導語：如何才能寫好一篇集成電路的設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：集成電路布圖設計；知識；保護

前言：

當今世界，隨著科學技術的迅速發(fā)展，電子科技迎來了蓬勃的發(fā)展機遇，在短短的幾十年時間內，電子行業(yè)發(fā)展到了一個前所未有的高度。尤其是計算機行業(yè)，更是電子行業(yè)中的領導者。但是，在這些電子行業(yè)中，最離不開的，便是集成電路系統(tǒng)，即集成電路系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展影響著電子行業(yè)的發(fā)展。由于集成電路產業(yè)的迅速發(fā)展，在其知識產權保護方面存在的問題也逐漸的暴露了出來。本文便著重于集成電路布局設計的知識及知識產權保護方面進行研究，從而為我國的集成電路事業(yè)的健康發(fā)展指出一條清晰明確的道路，順應時展的潮流。

1 集成電路布圖設計概述

1.1 集成電路布圖設計的概念

集成電路系統(tǒng)的基礎是半導體，即由半導體材料作為集成電路的基本元件，經由多個元件進行合并連接，共同置于由半導體組成的基片上，最終組裝好的集成電路在電子器械或電子系統(tǒng)中控制電流，進而發(fā)揮其電子功能的部件。在計算機技術并不發(fā)達的初級階段，由于材料學以及電子工程學的發(fā)展比較落后，使得計算機內部的電子元件是經由導線進行彼此之間的連接，這種搭設方式不但增加了電流流動的時間，減緩了信息傳輸的速度，還極大的增加了計算機內部的集成電路所占用的空間，使得計算機的體積極大，且信息處理緩慢，功能缺乏。但隨著時代的發(fā)展，材料科學的不斷進步，人們找到了良好的電子材料進行集成電路的搭建，因此，在集成電路的布局設計上能否取得進步便成為了計算機事業(yè)能否發(fā)展的關鍵所在。所謂的計算機部件設計，是經由軟件或者圖紙進行電路布局的3D模型規(guī)劃，其就與土木工程中的建筑設計圖紙相似，能夠為產品的制造進行技術支持與步驟提供?？梢哉f，集成電路布局設計在集成電路發(fā)展事業(yè)中所占的位置是最重要的，且在資金的投入上也是最高的。通常需要巨大的資金投入與人才投入才能設計出合理的集成電路布局。

1.2 集成電路布圖設計的基本特征

集成電路布局設計的基本特征可以大體分為三個方面，依次為無形性，復制性以及表現形式的非任意性。在無形性上，由于計算機中的集成電路布局是由專業(yè)技術人員進行的智慧創(chuàng)造，僅僅能記錄在圖紙上以及電子儲存設備中?？梢哉f，這種思維創(chuàng)作的智慧結晶僅能通過有限的載體進行反映，進而被人了解知曉。這些都是集成電路布局設計的無形性的體現。在復制性上的體現更為明顯，當集成電路的布局設計儲存在電子儲存設備當中時，通過計算機中的軟件便可進行信息的復制，從而使得集成電路的布局設計被復制為多份。當不具備集成電路的布局規(guī)劃信息與圖紙時，想要了解某一電子設備中的集成電路布局狀況，可以對該電子設備進行拆分處理，將內部的集成電路暴露出來，通過照相儀器或掃描儀器進行內部布局信息采集，便可以采集到集成電路的布局信息。這種信息的采集可以極大的降低集成電路設計者的工作難度與工作量。在表現形式的非任意性上，集成電路在原材料的使用，元件的基本參數，工藝技術要求等等方面都有極其嚴格的要求。在技術規(guī)范與原則上也有一定的套路，因此說，在集成電路的表現形式上，其具有非任意性。

1.3 以電磁爐為例的集成電路

此處以電磁爐的集成電路為例進行簡單分析。SM16312集成電路主要控制電磁爐中的顯示屏部分。通過中央處理器的控制將電信號轉化為數據信號，進行編碼轉化顯示在顯示屏當中。且當電磁爐的集成電路出現問題進行更換時，需要注意的問題更多，首先便要保證維修環(huán)境的整潔，防止環(huán)境中污染物的影響使得電磁爐的顯示屏部位出現問題。由集成電路控制的顯示屏燈管比較脆弱，電路維修時操作手段的不當會使得燈管破碎或傳輸導線的斷裂。進行導線焊接時，時間不可過長，否則容易導致電路控制的顯示屏部位完全損壞。

2 集成電路布圖設計的知識保護

2.1 對集成電路布圖設計進行保護的意義

之所以對于集成電路布局設計進行保護，是因為布圖設計是腦力勞動者腦力創(chuàng)作的成果與智慧的結晶。集成電路布圖屬于電子產業(yè)中專業(yè)要求較高的行業(yè)，如果不具備高端的專業(yè)知識與專業(yè)素養(yǎng)就無法進行集成電路的布圖設計。在設計者進行布圖設計的過程中，設計人員要對電路中的各個元件有詳細而充分的了解，在進行布圖設計時，既要考慮到固有的一些設計規(guī)定與功能布局，還要充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，只有將這兩點進行有機的結合，才能夠創(chuàng)造出優(yōu)秀的集成電路布圖。由于電路布圖的這種設計是一種無形的資產，只能通過有形的載體進行信息承載才能夠被人們了解。所以要對這種無形的設計進行產權保護，才能夠在最大程度上保證布圖設計者的權益不受到侵害。在創(chuàng)造性與實用性上，由于集成電路的布圖需要腦力的勞動，一旦創(chuàng)造出獨特的且信息處理迅速的電路布圖設計則會產生巨大的經濟效益，且有可能會對電子行業(yè)的進步與革新產生較大的影響，因此需要進行知識產權保護。

2.2 集成電路布圖設計保護模式選擇

對集成電路布圖設計進行保護，就需要依靠法律的力量。國家制定了相應的《關于保護集成電路知識產權條約》。其中對于集成電路的保護就有明確的規(guī)定，既要求布局設計自身是由設計者自身進行獨立的思維創(chuàng)造或與其他人共同合作進行創(chuàng)造進而得到的成果。對于那些根據別人的集成電路布局設計進行模仿或復制的布局設計，不但不對其進行法律保護，還要追究其法律責任。由于集成電路布圖設計涉及到原創(chuàng)性，創(chuàng)造性與新穎性這三個方面，因此，知識產權在對其進行保護時，既要保護到成果作品自身，還要對其中蘊含的創(chuàng)新點與思維創(chuàng)造部分進行保護，這有這樣，才能對與集成電路布圖設計進行充分的保護，進而保護設計者的智力成果與財產安全。

2.3 集成電路布圖設計專有權設計

對于集成電路布圖設計的專有權進行保護，需要對主體，客體以及內容這三方面進行保護。在主體保護方面，涉及到布圖設計的設計者，這既包括設計者自身與在思維創(chuàng)造過程中一同參與的合作者，還包括布圖設計的相關法人與組織，另外，相關的可以享受該成果的權利委托人也是保護主體之一。而保護的客體，指的則是設計者創(chuàng)造出的具備思維創(chuàng)造性的布圖設計。對于集成電路布圖設計的內容保護既是對于設計專有權的具體權能進行保護。具體包括有復制權，商業(yè)利用權。

3 結語

當今世界，隨著科學技術的迅速發(fā)展，電子科技迎來了蓬勃的發(fā)展機遇，在短短的幾十年時間內，電子行業(yè)發(fā)展到了一個前所未有的高度。集成電路是以半導體材料為基礎的，由多個元件進行線路連接，設置在基片之上，以達到一定功能的電子產品。本文通過對集成電路布圖設計進行概述，并對集成電路布圖設計的知識保護進行分析，從而促進我國的集成電路事業(yè)的發(fā)展，使我國的電子產業(yè)趕上時代潮流。

參考文獻

[1]蔣黎.集成電路布圖設計法律保護研究[D].吉林大學，2013.

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關鍵詞：集成電路設計；本科教學；改革探索

作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學物理與電子科學系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學物理與電子科學系，教授。（北京 100192）

基金項目：本文系北京市教委科技發(fā)展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經廣泛應用于工業(yè)、軍事、通訊和遙控等各個領域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，同時成本也相對低廉，便于進行大規(guī)模生產。自改革開放以來，我國集成電路發(fā)展迅猛，21世紀第1個10年，我國集成電路產量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達到23%。我國集成電路產業(yè)規(guī)模已經由2001年不足世界集成電路產業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。伴隨著國內集成電路的發(fā)展，對集成電路設計相關人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅動下，政府從“十五”計劃開始大力發(fā)展我國的集成電路設計產業(yè)。

在20世紀末21世紀初，國內集成電路設計相關課程都是在研究生階段開設，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設計人員的需求在我國還未進入爆發(fā)期。我國的集成電路發(fā)展總體滯后國外先進國家的發(fā)展水平。進入21世紀后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設計需求劇增。[1]為了適應社會發(fā)展的需要，同時也為更好地推進我國集成電路設計的發(fā)展，國家開始加大力度推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作。經過十年多的發(fā)展，集成電路設計的本科教學取得了較大的成果，較好地推進了集成電路設計行業(yè)的發(fā)展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設計本科教學經驗為基礎，結合對相關院校集成電路設計本科教學的調研，詳細分析集成電路設計的本科教學現狀，并以此為基礎探索集成電路設計本科教學的改革。

一、集成電路設計本科教學存在的主要問題

在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內的集成電路設計本科教學開始走向正軌。從最初的少數幾個重點高校到后來眾多相關院校紛紛設置了集成電路設計本科專業(yè)并開設了相關的教學內容。近幾年本科學歷的集成電路設計人員數量逐漸增加，經歷本科教學后的本科生無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，都對國內集成電路設計人員緊缺的現狀起到了一定的緩解作用。但從企業(yè)和相關院校的反饋來看，目前國內集成電路設計方向的本科教學仍然存在很多問題，教學質量有待進一步提高，教學手段需做相應調整，教學內容應更多地適應現階段產業(yè)界發(fā)展需求。其主要存在以下幾方面問題。

首先，課程設置及課程內容不合理，導致學生學習熱情降低。現階段，對于集成電路設計，國內的多數院校在本科階段主要開設有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎課程，理論性較強，公式推導較多，同時對學生的數學基礎要求比較高。一方面，復雜的理論分析和繁瑣的公式推導嚴重降低了本科生的學習興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學生。而另外一方面，較強的數學基礎要求又進一步打擊學生的學習積極性。另外，還有一些高等院校在設置課程教學時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導體器件物理”課程放在同一個學期進行教學，對于學生來說，沒有固體物理的基礎就直接進入“晶體管原理”課程的學習會讓學生很長一段時間都難以進入狀態(tài)，將極大打擊學生的學習興趣，從而直接導致學生厭學甚至放棄相關方向的學習。而這兩門課是集成電路設計的專業(yè)基礎課，集成電路設計的重點課程“模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程的學習需要這兩門課的相關知識作為基礎，如果前面的基礎沒有打好，很難想象學生如何進行后續(xù)相關專業(yè)知識的的學習，從而直接導致學業(yè)的荒廢。

