向新而行・智领未来

2025—2026学年，H漫app下载通道 新开设了《先进芯片全栈设计与实践（1）》和《先进芯片全栈设计与实践（2）》系列课程，并顺利结课。该系列课程贯穿本科三年级上下两个学期，由H漫app下载通道 院长侯士敏、副院长王润声指导，集成电路学院贾天宇、电子学院舒浩文等教师共同授课，面向H漫app下载通道 电子信息科学类实验班（信班）开设。课程围绕芯片设计、流片与测试验证的全流程，以“电芯片”与“光芯片”两个平行班形式开展，旨在本科生阶段建立“理论—设计—流片—测试”的全栈教学体系，培养学生在芯片设计与实践方面的综合能力。

面向芯片全流程人才培养，构建贯通式实践课程体系

集成电路技术的持续演进对人才培养提出了新的挑战。随着先进工艺不断推进，芯片设计已从单一环节的电路实现发展为涵盖架构设计、物理实现、流片制造、测试验证的全流程工程。然而，在传统课程体系中，芯片设计、后端物理实现、封装测试等环节往往被分割为相互独立的课程模块，学生在学习过程中难以建立从代码到芯片的完整认知。许多本科生在完成数字电路设计课程后，能够进行仿真验证，却从未见过自己设计的芯片实物，更缺乏亲手测试和调试真实芯片的工程经验。理论学习与工程实践之间的鸿沟，已成为芯片全栈人才培养中的突出问题。

针对上述问题，课程团队以全流程工程实践为主线，对课程内容进行了系统性重构。课程不再局限于单一的设计环节，而是以“真设计、真流片、真测试”为核心理念，将芯片设计的完整链条引入本科教学。秋季学期《先进芯片全栈设计与实践（1）》聚焦芯片前端设计与后端实现，学生在完成电路设计后直接交付代工厂流片；春季学期《先进芯片全栈设计与实践（2）》则围绕FPGA原型验证、PCB绘制、封装芯片测试和回片调试等环节展开，帮助同学们进一步理解芯片从设计文件走向真实硬件系统的完整过程。课程团队认为，在AI时代，芯片设计人才的培养不应止步于仿真验证，而应让学生真实体验从代码到芯片、从设计到测试的完整工程闭环。因此，本课程改革以“全流程工程实践”为核心理念，推动学生从“理解设计”走向“实现芯片、测试芯片、应用芯片”。

电芯片班：从NPU设计到SoC回片调试，贯通SoC数字芯片全流程

电芯片班的设计题目为端侧AI SoC芯片。秋季学期，六组学生在给定RISC-V CPU与总线框架的基础上，自主完成了神经网络处理单元（NPU）的设计，实现了面向卷积神经网络推理任务的硬件加速，并完成了从电路设计到物理版图的全流程实践。不同小组围绕系统瓶颈与数据流组织采取了差异化策略：有的小组自主编写DMA接口，实现NPU与片上存储之间的直接数据获取；有的通过数据复用、FIFO缓冲等结构优化访存开销与吞吐效率；还有的小组针对时钟门控与功耗优化进行了专门设计。各组也对自身设计的性能、功耗、面积（PPA）指标进行了评估，展现出不同权衡策略下的实现效果。

春季学期，同学们在拿到流片返回的实物芯片后，迎来了真实芯片的测试环节。在FPGA验证阶段，同学们首先将SoC系统部署到FPGA平台，为回片测试建立了可复用的软件调试流程。PCB绘制是另一项重要实践内容，同学们根据封装芯片的测试需求完成原理图设计、封装关联、元器件布局、电源与地网络规划、JTAG接口连接和时钟输入设计。在回片测试阶段，各组搭建了由测试板、可调电源、信号发生器、万用表、JTAG调试器和PC端调试软件组成的测试平台。经过反复排查电源完整性、时钟稳定性和JTAG链路连通性等问题后，各小组最终成功完成了芯片的JTAG/GDB连接，并在不同工作频率下实现程序运行和结果读回。当亲手设计的代码在自己设计的芯片上第一次跑出正确结果时，整个实验室为之沸腾。

电芯片班芯片回片照片

光芯片班：从仿真设计到实验测试，探索光子集成器件前沿

光芯片班的学生聚焦于高性能光电子器件的前沿探索。秋季学期，同学们挑战在非传统波段与新型材料平台上完成激光器、调制器等关键光电子器件的仿真设计。其中，一组在低损耗氮化硅平台上设计了外腔激光器，通过精细设计微环谐振腔参数和波导耦合系数，致力于实现窄线宽的激光输出；另一组瞄准数据中心光互连的应用场景，在具有优异压电效应的光子集成平台上设计了低驱动电压、大带宽的电光调制器。同学们紧跟光子学领域前沿，在新型材料平台与器件结构上大胆创新，完成了从原理仿真到版图绘制的完整流程。

