輔助工程設(shè)計CAE（Computer Aided Engineering）階段。

20世紀(jì)80年代為CAE階段，此時EDA工具主要以邏輯模擬，定時分析，故障仿真，自動布局和布線為核心，如果說CAD工具代替了設(shè)計工作中繪圖的重復(fù)勞動，則CAE工具則代替了設(shè)計師的部分工作。然而，大部分從原理圖出發(fā)的EDA工具仍不能滿足復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計要求。

3.電子設(shè)計自動化EDA（Electronic Design Automation）階段。

20世界90年代，設(shè)計工程師逐步從使用硬件轉(zhuǎn)向設(shè)計硬件，從單個電子產(chǎn)品開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級電子產(chǎn)品開發(fā)，即片上系統(tǒng)集成。這時的EDA工具不僅具有電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，而且能提供獨(dú)立于工藝和廠家的系統(tǒng)級設(shè)計能力，具有高級抽象的設(shè)計構(gòu)思手段。可以說，20世紀(jì)90年代EDA技術(shù)的發(fā)展是電子電路設(shè)計的革命。

二、EDA技術(shù)的特征

EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計的最新發(fā)展方向，其基本特征是設(shè)計人員按照“自頂向下”的設(shè)計方法，對整個系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計與功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路采用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現(xiàn)。然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級設(shè)計，最后通過綜合器及適配器生成最終的目標(biāo)期間，這種設(shè)計方法被稱為高層次的電子設(shè)計方法。下面介紹與EDA基本特征有關(guān)的幾個概念。

1.“自頂向下”的設(shè)計方法

過去在較復(fù)雜的電子線路設(shè)計中，其基本思想是利用“自底向上”方法，用標(biāo)準(zhǔn)集成電路構(gòu)造出一個新的系統(tǒng)，如同一磚一瓦構(gòu)造金字塔，不僅效率低，成本高，而且容易出錯。

“自頂向下”的設(shè)計方法則是從系統(tǒng)整體進(jìn)行設(shè)計，從頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計，在方框圖一級進(jìn)行仿真，糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述，在系統(tǒng)一級經(jīng)行驗證。然后用綜合優(yōu)化工具生成具體門電路的網(wǎng)表。其對應(yīng)的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐罚捎谠O(shè)計的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的。這不僅有利于早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的錯誤。避免設(shè)計工作的浪費(fèi)。而且也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計的一次成功率。

2.ASIC設(shè)計

現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復(fù)雜度日益加深，一個電子系統(tǒng)可能由數(shù)萬中小規(guī)模集成電路構(gòu)成，這就帶來了體積大、功耗大、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片進(jìn)行設(shè)計。AS1C按照設(shè)計方法的不同可分為：全定制ASIC，半定制ASIC?？删幊藺SIC(@ ~可編程邏輯器件)。

設(shè)計全定制AS1C芯片時，設(shè)計師要定義芯片上所有晶體管的幾何圖形和工藝規(guī)則，最后將設(shè)計結(jié)果交由IC廠家掩膜制造完成。優(yōu)點(diǎn)是：芯片可以獲得最優(yōu)的性能，即面積利用率高、速度快、功耗低。缺點(diǎn)是：開發(fā)周期長，費(fèi)用高，只適合大批量產(chǎn)品開發(fā)。

半定制ASIC芯片的版圖設(shè)計方法有所不同，分為門陣列設(shè)計法和標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計法，這兩種方法都是約束性的設(shè)計方法，其主要目的就是簡化設(shè)計，以犧牲芯片性能為代價來縮短開發(fā)時間。

3.硬件描述語言

硬件描述語言HDL（Hardware Description Language)是一種用于設(shè)計硬件電子系統(tǒng)的計算機(jī)語言，它用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，與傳統(tǒng)的門級描述方式相比，它更適合大規(guī)模系統(tǒng)的沒計。設(shè)計人員可以利用HDL語言來描述自己的設(shè)計思想，然后利用EDA工具進(jìn)行仿真，綜合到門級網(wǎng)表，最后由ASIC和FPGA實現(xiàn)其功能。

