软件集成电路人才培养课件

提高自主创新能力

培养优秀IC

严晓浪教授2010.11电子信息产业振兴计划的出台2009年4月，一份由工信部主导制定的中国电子信息产业振兴规划正式出台，规划中提出加快实施一批重大工程，主要涉及集成电路、平板产业、3G、宽带通信等。规划期为2009—2011年。电子信息产业现状：销售收入年均增长28%，占GDP比重约5%，占外贸出口总额36.5%。我国为全球最大电子信息制造基地。受金融危机影响，出口增速不断下滑，电子信息产业面临严峻挑战。规划目标：未来三年，电子信息产业销售保持稳定增长，对GDP增长的贡献不低于0.7个百分点，三年新增就业岗位超过150万个。振兴任务：确保计算机、电子元器件、视听产品等骨干产业稳定增长；突破集成电路、新型显示器件、软件等核心产业的关键技术；在通信设备、信息服务、信息技术应用等领域培育新的增长点；政策措施：加大国家投入，实施集成电路升级等六项重大工程；；加强政策扶持，对软件和集成电路产业实行企业所得税的减免等优惠政策；强化自主创新能力建设，加快实施国家科技重大专项。我国信息产业科技发展现状差距知识产权是最主要的差距所在，成为制约发展的关键瓶颈整体而言，核心技术、基础科技、前沿技术的差距很大基础部件、元器件、芯片、操作系统的差距很大装备制造业极大地依赖进口较强集成创新能力，较弱的原始创新能力，模仿创新为主的发展模式总体位于全球产业价值链的较低端我国集成电路设计产业发展的

升级转型需求缺乏技术创新能力，对国外技术依赖度高产业结构不合理，产品档次及增值含量低集成电路产业投资强度和技术门槛越来越高，国内产业发展融资方式不足，缺乏吸引高素质人才的机制集成电路设计芯片与整机系统的脱节集成电路产业链整体弱小、支撑业发展滞后制造技术以代工为主业、缺乏自我品牌2009-11-55升级转型需求:提高创新能力、优化产业结构、建立良好生态、坚持自主发展SoC为集成电路重要发展方向《新时期我国信息技术产业的发展》指出：系统级芯片(SoC)是集成电路的重要发展方向，具有性能高、成本低和体积小等特点，为集成电路带来新的发展机遇.要加强体系结构、算法、软硬件协同等设计研究，突破高端嵌入式芯片设计。SoC设计简化流程积极融合集成电路与嵌入式系统技术至整机系统集成电路与嵌入式SoC技术为进一步推进集成电路产业结构调整与优化升级，发展嵌入式系统级芯片（SoC）技术、产品乃至产业是关键整机系统市场下游需求2009-11-57SoC芯片降低成本已成为IC设计的趋势Non-SoC产值规模相比SoC逐年萎缩系统芯片SoC与数字家庭系统芯片应用于数字家庭，融合了多媒体音视频应用、智能家居、家庭网络等多种应用的全新概念，倡导家庭数字设备的智能化、人性化、网络化，大到电视、小到窗帘，甚至连浴缸都将嵌入系统芯片嵌入式系统芯片数字家庭应用需求：实时处理、小型化、低功耗、低成本系统芯片SoC与工业控制嵌入式系统已经在工业控制领域得到了广泛的应用，如工业过程控制、远程监控、智能仪器仪表、机器人控制器、数控系统、电力系统等。随着网络技术和通讯技术的发展，工业控制现场的网络化已经成为发展趋势。由于嵌入式系统网络和人机交互的能力，使得它极有可能取代以往基于微控制器的控制方式嵌入式系统芯片工业控制应用需求：可靠性高、性能强、功耗低、体积小、成本低系统芯片SoC与汽车电子系统芯片SoC应用于汽车电子，是高技术含量、高水平要求，技术密集型的一种非常典型的嵌入式系统集合，在汽车动力系统、车身控制系统、娱乐和多媒体车载系统部分上均有着重要的作用嵌入式系统芯片汽车应用需求：实时性、高稳定性、高集成度、小型汽车电子占整车成本50%以上、处理器个数可达三位数集成电路发展到了MPSoC的时代13

