芯经验丨数字集成电路设计原理经验分享

文摘   2024-10-25 12:36   上海  

  导语 


新学期已经开始近两个月了,当各种事务压力与全新的学习挑战相遇,同学们是否会对部分科目的学习产生诸多疑问呢?


今天,我们有幸邀请到微电子学院2021级本科生班的万茹洁学姐、苏钰桐学长和陈镜西学长,针对同学们提出的关于数字集成电路设计原理课程的问题,结合自身的学习经验,倾囊相授,为各位答疑解惑。



Q1

感觉课程知识点比较杂,如何在上课时分辨、把握学习重点?


万茹洁:从学习角度,跟着老师的节奏认真听讲即可,重点的知识老师上课都会花时间讲的。从考试角度,叶老师到时候会发复习PPT,要考的知识点PPT上都有。


苏钰桐:数集的考试是叶老师出题,一些很重点的内容叶老师上课一般会强调


上课最重要的是能跟上老师PPT的思路,据我亲身经历,如果有堂课老师没发PPT的话,只用老版课件可能会跟不上,这样一来只能去看书对着PPT和残缺的笔记理解。


考试的内容不会超出PPT,所以能顺着老师的思路把PPT内容全串起来就是关键。数集的知识其实完全梳理下来并不多,算是所有专业课中内容量一般般的。


老师可能会讲一些超出范围的东西(比如运算单元那一讲的乘法器等),这些肯定是不考的。


整个数集期中前的重点在于第三章第五章(这两章涉及器件概念多,稍微难些)、第六章(多种组合电路是核心考点,以及版图、电路图几种图之间的对应)。期中之后在于第七章(时序逻辑)、第十章(timing计算)和第十一章(各种加法器是核心考点)。另外可以关注下Elmore模型,算是一个需要花时间理解并且考起来很难的点。


陈镜西:数字集成电路涉及的知识面很广,但是其核心讨论的是数字电路的速度与功耗问题,我认为在学习过程中应该也要各种电路结构的速度与功耗有着比较清晰的认知。梳理一下这门课的脉络:MOSFET的基本特性的介绍,这是基础;CMOS反相器,利用反相器这个最简单的CMOS电路的例子教给大家如何去分析一个电路的速度与功耗;然后进入复杂组合逻辑,基本是对反相器的理解的延拓电路时序参数,对加入了时钟的电路的速度分析方法;然后综合之前的知识,学习几种加法器结构以及一些拓展知识。因此可以看出,虽然知识点杂乱,但是其安排是有线索的。另外,期中以及期末的复习PPT可以帮助大家快速梳理知识点,值得好好研究一番。


Q2

荣誉课有什么准备可以现在做起来的吗?比如基础的前置知识&软件?(有这个必要自己提前准备吗,还是跟着老师的节奏即可?)


万茹洁荣誉课讲的内容基本都不考,完全是属于拓展的内容可以根据自身需要课下学习。荣誉课比普通班主要是在平时多了几次仿真作业,以及期末pj内容量和任务量更大


陈镜西提前的准备就是最好去学习一下spice仿真,老师应该会发一个复旦版本的电子版教材,里面很详细,可以先下好软件(安装过程比较繁琐),仿一个最简单的反相器的例子熟悉一下操作流程。


Q3

期末考试的题型和内容是什么?重点可以如何准备?


重点准备:期中期末的重点,老师都会发复习PPT。考试范围限制在那个PPT上的内容(关注PPT上出现的英文缩写),所以重点还是很清晰的,对着那个PPT去完全理解就可以。有很多讲的比较难的内容都是不考的,PPT中最重要的是各种电路的功耗以及速度的分析方法


题型:考试有选择题(分值很高,会考一两道奇怪的,比如教材的作者是谁,TSMC的创始人是谁这种集成电路常识题),名词解释(给英文简写,要写全写),论述题分析题计算题(基本就是PPT上对应的知识点都会考到,大家需要关注平时作业,可能涉及到画电路图分析版图分析电路计算延时等参数的问题)。


学长学姐感悟:考试比较考对知识的掌握,21级期末考了一道非常复杂的画版图,还有加法器电路的分析也有一定难度,大部分题都需要大家现场发挥的,大家考试时注意时间(题量很大很容易写不完),平时学习注意彻底学懂


Q4

既然现代的MOS管的特性都特别复杂,与理想的长沟道平面MOS管大相径庭,那为什么还要学习手算长沟道平面MOS管特性?


陈镜西:尽管现在的MOS管的特性特别复杂,但是它始终是由长沟道MOS器件修修补补演化而来的,它们并不是毫不相关的两种器件。 


首先,长沟道平面MOS是一种理想化的模型,但是通过学习这种模型可以建立起栅控、阈值、饱和与线性等等在现代器件中仍然适用的概念。在有了这些概念之后,在大量计算练习的基础上,可以对电路做出快速的估算。更加重要的是,可以帮助建立起对电路的直觉(给我们去分析仿真的结果提供一个参考,方便我们对仿真结果及时的提出质疑,以避免在出现严重的错误时没及时发现而导致严重的后果),这在模拟设计中尤其重要——学会了快速估算与直觉分析电路,可以大大缩短设计电路的时间


Q5

学习数集相关内容(例如Hspice仿真以及作图的方法)有什么好的教程/资料吗?


陈镜西:学习老师发的PPT和Hspice使用文档就足够了(想将来做数字方向的同学好好啃一下那本教材(大蓝书),对于上课的内容是一个很好的补充,不过内容比较多书很厚),有时候上课没听懂可以课后再学一学往届的网课视频


关于Hspice的使用要善用搜素引擎(实在不会的话建议和同学讨论,也可以问GPT,不过有时候不准。有些代码重复性很强,可以借用python来写)。


virtuoso仿真,在B站上有许多资料,在csdn等网站上也有一些手把手教学的文档。


最后,感谢万茹洁学姐、苏钰桐学长和陈镜西学长的无私分享,相信他们关于数字集成电路设计原理课程的宝贵经验,可以帮助大家解决许多学习中的疑问,带来新的思路和启发。



文案丨万茹洁 苏钰桐 陈镜西 杨滢瑾

排版丨金宇翔

审核丨曹颢仪 何泽显


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