硬件描述語言是EDA技術(shù)的中的重要組成部分，發(fā)展至今已有幾十年的歷史，并且已經(jīng)成功的應(yīng)用到系統(tǒng)的仿真，驗證和綜合等方面。目前世界上已有上百種硬件描述語言，常用的硬件描述語言有AHDL,VHDL和Verilog HDL，其中VHDL和Verilog HDL是當(dāng)前最流行并且已經(jīng)成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。這兩種硬件描述語言的同特點(diǎn)是可以形式化地抽象表示電路的結(jié)構(gòu)與行為，支持邏輯設(shè)計中層次及領(lǐng)域的描述，可借用高級語言的精巧結(jié)構(gòu)來簡化電路的描述，具有電路仿真與驗證機(jī)制以保證設(shè)計的正確性，支持電路描述由高層到底層的綜合轉(zhuǎn)換，硬件描述與實現(xiàn)工藝無關(guān)，便于文檔管理，易于理解和設(shè)計重用。同時VHDL與Verilog HDL又各自具有獨(dú)自的特點(diǎn)。Verilog HDL非常容易學(xué)習(xí)理解，一般可在2～3個月掌握這種設(shè)計技術(shù)，較適合系統(tǒng)級，算法級，寄存器傳輸級，門級及開關(guān)級電路設(shè)計。簡言之，Verilog HDL對電路底層細(xì)節(jié)的描述支持較好，較易控制綜合后的電路結(jié)果。而相對的，VHDL雖然較難掌握，但其系統(tǒng)級硬件描述能力強(qiáng)，而且用戶可自定義數(shù)據(jù)類型，設(shè)計靈活。缺點(diǎn)則是對電路細(xì)節(jié)的描述支持稍差。

4. 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。

EDA系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)(Framework)是一套配置和使用EDA軟件包的規(guī)范，目前主要的EDA系統(tǒng)都建立了框架結(jié)構(gòu)，如Cadence公司的Design Framework，Mentor公司的Falcon Framework等，這些框架結(jié)構(gòu)都遵守國際CFI組織(CAD Framework Initiative)制定的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Framework能將來自不同EDA廠商的工具軟件進(jìn)行優(yōu)化組合，集成在一個易于管理的統(tǒng)一的環(huán)境之下。而且還支持任務(wù)之間，設(shè)計師之間在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中實現(xiàn)信息的傳輸與共享，這是并行工程和Top—Down設(shè)計方法的實現(xiàn)基礎(chǔ)。

三、基于EDA軟件的FPGA/CPLD開發(fā)流程

（1）設(shè)計輸入（原理圖/HDL文本編輯）：利用EDA工具的文本或圖形編輯器將設(shè)計者的設(shè)計意圖用文本（HDL）或圖形方式（原理圖或狀態(tài)圖）表達(dá)出來。這是在EDA軟件上對FPGA/CPLD開發(fā)的最初步驟（2）編譯：完成設(shè)計描述后便可通過編譯器進(jìn)行排錯，編譯，變成特定的文本格式。為下一步的綜合做準(zhǔn)備。（3）綜合：一般來說，綜合是僅對HDL而言的。這是將軟件設(shè)計與硬件的可實現(xiàn)性掛鉤，將軟件轉(zhuǎn)化為硬件電路的關(guān)鍵步驟。綜合后HDL綜合器可生成ENIF、XNF或VHDL等標(biāo)準(zhǔn)格式的網(wǎng)表文件。其從門級開始描述了最基本的門電路結(jié)構(gòu)。（4）行為仿真和功能仿真：利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進(jìn)行功能仿真。以便了解設(shè)計描述與設(shè)計意圖的一致性（可省略此步驟）。（5）適配：適配器也稱結(jié)構(gòu)綜合器，其功能是將綜合后的網(wǎng)表文件針對某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作。其中包括底層器件配置，邏輯分割，邏輯優(yōu)化，布局布線。適配完成后，EDA軟件將產(chǎn)生針對此項設(shè)計的適配報告和JED下載文件等多個結(jié)果。適配報告指明了芯片內(nèi)資源的分配與利用，引腳鎖定，設(shè)計的布爾方程描述情況。（6）功能仿真和時序仿真：在編程下載前必須利用EDA工具對適配生成的結(jié)果進(jìn)行模擬測試。該仿真接近真實器件的運(yùn)行狀態(tài)，仿真過程中已考慮到器件的硬件特性，因此仿真精度要高得多。仿真是在EDA設(shè)計過程中的重要步驟。（7）編程下載：若以上的所有過程都沒有發(fā)現(xiàn)問題，便可以將適配器產(chǎn)生的下載文件通過編程器或編程電纜載入目標(biāo)芯片F(xiàn)PGA或CPLD中。（8）硬件仿真與測試：最后是將含有載入了設(shè)計的FPGA或CPLD的硬件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一測試，最終驗證設(shè)計項目在目標(biāo)系統(tǒng)上的實際工作情況，以排除錯誤，改進(jìn)設(shè)計。

