集成电路研究方向范文

关键词：集成电路设计；创新型人才；培养模式

作者简介：谢海情（1982-），男，湖南耒阳人，长沙理工大学物理与电子科学学院，讲师。（湖南长沙410004）

基金项目：本文系长沙理工大学教学改革研究项目（项目编号：JG1348）的研究成果。

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）28-0029-02

集成电路的产业规模和技术水平已成为一个国家综合国力的重要标志之一。近年来，我国集成电路产业发展迅速。2004年，我国集成电路产量为211亿块，销售额为545.3亿元。2011年一季度，我国集成电路总产量达到191亿块，销售额达348.4亿元，中国已经成为全球集成电路产业发展最快的地区之一。

我国集成电路产业经过多年的发展，已基本形成了四业（设计业、制造业、封装业和测试业）并举协同发展、四个相对集中的产业集群（长江三角洲、珠江三角洲、环渤海地区和京津地区）和多个国家集成电路产业化基地。[1，2]一直以来，国家对集成电路产业的发展高度重视，《中共中央国务院关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》中将IC产业放在了电子信息产业的第一位。[3]随着我国集成电路设计产业突飞猛进地发展、繁荣，对集成电路设计相关人员的需求也日益增加，仅靠国内少数高校的研究生已很难满足产业发展的需要。为满足快速发展的集成电路产业对人才的需求，2001年教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。[4]集成电路设计在国内众多高等院校都由原来纯粹的研究生教学逐渐转为由本科教学开始。

本文从课程体系设置、实验实践教学等多方面详细分析了目前集成电路设计本科教学存在的问题。在此基础上，从三个方面提出了集成电路设计本科人才培养的改革措施，探索集成电路设计本科创新型人才培养模式。

一、集成电路设计本科人才培养存在的主要问题

1.课程设置及课程内容不合理，从而降低了学生的学习热情

目前，国内多数院校的集成电路设计专业在本科阶段主要开设有“固体物理”、“半导体物理”、“晶体管原理”、“数字集成电路设计”和“模拟集成电路设计”等专业课程。对于这些课程的开设主要存在下列问题：

（1）不重视专业基础课程的教学。“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路方面的基础课，为后续更好地学习集成电路专业课提供理论基础。如果这些基础课程没学好，学生在学习后续相关专业知识时就会比较困难，进而直接导致学业的荒废。但有些高等院校将这些课程设置为选修课，设置较少的课程教学课时量，甚至少数院校不开设这些课程。

（2）课程开设顺序上存在很多问题。在部分高等院校的培养计划中，“固体物理”课程和“晶体管原理”课程同一个学期开设，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“固体物理”课程的基础，从而很难快速地进入状态，学习兴趣受到严重影响。

（3）基础课程的理论性太强，学生学习的兴趣不高。“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是专业基础课程，理论性较强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。然而，一般来说，本科学生都比较厌烦复杂的理论分析和繁琐的公式推导，特别是基础相对较差的学生，再加上较强的数学基础要求，学生学习的积极性受到极大打击。此外，部分高校设置的专业基础课程教学课时量较少，学生不能全面、深入地学习，进一步削弱了学生的学习热情。[5]

2.实践教学量不足，学生动手能力差

电子设计自动化（Electronicdesignautomatic，EDA）是集成电路设计技术的必备基础手段。集成电路设计专业的本科毕业生必须掌握一些常用的EDA工具，对将来工作和继续深造学习都具有很大的促进作用。为了推广EDA工具的使用，许多EDA公司实施了专门的大学计划。我校购买了CADENCE软件以及高性能服务器，搭建数/模混合集成电路设计EDA平台，并与ALTERA公司共建了EDA/SOPC联合实验室。但学生的实际使用情况却喜忧参半，难以实现软件使用量的最大化。一方面，购买的软件等资源主要供学生实验课上使用，其余时间学生很少使用。另一方面，教师在上实验课时一般都采用填鸭式灌输方式，而不是学生自己摸索，从而难以理解、使知识融会贯通。因此，学生很容易忘记实验课上学到的知识点，在后续的工作或学习中要用到相关软件工具时需重新学习。动手能力差成为了集成电路设计方向本科生择业时的一大障碍。[6]

