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關鍵詞:運輸 機電設備 管理
中圖分類號:TU85 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2013)10-0156-02
一、概述
二、原因分析
1.原因分析之一
在應用中出現二位電動機電流比其他三臺電動機電流偏小達10A以上,通過緊急停車后檢查,線路、儀表、絕緣、換向片測試后均無異常,仍沒能解決電流分配不均的問題。
綜上所述,該臺電動機電流分配不均偏小是由于?的增大,而?的增大是由于L氣的減小。經拆除轉子檢查,發現該電動機主磁極緊固螺栓松,經緊固并上臺試驗,電流分配不均的現象得以消除。
2.原因及因素之二
當電動機受到沖擊負載突然短路時,電樞電流急劇增加,換向繞組元件中電抗電勢也立即加大。由于換向極鐵芯的渦流作用,換向磁場卻不能隨電樞電流同步增長,以致電抗電勢遠遠大換向電勢,造成過份的延遲換向,從而使后刷邊產生強烈的電弧。這電弧隨著換向器的運動而拉長,加上電動力的作用,拉長的速度可能超過換向器的周速,同時,由于電樞電流激增引起磁場嚴重畸變,使得換向器某地方的片間電壓顯著增加,因而發生電位火花,并使換向器周圍空氣電離。當電磁性火花和電位差火花匯合在一起時,它們互相促進,在一定條件下會形成一股跨越正、負電刷之間的電弧,使整個換向器被一圈火環所包圍,這種現象稱為環火。
發生環火就相當于電樞繞組經過電刷而直接短路,其后果十分嚴重。輕者將刷架聯線、電刷、刷桿、刷握和換向器燒壞,重者將電樞繞組損害,以致將整臺電機燒損。
2.1換向器表面粗糙
電動機的換向器表面粗糙度規定為Ral.6以上,在此條件下才能夠保證電機運行時因電刷作用在換向器表面會形成一層氧化亞銅(Cu2O)薄膜。由于氧化膜電阻較高,抑制了附加換向電流,有利于換向。一旦因加工精度不夠或因劃痕等使換向器表面粗糙度超差,則電刷磨耗過大,有大量的碳粉磨落下來,換向器表面的氧化亞銅薄膜遭到嚴重破壞而不能交替形成。從而,電機的換向急劇惡化,以致形成環火。
2.2下刻、倒角、退刀槽加工的精度差
這三道工序雖說簡單易做,但是往往被人們所輕視。其實,換向器下刻的精度不高,如過深或過淺,或過于粗糙都可能使電刷與換向器磨擦下來的碳粉滯留;倒角和退刀槽加工的不標準也可造成正常磨耗的碳粉從換向器兩端甩不出來。這些現象都可能導致火花增大,以致發展成環火放炮。
2.3轉軸彎曲變形或動平衡不良
電機由于受外力或異物等作用而產生轉軸彎曲變形,或動平衡不良。此時,電機在運行中,會造成電刷在換向器表面跳動越差,引起電刷向換向器表面放電,象點焊一樣,使換向器表面形成“麻面”。這種“麻面”如同砂布的作用一樣,把電刷很快磨耗,如同1結果一樣。
2.4電刷嚴重受潮
當電刷受潮后,由于摩擦下來的碳粉濕度比較大,吸附性強,所以這種碳粉難以從換向器表面甩出因而破壞換向,產生環火。
2.5電動機安裝傳動軸齒輪松脫
三、改進方案
1.電流分配不勻的改進措施
工作原理:在一位和三位電動機的電樞和勵磁繞組間增加繼電器J1,在二位和四位電動機的電樞繞組和勵磁繞組間增加繼電器J2,并調整其動作值為|I1-I3|=5A,|I2-I4|=5A,即一位與三位電動機電流相差5A時繼電器J1動作,其常閉觸頭J1斷開,切斷電源;同理,二位與四位電動機電流相差5A時繼電器J2動作,其常閉觸頭J2斷開,切斷電源。通過這樣的改進就能防止電流相差過大或過小時,一方面損壞電動機,另一方面影響設備的正常使用,并能有效防止機械事故的發生。
2.環火改進措施
2.1加工換向器表面精度達到標準,定期用換向器專用修磨石或砂布試去換向器表面雜質、毛刺,并用酒精等擦拭換向器表面,使換向器保持良好的狀態。
2.3在裝配中,謹防電機撞擊、異物襲擊等,防止轉軸彎曲變形或動平衡不良現象發生。
2.4電刷勿過于潮濕。
2.5裝配小齒輪前,嚴格檢查轉軸1:10錐面和齒輪1:10內表面,控制裝入量在規程范圍內,并注意小數點齒輪與電機在同一正常環境溫度下裝配,關鍵是掌握入深度。切勿電機在0℃以下(如北方冬天)齒輪在室溫時進行裝配。這樣會漲裂小齒輪。
四、結語
鐵路運輸運輸動力設備中電動機環火及主磁極氣隙的變化將影響電動機功率的發揮,同時,長期下去將引起電動機轉矩的變化,保護了電動機及設備的安全,減少人身及機械事故的發生。為我處煤炭運輸任務安全、順利完成提供可靠的技術支持。
參考文獻
張冠生.電器理論基礎[M] .北京:機械工業出版社.2010.