四、結(jié)束語

EDA技術(shù)是電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命。目前正處于高速發(fā)展階段，每年都會有新的EDA工具問世。雖然EDA作為一套完整的電子技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)較為復(fù)雜，但作為工具卻十分方便于用戶的使用。EDA工具大都采用系統(tǒng)級目標(biāo)設(shè)計方法，具有良好的設(shè)計界面?？梢暬僮鞣椒跋到y(tǒng)框架結(jié)構(gòu)使得設(shè)計者可以把精力主要放在概念設(shè)計等頂層設(shè)計上，而把大量的具體的層次化設(shè)計工作留給EDA系統(tǒng)去做。而我國EDA技術(shù)的應(yīng)用水平長期落后于發(fā)達(dá)國家，因此廣大電子工程人員應(yīng)盡早掌握這一先進(jìn)技術(shù)。這不僅是提高設(shè)計效率的需要。更是我國電子工業(yè)在世界市場上生存，競爭與發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]江國強(qiáng).EDA技術(shù)與應(yīng)用（第三版）[M].電子工業(yè)出版社,2010.

篇9

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；現(xiàn)狀；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

一、我國計算機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)狀1956年，中國科學(xué)院成立計算技術(shù)、半導(dǎo)體、電子學(xué)及自動化四個研究所，標(biāo)志著我國計算機(jī)事業(yè)的起步。從電子管小型計算機(jī)103計算機(jī)的問世一直到20世紀(jì)70年代集成電路大型計算機(jī)150計算機(jī)的成功研制，我國計算機(jī)主要用于石油、地質(zhì)、氣象和軍事等部門。20世紀(jì)80年代初，我國自行研制出第一臺億次運(yùn)算計算機(jī)――銀河-I號，填補(bǔ)了我國巨型機(jī)的空白。近些年，我國高性能計算機(jī)和微型計算機(jī)的發(fā)展則更為迅速，曙光4000A高性能計算機(jī)的運(yùn)算峰值每秒達(dá)到10萬億次，進(jìn)一步縮短了我國高性能計算機(jī)與世界頂級水平的差距，通用高性能微處理器龍芯1號和2號的問世也標(biāo)志我國在現(xiàn)代通用微處理器設(shè)計方面實現(xiàn)了零的突破[1]。

20世紀(jì)70年代，我國計算機(jī)開始被應(yīng)用到社會的一些領(lǐng)域。隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在中國已廣泛應(yīng)用到政府、服務(wù)、農(nóng)業(yè)以及文化教育等不同的行業(yè)中，同時也走進(jìn)了人們的家庭生活中。近些年來，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展更是極大地拓展了計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，加快了社會信息化的進(jìn)程。

1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理是基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為管理者提供決策依據(jù)、提高決策水平、改善運(yùn)營策略的一種計算機(jī)技術(shù)。數(shù)據(jù)處理的流程包括數(shù)據(jù)的采集、存儲、加工、分類、排序、檢索和等。數(shù)據(jù)加工是當(dāng)今計算機(jī)的一個主要應(yīng)用，是現(xiàn)代化科學(xué)管理的基礎(chǔ)。據(jù)不完全非官方統(tǒng)計，八成以上的計算機(jī)應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)管理，成為計算機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。數(shù)據(jù)管理已廣泛應(yīng)用于辦公自動化、企事業(yè)計算機(jī)輔助管理與決策、情報檢索、圖書館、電影電視動畫設(shè)計、會計電算化等各行各業(yè)。

