软件集成电路人才培养.ppt

提高自主创新能力培养优秀IC人才,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20092011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,2009-11-5,5,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,2009-11-5,7,SoC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与信息安全,系统安全芯片应用于安全支付、安全交通、安全识别、安全计算机、安全通信、安全家居与娱乐等领域，其内容涵盖密码学、安全协议、网络与系统安全、信息对抗理论与技术等等,嵌入式系统芯片信息安全应用需求:安全性、可重构性、低功耗、小型,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,系统芯片SoC与医疗电子,系统芯片SoC应用于医疗电子领域，嵌入式技术不仅在医用医疗电子设备中起着举足轻重的位置，还推动着便携式医疗设备在家庭中的普及，目前的医疗电子发展方向是智能化与网络化,DCG(动态心电图仪)便携式多参数监护仪中医指套传感器脉象仪推拿手法测试仪,嵌入式系统芯片医疗应用需求：智能化、专业化、小型化、低功耗,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,自主知识产权32位嵌入式CPU C-Core,以Motorola公司2001年赠送给我国信产部的M*CORE为起点，同年Motorola公司停止了M*CORE的后续研发；“十五”863集成电路设计重大专项立项支持了浙江大学、苏州国芯和杭州中天产学研团队研发自主知识产权的32位C*Core 嵌入式CPU；自主研发的先进体系结构与设计方法学，超越原有设计（流水线结构、数据和指令总线架构、MMU和Cache、内存保护单元等）,具有创新性和自主性；已形成一批知识产权：申请发明专利40多项，16项已授权；获得软件著作权9项、布图设计 3 项。,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-CORE CPU硬核,HDTV SOC芯片,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。,C*CORE CPU核产业化应用部分单位,130nm CK510 CPU硬核比较,C-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-CORE SoC硬件平台,C-CORE SoC软件平台,软件著作权11项,平台是CPU推广的关键！,基于C-CORE CPU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,内嵌C-CORE CPU的数字电视SoC芯片设计,取得29项核心专利，全面突破基于C-CORE的数字电视SoC芯片开发关键技术（高速盲扫接收、高效视频解码、高画质视频处理算法等）形成覆盖卫星、有线、地面数字电视机顶盒市场高中低产品线的完整芯片产品系列，性能超越国内外同类产品；,采用C-CORE系列嵌入CPU的数字电视SOC芯片产品，为降低国产数字电视机顶盒成本，提高产品核心竞争力发挥了十分关键的作用！,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C310 32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,C400,Cortex-R4 SC300,C300,Cortex-M3 SC200,C900,Cortex-A9,C800,Cortex-A8,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*Core CPU发展路线图,C*Core,13种,TSMC 90nm CK610 CPU核的比较,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-CORE CPU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,2009-11-5,31,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。,2009-11-5,33,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2004106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,2009-11-5,38,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。”,2009-11-5,39,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,2009-11-5,40,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，Katholieke Universiteit Leuven）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IEEE fellow。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：,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。,2009-11-5,51,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）。,2009-11-5,52,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。,2009-11-5,53,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。,2009-11-5,54,工程教育向何处去?世界性问题,The Engineer of 2020:Visions of Engineering in the New Century,2004,Educating the Engineer of 2020:Adapting Engineering Education to the New Century,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）National Academy of Engineering 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Knowledge of Many Skills with Career Choices Based on Talent,Ability,Interest and Ambitions,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,2009-11-5,57,2009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,2009-11-5,58,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。,2009-11-5,59,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,2009-11-5,60,工程师的理想属性,对工程科学的基础要有好的理解数学，包括统计学物理学和人文科学信息技术不只是计算机扫盲对设计和制造工艺的理解多学科与系统观强的分析能力实际工作的主动性、创造力、创新能力交流能力与团队工作写说画听对工程实际问题的基本理解商业头脑与管理技能客户和社会需求自适应的领导力，包括沟通技术与公共政策的能力坚持终生学习,问题聚焦,教育，不只是课程（Education,not just curriculum）职业生涯，不只是一份工作（Career,not just jobs）多模式培养学生（Multiple models,not just one）领导力，不只是合作（Leadership,not just teamwork）更多地与工业界合作（More coordination with industry）强调跨学科（Cross-disciplinary emphasis）强调创新（Emphasis on innovation）采用系统方法（Systems approach）关注更大的范围内的工程和技术（Larger context for engineering and technology）存在非工程职业方式（Non-engineering career tracks）全球视角，全局视角（Global perspective）市场驱动力，宏观经济学（Market forces,macroeconomics）紧迫感（Sense of urgency）,谢谢！,2009-11-5,63,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,2009-11-5,64,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,我国集成电路需求和供应之间的矛盾,Source:CCID,Source:iSuppli,Source：Industry Restructuring,IBS Report,2007,$128.4B,$65B,$80B,$129.9B,