3.门类分科不合理，属性不一致

无论是从专业内容还是专业性质上分，集成电路设计方向都应该属于工科性质。然而，我校将该专业划归理科专业。这将导致虽然学习的课程与内容和其他高校工科性质的集成电路设计方向基本一致，毕业时学生却是获得理学学士，造成很多学生在就业时遇到问题。许多单位招聘时首先看的是毕业证和学位证，使得很多学生错失了就业的好机会。最终直接导致下一学年选择该专业的学生越来越少，只能靠调剂维持正常教学。另一方面，学生对集成电路产业现状和发展趋势了解甚少，对集成电路设计专业的优势了解不够，对集成电路设计人才市场需求和该专业的良好就业形势认识不清，从而不能充分激发学生的学习兴趣。

二、创新型人才培养的具体措施

1.改革课程教学，增强学生的创新能力

建立由公共基础、专业基础、专业方向和工程实践四大模块组成的集成电路设计专业课程体系。压缩公共基础课，取消与集成电路设计方向关系不大的基础课程（比如计算机文化基础课程）。合理安排专业基础课程和专业方向课程的开课顺序、课时量。在教学内容和教学方法上，集成电路设计的教师应该做到“授之以渔，而不是授之以鱼”。对于集成电路设计方向的本科生而言，其学习的内容是集成电路相关的最基础理论知识、电路结构及特点。其学习重点应该是掌握基础的电路结构以及分析电路的基本方法等，而不是电路各性能参数的具体推导。因此，教师在讲授“固体物理”和“晶体管原理”等集成电路设计专业基础课时，应该尽量避免冗长的公式及繁琐的推导，以免影响学生的学习兴趣。另外，适当减少理论教学中复杂的公式推导，而着重半导体器件工作原理和特性的物理意义的学习，既可使学生容易接受又有利于后续专业方向课程的学习。

2.完善实验实践环节，培养学生的创新能力

实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。对于集成电路设计专业而言，完善实验实践教学环节需要从以下三个方面着手：

（1）增加实验教学的课时量。目前，集成电路专业本科教学中的实验教学量过少。以“模拟集成电路设计”课程为例。总课时量为48学时，其中理论课38学时，实验教学仅10个学时。38学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。仅10个学时的实验教学还包括2～4学时的EDA工具学习，留给学生独自进行电路设计的就只有6～8个学时。学生不可能很好地理解理论课所学知识，更谈不上融会贯通，极大地削弱了学习兴趣。因此，增加本科教学的实验教学课时量可以有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。

（2）完善和优化由课程设计、课程实训、生产实习、毕业实习和毕业设计构成的专业实习实践教学体系。该实习实践教学体系具备分级教学和多层次教学的特点，对集成电路专业创新型人才的培养具有重要作用，尤其是其中的课程设计和毕业设计。课程设计和毕业设计是理论基础和工程实践的有机结合，可以很好地培养学生的工程素质和创新能力。在这两个环节中，选题是关键，也是难点。选题既要具有一定的工程背景又要让学生感兴趣，从而不但培养学生的工程能力，而且激发学生学习的主动性、积极性和实践创新能力。

（3）应该将以CADENCE软件为主体建立的数/模混合集成电路设计EDA平台，以及与ALTERA公司共建的EDA/SOPC联合实验室作为开放式电子设计训练和综合创新性实验基地的重要组成部分，成为学生进行课程设计和毕业设计以及课外实践活动的平台，从而实现软件资源使用的最大化。