其次，學生實驗教學量較少，學生動手能力差。隨著IC產業(yè)的發(fā)展，集成電路設計技術中電子設計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業(yè)界還是學術界都已經成為必備的基礎手段，一系列的設計方法學的研究成果在其中得以體現并在產品設計過程中發(fā)揮作用。因此，作為集成電路設計方向的本科生，無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設計EDA工具是必備的本領，也是促進工作和學習的重要方式。為了推進EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學計劃，高校購買相關軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產業(yè)發(fā)展方面也投入了大量的資金，現在也有很多高等院校已經具備購買相關集成電路設計軟件的條件，但學生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養(yǎng)學生動手能力方面確實下足功夫，學生有公用機房可以自由上機，只要有興趣學生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學習奠定了很好的基礎。但仍然還有很多高校難以實現軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學生實驗課上使用，平時學生很少使用，實驗課上學到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的，學生沒有經過自己的摸索，畢業(yè)后實驗課上學到的知識已經忘得差不多了，在后續(xù)的工作或學習中再用到相關工具時還得從頭再來學習。動手能力差在學生擇業(yè)時成為一個很大的不足。[2]

再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設計方向從專業(yè)內容及專業(yè)性質上分應該屬于工科性質，但很多高校在專業(yè)劃分時卻將該專業(yè)劃歸理科專業(yè)。這就使得很多學生在就業(yè)時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認為是偏理論的內容，從而讓很多學生錯失了進一步就業(yè)的好機會。而這樣的結果直接導致后面報考該專業(yè)的學生越來越少，最后只能靠調劑維持正常教學。其實，很多高校即使是理科性質的集成電路設計方向學習的課程和內容，與工科性質的集成電路設計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結果卻大相徑庭。

二、改革措施

鑒于目前國內集成電路設計方向的本科教學現狀，可以從以下幾個方面改進，從而更好地推進集成電路設計的本科教學。

1.增加實驗教學量

現階段的集成電路本科教學中實驗教學量太少，以“模擬集成電路設計”課程為例，多媒體教學量40個學時但實驗教學僅8個學時。相對于40個學時的理論學習內容，8個學時的實驗教學遠遠不能滿足學生學以致用或將理論融入實踐的需求。40個學時的理論課囊括了單級預算放大器、全差分運算放大器、多級級聯運算放大器、基準電壓源電流源電路、開關電路等多種電路結構，而8個學時的實驗課除去1至2學時的工具學習，留給學生電路設計的課時量太少。

在本科階段就教會學生使用各種常用EDA軟件，對于增加學生的就業(yè)及繼續(xù)深造機會是非常必要的。一方面，現在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學生來說比純理論的學習更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學生的動手操作能力，同樣會深化學生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學工作中，增加本科教學的實驗教學量可以有效促進教學和增進學生學習興趣。

2.降低理論課難度尤其是復雜的公式推導

“教師的任務是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設計專業(yè)老師來說恰如其分。對于相同的電路結構，任何一個電路參數的變化都可能會導致電路性能發(fā)生翻天覆地的變化。在國際國內，每年都會有數百個新電路結構專利產生，而這些電路的設計人員多是研究生或以上學歷人員，幾乎沒有一個新的電路結構是由本科生提出的。

對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設計產業(yè)，學習的內容是最基礎的集成電路相關理論知識、電路結構及特點。在創(chuàng)新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復雜的公式及公式推導，其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路分析基本方法等，而不是糾結于電路各性能參數的推導。例如，對于集成電路設計專業(yè)的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導極大地削弱了學生的學習興趣，同時對于專業(yè)知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業(yè)需要方面出發(fā)，對于集成電路設計者來說更多的是需要學生掌握各種半導體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學中繁瑣的公式推導，轉而側重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數字集成電路”的教學。

3.增加就業(yè)相關基礎知識含量

從集成電路設計專業(yè)進入本科教學后的近十年間本科生就業(yè)情況看，集成電路設計專業(yè)的本科生畢業(yè)后直接從事集成電路設計方向相關工作的非常少，多數選擇繼續(xù)深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達到集成電路設計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現在開設集成電路設計相關專業(yè)的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設計崗位。

另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設計相關的工作，而且這些崗位相對于集成電路設計崗位來說對電路設計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關崗位跳槽至集成電路設計的相關崗位。因此，從長期的發(fā)展目標考慮，集成電路設計專業(yè)本科畢業(yè)生從事版圖、工藝、測試相關方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發(fā)展的需求。這就對集成電路設計的本科教學內容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學生就業(yè)，在集成電路設計的本科教學內容方面，教師應該更多地側重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關內容的教學。

三、結論

集成電路產業(yè)是我國的新興戰(zhàn)略性產業(yè)，是國民經濟和社會信息化的重要基礎。大力推進集成電路產業(yè)的發(fā)展，必須強化集成電路設計在國內的本科教學質量和水平，而國內的集成電路設計本科教學還處在孕育發(fā)展的嶄新階段，它是適應現代IC產業(yè)發(fā)展及本科就業(yè)形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學經驗及調研情況做了一些分析，但這遠沒有涉及集成電路設計專業(yè)本科教學的方方面面。不過，可以預測，在國家大力扶持下，在相關教師及學生的共同努力下，我國的集成電路設計本科教學定會逐步走向成熟，更加完善。

參考文獻：

[1]王為慶.高職高?！禤rotel電路設計》教學改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).

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>> “射頻集成電路設計”課程教學改革初探 應用于相控陣收發(fā)組件的射頻微波集成電路設計探討 納米尺度互連線寄生參數的仿真及應用于CMOS射頻集成電路設計 模擬集成電路設計教學探討 《集成電路設計》課程教學改革與探索 集成電路設計本科教學改革探索 集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探究 集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)CDIO培養(yǎng)模式的研究與實踐 集成電路設計專業(yè)課程體系改革與實踐 《數字集成電路設計原理》課程教學探索 集成電路設計作為專業(yè)核心課程設置的探討 集成電路設計方法及IP設計技術的探討 集成電路設計的本科教學現狀及探索 模擬集成電路設計教學方法探討 《專用集成電路設計》教學方法初探 結合集成電路設計大賽談創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 同步數字集成電路設計中的時鐘偏移分析 《2012中國集成電路設計業(yè)發(fā)展報告》的統(tǒng)計及結論 模擬集成電路設計的自動化綜合流程研究 以工程需求為導向的集成電路設計閉環(huán)教育研究 常見問題解答 當前所在位置：l.

[3]http：//.cn/Info/html/n14730_1.htm.

[4]http：///info/20121026/227691.shtml.

[5]馮衛(wèi)東.美科學家證實電路世界第四種基本元件存在[N/OL].科技日報，2008-05-06.

[6]李九生.“微波與射頻技術”課程新式教學理念應用[J].科技信息，2010，（6）.

[7]李金鳳，王健，劉歡.“射頻集成電路設計”課程教學改革初探[J].考試周刊，2012，(15).

[8]張銀蒲.基于射頻方向課程群的教學改革與創(chuàng)新[J].唐山學院學報，2013，（1）.

[9]王立華.虛擬網絡分析儀在射頻電路設計中的應用[J].電子測量技術，2012，（4）.

收稿日期：2013-09-10

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當今世界，計算機的發(fā)展已成為領導工業(yè)現代化進程的潮頭軍，自1946年世界第一臺電子計算機誕生以來，短短的五十多年間，計算機作為一種現代化的高級工具以驚人的速度迅速地滲透到了社會生活的各個領域，引起了全球的技術革命。計算機技術的飛速發(fā)展離不開另一門產業(yè)的發(fā)展，即集成電路產業(yè)。因為集成電路的出現才使計算機擺脫了電子管、晶體管等原材料構件的束縛，逐步走向小型化，輕型化，高智能化，迅速走向了社會，走入了家庭。

集成電路產業(yè)的飛速發(fā)展，產生了許多新的法律問題，由于傳統(tǒng)知識產權法的局限性以及集成電路及其布圖設計本身存在著的特殊性，集成電路布圖設計的法律保護問題也引起了法學界的極大關注。各國也紛紛就集成電路布圖設計進行立法，以保護此種特殊性質的知識產權不受侵害。

我國早在1991年國務院就已將《半導體集成電路布圖設計保護條例》列入了立法計劃，經過10年的醞釀，我國的《集成電路布圖設計保護條例》終于于2001年3月28日由國務院第36次會議通過，并于2001年10月1日起施行。這是目前我國保護集成電路布圖設計知識產權的一部重要法規(guī)。雖然它是一部行政法規(guī)，但經過試行一段時間到條件成熟后，將之上升為法律的形式是必然的趨勢。我國采用專門立法的形式保護集成電路布圖設計既尊重了國際知識產權保護的原則，又便于與國際法律接軌，而且這部條例既保護了集成電路布圖設計專有權人的權益，又考慮到了國家和公眾的利益，使技術進步不受到人為的限制。這一條例初步建立了我國集成電路布圖設計的知識產權保護的理論體系，進一步完善了我國的知識產權法律制度。

一、集成電路和布圖設計的概念與特點

集成電路是指半導體集成電路，即以半導體材料為基片，將至少有一個是有源元件的兩個以上元件和部分或者全部互連線路集成在基片之中或基片之上，以執(zhí)行某種電子功能的中間產品或者最終產品。一塊集成電路通過控制電流在其電路中的流動來實現其功效。在計算機發(fā)展的初期，每個電路元件（如晶體管、電阻、電容等）都是用引線同電路中的其它元件相連接的。這種做法須耗費大量的勞動力與工時，且計算機制作成本很高，大量連線的存在使電流的流動距離增長，不僅影響了計算機工作的速度和可靠性，還引起電路功耗的增加，從而帶來電路的散熱以及要求有較高電壓的電源等一系列的問題。這也正是最初計算機體積龐大、耗電量大、速度慢的根本原因。采用集成電路以后，這些問題就得到了解決：由于電路元件及連線實質上已成為一體，作為一塊電路板上的不同元件，它們之間的電流交換速度大大增強，且電路的功耗亦大幅度降低，不僅提高了計算機的性能，還大大降低了計算機的成本。由于生產集成電路的主要原材料硅、鋁、水等一些化合物并不昂貴，但經過加工以后得到的集成電路產品的價值往往可以達到其材料價值的幾十倍，幾百倍甚至上千倍。在其價值成本中，大部分都是知識、技術與信息所增加的附加價值。這種附加價值主要集中在以集成電路為載體而體現出來的人類智慧的結晶-布圖設計的價值上。就象相同的磁帶因為錄制不同的歌曲其價值就會不同一樣，用相同的技術工藝在同樣的芯片上依不同的布圖設計所制作出的集成電路，其價值也是不同的。好的布圖設計制作出的芯片往往能具備更高的性能和工作速度。因此，集成電路的法律保護問題，歸根結底在于對其布圖設計的保護。