SOC平台的挑战90%的SOC平台开发将由软件完成，但整体软件能力提高速度却远小于摩尔定律和硬件设计能力

SOC平台开发和应用的特点从IP的开发，到IP集成为SOC平台，再到应用，软件工作量逐渐增加，最后占到90%，软件为中心是SOC平台应用发展的显著标志总体思路研发自主知识产权嵌入式CPU，突破关键技术实现嵌入式CPU工艺线硬核化，与国际品牌竞争主攻数字电视、信息安全领域，实现产业化构建嵌入式CPU开发平台，破解推广应用难题形成CPU硬核→SoC→整机应用自主创新链C-CORE系列CPU在先进工艺线上IP硬核化支持中芯国际、台积电、和舰、华虹NEC等海内外先进工艺线的多种CPU硬核；提供业界标准的前后端仿真模型，支持国际主流EDA工具及流程。C-CORECPU硬核HDTVSOC芯片C-CORECPU硬核在中芯国际IP目录中，C-Core是仅有的国产CPU硬核，与国际品牌同台竞争。130nmCK510CPU硬核比较CPU核CK510EARM926指令集16位16or32流水线架构7级5级通用寄存器16*216动态分支预测2级预测noneTAG方式物理虚拟SIMD支持YESNOCoresize(8K+8K,mm2)1.962.78频率（MHz）290276CORE功耗（mW/MHz）0.400.48处理器性能(DMIPS/MHz)1.031.04DMIPS299287性能成本比(DMIPS/mm2)152103性能功耗比（DMIPS/mW)2.572.17C-CORE开发平台与设计方法学使用标准规范，具有良好的兼容性、扩展性、配置性和高效性C-CORESoC硬件平台C-CORESoC软件平台软件著作权11项平台是CPU推广的关键！基于C-CORECPU的数字电视SoC解决方案开发平台--GoXceed基于C-Core的数字电视嵌入软件平台，为芯片解决方案提供支撑2007年“中国芯”最佳市场表现奖

国产首款卫星数字电视解调解码单片接收SOC芯片GX6101芯片内置国产C31032位CPU，实现卫星解调解码单片接收。

对推动行业科技进步的作用CPU核与开发平台系统芯片SoC解决方案系统整机应用信息安全和军用音视频消费类CK510TMCK520TMCK510ETMCK510MTMCK510STMCK500ARM9ARM10CK610CK610ESCK620CK600ARM11C305C400C310CS320C440C340C410C405CS420Cortex-R4SC300C300Cortex-M3SC200C900Cortex-A9C800Cortex-A8C200C210TMARM7SC100性能和处理能力（多媒体网络通讯）实时处理应用广度（信息安全网络通讯）低功耗（无线通讯移动存储）C*CoreCPU发展路线图C*Core13种构建以嵌入式CPU-SoC-应用的

技术创新链C-CORE系列CPU按国际标准流程完成IP核硬化，成为我国首款进入国际先进代工厂IP目录并进行授权销售的嵌入式CPU。自主知识产权C-CORE系列CPU以3000万颗SoC推广应用的成绩成为我国产业化程度最高的嵌入式CPU；杭州国芯等IC设计企业采用C-CORECPU开发SoC,表现出强劲的市场竞争力，成为我国自主CPU支撑整机SoC发展的成功范例；项目以嵌入式CPU创新为源头，带动系统芯片研发与产业化，形成高端电子产品核心技术创新链，对提升我国电子信息产业的行业竞争力具有重要意义。新时期我国信息技术产业的发展新时期我国信息技术产业发展的重中之重是，突破核心技术、提升创新能力.许多时候，不是我们没有跨越的潜力，而是缺乏创新的胆识；许多事情，不是我们没有突破的可能，而是缺乏必胜的信心.客观审视我国信息技术产业的发展历程，能够发现一种积蓄中的能量，有理由期待一种孕育中的突破.坚持走中国特色信息技术产业发展道路，我国一定能够跻身世界信息技术产业强国之列.为我国集成电路产业