3.增加就业相关知识，增强学生的竞争能力

据相关部门统计，极少数集成电路设计专业的本科毕业生会从事集成电路设计方向相关工作，多数选择改行或继续学习深造。这是因为一方面本科生基本知识储备不够，更主要的原因是设置集成电路设计专业研究生课程的高等院校越来越多。然而，集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等与集成电路设计相关的工作岗位对集成电路设计知识的要求较低。从事上述几个工作岗位若干年将有助于从事集成电路设计工作。因此，就个人的长远发展而言，集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等工作岗位对于本科生而言更具有竞争力。因而，教师在讲授集成电路设计方面知识的基础上应有重点地讲授基本的集成电路版图、集成电路工艺流程、芯片测试等相关内容。

再者，定期举办学术报告会，让学生了解集成电路产业的最新发展现状和发展趋势，了解集成电路产业的市场需求，了解集成电路设计及相关人才市场需求，了解集成电路设计专业就业前景，从而激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性。

三、结论

集成电路产业是我国的新兴战略性产业，是国民经济发展与社会信息化的重要基础。创新型人才是发展集成电路产业的关键。因而，大力推进集成电路产业的发展必须提高集成电路设计人才的培养质量。目前，我国内集成电路设计本科教育尚处于孕育发展阶段，虽适应IC产业发展的需求，但仍存在很多问题需要解决。本文根据调研结果分析目前集成电路设计本科人才培养存在的问题，结合我校实际情况提出了几项改革措施，但远没有涉及集成电路设计本科创新型人才培养模式的诸多方面。但是，可以预测，有政府的大力扶持和相关教师及学生的共同努力，我国的集成电路设计本科人才培养定会逐步走向成熟，最终建立完善的集成电路设计本科创新型人才培养模式。

参考文献：

[1]杨媛，余宁梅，高勇.半导体集成电路课程改革的探索与思考[J].中国科教创新导刊，2008，（3）.

[2]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].教育与教学研究，2008，（22）.

[3]孙玲.关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J].中国集成电路，2007，（4）.

[4]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.

集成电路研究方向范文

【关键词】核电站一回路系统故障诊断

1引言

机械设备的结构以及故障产生的机理日益复杂使得故障诊断技术应用于保护国民经济支柱产业的关键设备成为工业发展的必然趋势，核电工业尤其如此。作为安全、清洁、经济的能源，核电己被越来越多的国家政府和人们所认同。在我国，在核电机组的陆续建设和运行缓解我国现在的能源需求的同时，也对核电设备的安全性、可靠性提出了越来越高的要求。另一方面，系统和设备出现故障而造成的反应堆停堆会给核电站造成巨大的经济损失。所以无论是核电站安全性还是经济性的角度考虑，加强核电站系统设备状态监测与故障诊断技术的研发都具有重大意义。

2诊断对象

压水堆核电厂主要是由反应堆、一回路系统、二回路系统及其它辅助系统和设备组成。压水堆核电厂中具有放射性的一回路与不带放射性的二回路系统是分开的，通常把压水堆核电厂分为核岛和常规岛两大部分。核岛是指核的系统和设备部分；常规岛是指那些和常规火电厂相似的系统―和设备部分。

反应堆将堆芯核裂变放出的热能通过一回路冷却剂的循环带出反应堆并传递给二回路工质以产生蒸汽。现代商用压水堆核电厂反应堆一回路一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路。每一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管道组成，其中一个环路的热管段上通过波动管与一台稳压器相连。一回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再进入蒸汽发生器，通传蒸汽发生器传热管壁降热量传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反应堆冷却剂泵唧送回反应堆。如此循环往复，构成封闭回路。整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的压力靠稳压器调节，且保持稳定。

核能安全利用的目标是放射性释放的潜在风险可控，其前提是保证核电站一回路系统各关键设备的安全运行。反应堆压力容器与管道对放射源有保存、封闭的作用，所以保障压力边界的完整性很重要。主泵是一回路系统能量传递的唯一动力源，其正常运行对反应堆安全运行意义重大。控制反应堆启、停的控制棒提升和插入顺畅。反应堆堆内部件繁多，需要及时发现并合理的处置可能的松动或脱落。在尽量提高核电站自身的固有可靠性的同时开展故障诊断研究，开展核电站一回路系统的故障诊断研究，及时发现故障，防止故障的恶化，保障核电站运行安全。