2科學(xué)計算

科學(xué)計算是計算機(jī)較早的應(yīng)用領(lǐng)域之一，它是指利用計算機(jī)技術(shù)來處理科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)計算問題。在現(xiàn)代科學(xué)和工程技術(shù)中，經(jīng)常會遇到大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算問題，這些問題如果用一般的計算工具來解決是非常困難的，而利用計算機(jī)高速的處理能力、數(shù)據(jù)存儲量大和連續(xù)運(yùn)算能力強(qiáng)等特性來進(jìn)行處理，則可以解決人工無法完成的各種科學(xué)計算問題。例如：衛(wèi)星導(dǎo)航、天氣預(yù)測、工程設(shè)計、數(shù)學(xué)計算等都需要依靠計算機(jī)來承擔(dān)其繁雜的計算工作。

3計算機(jī)過程控制

過程控制是通過計算機(jī)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析并按預(yù)定目標(biāo)對控制對象進(jìn)行自動控制。過程控制技術(shù)的應(yīng)用可以提高自動化、智能化水平，提高控制的準(zhǔn)確性和實效性，從而提高生產(chǎn)力水平。目前石油開發(fā)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、電力行業(yè)等都是計算機(jī)過程控制技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

4計算機(jī)輔助技術(shù)

計算機(jī)輔助技術(shù)包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）和計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）。

計算機(jī)輔助設(shè)計是指利用計算機(jī)技術(shù)輔助人們進(jìn)行最佳設(shè)計效果的一種技術(shù)。CAD技術(shù)已應(yīng)用于集成電路設(shè)計、交通工具設(shè)計、工程建筑設(shè)計等領(lǐng)域。計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用不但縮短了設(shè)計時間，提高了工作效率，節(jié)省了人力、物力和財力，更重要的是提高了設(shè)計質(zhì)量。

計算機(jī)輔助制造是利用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的加工控制過程，輸入的信息是零件的工藝路線和工程內(nèi)容，輸出的信息是刀具的運(yùn)動軌跡。將CAD和CAM技術(shù)集成，可以實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化，這種技術(shù)被稱為計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

計算機(jī)輔助教學(xué)則是指利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的一種應(yīng)用。如：制作教學(xué)課件可以用Authorware、PowerPoint、Flash等工具軟件。CAI的應(yīng)用能讓教學(xué)內(nèi)容更生動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)氛圍，是現(xiàn)代教學(xué)中必不可少的一種手段。

5互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)（Internetwork），又稱為因特網(wǎng)，它是指網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互聯(lián)形成的一個龐大的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)遵守一定的通信協(xié)議，從而在邏輯上形成全球性的巨大網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)能夠不受空間的限制來進(jìn)行個性化信息的實時相互交換，它替代了傳統(tǒng)的以實物為載體的交換方式，并使得信息傳遞的形式多樣化，成本也更低，有價值的信息資源通過整合使得人們獲取的速度更快、更準(zhǔn)。在現(xiàn)實生活中互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，在互聯(lián)網(wǎng)上可以進(jìn)行信息檢索、收發(fā)電子郵件、學(xué)習(xí)、娛樂、購物、網(wǎng)絡(luò)會議、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等，讓人們在學(xué)習(xí)、生活、事業(yè)上都受益匪淺[2]。

二、計算機(jī)未來的發(fā)展趨勢1巨型化

未來計算機(jī)在功能方面要巨型化。計算機(jī)在軍事、天文、科學(xué)計算、生物工程等領(lǐng)域應(yīng)用面臨著大量的數(shù)值計算，對計算機(jī)存儲容量和處理速度的要求也越來越高，功能強(qiáng)大的巨型計算機(jī)必將成為其重要發(fā)展趨勢。

2微型化

從計算機(jī)的發(fā)展歷程來看，其經(jīng)過了電子計算機(jī)、晶體管計算機(jī)、中小規(guī)模集成電路計算機(jī)、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(jī)四個大的階段，從最開始的體積大、功耗大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護(hù)困難和價格昂貴到現(xiàn)在的每一個人都能擁有個人計算機(jī)，其成本和體積在成千上萬倍地縮小，這就促使了計算機(jī)在社會中的各個領(lǐng)域快速地滲透和普及。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對計算機(jī)使用的方便性有著更高的要求，希望能隨時隨地隨身攜帶、使用計算機(jī)，如目前已慢慢興起的智能化穿戴設(shè)備已具備計算機(jī)的部分功能。所以未來計算機(jī)的發(fā)展也將會不斷地趨向于微型化。