一、完善課程設置
合理設置課程體系和課程內容,是提高人才培養水平的關鍵。2009年,黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系,經過這幾年教學工作的開展與施行,發現仍存在一些不足之處,于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。首先,在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排,不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如:在原來的課程設置中,“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎,所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前,對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解,因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握,會影響學生的學習熱情及教學效果;而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識,與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中,先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程,將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授,令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解;在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中,對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手,達到較好的教學效果,同時也避免了內容重復講授的問題。此外,這樣的課程設置安排,將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭,避免因學期課程的設置問題,導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程,從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況,致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后,本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉,在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗,具有較充足的參賽準備,通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節,贏取良好賽果,為學校、學院及個人爭得榮譽,收獲寶貴的參賽經驗。其次,適當降低理論課難度,將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上,而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣,讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。第三,在選擇優秀國內外教材進行教學的同時,從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容,激發學生的學習興趣,實時了解前沿動態,使學生能夠積極主動地學習。
二、變革教學理念與模式
CDIO(構思、設計、實施、運行)理念,是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念,將工程創新教育結合課程教學模式,旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突。在實際教學過程中,結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數模混合集成電路設計”課程,基于“逐次逼近型模數轉換器(SARADC)”的課題項目開展教學內容,將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯,使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內,以學生為主體、教師為引導的教學模式,令學生“做中學”,讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中,完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程,使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