對布圖設計，世界各國的稱呼各有不同：美國稱之為掩膜作品，（Mask Work），日本稱之為電路布局（Circuit Layout），歐洲國家采用的是另一個英文單詞Topography（拓樸圖），而世界知識產權組織（WIPO）于1987年2月通過的《關于集成電路知識產權保護條約》（簡稱《WIPO條約》或《華盛頓條約》）中則采用了Layout-design（布圖設計）一詞。這些詞語字面上的表示雖各不相同，但其真正的含義都是相同的，即指集成電路中各種元件的三維配置。許多人認為布圖設計只是一種設計圖，就象建筑工程設計圖一樣。事實上布圖設計與建筑工程設計圖這種一般的二維設計圖是不同的，它是一種有許多不同層面的三維設計，每一層面上又有許多復雜的電路布圖裝置圖，而且最重要的是，真正可以用于實踐的布圖設計是經過了特殊的工藝按實物尺寸復制在玻璃板上，可以直接加工在芯片上的模本，即掩膜版?，F在世界上雖已有一些更先進的模本技術，但是最終布圖設計還是必須做成與集成電路產品實物一般大小的模本，才可算是完成了布圖設計的制作。在生產過程中，這些模本是直接被“做”到產品中去成為產品的一部分，而不是象建筑設計圖那樣本身與實際的建造結果之間并無聯系。一個小小的掩膜作品中所包含的電路設計圖往往可以是幾十張上千張甚至上萬張。設計一組布圖設計，需要付出巨大的創(chuàng)造性勞動，它代表著芯片開發(fā)中的主要投資，可占其成本的50%以上。布圖設計作為人類智力勞動的成果，具有知識產權客體的許多共性特征，應當成為知識產權法保護的對象，其特點主要表現在：

（一）無形性。

布圖設計作為一種元件的“三維配置”，這種配置方式本身是無形的、抽象的，是人類智慧的體現，但它可以通過有形的載體表現出來而為人所感知。當它被制作成芯片時，表現為一定的構形；當它被制成掩膜版時，表現為一定的圖形；當它被輸入計算機時，則以一定的數據代碼的方式存儲在磁盤之中。

（二）可復制性。

布圖設計具有可復制性，但其可復制性與一般著作權客體的可復制性不同。當布圖設計的載體為掩膜版時，它以圖形方式存在，這時只要對全套掩膜版加以翻拍，即可復制出全部的布圖設計。當布圖設計以磁盤為載體時，同樣可用通常的拷貝方法復制。當布圖設計的載體為集成電路芯片時，它同樣可以被復制，只是復制過程相對要復雜一些。復制者要先把芯片的塑料或陶瓷外殼打開，利用一臺高分辨率的照相機，把頂上的金屬聯接層照下來，再用酸把這層金屬腐蝕掉，對下面那層半導體材料照相，獲得該層的掩膜作品。照完后利用相同的方法再照下一層，如此一步一步做下去，就可以得到這一芯片的全套掩膜，依靠這套掩膜就可以模仿生產該芯片。這種從集成電路成品著手，利用特殊技術手段了解其布圖設計的方法被稱為“反向工程”方法。這種方法雖需一定的技術要求，但是比起原開發(fā)者漫長艱辛的開發(fā)過程，其所花費的時間和精力都只是后者的若干分之一。

（三）表現形式的非任意性。

布圖設計是與集成電路的功能相對應的。布圖設計的表現形式要受到電路參數、實物產品尺寸、工藝技術水平、半導體材料結構和雜質分布等技術因素和物理規(guī)律的限制，因此開發(fā)新的功能相同或相似的集成電路，其布圖設計不得不遵循共同的技術原則和設計原則，有時還要采用相同的線寬，甚至采用相同的電路單元。這就造成了對布圖設計侵權認定難度的加大，有關這一點，筆者將在后文論述。

由以上特點可以看出，布圖設計的無形性是知識產權客體的共性，可復制性是著作權客體的一個必要特征，表現形式的非任意性則是工業(yè)產權客體的特性，因此，布圖設計成為了一種兼有著作權和工業(yè)產權客體雙重屬性的特殊知識產權客體，很難在傳統(tǒng)的知識產權法律保護體系中得到完善的保護。因此要想求取良好適當的法律保護模式，就必須突破傳統(tǒng)的界限。針對布圖設計自身的特征，制定出專門的單行法律加以保護，這是世界上大多數國家的共識。我國也正是采用了此種立法方式。

二、我國集成電路布圖設計知識產權保護的理論體系

我國集成電路布圖設計的知識產權保護體系是在傳統(tǒng)知識產權法理論的基礎上，借鑒國外的一些理論和實踐建立起來的。這一理論體系的核心概念即布圖設計專有權。

（一）布圖設計專有權的概念和要素

1、概念

布圖設計專有權就是布圖設計的創(chuàng)作人或者其他權利人對布圖設計所享有的權利，具體來說，就是指國家依據有關集成電路的法律規(guī)定，對于符合一定手續(xù)和條件的布圖設計，授予其創(chuàng)作人或其他人在一定期間內對布圖設計進行復制和商業(yè)利用的權利。布圖設計專有權作為一種獨立的知識產權，既不屬于專利權，也不屬于著作權。而且，布圖設計專有權是以布圖設計為權利客體的，權利人對與布圖設計有關的集成電路或其中所含的信息并不享有權利。

2、要素

布圖設計專有權的要素包括三個，即布圖設計專有權的主體、客體和內容。

（1）布圖設計專有權的主體。

布圖設計專有權的主體，即布圖設計權利人，是指依照集成電路布圖設計保護法的規(guī)定，對布圖設計享有專有權的自然人、法人或其他組織。根據我國《集成電路布圖設計保護條例》的規(guī)定，能夠享有布圖設計專有權的人主要有以下幾類：

①布圖設計創(chuàng)作者或合作創(chuàng)作者

布圖設計的創(chuàng)作者或合作創(chuàng)作者即以自己的智力勞動單獨或共同完成布圖設計的人。由于布圖設計的各個部分是密不可分的，具有整體性，缺少任何一部分布圖設計都將無法完成預先希望達到的功能，因此，由多人共同創(chuàng)作完成的布圖設計其權利只能作為一個整體由各創(chuàng)作人共同享有，即使各創(chuàng)作人所創(chuàng)作的部分能夠與他人的部分相區(qū)分，他也不可能就這一部分設計單獨享有權利。但是法律允許合作者就布圖設計專有權的歸屬作出約定。

②主持創(chuàng)作布圖設計的法人或組織

根據我國《集成電路布圖設計保護條例》第9條第二款的規(guī)定：“由法人或者其他組織主持，依據法人或者其他組織的意志而創(chuàng)作，并由法人或者其他組織承擔責任的布圖設計，該法人或者其他組織是創(chuàng)作者?！庇煞ㄈ嘶蚪M織主持創(chuàng)作的布圖設計類似于版權法中的職務作品，其權利不由直接完成創(chuàng)作的人享有而由有關的單位享有。

③經約定可以享有權利的委托人

對于委托創(chuàng)作布圖設計的情形，我國的規(guī)定是：“受委托創(chuàng)作的布圖設計，其專有權的歸屬由委托人和受托人雙方約定，未作約定或者約定不明的其專有權由受托人享有?！彼砸蚴芪卸瓿傻牟紙D設計的專有權歸屬，首先依委托人與受托人的約定，雙方未約定或約定不明的，由受托人也就是直接完成創(chuàng)作行為的人享有布圖設計專有權。

④以上主體的權利繼受人

布圖設計權利人是自然人的，自然死亡之后，其專有權在法律規(guī)定的保護期內可依照繼承法的規(guī)定轉移。布圖設計專有權屬于法人或者其他組織的，法人或者其他組織變更、終止后，其專有權在法律規(guī)定的保護期內由承繼其權利、義務的法人或者其他組織享有，沒有承繼其權利、義務的法人或者其他組織的，則布圖設計進入公有領域。

另外，我國法律還規(guī)定外國人創(chuàng)作的布圖設計首先在中國境內投入商業(yè)利用的，依照我國的法律可享有布圖設計專有權。外國人創(chuàng)作的布圖設計其他作者所屬國同中國簽訂有關布圖設計保護協(xié)議或與中國共同參加有關布圖設計保護的國際條約的，也可依我國法享有布圖設計專有權。

（2）布圖設計專有權的客體。

《集成電路布圖設計保護條例》中規(guī)定，布圖設計專有權的客體是具有獨創(chuàng)性的布圖設計。這一規(guī)定與《WIPO條約》①中的規(guī)定是一致的，我國已是該條約的正式簽字國。布圖設計的獨創(chuàng)性是指該布圖設計是創(chuàng)作者自己的智力勞動成果，并且在其創(chuàng)作時該布圖設計在布圖設計創(chuàng)作者和集成電路制造者中不是公認的常規(guī)設計。但如由常規(guī)設計組成的布圖設計，其組合作為整體符合前述條件的，也是受到保護的客體。這一規(guī)定是為保護集成電路進一步發(fā)展而作的特別規(guī)定。我國法對布圖設計的保護，不延及思想、處理過程、操作方法或者數學概念等。具體來說，一項布圖設計要取得專有權，必須具備以下的條件：

①實質要件：申請保護的布圖設計必須具有原創(chuàng)性。

具有原創(chuàng)性包括兩層含義，一是指該布圖設計必須是創(chuàng)作人自己智力勞動的成果，而非簡單復制他人的布圖設計。二是指該布圖設計應具備一定的先進性，即它在創(chuàng)作完成時不能是當時集成電路產業(yè)中常用的，顯而易見的或為人所熟知的。

對原創(chuàng)性的規(guī)定，大多數國家都大致相同，《WIPO條約》中對此亦作出了詳細的規(guī)定，我國作為集成電路技術較為落后的發(fā)展中國家，作出這樣的規(guī)定有利于鼓勵有關技術人員的積極性和主動性，以促進集成電路產業(yè)的發(fā)展。

②形式要件：即取得保護的布圖設計在形式上必須具備的條件。

我國以登記作為布圖設計取得權利保護的形式要件。

我國已規(guī)定了一套類似計算機軟件版權登記的布圖設計權登記制度。如果不進行登記，權利人將很難證明其布圖設計在創(chuàng)作完成時是非顯而易見的，因為布圖設計的發(fā)展十分迅速，等到侵權糾紛出現時，舉證已相當困難，建立一套登記制度即可在很大程度上解決這一難題。

（3）布圖設計專有權的內容

布圖設計專有權的內容即指布圖設計專有權的具體權能。根據《集成電路布圖設計保護條例》的規(guī)定，我國的布圖設計專有權的權能主要包括：

①復制權，即權利人有權通過光學的、電子學的方式或其他方式來復制其受保護的布圖設計或者含有該布圖設計的集成電路。這種復制（reproduce）與版權法中的復制（copy）是不同的，它必須通過特殊的方法實現，實際上是一種重新制作。所以，我國《條例》中明確規(guī)定：“復制，是指重復制作布圖設計或者含有該布圖設計的集成電路的行為?！?/p>

