建设意义
集成电路设计与制造具有两个鲜明的特点：一是理论与实践的高度结合，作为集成电路基础的半导体科学本身就是半经验科学，集成电路的发明与发展是实践创新的结果；二是微观与宏观的高度结合，现代集成电路是上亿个尺度可达纳米级的晶体管的集合。前一个特点决定了在集成电路人才培养中实践教学的极端重要性，而后一个特点决定了用真实实验来实现集成电路的实践教学是非常困难的。因此，虚拟仿真不仅是现代集成电路设计与制造的一个重要手段，也是集成电路设计与制造人才培养的有效方法。
建设集成电路设计与制造虚拟仿真实验教学中心，将为集成电路相关专业的理论教学提供一个知识验证平台，也为集成电路相关专业的实验教学开拓了更为广阔且深入的实践平台。这将以一种创新方式有力地推动我国高校集成电路人才培养质量的提升与内涵式发展。具体而言，中心的建设必要性可以体现在如下方面。
一、虚拟仿真实验是对集成电路理论教学的有效补充与拓展
虚拟仿真技术可以恰如其分地演示一些复杂、抽象、远离人们日常生活经验、 不便直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示微电子学内涵。利用虚拟仿真技术可让学生学习一些实际中具有时间性、可变性、距离性、抽象性、破坏性且用别的方法很难观察和验证的各种物理现象，使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表现出来，可大大增强学生的理解力和思维能力。
在半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路电路相关课程的教学中，虚拟仿真实验能够将看不见摸不着的微电子抽象概念形象化、可视化。例如，采用仿真软件，对集成电路工艺、器件和电路进行虚拟实验，可真实地实现集成电路设计制造全过程。通过输入器件结构和参数，最终得到器件的电学特性、寄生参数等；借助该虚拟仿真实验，可更直观地学习集成电路的原理及特性；引导学生逐步探索物理现象的本质，大大增强对所学知识的理解和掌握。图2所示为工艺和器件仿真及建模、电路仿真测试的联合运用。
图2 工艺和器件仿真及建模、电路仿真测试联合运用
二、虚拟仿真实验是集成电路实践教学的必需手段
现代集成电路产业技术链覆盖了半导体材料和器件、微电子制造工艺、集成电路设计和封装等多个环节，微电子人才除了要具备扎实的微电子理论基础，还要在器件、工艺、电路设计等多方面具有一定的专业技能和动手实践能力。集成电路生产设备投入需上亿乃至数百亿元的资金，在学校里建设现代化集成电路生产线是不现实的。因此，虚拟仿真实验成为集成电路专业人才培养的必然手段，不仅能够充分满足集成电路产业技术链各个环节对教学实践的需求，而且能够以低成本和高成效完成人才培养，具有如下显著特点：
（一）经济有效：达到让学生认知并掌握相关知识，同时降低集成电路产业链各环节实验实践教学成本；
（二）安全可靠：集成电路工艺和封装环节存在大量的有毒、有害化学物质，虚拟仿真实验能够构建安全可靠的实验教学平台；
（三）客观真实：集成电路产业链长，且地域分布不集中，虚拟仿真实验可突破时间和空间的限制，真实反映集成电路的实现的全过程。
三、虚拟仿真实验已成为集成电路设计与制造过程中不可或缺的环节
电子设计自动化(EDA)技术的发展和普及给集成电路产业带来了革命性的变化，扮演了越来越重要的角色，已成为集成电路从业人员不可或缺的重要手段。无论半导体器件和工艺环节还是集成电路设计环节，都需要借助相应的EDA工具，否则无法完成相应的工作。EDA技术本质就是虚拟仿真技术的一种特定应用。
工艺仿真软件可用于集成电路单项和全制程工艺的模拟，实现集成电路工艺的机理分析和优化设计。
借助于器件仿真软件，可以获得各类半导体器件特性参数的精确表征，完成器件的设计和优化。
在集成电路设计方面，采用系统仿真或结构模拟的方法验证方案的可行性，通过相应的EDA软件确定最优电路结构，并可借助集成电路测试软件，实现全功能测试。