3專業(yè)化

嵌入式設(shè)備和工業(yè)計算機(jī)在專業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景，如工控計算機(jī)、車載電腦、智能終端設(shè)備等。隨著社會信息化程度越來越高，很多特殊行業(yè)對計算機(jī)的應(yīng)用要求變得更加有針對性、更加個性化，這也就要求計算機(jī)未來的發(fā)展更專業(yè)化。

4網(wǎng)絡(luò)化

由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在通信、交通、醫(yī)療、金融、教育等各行各業(yè)中，甚至是我們的家庭生活中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前計算機(jī)網(wǎng)、通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)在向著三網(wǎng)合一的方向進(jìn)行建設(shè)，以便將來能更好地通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，使計算機(jī)的實際應(yīng)用效用得到進(jìn)一步的提升，所以，未來計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化會進(jìn)一步加深。

5智能化

人們目前使用的第四代計算機(jī)已經(jīng)能夠代替人進(jìn)行部分的腦力勞動和體力勞動，但是相對于人的邏輯能力則顯得笨拙多了，所以人們希望計算機(jī)能具有更多人的智能，比如相互交流、自主學(xué)習(xí)和思考、語言理解、感觀和視覺的判別等，這就促使了一批新型計算機(jī)的誕生，如量子計算機(jī)、DNA計算機(jī)、光子計算機(jī)、分子計算機(jī)和納米計算機(jī)，等等。這些計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)將會從根本上改變目前計算機(jī)存在的一些弊端，加快人類文明發(fā)展的步伐[3]。

參考文獻(xiàn)：

〖=1〗王吉.計算機(jī)系統(tǒng)硬件發(fā)展探析〖=J〗.計算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013（21）.

篇10

關(guān)鍵詞： 三維集成電路； 三維晶圓級封裝； 三維堆疊技術(shù)； 三維片上系統(tǒng)

中圖分類號： TN431.2?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0104?04

依靠減小特征尺寸來不斷提高集成度的方式因為特征尺寸越來越小而逐漸接近極限，而三維芯片則是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律的最佳選擇[1]。理想的三維芯片是在硅片上交替的制造器件層和布線層，由于難度較大，現(xiàn)階段基本無法實現(xiàn)。目前的三維芯片，本質(zhì)上是封裝技術(shù)的一種延伸，是將多個裸晶片（die）堆疊起來，這種技術(shù)允許基本電路元件在垂直方向堆疊，而不是僅僅在平面互連。三維芯片的主流技術(shù)有兩種：SOI技術(shù)[2]和純硅技術(shù)[3]，TSV最小間距可達(dá)6 mm，最小直徑可達(dá)2 mm，即將走向量產(chǎn)階段，成為主流技術(shù)[4]。

三維芯片優(yōu)勢很多，除了明顯的提高集成度之外，更小的垂直互連，還可提高互連速度和減小最長全局連線。同時，連線的縮短會減少長連線上中繼器的數(shù)量，從而減少功耗[5]。因為堆疊的晶片可以是不同工藝的，三維芯片非常符合片上系統(tǒng)（System?on?Chip，SoC）的需求，生產(chǎn)異構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)。三維芯片符合未來的高性能計算和多核/眾核處理器的需求。目前IBM和Intel都紛紛在眾核處理器中試用三維堆疊技術(shù)，如IBM的Cyclops系統(tǒng)[6]和Intel的萬億次計算系統(tǒng)[7]。

1 三維互連技術(shù)定義

為了能夠?qū)θS技術(shù)的前景有個更清晰的了解，首先需要確定三維技術(shù)的定義，并給眾多的技術(shù)一個明確的分類[8]。組成電子系統(tǒng)的基本模塊為晶體管、二極管、被動電路元件、MEMS等。通常電子系統(tǒng)由兩部分組成：基本模塊和用于連接它們的復(fù)雜的互連系統(tǒng)?；ミB系統(tǒng)是分級別的，從基本模塊之間窄而短的連線到電路塊之間的長連線。設(shè)計良好的集成電路，線網(wǎng)會分為本地互連線、中層互連線和頂層互連線。電路也是分級別的，則從晶體管、邏輯門、子電路、電路塊到最后的帶引腳的整電路。如今被稱為三維技術(shù)的，是一種特別的通孔技術(shù)，這種技術(shù)允許基本電路元件在垂直方向堆疊，而不是僅僅在平面互連。這是三維集成技術(shù)的最顯著特征，它帶來了單位面積上的高集成度。三維互連技術(shù)，指的是允許基本電子元件垂直堆疊的技術(shù)。這里的基本電子元件指的是基本電子器件，例如晶體管、二極管、電阻、電容和電感。三維互連技術(shù)相關(guān)的一些定義見表1。