②商業(yè)利用權，即布圖設計權人享有的將受保護布圖設計以及含有該受保護的布圖設計的集成電路或含此種集成電路的產品進行商業(yè)利用的權利。各國立法對此權利內容的規(guī)定不完全相同，但一般都包括出售權、出租權、展覽陳列權以及為商業(yè)目的或其他方式的利用而進口的權利等。我國法所規(guī)定的商業(yè)利用，是指為商業(yè)目的進口、銷售或者以其他方式提供受保護的布圖設計，含有該布圖設計的集成電路或者含有該集成電路的物品的行為。

值得注意的是，從各國現有的集成電路法規(guī)定看，布圖設計權均不包括任何精神權利，且布圖設計權不影響權利人根據其他法律而對布圖設計所享有的權利。

（二）布圖設計專有權的權利限制

作為一種知識產權，和專利權及版權一樣，布圖設計權的行使也存在一定的限制。從各國立法的情況來看，對布圖設計權利的限制主要有以下幾種：

1.合理使用。這與版權中的合理使用相類似，主要包括為個人目的而復制或利用和為教學研究而復制或利用。

2.合理的反向工程。反向工程是現代集成電路工業(yè)發(fā)展的主要手段之一，但是反向工程也具有一定的特殊性，因為在復制他人布圖設計時也可能會用到反向工程的技術，以科學研究為目的的反向工程是合法的，而單純?yōu)楂@取他人布圖設計而進行的反向工程則是非法的，這又涉及到一個侵權認定的問題。

3.權利窮竭。布圖設計權人或經其受權的人將受保護的布圖設計或含有該布圖設計的集成電路產品投入市場以后，對與該布圖設計或該集成電路產品有關的任何商業(yè)利用行為，不再享有權利。

4.善意買主。即基于善意，不知道有關半導體芯片產品的保護的存在而購買了該半導體芯片產品的人。這些人的行為是不能構成布圖設計侵權的。

5.強制許可。即在一定條件下，一國政府可以不經布圖設計權利人的同意強制作可他人或有關的組織使用其布圖設計。這一做法主要由一些發(fā)展中國家采用，一些發(fā)達國家如美國對此持反對意見?！禬IPO條約》對強制許可采取了肯定的態(tài)度，允許締約各國根據自己實際情況在法律上規(guī)定強制許可制度。

根據我國《集成電路布圖設計條例》第四章的規(guī)定，我國對布圖設計專有權行使的限制主要體現在以下這幾個方面：

（1）為個人目的或者單純?yōu)樵u價、分析、研究、教學等目的而復制受保護的布圖設計的。

（2）在依據前項評價、分析受保護的布圖設計的基礎上，創(chuàng)作出具有獨創(chuàng)性的布圖設計的。

（3）對自己獨立創(chuàng)作的與他人相同的布圖設計進行復制或者將其投入商業(yè)利用的。

（4）受保護的布圖設計、含有該布圖設計的集成電路或者含有該集成電路的物品，由布圖設計權利人或者經其許可投放市場后，他人再次商業(yè)利用的。

（5）在國家出現緊急狀態(tài)或者非常情況時，或者為了公共利益的目的，或者經人民法院、不正當競爭行為監(jiān)督檢查部門依法認定布圖設計權利人有不正當競爭行為而需要給予補救時，國務院知識產權行政部門可以給予使用其布圖設計的非自愿許可。但是取得非自愿許可的自然人，法人或其他組織應向布圖設計權利人支付合理的報酬，其數額由雙方協(xié)商；雙方不能達成協(xié)議的，由國務院知識產權行政部門裁決。

由以上這些規(guī)定可以看出，我國基本上采用了與《WIPO條約》相似的規(guī)定，這有利于我國的集成電路布圖設計與國際法律規(guī)定的接軌。

（三）布圖設計侵權及其認定

所謂布圖設計侵權，即指侵犯了布圖設計權利人的權利，依法應承擔法律責任的行為。它主要包括非法復制與非法進行商業(yè)利用兩種。其中非法進行商業(yè)利用的行為比較容易認定，也易取證，但對非法復制的認定卻存在一定的難度。非法復制主要有兩種：

1.完全復制，即將原布圖設計原封不動照搬下來。這種情況比較好認定，因為開發(fā)一種布圖設計是一項艱巨復雜的腦力勞動，兩個相互獨立的開發(fā)人在互不接觸的情況下獨立開發(fā)的兩種功能相同的布圖設計，雖然在電路原理上有可能相似，但是表現在掩膜版上的具體元件布置、連線等布局完全一模一樣的可能性幾乎為零，因此在實踐中如發(fā)現兩種完全一樣的布圖設計，那么必定是后一布圖設計人復制了前一設計人的布圖設計，舉證責任主要集中在開發(fā)時間先后上，如果規(guī)定有布圖設計的登記制度，這就比較容易認定。

2.部分復制，即仿制，這是目前存在的布圖設計侵權行為中占比重最大，而且也是最難認定的一種侵權行為。它之所以難以認定的主要原因是布圖設計中有許多共同遵循的基本電路原理和技術原則，再加上新舊布圖設計之間需有兼容性的要求，在功能相類似的布圖設計中不可避免地會有一些相同或相似的地方。因此許多布圖設計侵權人在獲取他人布圖設計作品以后，將一些無關緊要的元件位置作一定的改動，在電路設計連線上再作一些調整，就會使新的布局與原有的布局很不相同，尤其在制作成集成電路產品以后，肉眼無法觀察，必須借助機器進行復雜的技術處理后才能認定，這就更增加了對此種侵權行為認定的難度。

筆者認為，在認定這種侵權行為時必須抓住兩個關鍵：一是兩種布圖設計是否實質相似，二是另一布圖設計創(chuàng)作人是否曾接觸過受保護的布圖設計。確定了這兩點，侵權的判定即可成立。對是否實質相似的認定，主要可從兩個方面著手：（1）從設計組成上看，首先在量上確定，兩種布圖設計相同的部分有多少，占全部布圖設計的比重有多大，一般而言，相同的越多，是復制的可能性就越大，另外在質上可考察相同的部分在整個設計中所起的作用是否相同，如果起的都是核心的作用，那么就很容易構成實質相似。（2）從功能上看，兩種布圖設計的功能是否相同是二者是否實質相似的根本要件，如果兩種功能完全不同的布圖設計，即使其元件布局、線路布置絕大部分相同，也不可能構成實質相似。抓住了這兩個關鍵，對于仿制的侵權認定就相對容易了。

總之，我國的《集成電路布圖設計條例》已初步建立了我國的集成電路布圖設計的知識產權保護理論體系，對布圖設計侵權作了規(guī)定，并且規(guī)定了侵權人應當承擔的法律責任。但我們仍需要在今后的布圖設計權利保護實踐中進一步改善我國的保護制度，使布圖設計專有權的保護更全面更完善，從而促進我國集成電路產業(yè)的進一步發(fā)展。

[注   釋]：

①即《關于集成電路的知識產權條約》（Treaty on the Intellectual Property in Respect of Integrated Circuits），是世界知識產權組織（WIPO）于1989年5月在華盛頓通過的一部國際條約，簡稱《WIPO條約》。現在已在這個條約上簽字的國家有埃及、加納、利比里亞、危地馬拉、南斯拉夫、贊比亞、印度和中國等。

[參考書目]

1. 鄭成思著《計算機軟件與數據的法律保護》，法律出版社，1987版。

2. 鄭成思著，《信息、新興技術與知識產權》，中國人大出版社，1986版。

3. 英明初著，《計算機軟件的版權保護》，北京大學出版社，1991年8月版。

4. 唐光良、董炳和、劉廣三著，《計算機法》，中國社會科學出版社，1993年11月版。

5. 劉江彬著，《計算機法律概論》，北京大學出版社，1992年7月版。

6. 趙震江主編，《科技法學》，北京大學出版社，1991版。

篇5

關鍵詞：集成電路設計;集成系統(tǒng);本科專業(yè);創(chuàng)新型人才;課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）35-0049-03

一、引言

集成電路產業(yè)是信息產業(yè)的基礎和核心，是推動信息產業(yè)發(fā)展的源泉和動力。國務院于2000年6月25日頒發(fā)了《鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展的若干政策（18號）》，大力支持和鼓勵我國集成電路產業(yè)的發(fā)展。在國家政策的扶持下，我國集成電路設計業(yè)發(fā)展迅猛，伴隨著國內集成電路的發(fā)展，對集成電路設計相關人員的需求也日益增加。教育部于2003年開始批準設置“集成電路設計與集成系統(tǒng)”目錄外本科專業(yè)，2012年普通高等學校本科專業(yè)目錄中調整為特設專業(yè)，以適應國內對集成電路設計與應用人才的迫切需求，截止2014年，全國已有28所高校設置“集成電路設計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)。國務院于2011年1月28日頒發(fā)了《進一步鼓勵軟件產業(yè)和集成電路產業(yè)發(fā)展的若干政策（新18號）》，要求高校要進一步深化改革，加強集成電路設計相關專業(yè)建設，緊密結合產業(yè)發(fā)展需求及時調整課程設置、教學計劃和教學方式，加強專業(yè)師資隊伍、教學實驗室和實習實訓基地建設，努力培養(yǎng)國際化、復合型、實用型人才。

“集成電路設計與集成系統(tǒng)”專業(yè)涉及的新概念、新技術、新方法不斷涌現，是一個工程性和實踐性很強的本科專業(yè)。集成電路領域技術和管理人才嚴重不足、人才質量普遍不高已成為制約我國集成電路產業(yè)健康、快速發(fā)展的瓶頸。國家集成電路產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出加強人才培養(yǎng)，著力發(fā)展芯片設計業(yè)，2014年6月，國務院印發(fā)《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》進一步指出，要著力發(fā)展集成電路設計業(yè)，加大人才培養(yǎng)力度。因此，研究適合本專業(yè)的理論與實踐并重融合的課程體系，培養(yǎng)創(chuàng)新型集成電路設計人才具有十分重要的現實意義和歷史意義。

二、集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點

集成電路是推動當前經濟發(fā)展的重要技術，由于集成電路設計與集成系統(tǒng)領域發(fā)展迅速且新知識、新技術層出不窮，多學科交叉融合，畢業(yè)生就業(yè)具有國際性，要求教學體系和實踐平臺建設必須跟上最新的產業(yè)需求，才能培養(yǎng)出適合社會和企業(yè)需要的集成電路設計與集成系統(tǒng)創(chuàng)新型人才。在進行集成電路設計與集成系統(tǒng)領域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)時我們需要緊緊抓住以下幾點。

1.集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)是新興專業(yè)，國內還沒有形成該專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范，目前國內各高校該專業(yè)的教學計劃是從國外或者相關專業(yè)延伸來的，系統(tǒng)性、完備性差，還沒有形成完整的知識體系。

2.集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領域的交叉學科，因此要利用綜合性學科知識為該類人才的素質培養(yǎng)服務，從注重單一知識和能力的培養(yǎng)，要轉變到注重綜合知識和能力的培養(yǎng)。