時,通過以小組為單位,進行團隊合作,在組內或組間的相互交流與學習中,相互促進提高,培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力,鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力,并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外,該門課程的考核形式也不同,不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分,而是以畢業論文的撰寫要求,令每一組提供一份完整翔實的數據報告,鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力,為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求,不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗,因此青年教師要不斷提高專業能力和素質。可通過參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗,同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等,進行教學及實踐的指導。
三、加強EDA實踐教學
首先,根據企業的技術需求,引進目前使用的主流EDA工具軟件,讓學生在就業前就可以熟練掌握應用,將工程實際和實驗教學緊密聯系,積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會,為今后競爭打下良好的基礎。2009—2015年,黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等,最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況,如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建,實現遠程登錄,則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要。其次,根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容,適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析,令學生掌握數字、模擬、數模混合集成電路的設計方法及流程,在了解企業對于數字、模擬、數模混合集成電路設計以及版圖設計等崗位要求的基礎上,有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉,使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通,為今后就業做好充足的準備。第三,根據集成電路設計本科理論課程的教學內容,以各應用軟件為基礎,結合多媒體的教學方法,選取結合于理論課程內容的實例,制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊,如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程,都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件;通過網絡平臺,使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。
四、搭建校企合作平臺
1、集成電路產業是信息產業的核心,是國家基礎戰略性產業。
集成電路(IC)是集多種高技術于一體的高科技產品,是所有整機設備的心臟。隨著技術的發展,集成電路正在發展成為集成系統(SOC),而集成系統本身就是一部高技術的整機,它幾乎存在于所有工業部門,是衡量一個國家裝備水平和競爭實力的重要標志。
2、集成電路產業是技術資金密集、技術進步快和投資風險高的產業。
80年代建一條6英寸的生產線投資約2億美元,90年代一條8英寸的生產線投資需10億美元,現在建一條12英寸的生產線要20億-30億美元,有人估計到2010年建一條18英寸的生產線,需要上百億美元的投資。
集成電路產業的技術進步日新月異,從70年代以來,它一直遵循著摩爾定律:芯片集成元件數每18個月增加一倍。即每18個月芯片集成度大體增長一倍。這種把技術指標及其到達時限準確地擺在競爭者面前的規律,為企業提出了一個“永難喘息”,否則就“永遠停息”的競爭法則。
據世界半導體貿易統計組織(WSTS)**年春季公布的最新數據,**年世界半導體市場銷售額為1664億美元,比上年增長18.3%。其中,集成電路的銷售額為1400億美元,比上年增長16.1%。
3、集成電路產業專業化分工的形成。
90年代,隨著因特網的興起,IC產業跨入以競爭為導向的高級階段,國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。人們認識到,越來越龐大的集成電路產業體系并不有利于整個IC產業發展,分才能精,整合才成優勢。