春季学期，光芯片班围绕薄膜铌酸锂调制器、氮化硅外腔激光器和自注入锁定激光器三种光芯片分组开展实验测试。同学们从实验安全、基本对光和封装设计入手，逐步完成片上器件耦合、谐振腔谱线测试、调制性能表征、激光产生与调谐、噪声分析以及封装器件综合测试等内容。第一组围绕薄膜铌酸锂调制器开展测试，先进行芯片耦合对光，随后进一步测试低频半波电压和电光带宽，理解调制效率和链路带宽的权衡关系；第二组对氮化硅外腔激光器进行光谱测试和线宽分析，评估不同耦合条件下的激光性能；第三组则围绕自注入锁定激光器的锁定范围和噪声特性开展测试。同学们在真实的科研级测试平台中体验了光芯片从“可设计”走向“可测量、可调试、可应用”的全过程，许多同学表示，对光和对准的每一步都考验耐心和细致，真正理解了工程容错和调试策略的重要性。

光芯片班芯片回片照片

在测试中理解工程的真谛，在实践中完成能力的跃升

参与课程的学生普遍反映，最深的体会是“仿真通过不等于芯片能用”。很多问题并不会出现在仿真波形中，却会在真实测试中以无法连接、读数异常、电流变化、时钟不稳定等形式出现。也正是在一次次接线、上电、下载程序、读回数据和排查问题的过程中，同学们逐渐理解了芯片测试的工程意义：一颗芯片不仅要能被设计出来，也要能被测出来、调出来、用起来。

从能力培养效果来看，课程改革也实现了学生培养目标的跃升。经过秋季学期与春季学期的完整训练，信班学生完整经历了从“代码中的芯片”到“实验台上的芯片”的转变。同学们不仅掌握了芯片前端设计、后端物理实现、FPGA验证、PCB绘制和芯片测试的系统方法，更重要的是建立了系统思维和解决实际工程问题的能力。多位同学表示，通过这门课他们不仅加深了对芯片全流程的理解，也切实体会到“从代码到芯片”的挑战与成就感，对未来的科研和职业方向有了更清晰的认识。

课程实践表明，在当前AI工具快速发展的背景下，芯片设计人才的培养需要让学生获得真实的工程体验。经过一个学年的教学实践，《先进芯片全栈设计与实践》系列课程初步形成了“设计实现—流片验证—测试反馈—迭代优化”的培养体系，实现了芯片设计教学与真实工程流程的深度融合。课程通过“真设计、真流片、真测试”的教学设计，使学生始终保持对芯片全流程的系统性认知，使学生能够在学习设计的同时理解测试的重要性，而不是仅仅停留在仿真验证层面。课堂从单一的设计教学转变为涵盖设计、实现、测试的完整工程训练，有效提升了学生解决复杂工程问题的能力，让每位本科生实践先进芯片“理论-设计-流片-测试”全过程。

未来，课程团队将结合教学反馈持续优化课程内容和教学方法，也欢迎更多产业界企业关注和参与课程建设，在流片资源、测试平台、技术指导等方面开展深度合作，共同探索产教融合的芯片人才培养新模式。同时，课程团队将在下一学年与时俱进探索AI驱动芯片设计的新方法，将大模型辅助设计、智能化物理优化等前沿技术融入教学实践，推动芯片设计方法论的革新。课程团队将不断深化AI时代面向电子信息拔尖创新人才培养的新型课程体系探索，致力于造就理论功底扎实、全栈工程实践能力突出、创新思维活跃的卓越人才，为拔尖创新人才培养贡献可推广的先行经验。

致谢

本课程的设计与实施得到了众多专家和师生的大力支持，在此谨致诚挚感谢。

感谢H漫app下载通道 、集成电路学院、电子学院的领导老师、专业老师、机房老师们在课程建设、流片支持和测试平台搭建等方面给予的全面保障。

感谢张泽钰、支沁喆、杨司捷、蔡健洋、孟令时等课程助教团队在课程建设、实验协助、测试平台搭建等工作中的辛勤付出，为课程顺利实施提供了重要保障。

感谢所有参与课程的信班同学，你们的投入与探索精神是这门课程不断进步的最大动力！

信班同学流片设计答辩会

信班同学成功完成芯片测试后合影