3.集成電路設計與集成系統(tǒng)是國家特設專業(yè)，根據高校自身辦學特色和市場需求設置的專業(yè)，需要針對企業(yè)對該類人才的需求，將企業(yè)需求融入課程體系，與企業(yè)聯合制定培養(yǎng)方案，建立核心課程體系，實時調整專業(yè)課程教學內容。

4.集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有較強的工程性和實踐性，不僅要具有較強理論知識基礎，而且要具有較好的工程實踐能力以及一定的創(chuàng)新能力，需要建立一種基于項目驅動的多層次的實踐教學體系，保障四年工程實踐訓練不斷線，逐步提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

三、集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系的構建

根據集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點，按照通信、計算機和集成電路融合發(fā)展的科學規(guī)律，結合我校學科專業(yè)優(yōu)勢特色，確立了本專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系。

（一）人才培養(yǎng)目標

2006年全國科技大會上提出，到2020年，我國將建成創(chuàng)新型國家，使科技發(fā)展成為經濟社會發(fā)展的有力支撐。具有較強的自主創(chuàng)新能力是創(chuàng)新型國家的主要特征之一，只有培養(yǎng)具創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，才能提升自主創(chuàng)新能力。集成電路產業(yè)是關系國民經濟和社會發(fā)展全局的基礎性、先導性和戰(zhàn)略性產業(yè)，是最能體現科技進步對創(chuàng)新型國家貢獻率的行業(yè)。

因此，本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，適應社會主義現代化建設和信息領域發(fā)展需要，掌握寬廣的人文知識、堅實的自然科學知識以及扎實的專業(yè)知識，具備工程實踐能力和創(chuàng)新能力，具有自主學習集成電路與集成系統(tǒng)領域前沿理論和技術的能力，能在集成電路與集成系統(tǒng)領域從事研究、設計、實現、應用的高素質創(chuàng)新型人才，為全面實現創(chuàng)新型國家提供強有力的支撐。

（二）人才培養(yǎng)規(guī)格

集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領域的交叉學科，如圖1所示。其中，圖1中①就是通信算法（應用）的直接IC（實現）化的ASIC、FPGA電路或者可重構電路;②就是算法（應用）的指令集合（體系結構）化的目標程序;③就是指令集合（體系結構）的IC（實現）化的處理器;④就是集成電路技術發(fā)展推動的先進處理器。

根據多學科融合發(fā)展和人才培養(yǎng)目標定位，確定了本專業(yè)知識、能力、素質的人才培養(yǎng)規(guī)格如下。

1.知識結構要求。（1）具有堅實的自然科學理論基礎知識、電路與系統(tǒng)的學科專業(yè)知識、必要的人文社會科學知識和良好的外語基礎。（2）具有通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)結構、信號處理等相關學科領域的基礎知識。（3）掌握集成電路與集成系統(tǒng)領域的基礎知識和工程理論。（4）掌握集成電路與集成系統(tǒng)電子設計自動化（EDA）技術。

2.能力結構要求。（1）具有使用電子設計自動化（EDA）工具進行集成電路與集成系統(tǒng)設計的能力。（2）具有較強的科學研究、工程實踐及綜合運用所學知識解決實際問題的能力。（3）具有了解本專業(yè)領域的理論前沿、發(fā)展動態(tài)和獨立獲取知識的能力。（4）具有自主學習能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同工作與組織能力。

3.素質結構要求。（1）具有良好的思想道德修養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)、身心素質。（2）具有奉獻精神、人際交往意識和團結協(xié)作精神。（3）具有一定的文學藝術修養(yǎng)、科學的工程實踐方法。（4）具有一定的國際化視野、求實創(chuàng)新意識。

（三）課程體系

集成電路系統(tǒng)設計涵蓋“系統(tǒng)設計、邏輯設計、電路設計、版圖設計”四個設計層次，課程體系應覆蓋四個設計層次需要的所有知識點，各知識點之間要具有連貫性、系統(tǒng)性和完備性。集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有很強的工程性和實踐性，通過計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統(tǒng)設計能力、集成電路設計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強化學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個多學科的交叉新興專業(yè)，課程體系中應該包含通信、計算機和集成電路的相關知識點，各知識點之間要具有交叉融合性。集成電路系統(tǒng)設計是一個高速發(fā)展的學科領域，知識和技術更新速度非?？?，課程體系應該體現先進性，使得學生能夠接近先進的技術前沿，同時課程體系中也應該包含一些面向企業(yè)的工程設計與實踐的實用性課程，進一步提高學生的就業(yè)競爭力和工程創(chuàng)新能力。

因此，根據人才培養(yǎng)規(guī)格和特點以及課程體系的連貫性、系統(tǒng)性、完備性、融合性、先進性和實用性，結合我校自身優(yōu)勢特色，構建了如下頁圖2所示的知識、能力、素質協(xié)調統(tǒng)一的理論與實踐并重融合的課程體系。課程體系以能力培養(yǎng)為導向，集中實踐環(huán)節(jié)為支撐，核心課程為基礎，一組集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程培養(yǎng)一種能力。同時，設置綜合素質教育模塊和課外科技創(chuàng)新活動模塊，提升學生的工程素質和創(chuàng)新能力。

課程體系主要突出計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統(tǒng)設計能力、集成電路設計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進行分學年重點培養(yǎng)。第一學年主要培養(yǎng)學生的計算機應用能力，第二學年主要培養(yǎng)學生的電子技術應用能力，第三學年主要培養(yǎng)學生的嵌入式系統(tǒng)設計能力和集成電路設計能力，第四學年主要培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，通過設置“數字集成電路”、“混合信號集成電路”、“嵌入式系統(tǒng)”三個方向課程模塊，實現人才的個性化培養(yǎng)。

通過嵌入式系統(tǒng)設計能力、集成電路設計能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中的集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程設置，將集成電路設計與通信/計算機相結合，體現課程體系的交叉融合性。將集成電路系統(tǒng)設計層次中的“系統(tǒng)設計”貫穿于工程創(chuàng)新能力、嵌入式系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)，“邏輯設計”體現在電子技術應用能力培養(yǎng)中，通過“電路設計”與“版圖設計”實現集成電路設計能力的培養(yǎng)，實現了課程體系的系統(tǒng)性和完備性，通過教學內容的組織實現知識的連貫性。

課程體系設置了一系列集中實踐環(huán)節(jié)和獨立設課實驗（集成電路EDA技術實驗、微處理器設計實踐）以及課內實驗，在教學內容的組織上將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)（包括算法、體系結構、集成電路）設計與實現的科研成果融入教學過程，實現四年工程實踐訓練不斷線，體現課程體系的工程性和實踐性。同時通過下一代無線通信系統(tǒng)的核心器件――SDR系統(tǒng)處理芯片設計為牽引，設置通信集成電路系統(tǒng)工程設計與實踐相關課程，采用世界主流EDA廠家先進EDA工具完成集成電路EDA技術實驗以及集成電路系統(tǒng)設計，實現課程體系的先進性和實用性。

（四）教學內容組織思路

以“高級語言程序匯編語言程序機器指令序列計算機組成（CPU、存儲器、輸入輸出、數據通路與控制單元）計算機部件設計計算機部件（FPGA和專用集成電路）實現整機（FPGA或專用集成電路）實現面向通信、信號處理領域系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)、數字集成電路、模擬集成電路）設計與應用”為主線組織教學內容，體現知識的連貫性，培養(yǎng)學生的計算機應用能力、電子技術應用能力、嵌入式系統(tǒng)設計能力、集成電路設計能力。通過通信集成電路系統(tǒng)工程設計與實踐（包括數字集成電路工程設計與實踐、嵌入式SoC工程設計與實踐、模擬集成電路工程設計與實踐等），將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)的設計與實現的科研項目成果融入課堂教學，貫徹我校“教研統(tǒng)一”辦學理念，突顯我校信息通信行業(yè)優(yōu)勢特色，培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力。

四、結論

課程體系設置是專業(yè)建設中的關鍵核心問題，對人才的培養(yǎng)質量起決定性的作用。本文充分考慮了集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)多學科交叉融合、工程實踐性強等特點，結合我校本專業(yè)在通信專用集成電路設計、專用處理系統(tǒng)設計方面的優(yōu)勢特色，形成了通信、計算機與集成電路設計相結合、理論教學與項目實踐相結合的課程體系。以能力培養(yǎng)為導向，以集成電路設計和嵌入式系統(tǒng)設計融合為主線組織教學內容，培養(yǎng)學生的集成電路設計與嵌入式系統(tǒng)設計（計算機應用、電子技術應用、微系統(tǒng)設計）能力，通過面向通信領域的集成電路與嵌入式系統(tǒng)工程設計與實踐，提高學生的工程創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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關鍵詞：集成電路；噪聲問題；探討處理

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 17-0000-01

The Noise Problem Study in Integrated Circuit Design

Tuo Yunfeng

(Wuhan University,Institute of Microelectronics and Information Technology,Wuhan430070,China)

Abstract:The development of integrated circuits in convenience to our lives,while also constantly improve their own.In integrated circuit design,noise has become an urgent need to address the problem.This article analyzes several common integrated circuit design in the form of noise problems and treatment for the relevant parties for reference.

Keywords:Integrated circuit;Noise problems;Treatment talking

大規(guī)模集成電路的不斷興起給人們帶來的方便有目共睹，但同時其存在的噪聲問題也是備受關注的。隨著器件集成化縮小化的不斷推進，噪聲已成為一個不可忽視的問題。尤其近年來創(chuàng)新邏輯設計等先進技術的推進使得噪聲問題從模擬混合信號領域延伸到純模擬數字設計領域，導致噪音問題的進一步擴大化。因為當一個敏感電路接收比較弱的信號時，任何的數據都有可能跟其影響因素相關，而噪聲恰恰是重要的一環(huán)，稍有不慎噪聲可能影響整個敏感電路的工作和性能，更為嚴重的情況可能毀掉整個芯片。所以我們有必要對于集成電路設計中的噪聲問題進行探討，力爭找到比較合適的辦法避免噪聲或者盡量將噪聲降到不影響整個電路工作的范疇。雖然這是一個有挑戰(zhàn)性的工作，但它卻是一個非常有意義的工作。

一、關于襯底噪聲問題的分析

一般而言，在設計混合信號集成電路中，不管是模擬電路還是數字電路，二者是處在同一個襯底上的。這種情況下襯底噪聲將成為最大的問題。因為對于數字部分來講，處在高頻下將有大量的門電路呈周期性轉換狀態(tài)，而且從電源線上吸收尖刺電流，這些統(tǒng)統(tǒng)注入襯底將被比較敏感的模擬電路所吸收，最終可能會造成虛假信息，這就是襯底噪聲的危害所在。