3研究现状

我国核电站故障诊断起步较晚，1988年清华大学核研院开始跟踪故障诊断专家系统学术动态，并于1993年利用故障树分析技术开发了核电站二回路故障诊断专家系统（FBOLES），并通过了模拟机验证。同年清华大学工程物理系开发了基于规则知识库的压水堆核电站运行故障诊断及处理专家系统ESPWR。90年代末期国内核电站及反应堆故障系统的研究逐步转向包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等的新型方法。清华大学核研院在其研究中加入了基于人工神经网络的快速预测，采用遗传算法的综合评价。重庆大学进行了使用因果图方法的核电站二回路故障诊断系统研究。尽管投入了大量的研究，但是具有其特殊性，目前能够面向核电站一回路系统的综合故障诊断系统非常少。国内上尚没有具有自主知识产权的并投入运行的核电站一回路系统综合故障诊断系统。

目前也有很多针对一回路系统某个设备的故障诊断系统，这是较接近工程实用的诊断研发方向。中国原子能研究院使用人工神经网络、小波分析、主成分分析等多种方法进行了针对试验快堆钠泵的故障诊断系统研究与开发。各大高校针对单个设备单一故障的特征提取、诊断方法研究进行了大量理论研究，但缺乏工程实用背景。总体看核电站一回路系统故障诊断研究和应用现状呈现出理论研究强，工程应用研究不够的问题。

4故障诊断策略

故障监测与诊断一般可分为信号采集、特征量提取、诊断知识获取与诊断决策四个主要步骤。选择合适的运行参数作为监测信号，信号处理提取数据特征量数据，利用人工智能获取诊断知识，最后利用诊断知识、模型等对在线或离线监测获得的运作状态数据进行诊断，并提出诊断决策建议。

核电站反应堆一回路系统是一个庞大而复杂的系统，其运行中涉及的监测参数很多，包括按照阵列排布的温度、压力参数、各设备的振动测量获得的大量振动特征参量……这些数据具有时变性、多尺度性、非线性以及维度大等特征，不同的监测和诊断目标下选择合理的监测参数和特征量需要进行反复地分析和斟酌。主要考虑那些对核反应堆的安全运行有着重要影响的参数作为监测参数，并考虑某些参数间的关系。面对到不同的设备的不同监测要求肯定会有不同的监测参数组合，我们的选择标准是：（1）可用性，容易采集表达；（2）完整性，能够充分描述对应设备的动态行为；（3）最小化，尽可能使参数数目最少；（4）敏感性，对设备的某些故障比较敏感。

特征量的提取是故障诊断过程中的一个关键步骤，需从监测的信号中分析提取出具有能代表故障特征的值的过程。准确的故障诊断依赖于良好的特征信息的提取，并直接的决定了故障诊断的效果。从时域分析、频域分析、小波分析、分形维度和经验模态等多中方法入手，找到最好的表征故障信息的特征参量是很有必要的。这些方法特征提取过程的共同依据是能量保持。在特征提取中要尽可能多的提取多的特征参量以免信息遗漏。特征量的提取只是初始数据集预备与转换过程中的第一步，它并不是进行诊断知识提取的最佳数据集，要对其进行许多转换得到更有用的特征量组合。为得到更好的特征量组合需对原始特征数据进行处理和分析，异常点分析、合适的样本容量，比率，标准化等都是最基本的，大型的数据集的简化、归约也是很有必要的，可以通过特征归约，熵度量，主成分分析，值归约，特征离散化技术等技术来实现。这些技术会帮助我们从纷繁的数据集中找到合适的用于故障诊断知识获取的特征量或其组合。