培养优秀人才严晓浪国家集成电路人才培养基地专家指导委员会主任国家集成电路工程硕士教学协作组组长2009年12月22日2009-11-531教育部、科技部建立国家集成电路人才培养基地是我国科教工作的一大创新2003年1月，教育部科技部决定在国内有相对优势的高校建立国家级集成电路人才培养基地。2003年7月，教育部科技部批准在北大、清华、浙大、复旦、西电、交大、东南、成电、华中科大建设国家级集成电路人才培养基地。坚持教育创新与科技创新，与创一流学科相结合，与国家集成电路设计产业化基地相互动，以人为本，产学结合，走紧密型国际化道路。国家集成电路人才培养单位2003年-至今，教育部批准增加北航、哈工大、同济、华南理工、西交大、西北工业大学、北京工业大学、中山大学、天大、大连理工、福州大学等11所高校为建设国家集成电路人才培养基地；2006年，北大、清华等20所高校向国务院学位委员会办公室提出设立集成电路工程领域工程硕士的报告，同年即获专家委员会学位办的批准，至今已发展成56所院校为培养单位。2009-11-533增设集成电路工程领域工程硕士教育部集成电路人才培养工作会议，杭州，2009年11月5日增设集成电路工程领域工程硕士的意义集成电路不仅是电子信息产业的基础，集成电路作为一个产业将会在今后相当长的时间内支撑新型工业的发展在系统芯片时代，集成电路已辐射到网络通信、计算系统、信息家电、汽车电子、控制仪表等等，目前十五所院校培养集成电路工程硕士人才挂靠的电子与通信、软件工程两个专业普遍存在不少困难集成电路产业对人才层次要求高，学科交叉明显,一般要达到硕士层次，同时要求实践能力强,才能符合集成电路产业对人才的需求。集成电路工程硕士培养是在较短时间迅速培养足够数量的紧缺人才，解决集成电路设计,制造和封装技术高层次人才短缺这一被动局面最有效的途径。国家集成电路师资国际培训中心国家集成电路人才培养基地专家指导委员会2004年2月召开的委员会工作会议提出了“为加快我国集成电路人才培养师资队伍建设，由专家委员会秘书处在杭州筹建一个面向全国的、有较高国际化程度的全国集成电路师资国际培训中心，是一个非常关键、十分迫切的任务；“国家集成电路师资国际培训中心（杭州）”是由杭州市政府、浙江大学、中国国际人才交流基金会和国家集成电路人才培养基地专家指导委员会四单位申请，经国家外专局批复（国家外国专家局文件“外专发[2004]106号”）同意后于2004年8月成立。国家集成电路师资国际培训中心中心宗旨为我国高层次集成电路人才培养的师资力量与国际著名高校、研究机构和企业进行技术和理念的交流与培训，建立起一个平台。通过引进国外智力，培训我国高层次集成电路师资队伍，加快我国高层次、国际化集成电路人才培养工作，提高我国集成电路人才的培养能力主要工作内容：为国家集成电路人才培养基地提供国际水准的师资力量培训

学术专题讲座、先进课程短期培训、短期出国培训引进国际先进而又适合我国集成电路人才培养需要的课程体系和相应教材在外国专家局的支持下请进来,派出去,启动师资培训工作初步建成集成电路人才培养体系全国集成电路师资国际培训中心（教育部，科技部，外国专家局支持）国家集成电路人才培养基地（20所）国家集成电路领域工程硕士培养院校（56所）国家集成电路设计产业化基地与国内大型企事业单位（在职教育、继续教育）2009-11-538中央领导对基地工作十分重视温家宝总理于2003年5月和2009年9月分别视察了集成电路设计产业化上海基地和无锡基地，指出：“集成电路设计产业，一是靠创新，二是靠人才，你们要努力工作，把集成电路设计产业搞上去。”2009-11-539进一步完善培养教育管理办法与培养课程体系建设集成电路领域工程硕士课程体系建设集成电路领域的工程师培养体系上尚未形成国家层面的统一培养体系与相应的政策法规；集成电路领域工程师职业资格管理上尚未形成较完备的包含管理机构、管理程序办法、职业资格要求、职业资格申请认证等在内的具体实施办法；集成电路领域工程师培养的主要力量来自于高等院校、学术组织与知名业内企业专业课程、研讨会、培训班等形式2009-11-540开发集成电路课程体系和Cadence公司合作，共同开发一套集成电路工程硕士研究生课程体系（包括教材、课件、实验和师资培训）包括数字设计、模拟设计、RF设计、系统设计、制造工艺、封装测试等8门课程，并提供采用新课程所需的师资培训着重于工程硕士培养，注重工程性、实践性和浓缩性，既体现理论水平，更体现工程应用，符合产业界对集成电路专业人才的需求和Synopsys合作，启动《微电子与集成电路技术丛书》编写工作