由于生產效率低,成本高,現在世界上的全能型的集成電路企業已經越來越少。“垂直分工”的方式產品開發能力強、客戶服務效率高、生產設備利用率高,整體生產成本低,因此是集成電路產業發展的方向。
目前,全世界70%的集成電路是由數萬家集成電路設計企業開發和設計的,由近十家芯片集團企業生產芯片,又由數十家的封裝測試企業對電路進行封裝和測試。即使是英特爾、超微半導體等全能型大企業,他們自己開發和設計的電路也有超過50%是由芯片企業和封裝測試企業進行加工生產的。
IC產業結構向高度專業化轉化已成為一種趨勢,開始形成了設計業、制造業、封裝業、測試業獨立成行的局面。
二、蘇州工業園區的集成電路產業發展現狀
根據國家和江蘇省的集成電路產業布局規劃,蘇州市明確將蘇州工業園區作為發展集成電路產業的重點基地,通過積極引進、培育一批在國際上具有一定品牌和市場占有率的集成電路企業,使園區盡快成為全省、乃至全國的集成電路產業最重要基地之一。
工業園區管委會著眼于整個高端IC產業鏈的引進,形成了以“孵化服務設計研發晶圓制造封裝測試”為核心,IC設備、原料及服務產業為支撐,由數十家世界知名企業組成的完整的IC產業“垂直分工”鏈。
目前整個蘇州工業園區范圍內已經積聚了大批集成電路企業。有集成電路設計企業21戶;集成電路芯片制造企業1家,投資總額約10億美元;封裝測試企業11家,投資總額約30億美元。制造與封裝測試企業中,投資總額超過80億元的企業3家。上述33家集成電路企業中,已開業或投產(包括部分開業或投產)21家。**年,經過中國半導體行業協會集成電路分會的審查,第一批有8戶企業通過集成電路生產企業的認定,14項產品通過集成電路生產產品的認定。**年,第二批有1戶企業通過集成電路生產企業的認定,102項產品通過集成電路生產產品的認定。21戶設計企業中,有3戶企業通過中國集成電路行業協會的集成電路設計企業認定(備案)。
1、集成電路設計服務企業。
如中科集成電路。作為政府設立的非營利性集成電路服務機構,為集成電路設計企業提供全方位的信息服務,包括融資溝通、人才培養、行業咨詢、先進的設計制造技術、軟件平臺、流片測試等。力爭扮演好園區的集成電路設計“孵化器”的角色。
2、集成電路設計企業。
如世宏科技、瑞晟微電子、憶晶科技、揚智電子、詠傳科技、金科集成電路、凌暉科技、代維康科技、三星半導體(中國)研究開發中心等。
3、集成電路芯片制造企業。
和艦科技。已于**年5月正式投產8英寸晶圓,至**年3月第一條生產線月產能已達1.6萬片。第二條8英寸生產線已與**年底開始動工,**年第三季度開始裝機,預計將于2005年初開始投片。到今年年底,和艦科技總月產能預計提升到3.2萬片。和艦目前已成功導入0.25-0.18微米工藝技術。近期和艦將進一步引進0.15-0.13微米及納米技術,研發更先進高階晶圓工藝制造技術。
4、集成電路封裝測試企業。
如三星半導體、飛索半導體、瑞薩半導體,矽品科技(純代工)、京隆科技(純代工)、快捷半導體、美商國家半導體、英飛凌科技等等。
該類企業目前是園區集成電路產業的主體。通過多年的努力,園區以其優越的基礎設施和逐步形成的良好的產業環境,吸引了10多家集成電路封裝測試企業。以投資規模、技術水平和銷售收入來說,園區的封裝測測試業均在國內處于龍頭地位,**年整體銷售收入占國內相同產業銷售收入的近16%,行業地位突出。
園區封裝測試企業的主要特點:
①普遍采用國際主流的封裝測試工藝,技術層次處于國內領先地位。
②投資額普遍較大:英飛凌科技、飛利浦半導體投資總額均在10億美元以上。快捷半導體、飛索半導體、瑞薩半導體均在原先投資額的基礎進行了大幅增資。
③均成為所屬集團后道制程重要的生產基地。英飛凌科技計劃產能要達到每年8億塊記憶體(DRAM等)以上,是英飛凌存儲事業部最主要的封裝測試基地;飛索半導體是AMD和富士通將閃存業務強強結合成立的全球最大的閃存公司在園區設立的全資子公司,園區工廠是其最主要的閃存生產基地之一。
5、配套支持企業
①集成電路生產設備方面。有東和半導體設備、愛得萬測試、庫力索法、愛發科真空設備等企業。
②材料/特殊氣體方面。有英國氧氣公司、比歐西聯華、德國梅塞爾、南大光電等氣體公司。有住友電木等封裝材料生產企業。克萊恩等光刻膠生產企業。
③潔凈房和凈化設備生產和維護方面。有久大、亞翔、天華超凈、MICROFORM、專業電鍍(TECHNIC)、超凈化工作服清洗(雅潔)等等。
**年上半年,園區集成電路企業(全部)的經營情況如下(由園區經發局提供略):
根據市場研究公司iSuppli今年初的**年全球前二十名半導體廠家資料,目前,其中已有七家在園區設廠。分別為三星電子、瑞薩科技、英飛凌科技、飛利浦半導體、松下電器、AMD、富士通。
三、集成電路產業涉及的主要稅收政策
1、財稅字[2002]70號《關于進一步鼓勵軟件產業的集成電路產業發展稅收政策的通知》明確,自2002年1月1日起至2010年底,對增值稅一般納稅人銷售其自產的集成電路產品(含單晶硅片),按17%的稅率征收增值稅后,對其增值稅實際稅負超過3%的部分實行即征即退政策。
2、財稅字[**]25號《關于鼓勵軟件產業的集成電路產業發展有關稅收政策問題的通知》明確,“對我國境內新辦軟件生產企業經認定后,自開始獲利年度起,第一年和第二年免征企業所得稅,第三年至第五年減半征收企業所得稅”;“集成電路設計企業視同軟件企業,享受軟件企業的有關稅收政策”。