表1 三維互連技術(shù)的定義及特征

3D?Packaging（3D?P）：使用傳統(tǒng)包裝技術(shù)的三維集成，例如引線鍵合（wirebonding），層疊封裝（package?on?package stacking）或嵌入PCB板。

3D?Wafer?Level?Packaging（3D?WLP）：使用晶圓級封裝技術(shù)的三維集成，在晶圓制造之后進(jìn)行，例如倒裝封裝、fan?in和fan?out重構(gòu)晶圓級封裝。

3D?System?on?Chip（3D?SoC）：做為片上系統(tǒng)（System?on?Chip，SoC）設(shè)計的電路，但是用堆疊的多層晶片實現(xiàn)的。三維互連直接連接不同晶片上的電路塊。這種互連是全局級別的互連，可以允許大量的使用IP塊。

3D?Stacked?Integrated?Circuit（3D?SIC）：允許三維堆疊棧中的不同層的電路塊之間有直接的互連，這種互連是頂層和中層級別的互連線。這種三維堆疊棧由一系列的前段工藝（器件）和后段工藝（互連線）的交替堆疊而成的。

3D?Integrated?Circuit（3D?IC）：由各種有源器件直接堆疊而成。這里的互連是本地級的。這種三維堆棧是由器件和互連線混合堆疊而成的。

在上述介紹了很多實現(xiàn)三維互連的技術(shù)。其中備受關(guān)注的一個是硅通孔TSV技術(shù)，這個技術(shù)被廣泛的用于3D?WLP， 3D?SoC和 3D?SIC的互連線中。

硅通孔（Through Silicon Via，TSV），也叫硅穿孔，是一種穿透硅晶圓的器件層的垂直電連接[3]。具體的說，TSV就是用來連通晶圓上下兩邊的通孔，在通孔中灌注導(dǎo)體形成連線。灌注的導(dǎo)體可以根據(jù)其具體工藝來確定，如導(dǎo)電材料銅、鎢以及多晶硅，并用絕緣層（常為二氧化硅）將TSV導(dǎo)電材料與基底隔離開。這層絕緣層也確定了TSV主要的寄生電容及熱性能。TSV導(dǎo)體與通孔壁之間鍍有一層很薄的阻礙層（如鉭），用來阻止導(dǎo)體中的金屬原子向硅基底滲透。TSV通孔的形成有Bosch深反應(yīng)性離子蝕刻（Bosch Deep Reactive Ion Etching，Bosch DRIE）、雷射鉆孔（laser drilling）、低溫型深反應(yīng)性離子蝕刻（cryogenic DRIE）和各種濕式蝕刻（等向性和非等向性蝕刻）技術(shù)。在通孔形成的工藝上，特別強(qiáng)調(diào)其輪廓尺寸一致性，導(dǎo)孔不能有殘渣，且通孔的形成必須滿足相當(dāng)高的速度要求。

有很多方法可用于實現(xiàn)基于TSV的3D?SIC和3D?WLP，不過大致都劃分為如下工序：硅通孔階段、晶圓減薄、薄晶圓處理和背部處理、三維鍵合。這些工序的順序可能不同，會產(chǎn)生一系列的工藝流程。這些工藝流程可以按照四種特征來分類，具體如下：

（1） 按照TSV過程與器件擴(kuò)散過程的先后順序（見圖1）。先通孔：通孔工藝在前段工藝（Front?End of Line，F(xiàn)EOL）之前；采用這種技術(shù)使用的導(dǎo)電材料需要承受后段工藝的高溫?zé)釠_擊（常大于1 000 oC），所以只能選擇多晶硅為通孔材料；中通孔：通孔工藝在前段工藝FEOL器件制造之后，但是在后段工藝（back?end of line，BEOL）互連線之前；后通孔：通孔工藝在后段工藝之后，或與互連線工藝集成在一起進(jìn)行；采用這種技術(shù)可以使用金屬材料如銅和鎢。