由于人工智能在处理复杂动态系统故障诊断中兼具有理论意和应用价值，所以将人工智能用于核电站的故障诊断系统成为越来越普遍的选择。基于人工智能的诊断知识的获取方法很多，以单一设备故障诊断为例，需要根据已有的异常状态信息对新监测数据的故障与否、故障类型、故障程度等做出判断，其实质可以看作是分类问题。可以采用的分类方法有如下一些：决策树分类法、基于规则分类法、最近邻分类法、朴素贝叶斯分类、神经网络分类法、支持向量机和粗糙集分类方法等等。无论采用哪种方法，基于人工智能的诊断知识的获取都是训练算法从样本特征数据中找到对故障类别进行良好分类准确度、并对新的数据具有好的泛化能力的诊断模型，也就是获取诊断知识的载体。在一回路压力边界完整性诊断知识获取中，可以基于声发射信号衰减和传感器阵列布置建立一个压力边界泄漏定位、定量解析模型，也就是泄漏诊断知识；在主泵故障诊断中可以基于支持向量建立各故障分类模型知识。

当对象从单一设备扩展到一回路这样一个复杂系统的综合故障诊断时，首先需要考虑系统各设备之间的关联关系对特征的提取与简化的影响，诊断知识的归纳与知识库的建立往往需要一个很长的积累过程，海量数据下如何提高诊断效率的问题也会凸显。

最后使用训练好的诊断模型对新的监测运行状态做出诊断，诊断结果一般包括故障类别置（或位）和故障程度，诊断结果可以指导运行操作人员结合管理流程，做出维修保障行动或决策。

针对核电站一回路系统的综合故障诊断技术研发成熟后，一般以一种操作人员的支持系统的方式服务于核电站一回路系统故障诊断，使得核电站一回路系统的运行中的故障诊断更容易、更准确，降低事故时的人因失误，并减轻事故给操作人员带来的压力，提高系统的可靠性和有效性。随着技术研发的进步，除单纯的故障诊断外，支持系统还可能扩展状态监测、故障预测、故障隔离、故障定位、规程指导等功能，所使用的方法也随着人工智能技术的广泛应用而越来越趋向于智能化。

集成电路研究方向范文篇3

关键词：芯片测试；DNA计算；研究

中图分类号：TP384文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)23-1059-02

ChipTestingDNAComputerAlgorithmResearch

PANGuo1,LIKen-li2

(1.HunanModernPhysicalDistributionProfessionalTechnologyInstitute,Changsha410131,China;2.SchoolofComputerandCommunication,HunanUniversity,Changsha410082,China)

Abstract:UsestheDNAsupercomputing,designsthechipwrongtesttheefficientalgorithm,andwiththeexistingtesttechnologyunion,inthesolutionexistingintegratedcircuitinthewrongtestwillexistbecauseoflastslonghasbeenunabletoguaranteethatthechipelectriccircuitrateofaccuracywillachieve100%thissubstantivequestion.ThisarticleelaboratedthechiptestingDNAcomputeralgorithmresearchsignificance,thepresentsituation,theresearchcontent,theresearchtechniqueandsoon.

Keywords:chiptesting;DNAcomputation;research

1引言

DNA计算及DNA计算机的研究已成为近年来理论计算机科学的研究热点，是组合优化领域NP完全问题和其它难解问题的潜在解决方法之一。电路测试在集成电路研究领域中有着重要的地位，是大规模基础电路VLSI设计中的关键问题，但现有测试方法均要求高计算量，即使借助价格昂贵的超级计算机，依然难以满足实际应用对计算机芯片性能的强大需求。