3、蘇國稅發[**]241號《關于明確軟件和集成電路產品有關增值稅問題的通知》明確,“凡申請享受集成電路產品稅收優惠政策的,在國家沒有出臺相應認定管理辦法之前,暫由省轄市國稅局商同級信息產業主管部門認定,認定時可以委托相關專業機構進行技術評審和鑒定”。
4、信部聯產[**]86號《集成電路設計企業及產品認定管理辦法》明確,“集成電路設計企業和產品的認定,由企業向其所在地主管稅務機關提出申請,主管稅務機關審核后,逐級上報國家稅務總局。由國家稅務總局和信息產業部共同委托認定機構進行認定”。
5、蘇國稅發[**]241號《關于明確軟件和集成電路產品有關增值稅問題的通知》明確,“對納稅人受托加工、封裝集成電路產品,應視為提供增值稅應稅勞務,不享受增值稅即征即退政策”。
6、財稅[1994]51號《關于外商投資企業和外國企業所得稅法實施細則第七十二條有關項目解釋的通知》規定,“細則第七十二條第九項規定的直接為生產服務的科枝開發、地質普查、產業信息咨詢業務是指:開發的科技成果能夠直接構成產品的制造技術或直接構成產品生產流程的管理技術,……,以及為這些技術或開發利用資源提供的信息咨詢、計算機軟件開發,不包括……屬于上述限定的技術或開發利用資源以外的計算機軟件開發。”
四、當前稅收政策執行中存在的問題
1、集成電路設計產品的認定工作,還沒有實質性地開展起來。
集成電路設計企業負責產品的開發和電路設計,直接面對集成電路用戶;集成電路芯片制造企業為集成電路設計企業將其開發和設計出來的電路加工成芯片;集成電路封裝企業對電路芯片進行封裝加工;集成電路測試企業為集成電路進行功能測試和檢驗,將合格的產品交給集成電路設計企業,由設計企業向集成電路用戶提供。在這個過程中,集成電路產品的知識產權和品牌的所有者是集成電路設計企業。
因為各種電路產品的功能不同,生產工藝和技術指標的控制也不同,因此無論在芯片生產或封裝測試過程中,集成電路設計企業的工程技術人員要提出技術方案和主要工藝線路,并始終參與到各個生產環節中。因此,集成電路設計企業在集成電路生產的“垂直分工”體系中起到了主導的作用。處于整個生產環節的最上游,是龍頭。
雖說IC設計企業遠不如制造封裝企業那么投資巨大,但用于軟硬件、人才培養的投入也是動則上千萬。如世宏科技目前已積聚了超過百位的來自高校的畢業生和工作經驗在豐富的技術管理人才。同時還從美國硅谷網羅了將近20位累計有200年以上IC產品設計經驗、擁有先進技術的海歸派人士。在人力資源上的投入達450萬元∕季度,軟硬件上的投入達**多萬元。中科集成電路的EDA設計平臺一次性就投入2500萬元。
園區目前共有三戶企業被國家認定為集成電路設計企業。但至關重要的集成電路設計產品的認定一家也未獲得。由于集成電路設計企業的主要成本是人力成本、技術成本(技術轉讓費),基本都無法抵扣。同時,研發投入大、成品風險高、產出后的計稅增值部分也高,因此如果相關的增值稅優惠政策不能享受,將不利于企業的發展。
所以目前,該類企業的研發主體大都還在國外或臺灣,園區的子公司大多數還未進入獨立產品的研發階段。同時,一些真正想獨立產品研發的企業都處于觀望狀態或轉而從事提供設計服務,如承接國外總公司的設計分包業務等。并且由于享受優惠政策前景不明,這些境外IC設計公司往往把設在園區的公司設計成集團內部成本中心,即把一部分環節研發轉移至園區,而最終產品包括晶圓代工、封裝測試和銷售仍在境外完成。一些設計公司目前純粹屬于國外總公司在國內的售后服務機構,設立公司主要是為了對國外總公司的產品進行分析,檢測、安裝等,以利于節省費用或為將來的進入作準備。與原想象的集成電路設計企業的龍頭地位不符。因此,有關支持政策的不能落實將嚴重影響蘇州工業園區成為我國集成電路設計產業的重要基地的目標。
2、集成電路設計企業能否作為生產性外商投資企業享受所得稅優惠未予明確。
目前,園區共有集成電路設計企業23家,但均為外商投資企業,與境外母公司聯系緊密。基本屬于集團內部成本中心,離產品研發的本地化上還有一段距離。但個別公司已在本地化方面實現突破,愿承擔高額的增值稅稅負并取得了一定的利潤。能否據此確認為生產性外商投資企業享受“二免三減半”等所得稅優惠政策,目前稅務部門還未給出一個肯定的答復。
關鍵是所得稅法第七十二條“生產性外商投資企業是指…直接為生產服務的科技開發、地質普查、產業信息咨詢和生產設備、精密儀器維修服務業”的表述較為含糊。同時,財稅[1994]51號對此的解釋也使稅務機關難以把握。
由于集成電路設計業是集成電路產業鏈中風險最大,同時也是利潤最大的一塊。如果該部分的所得稅問題未解決,很難想象外國公司會支持國內設計子公司的獨立產品研發,會支持國內子公司的本土化進程。因此,生產性企業的認定問題在一定程度上阻礙了集成電路設計企業的發展壯大。
3、目前的增值稅政策不能適應集成電路的垂直分工的要求。
在垂直分工的模式下,集成電路從設計芯片制造封裝測試是由不同的公司完成的,每個公司只承擔其中的一個環節。按照國際通行的半導體產業鏈流程,設計公司是整條半導體生產線的龍頭,受客戶委托,設計有自主品牌的芯片產品,然后下單給制造封裝廠,并幫助解決生產中遇到的問題。國際一般做法是:設計公司接受客戶的貨款,并向制造封裝測試廠支付加工費。各個制造公司相互之間的生產關系是加工關系而非貿易關系。在財務上只負責本環節所需的材料采購和生產,并不包括上環節的價值。在稅收上,省局明確該類收入目前不認可為自產集成電路產品的銷售收入,因此企業無法享受國家稅收的優惠政策。