對于這個問題的解決方法可以從襯底的制作工藝和電路設計兩方面來考慮。一方面，相對來講低摻雜的襯底因為其電阻大，耦合小等優(yōu)點更適合于混合信號芯片，降低其噪聲影響。另一方面，現在工藝在外延層與襯底層之間嵌入薄的絕緣體，這樣也減少了電路之間的耦合，解決襯底噪聲的途徑，最簡單的方法就是在易受噪聲影響的模塊周圍做一大圈姐弟的襯底接觸，也就是在噪聲路徑上放上一些暢通的出口以消除噪聲的隨意傳播，當噪聲企圖通過襯底從上面的模塊離開時，首先遇到的是一個接地的襯底接觸，由于這個接觸是接地的，所以會把任何噪聲電壓和噪聲電流都吸引到襯底接觸那里。這種襯底接觸也叫做保護環(huán)，保護環(huán)也可以防止一個器件注入的少子影響其他器件的工作。

二、關于連線引入噪聲問題的分析

關于連接線引入噪聲問題，筆者認為應該從版圖設計和電路設計兩方面努力。

（一）版圖設計中的噪聲問題處理

一般情況下，為避免噪聲問題，我們在繪制匹配器件版圖時往往要求不連接匹配器件的導線不穿過它們。如果非要背道而馳的話就要想辦法用屏蔽層將走線跟匹配器隔開，并使得屏蔽線接地，這樣可以避免內部敏感器件接收不必要的外部噪音。當然，如果一個敏感信號必須要屏蔽任何感染，那么它也可以選用這種方法。同時，這種接地方法的理念也是可以延伸的。假如有其他信號經由這個敏感信號，那么為了防止噪聲可以在信號兩邊都做屏蔽線，甚至可以將其直接接地到一個金屬屏蔽盒里，這樣所有的干擾都不影響到這條信號線，噪聲問題自然迎刃而解。

（二）電路設計中噪聲問題的處理

首先，因為其供電信號線的傳輸信號比較頻繁，所以噪聲問題也較為常見。這就要求我們設計人員要注意在供電導線上接一些容值相對比較大的去耦電容，可以通過把電源線和地線交疊排列，形成寄生去耦電容，這么多電容合起來，完全可以實現降噪的目的。

其次，差分信號傳輸線也是一個比較受關注的話題。電路中常會出現這樣一對導線，它們來自同一模塊傳遞同樣的信息，只是狀態(tài)正好相反。在版圖中通常把它們并行靠近著連接到另一個模塊，當它們接近一條帶有噪聲的信號線時會同時耦合到噪聲，每條導線上都會有噪聲尖峰。而差分線會把這兩個信號做差，就會減掉尖峰信號，得到清晰的高電平或低電平數據。事實證明這種設計方法有很強的抗噪聲能力。

最后，在電路設計時還有一定的靈活性，我們可以設計時鐘控制，讓噪聲模塊和敏感電路模塊在不同時間周期內進行各自的工作。這樣也可以消除噪聲對敏感電路的干擾，但是這樣設計有一定的局限性，設計時要仔細考慮。

三、總結

綜合全文，本文通過對集成電路中噪聲問題的探討，說明版圖設計和電路具體設計對于整個集成電路降噪來講是十分重要的。同時，作為一個工作人員，我們一定要重視電路中的噪聲影響，在設計電路的過程中一定要把這一問題當作重要問題來考慮，只有這樣我們在工作中才不會出現疏漏，設計出來的電路才具有實用性。

參考文獻：

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【關鍵詞】熱敏電阻;集成運放;電壓比較器;報警電路

引言

作為一種模擬集成電路，集成運算放大器結構簡單、用途寬廣，具有高靈敏度和功能靈活等多種優(yōu)勢。負溫度系數（NTC）型熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，二者組合可組成溫度報警電路。溫度的檢測與控制電路在實際應用中比較廣泛，一般用晶體管制作而成的電路，測量誤差大，且電路比較復雜。用熱敏電阻和集成運放組成的溫度報警電路可實現溫度的檢測及報警功能，可以克服此類問題。

此電路實驗在教學中已經應用，由于電路簡單，所用的元件較少，操作容易，實驗效果直觀、顯著，學生很感興趣，加深了學生對集成運放的理解，提高了實驗動手能力。

1.NTC熱敏電阻的介紹

NTC（Negative Temperature Coefficient） 的中文意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件。而NTC熱敏電阻器就是指負溫度系數熱敏電阻器，它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝加工制造而成的。此類金屬氧化物材料都具有半導體的性質，因為它們的導電方式完全類似鍺、硅等半導體材料。在溫度低時，此類氧化物材料的載流子（電子或空穴）數目較少，導致其電阻值較高;當溫度升高時，載流子數目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍一般在100～1000 000，溫度系數在-2%～-6.5%[1]?？蓪TC熱敏電阻器廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合。NTC熱敏電阻RT的溫度特性如圖1所示。雖然它的電阻與溫度變化曲線的線性度并不太好，但由于它是單值函數（即溫度一定時，其阻值也是一定的單值。）如果設定100℃時電路自動報警，則這100℃即為閾值溫度TTH，在特性曲線上可找到100℃對應的RT的電阻值。

圖1 熱敏電阻RT的溫度特性曲線

2.集成運放組成的單限電壓比較器

在自動化系統(tǒng)中，信號幅度的比較、信號幅度的選擇、信號的采樣和保持、信號的濾波等都是在信號處理方面經常遇到的問題。本設計需要應用由集成運放組成的比較信號幅度電路――電壓比較器，集成運算放大器是電壓比較器的核心器件[3]。電壓比較器是集成運放在非線性工作狀態(tài)下的一種具體應用。而電壓比較器，是一種用來比較輸入信號電壓大小的電子電路。它可以將連續(xù)變化的模擬信號轉換成僅有兩個高、低狀態(tài)的矩形波。集成運放工作在非線性區(qū)時，若，則運放輸出正向電壓;若，則運放輸出負向電壓。這是電壓比較器的理論基礎。圖2為最基本的電壓比較器和其電壓傳輸特性圖。兩個輸入端中的一個端子為參考端，參考電壓為UR，另一個端子（比如同相端）作為信號輸入端，比較信號電壓與參考電壓，當信號電壓小于參考電壓時，輸出則為高電平，反之輸出則為低電平。由此可得到電壓傳輸特性曲線[4]。電壓比較器通常用于越限報警、模數轉換和波形變換等場合。

圖2 基本電壓比較器及電壓傳輸特性曲線

3.電路原理圖及其工作原理

3.1 電路原理圖

電路原理圖如圖3所示。

圖3 基于集成運放的溫度報警電路圖

3.2 電路工作原理

負溫度系數熱敏電阻RT用來檢測功率器件溫度（可將其粘在散熱片上）或待測環(huán)境溫度（如置于恒溫箱），UCC為直流穩(wěn)壓電源，RT和R1串聯，A點電位VA為電阻R1兩端所分得的電壓。電阻R1阻值近似不變。R2和組成分壓器，調節(jié)RP可改變VB（電位器中心頭的電壓值）的電壓。

VB值為比較器設定的閾值電壓，稱為VTH。若希望100℃時電路自動報警，則VTH的值應等于100℃時的VA值。當，比較器輸出低電平，二極管導通，三極管截止，電路不報警，為正常狀態(tài)。當，比較器輸出高電平，二極管截止，三極管導通，指示燈亮，同時揚聲器發(fā)出尖銳的報警聲。

3.3 電路的保護措施

3.3.1 輸入保護

一般情況下，集成運放工作在開環(huán)（即未引反饋）狀態(tài)時，易因差模電壓過大而損壞;在閉環(huán)狀態(tài)時，易因共模電壓超出極限而損壞。本文設計的電路原理圖中所加的二極管限幅電路就是為了限制集成運放的差模輸入電壓，保護其輸入級，以免損壞運放。此外，該電路只要改變VTH值，就可以很方便地改變閾值溫度，適合不同的工作要求。

3.3.2 輸出保護

電路原理圖中，在集成運放輸出端，由限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ組成輸出端保護電路。限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ構成限幅電路，它一方面將負載與集成運放輸出端隔離開來，限制了運放的輸出電流，另一方面也限制了輸出電壓的幅值。當然，任何保護措施都是有限度的，若將輸出端直接接電源，則穩(wěn)壓管會損壞，使電路的輸出電阻大大提高，影響了電路的性能。

4.結束語

熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而變化，本文以負溫度系數（NTC）型熱敏電阻來進行溫度測量，將溫度信號轉化為電壓信號，輸送到由集成運放工作于非線性區(qū)構成的電壓比較器中，與閾值電壓進行比較。若高于閾值電壓，則電壓比較器輸出為高電平，此時三極管導通，報警電路工作。該電路是熱敏電阻和集成運放結合的具體應用實例，有助于加深學生對相關知識的理解和應用。

參考文獻

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[2]方佩敏.電壓比較器工作原理及應用（中）[J].無線電， 2005，1：63.

[3]張小梅.集成運放在煙霧報警器電路中的應用[J].信息通信，2013，2.

[4]乜國荃.集成運放和電壓比較器[J].青海師范大學學報（自然科學版），2006，2：48.

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論文摘要：電子線路CAD技術在高職的電子信息工程技術專業(yè)中是非常重要的一門課程，在電子設計以及畢業(yè)設計中都講用到該技術。電子線路CAD技術主要是用來繪制電路圖，并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列，從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術在高職電子設計中的應用進行研究。

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業(yè)知識，動手能力是在學好專業(yè)知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業(yè)的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業(yè)知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發(fā)揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業(yè)知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發(fā)現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業(yè)教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規(guī)范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養(yǎng)的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用[J].中國現代教育裝備，2010，(15):55～57.