2研究意义

随着社会和科学技术的发展，许多新工程领域中的复杂系统不断出现，在这些复杂系统的研究过程中，各种棘手的NP-完全问题处处可见。电子计算机因运算速度和存储容量太小，无法对这些NP完全问题实现有效求解。生物分子计算或DNA计算的出现为这些难解问题的解决带来了新的希望，1994年Adleman博士首先在基于分子生化反应的基础上成功求解了7个顶点的Hamilton路径问题后，DNA计算与DNA计算机的研究形成了理论计算机科学、数学和生物学领域的一个新的研究热点，吸引了众多计算机科学家和生物学家的研究兴趣，而可用DNA计算机解决的数学问题的种类也迅速增长。DNA计算的最大优点是其具有的海量存储和并行运算能力，因此，它理论上可克服电子计算机存储量小与运算速度慢的不足。而且，只要未来关于DNA计算机的生物技术走向成熟（无错码、链长适中、操作自动化等），其超级计算的成本将远低于现有基于VLSI结构的超级计算机的成本：目前为止，一个测试试管已可产生1018个DNA链，它可使1018位数据以数据并行的方式并行运行。因此，DNA计算机可提供相当于1018个处理单元的并行性和O(1018)的存储空间。目前世界上最快的超级计算机在1000s内大约能并发处理128*1015位的信息，而DNA计算中耗时最长的“抽取”操作在1000s内可在试管中同时处理1018位的数据单元；DNA计算机的存储密度大约为磁带的1012倍。因此，利用DNA计算的巨大并行性，采用完全穷举的方式，仍然能够快速的找到激活故障所需的测试向量。

3研究现状分析

随着集成电路技术不断发展，集成电路的规模越来越大，系统越来越复杂，单凭手工测试几乎是不可能的了，这迫使人们研究新的方法和技术来完成这项工作。随即计算机的出现，尤其是微型计算机的普及，为测试提供了物质基础，测试逐步从人工转向自动化。

随着各种数字系统尤其是数字计算机的飞速发展，集成电路得到了十分广泛的应用，其制造水平和工艺也随之迅速提高。为了保证系统运行的可靠性，集成电路测试技术成为了数字系统设计制造过程中非常关键的一环。然而集成电路的集成度，规模和复杂度呈现出几何级数的增长速度，这给电路测试带来了很大的难度，同时也出现了很多新的问题，一些传统的测试技术和方法已不能满足人们对系统可靠性的要求。要解决这些问题，迫切需要采用一些新的测试理论，测试技术和方法。

生物分子计算或DNA计算的出现为难解问题的解决带来了新的希望，1994年美国南加州大学的Adleman博士首先在基于分子生化反应的基础上成功求解了7个顶点的Hamilton路径问题[9]，并开创性地提出了DNA计算模型，之后，DNA计算与DNA计算机的研究形成了理论计算机科学、数学和生物学领域的一个新的研究热点，吸引了众多计算机科学家和生物学家的研究兴趣，而可用DNA计算机解决的数学问题的种类也迅速增长[10-12]。DNA计算的最大优点是其具有的海量存储和并行运算能力，因此，它理论上可克服电子计算机存储量小与运算速度慢的不足。而且，只要未来关于DNA计算机的生物技术走向成熟（无错码、链长适中、操作自动化等），其超级计算的成本将远低于现有基于VLSI结构的超级计算机的成本：目前为止，一个测试试管已可产生1018个DNA链，它可使1018位数据以数据并行的方式并行运行[13]。因此，DNA计算机可提供相当于1018个处理单元的并行性和O(1018)的存储空间。目前世界上最快的超级计算机在1000s内大约能并发处理128*1015位的信息，而DNA计算中耗时最长的“抽取”操作在1000s内可在试管中同时处理1018位的数据单元；DNA计算机的存储密度大约为磁带的1012倍。

到目前为止，利用DNA计算已经成功设计出许多数论及图论中NP难问题（如子集和、SAT、团问题等）；Chang利用基于粘贴模型首次提出破解RSA密钥的DNA算法；在工程应用方面，诸如电梯调度等NP难问题和数字信号处理也已在DNA计算中得到解决。