而在我國現行的稅收體制下,如果整個生產環節都在境內完成,則每一個加工環節都要征收17%的增值稅,只有在最后一個環節完成后,發起方銷售時才會退還其超過3%的部分,具體體現在增值稅優惠方面,只有該環節能享受優惠。因此,產業鏈各環節因為享受稅收政策的不同而被迫各自依具體情況采取不同的經營方式,因而導致相互合作困難,切斷了形式上的完整產業鏈。
國家有關文件的增值稅政策的實質是側重于全能型集成電路企業,而沒有充分考慮到目前集成電路產業的垂直分工的格局。或雖然考慮到該問題但出于擔心稅收征管的困難而采取了一刀切的方式。
4、出口退稅率的調整對集成電路產業的影響巨大。
今年開始,集成電路芯片的出口退稅稅率由原來的17%降低到了13%,這對于國內的集成電路企業,尤其是出口企業造成了成本上升,嚴重影響了國內集成電路生產企業的出口競爭力。如和艦科技,**年1-7月,外銷收入78322萬元,由于出口退稅率的調低而進項轉出2870萬元。三星電子為了降低成本,貿易方式從一般貿易、進料加工改為更低級別的來料加工。
集成電路產業作為國家支持和鼓勵發展的基礎性戰略產業,在本次出口退稅機制調整中承受了巨大的壓力。而科技含量與集成電路相比是劃時代差異的印刷線路板的退稅率卻保持17%不變,這不符合國家促進科技進步的產業導向。
五、關于促進集成電路產業進一步發展的稅收建議
1、在流轉稅方面。
(1)集成電路產業鏈的各個生產環節都能享受增值稅稅收優惠。
社會在發展,專業化分工成為必然。從鼓勵整個集成電路行業發展的前提出發,有必要對集成電路產業鏈內的以加工方式經營的企業也給予同樣的稅收優惠。
(2)集成電路行業試行消費型增值稅。
由于我國的集成電路行業起步低,目前基本上全部的集成電路專用設備都需進口,同時,根據已有的海關優惠政策,基本屬于免稅進口。調查得知,園區集成電路企業**年度購入固定資產39億,其中免稅購入的固定資產為36億。因此,對集成電路行業試行消費型增值稅,財政壓力不大。同時,既體現了國家對集成電路行業的鼓勵,又可進一步促進集成電路行業在擴大再生產的過程中更多的采購國產設備,拉動集成電路設備生產業的發展。
2、在所得稅方面。
(1)對集成電路設計企業認定為生產性企業。
根據總局文件的定義,“集成電路設計是將系統、邏輯與性能的設計要求轉化為具體的物理版圖的過程”。同時,集成電路設計的產品均為不同類型的芯片產品或控制電路。都屬中間產品,最終的用途都是工業制成品。因此,建議對集成電路設計企業,包括未經認定但實際從事集成電路設計的企業,均可適用外資所得稅法實施細則第七十二條之直接為生產服務的科技開發、地質普查、產業信息咨詢和生產設備、精密儀器維修服務業屬生產性外商投資企業的規定。
(2)加大間接優惠力度,允許提取風險準備金。
計提風險準備金是間接優惠的一種主要手段,它雖然在一定時期內減少了稅收收入,但政府保留了今后對企業所得的征收權力。對企業來說它延遲了應納稅款的時間,保證了研發資金的投入,增強了企業抵御市場風險的能力。
集成電路行業是周期性波動非常明顯的行業,充滿市場風險。雖然目前的政策體現了加速折舊等部分間接優惠內容,但可能考慮到征管風險而未在最符合實際、支持力度最直接的提取風險準備金方面有所突破。
3、提高集成電路產品的出口退稅率。
鑒于發展集成電路行業的重要性,建議爭取集成電路芯片的出口退稅率恢復到17%,以優化國內集成電路企業的投資和成長環境。
4、關于認定工作。
(1)盡快進行集成電路設計產品認定。
目前的集成電路優惠實際上側重于對結果的優惠,而對設計創新等過程(實際上)并不給予優惠。科技進步在很大程度上取決于對創新研究的投入,而集成電路設計企業技術創新研究前期投入大、風險高,此過程最需要稅收上的扶持。
鑒于集成電路設計企業將有越來越多產品推出,有權稅務機關和相關部門應協調配合,盡快開展對具有自主知識產權的集成電路設計產品的認定工作。
(2)認定工作應由專業機構來完成,稅務機關不予介入。
集成電路(IntegratedCircuit)產業是典型的知識密集型、技術密集型、資本密集和人才密集型的高科技產業,是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業,是新一代信息技術產業發展的核心和關鍵,對其他產業的發展具有巨大的支撐作用。經過30多年的發展,我國集成電路產業已初步形成了設計、芯片制造和封測三業并舉的發展格局,產業鏈基本形成。但與國際先進水平相比,我國集成電路產業還存在發展基礎較為薄弱、企業科技創新和自我發展能力不強、應用開發水平急待提高、產業鏈有待完善等問題。在集成電路產業中,集成電路設計是整個產業的龍頭和靈魂。而我國集成電路設計產業的發展遠滯后于計算機與通信產業,集成電路設計人才嚴重匱乏,已成為制約行業發展的瓶頸。因此,培養大量高水平的集成電路設計人才,是當前集成電路產業發展中一個亟待解決的問題,也是高校微電子等相關專業改革和發展的機遇和挑戰。[1_4]
一、集成電路版圖設計軟件平臺
為了滿足新形勢下集成電路人才培養和科學研究的需要,合肥工業大學(以下簡稱"我校”從2005年起借助于大學計劃。我校相繼開設了與集成電路設計密切相關的本科課程,如集成電路設計基礎、模擬集成電路設計、集成電路版圖設計與驗證、超大規模集成電路設計 、 ASIC設計方法、硬件描述語言等。同時對課程體系進行了修訂,注意相關課程之間相互銜接,關鍵內容不遺漏,突出集成電路設計能力的培養,通過對課程內容的精選、重組和充實,結合實驗教學環節的開展,構成了系統的集成電路設計教學過程。56]