使用者为微电子及集成电路专业高年级本科生、研究生,也可作为工程技术人员参考资料首批启动十七本,第二批计划启动十余本,涵盖了微电子及集成电路领域的主要范畴及最新技术发展。

课程编写基本思路工程硕士的招生范围是集成电路专业以及相关专业毕业的本科生，目标是通过两年的系统学习和实践，成为集成电路专业的高级人才;课程编写的基本指导方针：

[1]基础性；[2]适应性；[3]实用性课堂教学：按多媒体课件的要求编写上课讲义;实验：按上课内容对应有实验课程。两个学时的课堂教学，对应有两个学时的实验;作业与问题解答：建立网上课程平台，全部在网上完成。课程编写科目01数字集成电路设计02数字集成电路物理设计03模拟集成电路分析与设计04高级模拟集成电路设计05系统芯片(SOC)与嵌入式系统设计06射频集成电路与系统设计07集成电路工艺与器件08集成电路封装与测试09集成电路工业企业管理

学时：48学时，3学分；授课对象：工程硕士开展全国性集成电路培训工作与Intel合作举办的“首期集成电路人才培养基地师资培训班”

(2004)邀请了美国密歇根大学的教授，引入美国最新集成电路人才培养课程体系来自清华、北大、浙大、复旦、西安电子科大9所集成电路教学和研究的骨干院校的30名学员参加了培训和中国国际人才交流基金会、Synopsys合作，举办了“集成电路国际名师课程授课示范讲座”

(2004)邀请了美国斯坦福大学等8所高校的8名知名教授,示范讲座为期4周、共计8门课程，讲授集成电路领域最先进的设计技术、最新的分析研究方法以及全面的教学经验来自17所国家集成电路人才培养基地院校和部分国家科研院、所及集成电路设计企业共350余人次的学员参加了此次培训开展全国性集成电路师资培训工作配合中国国际人才交流基金会，组织选派了全国集成电路设计青年骨干教师赴比利时IMEC培训分模拟集成电路和数字集成电路设计两个领域，通过培训能在我各基地院校内开设和欧洲同步的集成电路模拟和数字设计教学课程已经开展五批，近百位年轻骨干教师、一线技术人员参加培训培训单位---IMEC介绍比利时微电子研究中心（IMEC）是世界上纳米微电子和纳米技术领先研究单位之一，其研究方向集中在超前于工业应用3-10年的下一代芯片、系统和智能环境技术上，与企业开展了大量的应用性合同研究，并以其灵活性，高质量和对工业应用的前瞻性的了解而成为企业的重要战略合作伙伴，在半导体技术方面，IMEC拥有先进CMOS技术、III-V和有机半导体平台，是世界上除了intel以外最优秀的半导体科研教学机构。荷语鲁汶大学（KUL，KatholiekeUniversiteitLeuven）则是建于1425年的欧洲最古老的一所天主教大学，也是现今欧洲最著名的大学之一，其电气工程系建于1950年，目前在微电子领域有多位IEEEfellow。由于地利的因素和与IMEC的历史渊源，鲁汶大学如鱼得水，与IMEC建立了紧密的关系，其有些研究团队直接在IMEC参与研究。

