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02:综合新闻
一本书讲透“芯片之母”
杭电教师团队25年接力编写《EDA技术实用教程》

  □本报记者  金 澜

  9月24日上午,记者走进杭州电子科技大学教学楼时,电子信息学院教授、博士生导师黄继业正在给大二学生上“EDA技术”这门课。讲台上的他精神抖擞、妙语连珠,工作热情一如25年前刚工作时,但授课资料则从零零散散的讲义变成了其带领团队共同编写的全国优秀教材。

  25年,从无到有再到优,《EDA技术实用教程》一书历经VHDL、Verilog HDL2个版本7个版次,记录了黄继业的教学岁月,也见证了学校“EDA技术”这门课程的不断迭代升级。

  缘起:学界业界共同呼唤一本教材

  2001年,黄继业从杭州电子工业学院(杭电前身)电子工程专业毕业并留校任教。那一年,他作为主力人员完成了一项校企合作项目——一颗数模混合芯片的设计流片与测试。在高强度的芯片设计实操中,他真切地感受到课本上提到的EDA竟如此重要。

  EDA即电子设计自动化(Electronic Design Automation),是指利用计算机辅助设计软件,完成芯片的功能设计、综合、验证、布局布线、版图生成、设计规则检查等流程的设计方式。这是现代芯片产业的技术基石,被誉为“芯片之母”‌。

  芯片工程师正是依靠EDA,定义芯片的功能模块、规划电路布局,通过仿真模拟提前预测芯片在不同加工工艺、不同工艺参数以及不同工作条件下的性能表现,以此确保实际制造出的芯片符合所需性能与功能的要求。

  他告诉记者,EDA是一门实践性强且更新速度非常快的技术,当时国内缺少一本融理论学习与行业实际需求于一体的教材,因此教师们是自己撰写讲义作为授课资料的。这些零零散散、不成体系的讲义资料,有一定含金量,但遇到教师本人退休、离职等情况,极容易散失,也无法分享给更多同行。

  黄继业暗想,如果能出一本教材就好了。没过多久,梦想成真了。黄继业的第一个工作岗位是电子设计实验室实验教师,当时全国EDA技术专家、学院新建的EDA实验室负责人潘松就在他隔壁的实验室工作。潘松从事EDA技术研发及教学多年,手中有大量的讲稿和案例素材,也盼着能早日出版。就这样,这对相差25岁的同事一拍即合,组成了编写团队。

  打磨:每行代码都要经得起测试

  面对出版这件事,潘松和黄继业都很慎重。那一年,两人常常聚在办公室里推敲字句,研发配套的实验平台。每一串计划写入书中的实验代码,两人都要在自研的实验平台上反复测试,才敢落笔。

  黄继业介绍,动笔前,编写团队明确了“完整的知识结构、灵活的学时安排、基于情景导向和工作过程的教学模式”的教材定位。因此,教材前2章科普学科背景知识,第3—5章讲解技术要领,剩下的章节为实践项目,单个章节就是一个完整的项目。内容以企业实际项目和全国大学生电子设计竞赛题目改编为主,课后习题部分设计了不同难度系数的题目。这也为教材日后走出杭电,走入更多培养目标不同、学生基础不同的院校做足了准备。

  2002年,《EDA技术实用教程》首次出版,作为“EDA技术”课程配套教材在学院试用。因其知识脉络框架清晰以及内含大量实践示例与习题,深受师生喜爱。“EDA技术”这门课程逐步走向规范化。

  该课程目前为杭电电子信息类专业(包括电子信息工程专业、电子科学与技术专业、集成电路设计与集成系统专业)本科生必修课,由10多位教师承担教学任务,其中不乏85后、95后青年教师。他们在授课后都加入了《EDA技术实用教程》一书的教学体系维护队伍:有的直接参与教材编写,有的负责录制线上课程视频,有的日常维护实验平台和在线题库,有的负责制作课件。

  得益于课程队伍日益壮大,该教材从最初的“一书、一平台”基础配置,演变为“线下课、线上线下混合课、MOOC课程、思维导图、知识图谱、PTA平台配套在线习题库、实验平台与实验开发板”等多形态配套的教学生态体系。

  学校电子信息学院教师黄汐威参与了第7版教材的编写。他说,作为一名青年教师,能够参与到这样一场极具学校专业特色的教材编写接力中,倍感荣幸。

  演进:教材编写与产业升级赛跑

  编写团队深知,教材的生命力在于与时俱进,特别是讲授EDA这种新兴技术的教材,更是在与时间赛跑。

  2005年、2006年、2010年、2013年……自出版以来,每三五年,甚至更短时间,《EDA技术实用教程》一书就更新一个版本版次。目前已经在筹备第8版了。黄继业坦言,往往新书刚发布,下一个版本已在写初稿。

  下一个版本的教材会如何调整?黄继业透露,EDA软件此前长期被国外企业垄断,是困扰我国科技发展的“卡脖子”问题,经过多年努力,目前部分领域实现了自主研发和国产化。因此,教材接下来会逐步增加国产EDA软件与国产器件的内容,帮助学生跟上行业发展的脚步,利于其日后实习和就业。

  同时,人工智能的发展也对EDA授课带来了不小的影响。如何在人工智能的辅助下,帮助本科生更快掌握技术,并且尝试独立研发一颗芯片,是编写团队正在探索的教学方向。“我们以校内课堂为试验田,教材就是改革的说明书。”黄继业说。

  这些改版思路,有的源于编写团队成员的教学和企业实践经历,有的来自全国各地读者的反馈。据悉,该教材已覆盖全国200多所高校,累计销售65万册。出版新版本时,编写团队会主动向长期支持的同仁寄去样书,附上调查表,了解不同学校的学情和需求,以便让教材适合更多学生使用。

  一本教材,传承25年,离不开学校对教学和教材工作的重视。学校教务处处长林菲告诉记者,学校设立了专项经费,每年都会组织教材立项,重点支持和培育与全省“415X”先进制造业集群、“315”科技创新体系相关的教材。前不久,《EDA技术实用教程——Verilog HDL版》(第七版)一书获得全国教材建设奖(高等教育类)二等奖,实现了学校在教材领域最高奖项上零的突破。她期待更多正在培育的教材幼苗早日成长为参天大树,服务更多师生。

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