集成電路設計從實現方法上可以分為三種:全定制(fullcustom)、半定制(Semi-custom)和基于FPGA/CPLD可編程器件設計。全定制集成電路設計,特別是其后端的版圖設計,涵蓋了微電子學、電路理論、計算機圖形學等諸多學科的基礎理論,這是微電子學專業的辦學重要特色和人才培養重點方向,目的是給本科專業學生打下堅實的設計理論基礎。
在集成電路版圖設計的教學中,采用的是中電華大電子設計公司設計開發的九天EDA軟件系統(ZeniEDASystem),這是中國唯1的具有自主知識產權的EDA工具軟件。該軟件與國際上流行的EDA系統兼容,支持百萬門級的集成電路設計規模,可進行國際通用的標準數據格式轉換,它的某些功能如版圖編輯、驗證等已經與國際產品相當甚至更優,已經在商業化的集成電路設計公司以及東南大學等國內二十多所高校中得到了應用,特別是在模擬和高速集成電路的設計中發揮了強大的功能,并成功開發出了許多實用的集成電路芯片。
九天EDA軟件系統包括設計管理器,原理圖編輯器,版圖編輯工具,版圖驗證工具,層次版圖設計規則檢查工具,寄生參數提取工具,信號完整性分析工具等幾個主要模塊,實現了從集成電路電路原理圖到版圖的整個設計流程。
二、集成電路版圖設計的教學目標
根據培養目標結合九天EDA軟件的功能特點,在本科生三年級下半學期開設了為期一周的以九天EDA軟件為工具的集成電路版圖設計課程。
在集成電路版圖設計的教學中,首先對集成電路設計的_些相關知識進行回顧,介紹版圖設計的基礎知識,如集成電路設計流程,CMOS基本工藝過程,版圖的基本概念,版圖的相關物理知識及物理結構,版圖設計的基本流程,版圖的總體設計,布局規劃以及標準單元的版圖設計等。然后結合上機實驗,講解Unix和Linux操作系統的常用命令,詳細闡述基于標準單元庫的版圖設計流程,指導學生使用ZeniSE繪制電路原理圖,使用ZeniPDT進行NMOS/PMOS以及反相器的簡單版圖設計。在此基礎上,讓學生自主選擇_些較為復雜的單元電路進行設計,如數據選擇器、MOS差分放大器電路、二四譯碼器、基本RS觸發器、六管MOS靜態存儲單元等,使學生能深入理解集成電路版圖設計的概念原理和設計方法。最后介紹版圖驗證的基本思想及實現,包括設計規則的檢查(DRC),電路參數的檢查(ERC),網表一致性檢查(LVS),指導學生使用ZeniVERI等工具進行版圖驗證、查錯和修改。7]
集成電路版圖設計的教學目標是:
第熟練掌握華大EDA軟件的原理圖編輯器ZeniSE、版圖編輯模塊ZeniPDT以及版圖驗證模塊ZeniVER丨等工具的使用;了解工藝庫的概念以及工藝庫文件technology的設置,能識別基本單元的版圖,根據版圖信息初步提取出相應的邏輯圖并修改,利用EDA工具ZSE畫出電路圖并說明其功能,能夠根據版圖提取單元電路的原理圖。
第二,能夠編寫設計版圖驗證命令文件(commandfile)。版圖驗證需要四個文件(DRC文件、ERC文件、NE文件和LVS文件)來支持,要求學生能夠利用ZeniVER丨進行設計規則檢查DRC驗證并修改版圖、電學規則檢查(ERC)、版圖網表提取(NE)、利用LDC工具進行LVS驗證,利用LDX工具進行LVS的查錯及修改等。
第三,能夠基本讀懂和理解版圖設計規則文件的含義。版圖設計規則規定了集成電路生產中可以接受的幾何尺寸要求和可以達到的電學性能,這些規則是電路設計師和工藝工程師之間的_種互相制約的聯系手段,版圖設計規則的目的是使集成電路設計規范化,并在取得最佳成品率和確保電路可靠性的前提下利用這些規則使版圖面積盡可能做到最小。
第四,了解版圖庫的概念。采用半定制標準單元方式設計版圖,需要有統一高度的基本電路單元版圖的版圖庫來支持,這些基本單元可以是不同類型的各種門電路,也可以是觸發器、全加器、寄存器等功能電路,因此,理解并學會版圖庫的建立也是版圖設計教學的一個重要內容。
三、CMOS反相器的版圖設計的教學實例介紹
下面以一個標準CMOS反相器來簡單介紹一下集成電路版圖設計的一般流程。
1.內容和要求
根據CMOS反相器的原理圖和剖面圖,初步確定其版圖;使用EDA工具PDT打開版圖編輯器;在版圖編輯器上依次畫出P管和N管的有源區、多晶硅及接觸孔等;完成必要的連線并標注輸入輸出端。
2.設計步驟
根據CMOS反相器的原理圖和剖面圖,在草稿紙上初步確定其版圖結構及構成;打開終端,進入pdt文件夾,鍵入pdt,進入ZeniPDT版圖編輯器;讀懂版圖的層次定義的文件,確定不同層次顏色的對應,熟悉版圖編輯器各個命令及其快捷鍵的使用;在版圖編輯器上初步畫出反相器的P管和N管;檢查畫出的P管和N管的正確性,并作必要的修改,然后按照原理圖上的連接關系作相應的連線,最后檢查修改整個版圖。
3.版圖驗證
打開終端,進入zse文件夾,鍵入zse,進入ZeniSE原理圖編輯器,正確畫出CMOS反相器的原理圖并導出其網表文件;調出版圖設計的設計規則文件,閱讀和理解其基本語句的含義,對其作相應的路徑和文件名的修改以滿足物理驗證的要求;打開終端,進入pdt文件夾,鍵入pdt,進入ZeniPDT版圖編輯器,調出CMOS反相器的版圖,在線進行DRC驗證并修改版圖;對網表一致性檢查文件進行路徑和文件名的修改,利用LDC工具進行LVS驗證;如果LVS驗證有錯,貝懦要調用LDX工具,對版圖上的錯誤進行修改。