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關鍵詞：城市道路改擴建工程平面縱斷面橫斷面

隨著區(qū)域經濟發(fā)展,由于道路交通量增長、舊路面老化、高度城市化難于選擇新線路方案等諸多原因,利用道路改擴建提高道路的通行能力已成為區(qū)域道路網絡升級的重要方式。然而，改擴建道路與新建道路存在諸多差異，依據工程實踐經驗和技術理論，本文將對道路改擴建工程的平面、縱斷面、橫斷面、路面結構之設計要點和方法進行探討。

一、 平面線形設計

在舊路調查及相關資料基礎上，改擴建時需兼顧工程經濟和道路運營安全， 靈活運用技術標準，盡量充分利用舊路。

舊路改擴建利用段落應遵循“單側拼接(拓寬)為主，局部分離為輔”的原則。對于線形抬高段落，可采取完全擬合利用舊路平面線形，采用單側拼接(拓寬)方式；對于平曲線半徑過小，曲線間直線長度過短或者線形組合不良的段落，可進行線形優(yōu)化調整，并針對舊路的不同現狀，采取不同的平面線形調整方案。

1 消除老路幾何線形的安全隱患

對于舊路交通事故多發(fā)地段，應研究分析其原因從而在改擴建中完全消除這些隱患。

(1)例如舊路為二級公路，其平面線形某處存在半徑為R=1050m、R=250m右偏同向平曲線，中間夾直線長190 m。根據《公路路線設計規(guī)范》(JTGD20―2006) (以下簡稱《路規(guī)》)，此段同向平曲線夾直線最小長度不能滿足6 (設計車速80 km／h，應為480m) 要求，故視線誘導不好，視距不良，同時半徑R=250m路段內經常發(fā)生交通事故。根據《路規(guī)》及運行速度理念，把該路段線形改造為11 50、450m 的卵形曲線，經路線透視圖及視距檢驗，視線誘導良好，并滿足視距要求。線形改造詳見圖1、2。

圖1 舊路原有線形(右偏同 圖2 舊路改建后線形(卵形曲線)(單位：m)

向平曲線夾直線)(單位：m)

(2)例如舊路為二級公路，設計車速為40km／h，改建為高速公路，設計車速80km／h。通過對舊路平面線形核查，發(fā)現舊路多處曲線間的夾直線長度不滿足現行規(guī)范要求。因此，在舊路改建利用段，對于夾直線長度較短的同向曲線，采用卵形曲線盡量擬合舊路；對于前后都比較順直且直線長度達到240m(3v)的同向曲線，則可直接擬合利用；對于反向曲線間直線長度小于160 m( 2 v )的情況， 可通過加大兩端緩和曲線的A值，用緩和曲線代替直線來擬合利用舊路線形。

2 局部困難路段采用分離式路基方案，同時適當降低路線平縱指標對于地形復雜的局部困難路段，舊路平面指標偏低。若單側拼(拓)寬，導致線形標準太低或者工程量太大或存在安全隱患，經綜合考慮采用分離式路基方案。在保證行車安全的前提下，可適當降低個別路段的平縱指標，改建利用老路作半幅，采用相對較高標準新建另外半幅。

3 注意相鄰路段指標連續(xù)與均衡

道路的改擴建設計，其平面線形應以曲線為主，以適應復雜多變的山嶺重丘地形。

(1)對于S形曲線，兩圓曲線半徑之比應盡量控制在1／2之內，使相鄰路段的線形連續(xù)均勻變化，保證運行速度差異較小。

(2)對于多組S形 曲線，一方面應保證其半徑變化連續(xù)，另一方面保證其曲線長度相對均衡，避免出現連續(xù)長度較短且對安全不利的多組S形曲線。

(3)對于半徑小的平曲線，要避免出現小偏角且曲線長度較短的方案， 盡量加長曲線長度，避免C形和凸形平曲線，以利于行車安全。

二、路線縱斷面設計

舊路縱斷面設計應該是主要的設計內容，因為這直接關系到道路改造的經濟效果與使用效果。換句話說就是如果縱斷面設計標高高了則會加大投資，縱斷設計標高低了則不能技術要求（既規(guī)范要求）。以前在舊路改造縱斷面設計中通常是依據地形圖提供的地面標高采集道路中線上的地面標高進行縱斷面設計，但是實際施工時會發(fā)現原設計與現場實際情況不能很好的相符，設計縱斷面與橫坡對應后部分路段標高過高，導致投資增加：或者部分路段標高過底導致不能滿足技術要求（罩面厚度不能滿足設計要求）。

鑒于以上情況，現談一點對這個問題的體會：首先我們應該確定縱斷面設計的原則，這就需要調查現狀路面的路況：如果是現狀道路的縱斷面及橫坡路況不是很好（部分路段由于路基下沉引起路面凹凸不平），為改善行車條件、滿足道路路面排水及罩面厚度要求則應該充分考慮路面縱橫坡的協(xié)調設計。在確定設計原則的情況下，我們再討論設計方法的問題。

筆者曾負責某段瀝青罩面工程，道路路長2公里，路幅23米，設計為4cm厚AK-13A上面層和5cmAC-201下面層。瀝青罩面前，在進行三方聯測后發(fā)現路面縱坡、橫坡與設計有較大出入，設計為15%的橫破，結果基層橫坡為1.2%-2.2%，橫坡平均值為1.75%，另外縱斷面凹凸不平。就本工程情況，制作了如下敏感性分析表，見表1。

表1 工程量對橫坡的敏感性分析表

橫坡變化情況 ±0.1% ±0.2% ±0.3% ±0.4%

增減工程量（m3） 264．5 529.0 793.5 1058.0

增減百分比 6．4% 12.8% 19.2% 25.6%

可見橫坡變對工程量的影響是顯著的，按上表分析可知，如果按設計1.5%橫坡進行施工必將導致工程量增加660 m3,增加幅度達16%.另外因為現狀路面縱斷面凹凸起伏,如果縱斷面的設計不作相應調整,其工程量也會大幅度增加。

在縱斷面設計之前必須要對現狀道路路面進行縱斷面及橫斷面的測量，而且應該是按照確定的平面里程樁號測量，以確保設計成果能與實際情況很好的相符。該項工作要求設計人員提供準確的平面圖及逐樁坐標給測量單位。在獲得測量單位提供的測量成果后，先依據道路等級結合規(guī)范要求進行縱斷面試拉坡，。在試拉坡完成后，依據拉坡成果進行橫斷面坡度檢驗，確定試拉坡的縱斷面是否滿足設計罩面厚度及設計橫坡的要求。若不能滿足則需要調整縱斷面設計，然后再檢驗設計罩面厚度及設計橫坡直至達到要求。該種做法雖然比較煩瑣，但對施工時卻能嚴格按照設計要求進行，做到施工有依有具；對改造的路面也有很好的行車條件；最重要的一點是能逐樁依據地面標高及設計標高計算出調平層工程數量，為投資預算提供比較準確的工程量數據。

縱斷面設計中要求測量單位采用每10m一樁測量現狀道路縱橫坡。依據測量結果進行設計，設計最小縱坡0%，縱坡坡長滿足相應道路等級要求，最小橫坡采用1.0%，最大橫坡采用1.5%，設計成果不僅方便施工需要，而且能較準確計算出調平層工程數量

三、路基橫斷面設計

舊路改擴建項 目主要是山嶺重丘地區(qū)二級以下的公路，多為國道主干線的一部分。舊路交通量大多是過境車輛，其中重車、大型長車比例較大，并均超過65以上。因此，為減少交通事故，應結合“運行速度”對舊路橫斷面進行專項設計。

1超高設計

(1)對于長陡下坡坡底段，車輛在坡底運行速度較快，超高值應提高一級(1％)，以確保行車安全，而另一側不設超高。

(2)對于硬路肩拱坡，考慮到載重汽車在橫坡較大的硬路肩上?？恳资Х€(wěn)，因此當曲線超高>5％時，曲線內外側硬路肩超高橫坡均設置為5；當曲線超高≤5時，超高路段的硬路肩橫坡與行車道保持一致，以便于施工。

(3)對于爬坡車道拱坡，按規(guī)范要求設置，最大不超過5。

(4)對于舊路個別平縱線形指標較高路段，需檢查車輛實際運行速度是否超過設計車速80km／h。從車輛運營安全角度考慮，此時應將超高提高一級(1)設置，但不超過設計車速為100km／h的超高值標準。

2 視距保證

舊路改擴建過程中，平面布設應重新綜合考慮視距的要求。例如舊路平曲線半徑為250m，右側邊坡高15 m。若左側加寬完全利用老路，則右側需進行視距檢查并考慮視距切除，但這樣要破壞右側邊坡。因此，應根據實際情況并考慮其前后線形順直，提高平面指標，為此， 在改擴建時將該平曲線半徑值優(yōu)化至40m，使該段內側滿足視距要求，同時使其前后平面指標更加均衡。

對于曲線內側挖方段落(暗彎)，當平曲線半徑較小且車輛在緊靠硬路肩行駛時，挖方邊坡妨礙視線，需加寬碎落臺以保證停車視距的要求。因貨車在交通量中所占比例較大，為安全起見，采用貨車的停車視距進行視距驗算。具體驗算過程，根據圖3、4、5、6不同情

況，利用表2中相應的計算公式進行。

圖3 不設回旋線時橫凈距計算圖(L>S)圖4不設回旋線時橫凈距計算圖(L

圖5 設回旋線時橫凈距計算圖(L>S>L)圖6 設回旋線時橫凈距計算圖(L

表2 橫凈距計算表

不設回旋線 設回旋線

L＞S L＜S ＞S

L＞S＞

L＜S

注：h為最大橫凈距(m)；S為視距(m)；L為平曲線長度，11]指曲線內側行駛軌跡的長度(m)；L為圓曲線長度(m)；l為回旋線長度(m)；R為曲線內側行駛軌跡的半徑(m)，其值為未加寬前路面內緣的半徑加上1．5m，即Rs―R一孚+1．5；B為路面寬度(m)；a為曲線轉角(。)；7為視距線所對應的圓心角(。)；口為道路中線緩和曲線全長所對應的回旋轉角(。)

表3曲線內側碎落臺加寬驗算表

平曲線半徑R 視線距中心線距離 車輛行駛軌跡Rs 停車視距S 最大橫凈距h 視線至邊溝外緣距離 碎落臺寬度

250 7．50 242．50 125 8．01 5．10 2．91

300 7．50 292．50 125 6．65 5．10 1．55

325 7．50 317．50 125 6．13 5．10 1．03

400 7．50 392．50 125 4．97 5．10 -0.13

因全線挖方碎落臺寬度至少1m，由表3可知，半徑小于325m的平曲線才需要加寬碎落臺。結合地形，平曲線半徑為250in，左側橫斷面需要通過設置3m寬碎落臺來保證停車視距。

3回頭彎加寬

山嶺重丘區(qū)舊路，道路交通量主要是過境車輛，其中大貨車所占比例較大，車重且較長。在越嶺路段，為克服高差，在展線困難的狹窄且地形陡峻的地段設置回頭彎，其半徑較小，在回頭彎前后經常因大貨車在回頭彎轉彎困難而造成在該處塞車。因此，在舊路改擴建時，需調查貨車所占比例和貨車的長度，從而確定回頭彎路段的加寬值(盡可能加寬3m)，以保證道路運營通暢。

四、結束語

篇10

關鍵詞：公路城市化改造；城市道路；交通工程

一、總論

近年來，隨著社會經濟的高速發(fā)展，我國的城市建設取得了飛速進展。公路經濟的特點在我國體現尤為突出，老的國道、省道往往帶動周邊經濟迅速發(fā)展，而在城市化進程不斷推進的同時，許多城市在城市規(guī)模擴張的過程中都遇到了對原有老公路進行城市化改造的問題。改造工程中，原有公路往往設施簡陋，不足以滿足城市道路的要求，其城市化改造設計的過程中便涉及到諸多問題，加之不同城市具體情況的不同，需要有針對性地進行解決。本文擬結合深圳市龍崗區(qū)平吉大道（北段）改造項目，簡要分析與探討公路城市化改造工程的設計要點。