下面是学员以表格的方式对各门课程的学习做的总体评价：课名授课教师课时安排个人收获及未来工作的作用数字集成电路WimDehaene五天对数字集成电路有了较深的理解；再做一定的准备可开展教学；系统代码优化DTSEA.Vandecappelle三天对编写高质量的C代码有一定的认识，能应用优化软件进行代码优化；SystemCB.VanThielenG.Vanwijnsberghe五天初步能使用systemc进行高层次的算法设计，能开展systemc的教学；VHDLStevenRedant五天能熟练使用VHDL进行硬件电路设计，能开展VHDL的教学；XilinxTomTassignonG.Vanwijnsberghe五天能熟练使用Xilinx平台用于教学和科研，初步掌握软硬件协同设计，能开展Xlinx的教学；全定制版图设计G.Beeckman三天对全定制版图设计的流程比较熟悉，能设计一些简单的电路；制造工艺KristofLoots五天对工艺流程有了一定的了解；总体评价：本次培训历时三个月，总的来说培训课程比较合理，学习过程中学到了不少新的知识，掌握了一些新的工具，特别是IMEC提供的Step-by-Step教学方式有很深的认识，这种教学方式学习内容比较全，重点能够突出，学生掌握起来快、理解深，同时边学习边练习会有一种成就感，能够激发学生学习的兴趣，这些对个人回到学校开展集成电路相关的教学、科研都有很大帮助。积极鼓励自主创新人才培养、注重教学培养的工程化与系统化教学培养鼓励自主知识产权理念，注重培养集成电路设计人才的自主创新能力；进一步加强并激励集成电路设计人才的全方位交流学习；鼓励集成电路人才培养高校与集成电路产业化基地充分互动，更贴近产业第一线；注重教学培养知识架构的工程性与系统性，理论联系实际，增强实践能力。2009-11-551现阶段下工程实践教育的社会困境尽管工程实践对社会的重要性在不断增强，但是相对于例如医生、律师这样的职业，工程职业在社会上受尊重的程度相对较低；工业界趋向于对待工程师像对待日用消费品那样，在他们的技能过失时将他们解雇或转而使用更廉价的工程服务；工程职业在大众眼里的公共声望明显低，而且相对于其他专业（如贸易、法律、医药等）。2009-11-552现阶段下工程实践教育的学生状况“相较其他专业的教育，现在的工程教育对能力卓越、才华洋溢的学生早已失去吸引力”，学生对工程职业相关专业的兴趣明显下降；学生的课业负担沉重，专注于狭窄的工科课程内容而与大学学习生活的其他内容部分隔绝；现在工程教育的三层楼方法使很多学生失去学习动力，这种方法要求学生在低年级时上很多数学课，把工程内容拖到高年级，学生直到毕业时才知道一点工程到底是干什么；学生迷茫疑惑自己到底学了什么，拿到工科学位后又能做什么。2009-11-553现阶段下工程实践教育的教师状况工科教师与其他专业的教师不同，他们大多对于自己专业的实践缺乏经验，一项调查表明，工程科学家大都有能力发现新的知识，但缺乏把知识应用到本专业实践上的经验；工科教师的评价和奖励机制与理科教师一样，都是像论文发表数和基金申请数这些东西；专业的实践不但与升职和奖励无关，有时甚至不被鼓励；教师的奖励机制只承认对本专业教学、研究和对专业服务的贡献，却不承认开发一种能进入市场的产品或程序，或设计一种能被国家基础设施长期应用的部件。2009-11-554工程教育向何处去?世界性问题TheEngineerof2020:VisionsofEngineeringintheNewCentury,2004EducatingtheEngineerof2020:AdaptingEngineeringEducationtotheNewCentury,2005当前或今后一个时期的工程教育应该如何进行，才能使学生建立有效地参与2020年以后职业工程的基础?（美国）NationalAcademyofEngineering做了系列的研究，发表了影响广泛的研究报告教育的目标－2020年技能全面的工程师

培养职业生涯所需要的不同能力，学习职业生涯所需要各种知识，基于智力、能力、兴趣和志向确定职业生涯的方向KnowledgeofManySkillswithCareerChoicesBasedonTalent,Ability,InterestandAmbitions工程毕业生素质

有效沟通的能力

终身学习的能力

适应世界的能力

掌控变化的能力2009-11-5572009年国际工程教育大会2009年国际工程教育大会，世界各国近500名教育界、产业界、科技界的工程教育专家、大学领导、企业领袖齐聚北京，以“融合·互动·创新”为主题，共同探讨面向企业需求、服务科学发展的工程教育2009-11-558全球化工程师培养工科教育计划应该包含基本知识以及在国外学习、工作或者研究的机会；工科学生、研究人员和专业人员的跨国流动性需要相应优先权，增加奖励措施；工程教育和专业实践连接，工业在全球范围为学生在工程实践方面提供发展机遇；大学努力通过为学生提供出国留学或到外企实习的机会丰富国际化经验。2009-11-559全球化工程师的广泛技能除了自然科学和工程科学在基本原理奠定坚实基础外，工程师需要具备广泛的技能：工程科学系统集成问题形成及解决工程设计产品定义与实现处理不确定性团队合作决策、引导和影响2009-11-5