（2） 根據(jù)TSV工藝與三維鍵合工藝的順序來劃分：TSV工藝在三維鍵合工藝之前或者之后。

（3） 根據(jù)晶圓減薄與三維鍵合工藝的順序來劃分：晶圓減薄工藝在三維鍵合工藝之前或者之后。

（4） 根據(jù)三維鍵合工藝來劃分：分為晶圓到晶圓（Wafer?to?Wafer，W2W）[9]鍵合、晶片到晶圓（Die?to?Wafer，D2W）[10?11]鍵合、晶片到晶片（Die?to?Die，D2D）[12?14]鍵合三種。采用的晶圓鍵合方法，包括：氧化物融熔鍵合（oxide fusion bonding）、聚合物黏著鍵合（polymer adhesive bonding） 、金屬?金屬鍵合（metal?metal bonding）。其中，金屬?金屬鍵合又可分為：金屬融熔鍵合（metal fusion bonding）和金屬共晶鍵合 （metal eutectic bonding），如：銅錫共晶（Cu?Sn eutectic）等。

以上是按照四種主要的特征來劃分，除此以外，還可以按照另外的特征來劃分，例如F2F（face?to?face）鍵合或者B2F（back?to?face）鍵合等。上面定義的通用流程特征可應(yīng)用于3D?WLP和3D?SIC的頂層互連線和中層互連線。

對于3D?WLP TSV技術(shù)，后通孔的路徑是最重要的，它在三維鍵合之前完成，可以是前面TSV（TSV與互連線在器件的同側(cè)）或者是背面TSV（TSV在器件背面）。這些方法不僅僅可以用于平常的半導(dǎo)體技術(shù)，而且可以用于無源器件或者混合信號模塊。另外，與TSV相關(guān)的問題還包括成品率、TSV可靠性、TSV寄生效應(yīng)、TSV冗余、熱通孔等問題，均是研究熱點(diǎn)。

2 三維技術(shù)藍(lán)圖

依據(jù)上文的三維互連線級別和三維工藝的定義，給出了每個級別的TSV的發(fā)展藍(lán)圖如表2，表3所示[8]。對于3D?SIC，它分兩個互連線級別，具體如下：頂層互連線級別的3D?SIC和3D?SoC。這種技術(shù)允許W2W， D2W和D2D堆疊。這種三維TSV工序一般與硅晶圓的制造生產(chǎn)線集成在一起，而三維鍵合工序一般在硅工序之外。中層互連線級別的3D?SIC，例如小電路塊的三維堆疊。這種技術(shù)一般是W2W堆疊。三維TSV工序與三維鍵合工序都集成在硅制造生產(chǎn)線之中。

表2 頂層互連線級別的3D?SIC/3D?SoC發(fā)展藍(lán)圖

Intel認(rèn)為三維芯片是未來芯片的發(fā)展趨勢，它會帶來架構(gòu)的極大改變，未來即將邁入三維時代。Intel實驗室與臺灣工研院有合作開發(fā)采用三維芯片架構(gòu)的低功耗內(nèi)存技術(shù)，該技術(shù)將來可應(yīng)用在百萬級計算、超大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心等大型系統(tǒng)以及智能手機(jī)、Ultrabook、平板計算機(jī)等移動系統(tǒng)中。Amkor公司和位于比利時的納米電子和納米技術(shù)研究中心IMEC，將合作開發(fā)成本效益高的基于晶圓級三維集成技術(shù)。許多公司如IBM；Amkor，Intel，IMEC，Samsung，Qimonda AG，德州儀器、Tessera，Tezzaron，Ziptronix，Xanoptix，ZyCube都在研究三維集成技術(shù)；TSMC（臺灣）、Tezzaron、特許（新加坡）已有晶圓廠宣布有意將TSV技術(shù)量產(chǎn)，這些都是三維技術(shù)走向量產(chǎn)階段、成為主流技術(shù)的前兆。

表3 中層互連線級別的3D?SIC發(fā)展藍(lán)圖

3 三維集成技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

成功的發(fā)展三維集成電路是一個綜合復(fù)雜的問題，這個過程中面臨多種挑戰(zhàn)，需要克服很多問題。本文列出了幾個最關(guān)鍵的問題，具體如下：

