《电子器件与电路》课程是未来技术学院本科生在电子技术方面入门性质的专业基础课,具有很强的实践性和明显的工程技术特征。课程设有56学时理论课以及16学时实验课,涵盖半导体器件、电子技术基础、模拟集成电路、数字集成电路等相关内容。
本课程通过对常用半导体器件、电子电路及其系统分析和设计的学习,使学习者获得电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,具备基本的集成电路分析和设计能力,熟悉电子电路仿真工具,为电子技术的深入学习和实际应用打下坚实基础。
理论课程:较多较难的内容,学好还需费工夫
《电子器件与电路》课程是未来技术学院进行充分调研后做出的本科教学优化。不同于传统电类、信息类工科生本科阶段所必修的《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》等课程,本课程将半导体器件、电子技术基础、模拟集成电路、数字集成电路等相关内容加以整合,让学生从集成电路的角度来学习相关知识。
作为集成电路方面的引导课,本课程保留数字电子技术和模拟电子技术的核心内容,旨在让学生具备基本的集成电路分析和设计能力,能够尽快地切换到以研究和项目为主导的学习中去。在实际的科学和工程问题面前,再针对性地深入学习高阶知识。
课程内容涉及:二极管、双极器件、MOS器件、集成运放、单极放大器、差分放大器、电流源和电流镜、反馈、频率响应、CMOS反相器、组合逻辑电路、时序逻辑电路等共56学时理论课程,内容丰富,需要同学们多花时间消化与理解。
实验课程:在最专业的平台,体验最专业的IC设计
依托国家集成电路产教融合创新平台,课程设有四次共16学时的实验课,以小班为授课单元展开。实验主要围绕半导体器件性能的测量、运放参数测试、集成电路设计, 等选自理论课程的核心内容。希望能够让学生去体验半导体器件和运算放大器的特性和应用,了解专业化的集成电路设计流程和EDA软件,让学生感受到集成电路的奥妙。
产教融合平台试运行以来,有组织成建制给本科生开设实验课,未来技术学院学生通过本课程参与其中。据悉,华中科技大学国家集成电路产教融合创新平台项目于2021年5月10日获教育部批复,项目总投资34093万元。平台将整合高校和产业优质资源,建设集人才培养、学科建设、科学研究三位一体的国家集成电路产教融合创新平台,形成集成电路工艺实训平台和设计实训平台的完善体系,加强对集成电路产业高端人才的培养,提升集成电路重点前沿方向的科研能力和水平,为产业发展提供人才和技术支撑,同时促进华中地区相关高校及企业的人才培养和科研工作。
课后练习:仿真与理论结合,夯实学习成果
除了在实验课中接触到的专业化的集成电路设计,本课程还给学生在课后安排了许多“小实验”。借助网上EDA仿真平台,学生将在其中仿真理论课程所学内容,如仿真NMOS管IV特性曲线、设计满足电路需求的十倍增益放大器等。这种理论计算、EDA仿真、对比分析结合的作业形式,能反馈学生的理论学习成效。仿真作业让学生理解整个电路的工作原理,并将对理论的理解通过仿真去体现出来。以下为电阻负载共源放大器输出曲线的两份模范作业:
课程团队介绍
邹志革,《电子器件与电路》课程负责人,集成电路学院副教授。从事混合信号集成电路的研究和教学工作。负责和参与了国家自然科学基金、国家"863"计划项目、湖北省科技攻关计划项目、湖北省自然科学基金项目等多项,作为项目负责人完成国际、国内企业合作项目近20项,多个芯片已经得到产业化验证。
雷鑑铭,集成电路学院教授、博士生导师。主要从事超大规模集成电路设计及嵌入式智能系统开发及相关专业教学工作,曾先后两次荣获国家级本科教学成果二等奖。在国内外重要学术期刊和学术会议上发表论文近50篇,申请发明及实用新型专利近30项,编著出版微电子集成电路领域教材、专著及译著13部。
余国义,集成电路学院、武汉国际微电子学院教授级高工。毕业华中科技大学微电子学与固体电子学专业,2009年6月赴比利时鲁汶天主教大学及IMEC进修学习,2007年留校任教至今。主要研究领域:低功耗集成电路芯片设计、智能传感电路设计和高能效AIoT集成电路设计等。
王真,国家集成电路产教融合创新平台工程师。2011年和 2014年先后于华中科技大学获得工学学士和工学硕士学位,随后在Synopsys和华为海思半导体有限公司从事芯片设计及架构设计相关工作。
如何学好这门课?
我们有幸采访到了课程主讲教师邹志革老师,邹老师对同学们作业情况以及上课表现表示了肯定,也指出了部分同学在学习这门课的过程中出现的一点误区。
邹老师希望同学们转变学习这门课的思路。他表示不同于以往那些需要非常严谨的推导、追求精确结果的课程,这门课需要学生理解的概念和电路知识较多,需要学生基于经验和直觉去快速解决工程实际问题。同学们在这门课中要建立大工程观念,将理论和实践相结合,掌握电路的最本质的特点和高效的分析方法。
邹老师指出,集成电路是信息技术的核心。希望这门课能够让同学们对集成电路,对以微电子器件为核心的电子电路有一些基本的认识,为未来从事复杂、智能的系统级电路应用与设计,打下坚实基础。
与此同时,邹老师还鼓励同学们在科学研究和工程实践中,进一步加强集成电路相关知识的学习。
未来的前沿性、革命性、颠覆性技术离不开集成电路,希望未来学子们通过这门课掌握好最基本的微电子器件、电子电路知识和分析方法,并在往后项目驱动下的实践研究中进一步学习提升。