4.設計提示
要很好的理解版圖設計的過程和意義,應對MOS結構有一個深刻的認識;需要對器件做襯底接觸,版圖實現上襯底接觸直接做在電源線上;接觸孔的大小應該是一致的,在不違反設計規則的前提下,接觸孔應盡可能的多,金屬的寬度應盡可能寬;繪制圖形時可以多使用〃復制"操作,這樣可以大大縮小工作量,且設計的圖形滿足要求并且精確;注意P管和N管有源區的大小,一般在版圖設計上,P管和N管大小之比是2:1;注意整個版圖的整體尺寸的合理分配,不要太大也不要太小;注意不同的層次之間應該保持一定的距離,層次本身的寬度的大小要適當,以滿足設計規則的要求。四、基本MOS差分放大器版圖設計的設計實例介紹在基本MOS差分放大器的版圖設計中,要求學生理解構成差分式輸入結構的原理和組成結構,畫出相應的電路原理圖,進行ERC檢查,然后根據電路原理圖用PDT工具上繪制與之對應的版圖。當將基本的版圖繪制好之后,對版圖里的輸入、輸出端口以及電源線和地線進行標注,然后利用幾何設計規則文件進行在線DRC驗證,利用版圖與電路圖的網表文件進行LVS檢查,修改其中的錯誤并優化版圖,最后全部通過檢查,設計完成。
五、結束語
集成電路版圖設計的教學環節使學生鞏固了集成電路設計方面的理論知識,提高了學生在集成電路設計過程中分析問題和解決問題的能力,為今后的職業生涯和研究工作打下堅實的基礎。因此,在今后的教學改革工作中,除了要繼續提高教師的理論教學水平外,還必須高度重視以EDA工具和設計流程為核心的實踐教學環節,努力把課堂教學和實際設計應用緊密結合在一起,培養學生的實際設計能力,開闊學生的視野,在實驗項目和實驗內容上進行新的探索和實踐。
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2013年3月15日上午,中關村集成電路產業聯盟在北京成立。該聯盟由中關村集成電路材料、設備、制造、設計、封裝、測試、公共服務平臺、軟件和系統集成等產業鏈上下游30多家企業共同發起,是北京市首個覆蓋集成電路全產業鏈的產業聯盟。該聯盟的成立標志著中關村將打造產業鏈各環節良性互動的集成電路創新生態圈。
中關村形成集成電路產業鏈
從2008年至今短短幾年時間,一些國產材料和大型裝備正在逐漸進入集成電路生產線。從集成電路設備制造、工藝,到芯片設計、制造,中關村示范區已經構建起了一條產業鏈。
“在這里,既有北方微電子、七星華創等提供集成電路生產設備的企業,也有北京君正、兆易創新等芯片設計企業,還有中芯國際這樣大型集成電路制造企業。一條集成電路產業鏈就這樣初步形成了。”中關村有關負責人說。
目前,中關村已有集成電路設計企業近百家,是全國芯片設計力量最強的地區之一,超過1億元收入規模的企業超過20家,上市企業2家。中關村集成電路設計環節在新一代移動通信終端與網絡、數字電視及智能電視、行業用智能卡及信息安全、高性能通用核心芯片、北斗導航芯片以及物聯網等新興領域具有雄厚的技術和產業基礎。CPU、嵌入式CPU、存儲器芯片、TD-LTE終端基帶芯片、可編程邏輯器件、模擬及數模混合電路芯片等均處于國內領先,并填補了我國在這些領域的空白。
一批高等院校和科研單位長期從事微電子技術和半導體工藝研究,并一直處于全國領先地位。2011年中關村集成電路制造業的銷售額占國內比例和年增長率均遠超全國平均水平。中關村擁有集成電路生產線近10條,月產能超過10萬片,且中芯國際(北京)是目前國內最具優勢的芯片代工企業,已實現65nm主流工藝的大規模量產,且二期工程的順利開工建設將為中關村集成電路設計、封測、裝備、材料等相關企業提供更為便利的開發驗證平臺,帶動和支撐全產業鏈規模化發展。
中關村集成電路裝備、材料在國內處于領先地位,刻蝕機、氧化爐、離子注入機、光刻膠、靶材等多項科研成果打破了我國在該領域的空白,并進入產線驗證。此外,中關村部分集成電路裝備和材料也已率先在全國投入規模應用。
目前聯盟已匯聚了中關村集成電路產業鏈各環節有影響力的企業:北京集成電路設計園是全國規模最大、功能齊全、服務配套的集成電路設計產業化基地和集成電路設計企業孵化基地之一;北京君正研發生產了國內首款應用于移動領域的非ARM架構雙核移動CPU芯片,這也是國產CPU在移動領域的首款雙核CPU芯片;兆易創新在2011年全球SPI出貨市場占有率達到10.24%,全球排名第三,正逐步建立世界級存儲器設計公司的市場地位;京微雅格作為國內首家自主研發生產FPGA的集成電路設計企業,去年又再次推出全新架構FPGA器件,實現了同類器件所不具備的集成度、高性能和低成本;北方微電子、七星華創、中科信等企業的集成電路高端裝備均打破國內在該領域內的空白,引領了國內半導體裝備的研發進程;有研半導體是國內12英寸硅單晶拋光片及外延片的重點廠商,并承擔多個國家重大科技專項的研發。
集成電路生態圈初具雛形
中關村集成電路產業聯盟旨在搭建開放式合作平臺,促進中關村集成電路產業集群跨越式發展。聯盟的成立,標志著中關村集成電路產業已建立了產業鏈各環節的良性互動體系,一個活躍、具有持續競爭實力的創新生態圈初具雛形。
聯盟的總體目標是充分發揮中芯國際等龍頭企業的平臺作用,開展廣泛合作,帶動上下游企業、高校院所協同創新,全力打造具有國際影響力的集成電路產業集群。