但是，利用DNA计算的巨大并行性，采用完全穷举的方式，对于大规模集成电路测试产生目前尚没有相应DNA计算机算法。

4研究内容与研究目标

应用DNA生物超级计算所具备的海量并行运算能力，力图解决现有测试方法中计算能力不足问题。

1）利用DNA计算存在的巨大并行性，设计基于电压测试产生的直接穷举的DNA计算机算法，结合生物实验与实际芯片对提出的算法进行测试和评估；

2）为了弥补电压测试的不足，进一步提高故障覆盖率，保证集成电路产品的高可靠性，设计基于电流测试产生的基于穷举的DNA计算机算法，结合生物实验与实际芯片对提出的算法进行测试和评估，通过与电压测试DNA计算机算法故障的覆盖率的比较，对所提出算法做进一步的改进；

3）从现有电子计算机中传统并行计算和并行处理的模型出发，分析DNA计算的基本生物操作的并行机制及其在并行方式和存储上所具有的特点，结合遗传算法、FAN算法等测试中的有效经典算法，考虑将传统并行处理的策略和DNA计算的特点相结合，提出可扩展新的DNA计算测试产生算法，算法应能显著降低DNA链长和DNA链数。

研究目标：利用DNA计算机模型，设计芯片错误测试的有效算法，解决现有芯片测试方法因为其要求的海量超级计算而无法保证测试准确率的问题。

5采取的研究方法

1）DNA计算机模型的选取：针对芯片的功能部件及测试产生的特点，对目前主要的DNA计算模型进行综合比较与评价，并建立相应的评价体系，该体系能够充分考虑所要完成的各生物操作的功能、各功能在不同模型下实现的难易程度、生物操作本身的复杂度、DNA分子链的长度与问题规模间的关系和DNA计算中避免伪解和错解能力的高低等问题。然后，选取一功能上完备的具有执行基本算术和逻辑运算能力即计算上完备的模型，该模型应该具有良好的可扩展性。

2）基本逻辑运算与基本算术运算的DNA计算机算法的设计：大规模的集成电路芯片都是由基本的算术、逻辑部件组成，因此首先设计基本逻辑运算和算术运算是最终测试算法设计的关键。在正确选取了DNA计算模型之后，设计其相应的DNA计算机算法并运用实验手段进行分析改进。

3）集成电路中测试向量产生的DNA计算机算法设计：根据所选取的DNA计算模型及设计的基本算术及逻辑运算的DNA计算机算法，设计相应的基于DNA计算的集成电路测试向量产生的算法。同时，通过合作与交流，了解、借鉴和利用国内外最新DNA计算技术，用以指导求解上述问题的DNA计算机算法研究。

6实验方案

实验上，采用生物分子计算研究所的普通PCR仪、DNA分子合成仪、杂交箱、测序仪、转移电泳槽、DN段分析系统、图像分析系统和电泳产品及各种生物酶等分子生物学的研究设备和研究药品，将设计的求解上述测试向量产生的DNA超级计算算法进行实验，将多次计算的结果在购置的以注入故障的芯片上进行测试，评估与分析，根据结果确认并完善理论成果，以达到预期研究目标。

1）针对芯片的功能部件及测试产生的特点，对目前主要的DNA计算模型进行综合比较与评价，并建立相应的评价体系并然后，选取一功能上完备的具有执行基本算术和逻辑运算能力即计算上完备的模型。

2）基本逻辑运算与基本算术运算的DNA计算机算法的设计并运用实验手段进行分析改进。

3）集成电路中测试向量产生的DNA计算机算法设计并通过在购置的已注入故障的芯片上进行测试评估。

7结束语

本项研究首次将两者结合，试图利用DNA超级计算机的超级计算能力，解决电路测试呈指数增长的计算要求，具有明显的学科交叉性，将不仅为DNA超级计算开拓新的应用，还可探索为传统集成电路设计提供新的方法，具有相当的科学意义和应用价值。

参考文献：

[1]KeshavarziA,TschanzJ,NarendraS.LeakageandProcessVariationEffectsinCurrentTestingonFutureCMOSCircuits[J].IEEEDesignandTestofComputers,2002,19(5):36-43.

[2]BraichR,S,ChelyapovN,JohnsonC.Solutionofa20-variable3-SATproblemonaDNAcomputer[J].Science,2002,296(19):499-502.