（1） 技術(shù)限制。三維集成技術(shù)的工藝還不完善?，F(xiàn)在比較成熟的技術(shù)我們俗成2.5D，采用的bond?pad方式連線的晶圓級封裝技術(shù)?；赥SV的三維堆疊技術(shù)目前已能實現(xiàn)，但是尚未大規(guī)模量產(chǎn)和一個完整的量產(chǎn)方案。例如是先通孔還是后通孔，三維集成是采用原有的設(shè)備改裝還是全新的技術(shù)，是否會產(chǎn)生一種全新的三維集成廠，負(fù)責(zé)專門的三維集成工作，這些各個公司都有自己的研究方案，但尚未形成成熟的技術(shù)路線。

（2） 測試問題。測試技術(shù)也面臨挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)測試技術(shù)是針對單層系統(tǒng)設(shè)計的，未提供針對多層芯片集成的整體系統(tǒng)測試技術(shù)。

（3） 三維互連的設(shè)計問題。三維互連設(shè)計的問題主要表現(xiàn)在：第一，三維芯片中個各層可能是采用不用工藝完成的，要綜合的對不同的層進(jìn)行互連設(shè)計難度很大?，F(xiàn)在常用的方法是，先進(jìn)行一個三維劃分，然后再進(jìn)行各個層內(nèi)的設(shè)計；第二，跨越幾個層的全局互連線，例如時鐘和電源電路，均需要重新考慮設(shè)計問題。

（4） 散熱問題。在二維集成電路中，芯片發(fā)熱已經(jīng)對電路性能和可靠性產(chǎn)生了重要影響，采用三維工藝后，有源器件集成密度的大幅提升促使芯片功耗劇增，加之芯片內(nèi)部使用的電介質(zhì)填充材料導(dǎo)熱性能不佳，種種不利因素使得三維集成電路芯片散熱問題雪上加霜，散熱問題成為集成電路物理設(shè)計中必須首先考慮的難點(diǎn)問題之一。目前也提出了很多解決熱量問題的方案，但是并沒有一個公認(rèn)的完善的解決方案。

（5） CAD工具問題。集成電路的計算機(jī)輔助設(shè)計作為芯片設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，對芯片性能、功耗、工作溫度、設(shè)計?制造通過率等都有著巨大影響，是三維集成電路發(fā)展的基石。過去幾年來三維集成工藝的發(fā)展成熟，使得人們已開始在三維集成電路方面開展積極的探索，但是目前的三維集成電路的CAD軟件尚不完善，大部分均為現(xiàn)有的二維CAD軟件的簡單擴(kuò)展，還沒有一個通用的全面的軟件。

4 結(jié) 語

CMOS集成電路發(fā)展至今，傳統(tǒng)二維（2D）平面集成工藝已達(dá)集成密度極限，為了提升芯片性能，集成更多晶體管，就必須增加芯片尺寸，而芯片尺寸增加帶來全局互連距離的延長，從而引發(fā)了更嚴(yán)峻的互連問題：延時增加、噪聲、信號串?dāng)_問題不斷加劇限制了數(shù)據(jù)總線帶寬，互連問題成為二維集成電路的瓶頸。要克服互連線帶寬限制，必須實質(zhì)性地改變設(shè)計方法。

三維集成電路是傳統(tǒng)二維集成電路從傳統(tǒng)平面集成方式向垂直方向立體集成方式的延伸。三維集成電路的優(yōu)勢在于：多層器件重疊結(jié)構(gòu)使芯片集成密度成倍提高；TSV結(jié)構(gòu)使互連長度大幅度縮短，提高傳輸速度并降低了功耗；重疊結(jié)構(gòu)使單元連線縮短，并使并行信號處理成為可能，提高了芯片的處理能力；多種工藝，如CMOS、MEMS、SiGe、GaAs混合集成，使集成電路功能多樣化；減少封裝尺寸，降低設(shè)計和制造成本。本文給出了三維技術(shù)的定義，并給眾多的三維技術(shù)一個明確的分類，包括三維封裝（3D?P）、三維晶圓級封裝（3D?WLP）、三維片上系統(tǒng)（3D?SoC）、三維堆疊芯片（3D?SIC）、三維芯片（3D?IC）。給出了比較有應(yīng)用前景的幾種技術(shù)，三維片上系統(tǒng)和三維堆疊芯片的技術(shù)藍(lán)圖。最后，分析了三維集成電路存在的一些問題，包括技術(shù)問題、測試問題、散熱問題、互連線問題和CAD工具問題，并指出了未來的研究方向。

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