二、公路城市化改造工程概述

城市化不斷加速加速，城市規(guī)模的也在不斷擴大，曾經的城市邊緣逐漸成為市區(qū)，進出城市的公路，由于周邊環(huán)境的轉變和功能的變化，也面臨著城市化改造的現實需求。深圳市是我國珠三角地區(qū)重要的經濟中心之一，也是我國成長速度極快的新興城市。隨著深圳城市化步伐加快，特區(qū)外的干線路網建設也逐漸成為了深圳市城市建設的重點，平吉大道（北段）工程正是這樣的典型工程。平吉大道（北段）工程位于深圳市龍崗區(qū)，全長3.556千米，目前采用城市Ⅰ級主干道標準進行改造，設計車速50km/h，標準斷面路幅寬度為60米，設計機動車道為雙向六車道。全線建設中包括互通式立交1座，燈控平交路口7處，公交?？空?對，人行天橋4座。同時，全線均敷設給水、雨水、污水、電力、通信、照明、燃氣等市政配套設施等。

三、公路城市化改造工程的設計要點

老公路城市化改造工程的設計過程中，要點在于對舊有設施的改造和完善，補充現代化的城市公共設施。同時要合理預計未來交通狀況的增長，在保證滿足未來交通狀況的同時控制工程規(guī)模，做到功能性與經濟性相互協(xié)調。

（一）交通流量預測

城市道路的建設不僅要滿足當前城市交通的需要，更要滿足未來交通承載量的需求。交通量預測是城市道路投資和建設的基本依據，也是決定道路設施建設規(guī)模的重要前提。在平吉大道北段改造工程中，道路改造設計以現狀調查和規(guī)劃資料收集為基礎，采用定性和定量相結合的分析方法，對道路本身及周邊的路網在未來規(guī)劃年限所分配的交通流量進行預測。

項目中利用了交通數學模型的預測方法，具體設計中采用了小區(qū)道路網絡模型、出行生成模型、出行分布模型等方式，對整個道路沿線的交通狀況做出了比較完整的預測，預測結果最遠達2030年。

（二）確定道路改造等級和道路斷面

根據道路交通量預測結果及路網規(guī)劃，確定道路改造后技術標準、道路等級及車道數。以平吉大道北段工程為例，平吉大道北段原有道路才有二級公路標準于上世紀八十年代建設，最早采用邊溝排水方式。后來由于周邊地塊的開發(fā)較迅速，曾分路段的進行過多次改造，各種管線施工也對路面不斷進行重復開挖，造成路面破損嚴重，道路交通堵塞，市政配套嚴重不足。

根據路網規(guī)劃，目前平吉大道的南北向干線交通的功能已由丹坪快速、清平高速等道路所代替，功能定位應該為生活性主干道，從交通量分析的成果計算確定本工程改造的技術標準，采用雙向六車道，設計車速50 km/h。

（三）完善城市交通工程

完善的交通設施可以保障交通通暢，是誘導交通、規(guī)范機動車與行人的必要措施。在平吉大道北段項目中，城市交通工程的改造主要包括交通標志、標線和交通設施。其中，交通標志、標線依據國標《道路交通標志和標線》（GB5768―1999）進行設置。

在交通標線方面，該工程設計主要包括車行道邊緣線、分界線、停車讓行線、導向箭頭、出入口標線、簡化網狀線、減速標線、導流線等，用以滿足雙向六車道改造設計的通行導引要求。同時，在材料的使用上，工程中交通標線均采用反光熱熔型涂料。交通標志包括警告標志、禁令標志、指示標志，同時根據國際標準進行設置。

城市道路改造所添加的交通設施主要包括安全設施與監(jiān)控設施。項目的安全設施方面，平吉大道北段普通路段機動車道與人行道之間均有綠化帶隔離，路口處機動車道和人行道之間在機動車道與人行道之間設置甲型護欄進行隔離。改造工程中，相交道路等級為城市主干路的平交路口，均設置交通信號燈與監(jiān)控設施，對交通狀況進行監(jiān)控與調節(jié)。

（四）給排水工程

給排水工程的設計是公路城市化改造設計中的另一個要點。在工程項目的設計中，應當充分考慮城市工程管線綜合規(guī)劃，根據城市建設遠景發(fā)展，合理確定方案項目，同時要考慮近期建設的需要，滿足城市的可持續(xù)發(fā)展。 具體來說，城市給排水工程管線規(guī)劃應結合城市的發(fā)展合理布置，充分利用城市地上、地下空間因地制宜，合理規(guī)劃。

在平吉大道北段的改造工程設計中，設計單位從給水工程、雨水工程、污水工程三方面入手，分解并解決問題。同時值得注意的是，項目位置位于熱帶，每年會有一定概率出現極端強降水天氣，因此要考慮防洪問題。在項目中，采用了量化的雨水計算和防洪指標計算，得出了相對可信的數據，使得設計能夠滿足防洪要求，同時盡量保證環(huán)境友好。

（五）電力電信工程

電力電信工程好比城市道路的血管和神經，在公路城市化改造的設計過程中，也占有著非常重要的地位。在工程設計中，電力電信工程的設置往往和管線設置密切相關。在平吉大道北段改造工程的設計中，包括了電力電信工程，和電力照明工程。在具體工程設計中，平吉大道道路東側靠近設計終點處規(guī)劃有110KV變電站，在現狀富安路相交路口西南側已經有110KV變電站，考慮10kV電纜通道，十三號路至設計終點段動力電纜溝規(guī)格依據規(guī)劃設計為2（1.2m×1.2m）；設計起點至十三號路段動力電纜溝規(guī)格為1.2m×1.2m。動力電纜溝為隱蔽式電纜溝，布置在道路東南側，在規(guī)劃路口處改為管群敷設。沿途路口均按規(guī)劃設置不同規(guī)格的電纜溝。同時，電力系統(tǒng)的連接根據規(guī)定，電纜溝每隔200m左右設一組6Φ150砼包封動力橫過管，管口末端設接力井。在改造方案中，原有沿途10KV架空線改為電纜落地。

在電信工程改造方面，根據規(guī)劃于平吉大道與富安路相交路口的東北角規(guī)劃設置平南電信局，通信管道按要求沿路設置通信橫過管，通信橫過管與動力橫過管盡量集中統(tǒng)一過路，每隔150～200米設置一處。對于原有管線，在實際工程中盡量就地保護，不宜就地保護的，將遷移至新管內。

（六）燃氣工程

在公路城市化改造的過程中，燃氣工程的改造設計也非常重要。在平吉大道北段改造項目中，遵循深圳市市政管道布置原則，燃氣管道均應布置在道路西側或北側的人行道內。另外，深圳市政燃氣供應為天然氣，因此燃氣工程的設計也有其專有的設計要求與規(guī)定。在平吉大道北段改造項目中，根據《深圳市中部物流組團分區(qū)規(guī)劃（2005－2020）[布吉、平湖、橫崗]》的燃氣工程規(guī)劃圖，道路全線設計一根主燃氣管，相交道路管徑DN150至DN200不等。設計道路根據在富安路至十號路之間現有的燃氣管，結合規(guī)劃，設計中對滿足規(guī)劃管徑的管道予以保留，不滿足的予以廢除，充分展現了靈活實用的設計態(tài)度。另外，對燃氣管道的保護應當提起設計者的注意。在本方案中，燃氣管道上方均設可探警示帶，在警示帶上方鋪設一層卷狀塑料保護蓋板，以加強對管道的保護；在管道各末端均設管帽封堵，確保管道供氣安全可靠。

四、公路城市化改造工程設計中的常見問題及對策

在公路城市化改造工程的設計中，比較常見的問題主要集中圍繞原有公路設施不夠完善，改造項目沿線的限制，以及合理預測未來交通流量，制定合理的改造標準。另外，由于我國目前城市規(guī)劃存在一定滯后性，因此在老公路城市化改造中管線設置的設計也常常出現一些問題，現結合平吉大道北段工程討論上述問題并提出對策。

（一）工程沿線控制因素

工程沿線的控制因素主要指工程沿線的相互交錯的道路以及重要的社會經濟部門和設施。在平吉大道改造工程中，原有公路基礎上主要控制性因素為：相交道路、平南學校、華南城、新木河、機荷高速修建中的互通式立交和10千伏架空線等。

在對工程沿線的控制性因素處理方面，道路改造設計中應當體現靈活的思維，同時充分考慮各個要素對于改造設計的限制。以本工程為例，在途經沿線學校的道路上，應設置保護步行學生的交通表現和交通標志等。另外，道路沿線有一條10KV的架空電線沿原有的平新北路西側布置，但其位于改造規(guī)劃中道路拓寬后機動車道及人行道上，需進行遷移和改造。

（二）管線設置

在公路城市化改造工程的設計中，管線的設置是比較常見的問題?？傮w來說，城市工程管線綜合規(guī)劃應根據城市建設遠景發(fā)展規(guī)劃合理確定容量，同時考慮近期建設的需要，滿足城市的可持續(xù)發(fā)展的要求。結合具體工程，城市工程管線綜合規(guī)劃應結合城市的發(fā)展合理布置，充分利用城市地上、地下空間因地制宜，合理規(guī)劃。另外城市工程管線綜合規(guī)劃應與城市道路交通、給排水工程、電力工程、燃氣工程、電信工程、防洪工程、人防工程等專業(yè)規(guī)劃相協(xié)調，使規(guī)劃更趨科學合理。

在平吉大道北段的改造項目設計中，工程管線采用了地下敷設的方式。地下管線的走向，沿道路或與主體建筑平行布置，并力求線型順直、短捷和適中，盡量減少轉彎，同時使管線之間及管線與道路之間盡量減少交叉。另外，項目充分考慮到了對建筑物安全的保障，也注意防止管線受腐蝕、沉陷、震動及重壓。同時在設計工程管線時，遵循了以下原則：

第一，壓力管線讓重力自流管線；

第二，可彎曲管線讓不易彎曲管線；

第三，分支管線讓主干管線；

第四，小管徑管線讓大管徑管線；

第五，臨時管線避讓永久管線。

五、結語

在城市化進程不斷加速的今天，對原有公路進行城市化改造是我國很多規(guī)模正在不斷擴大的城市都將面對的問題。老公路所存在的問題不僅僅是不足以滿足日漸增長的通行需求，更在城市輔助設施等方面存在著諸多的缺陷。對原有公路的改造，也不能僅僅停留在對原來道路的拓寬，增加綠化景觀等表面文章之上。在路面以下，還隱藏著更加復雜的城市設施；在道路周邊，還有著多樣的城市環(huán)境，這都需要設計者認真調研并作出合理的規(guī)劃。深圳市龍崗區(qū)的平吉大道（北段）改造工程是老公路城市化改造的一個典型范例。對其設計與施工過程的研究，對于日后相關工程的設計與實踐都有著一定的借鑒意義?？偨Y來說，公路城市化改造的設計要點主要在于，全面把握現有條件，找出主要矛盾并采用適當的方法加以解決。只有善于研究、總結與分析，才能抓住規(guī)律，解決問題，豐富公路城市化改造的理論與實踐，為我國城市建設事業(yè)做出更多的貢獻。

參考文獻

[1]蔣新春．原國道改線后的道路城市化改造方案[J]．中國市政工程，2010，（4）．