創(chuàng)建微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的探索與實(shí)踐

王波

摘 要：隨著我國科技水平的提升，微電子產(chǎn)業(yè)得到了良好的發(fā)展，微電子專業(yè)逐漸引起各大高校的重視，而微電子技術(shù)的快速發(fā)展，對人才的培訓(xùn)提出了更高的要求，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)對提升學(xué)生創(chuàng)造能力及實(shí)踐能力具有積極作用。本文主要分析了創(chuàng)建微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的必要性及重要性，同時(shí)說明了微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建過程、規(guī)劃與目標(biāo)及微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的內(nèi)容，最后對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理及其實(shí)踐效果進(jìn)行了總結(jié)，希望為提升微電子教學(xué)水平提供借鑒。

關(guān)鍵詞：微電子專業(yè)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；實(shí)踐

中圖分類號： G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-139-2

0 引言

目前，我國微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景良好，通過該專業(yè)技術(shù)與其他學(xué)科相互融合，促進(jìn)了新興學(xué)科的誕生，其中主要有生物芯片、微機(jī)械以及集成電路等技術(shù)。微電子產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過自主創(chuàng)業(yè)、引進(jìn)以及重點(diǎn)建設(shè)的階段后，其規(guī)模與技術(shù)水平得到了顯著的提升，同時(shí)我國對集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用的重視程度較高，并在我國一線城市建立了相關(guān)的設(shè)計(jì)中心，此時(shí)高校則以不同形式進(jìn)行積極的參與。本文主要圍繞微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)踐展開了討論。

1 創(chuàng)建微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的必要性及重要性

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要前提就是先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平，而新時(shí)代進(jìn)步的關(guān)鍵則是高素質(zhì)的復(fù)合型人才，這一觀點(diǎn)是微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的核心原則。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)對人才的需求量不斷上升，預(yù)計(jì)在未來的10年中，該行業(yè)對設(shè)計(jì)人才的需求量可達(dá)10萬-25萬，同時(shí)芯片制造行業(yè)對工藝技術(shù)型人才的需求量可達(dá)10萬[1]。我國加強(qiáng)推行素質(zhì)教育，并在對教育改革提出了更新的要求，主要體現(xiàn)在改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)機(jī)制以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等幾個方面，主要目的是提升課程內(nèi)容的實(shí)踐性，重點(diǎn)對學(xué)生掌握實(shí)操能力進(jìn)行培養(yǎng)。然而，一般高校內(nèi)的微電子專業(yè)主要都是其他專業(yè)轉(zhuǎn)型而來的，例如，半導(dǎo)體器件物理、半導(dǎo)體器件物理，現(xiàn)實(shí)條件未能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需求。所以，大部分高校內(nèi)普遍存在著微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)較為落后的現(xiàn)象，對微電子技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)造成了不利因素。目前，微電子專業(yè)教學(xué)逐漸引起各校的關(guān)注，并采取了針對課程內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)形式的改革措施，然而實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容并未滿足技術(shù)發(fā)展的要求，其教學(xué)的效果相對于社會實(shí)際需求而言，還存在著較大的差距。所以，具備創(chuàng)新能力及高素質(zhì)的微電子專業(yè)人才的培養(yǎng)是促進(jìn)自主知識產(chǎn)權(quán)的增強(qiáng)及微電子行業(yè)發(fā)展的重要舉措，而加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)并促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升，有效的提升了實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量，同時(shí)保證了微電子教學(xué)滿足該行業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求。

2 微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建過程、規(guī)劃與目標(biāo)

目前，隨著微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，建設(shè)微電子實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目逐漸被各校重視。NJLG大學(xué)對微電子實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)已設(shè)定450萬專項(xiàng)資金，現(xiàn)已完成集成電路設(shè)計(jì)EDA實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，同時(shí)微電子器件、材料以及工藝的綜合型實(shí)驗(yàn)室也已建設(shè)完成。在開展大型集成電路設(shè)計(jì)的教學(xué)活動中，可通過利用EDA實(shí)驗(yàn)室來完成教學(xué)任務(wù)，微電子器件、材料設(shè)備以及工藝參數(shù)的測試等實(shí)驗(yàn)則利用微電子綜合型實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教學(xué)改革方案以及教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，其主要內(nèi)容應(yīng)符合該行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)具備前瞻性，同時(shí)遵循實(shí)事求是的原則。因此，可將創(chuàng)建國內(nèi)先進(jìn)EDA實(shí)驗(yàn)室及微電子器件相關(guān)的綜合型實(shí)驗(yàn)室作為創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃內(nèi)容與目標(biāo)，從而形成完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系的不僅要符合微電子專業(yè)教學(xué)綱要的實(shí)際要求，同時(shí)還應(yīng)滿足微電子專業(yè)技術(shù)發(fā)展的要求，為微電子專業(yè)學(xué)生提供多功能的實(shí)驗(yàn)基地，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。

3 微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建的內(nèi)容

3.1 微電子專業(yè)EDA實(shí)驗(yàn)室

EDA工具的種類較多，且價(jià)格差距較大。所以，NJLG大學(xué)在選擇時(shí)遵循高級、中級以及低級合理搭配的原則。EDA實(shí)驗(yàn)的建設(shè)主要分為兩個方面，硬件及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建設(shè)以及軟件的建設(shè)。根據(jù)NJLG大學(xué)內(nèi)該專業(yè)的學(xué)生情況及教學(xué)規(guī)模，為滿足實(shí)際教學(xué)需求實(shí)驗(yàn)室配備了圖形工作站、服務(wù)器（浪潮英信）各一臺，機(jī)共計(jì)110臺，同時(shí)還配備了相應(yīng)的投影機(jī)、數(shù)字示波器以及掃描儀等設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室中，建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要通過英信的服務(wù)器當(dāng)做服務(wù)器來完成，其中軟件服務(wù)器以及教師使用的指導(dǎo)教學(xué)機(jī)器都將通過的工作站來完成，學(xué)生則通過110臺的機(jī)來進(jìn)行學(xué)習(xí)[2]。與兩者間通過建立局域網(wǎng)的方式來實(shí)現(xiàn)教學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生用機(jī)不僅可單獨(dú)的進(jìn)行軟件的安裝工作，同時(shí)終端訪問的也可通過學(xué)生用機(jī)進(jìn)行，并對的軟件進(jìn)行運(yùn)行操作。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，可通過將系統(tǒng)在的工作站上進(jìn)行登錄且不需其他輔助軟件，充分的利用了本地的資源，對資源配置起到了優(yōu)化的作用。針對軟件的建設(shè)主要通過九天系統(tǒng)（ZeniEDAsystem）來完成，該系統(tǒng)不僅與實(shí)現(xiàn)很好的兼容，同時(shí)對大量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換工作也非常便捷，模塊的類別主要分為兩種，即前端邏輯設(shè)計(jì)與后端物理設(shè)計(jì)，前者主要是包括了行為、功能驗(yàn)證模塊、負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)原理圖的；后者主要包括了負(fù)責(zé)物理版圖設(shè)計(jì)的和針對版圖進(jìn)行驗(yàn)證的以及負(fù)責(zé)寄生參數(shù)的提取等模塊。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室還引進(jìn)了生產(chǎn)的的相關(guān)軟件，主要為以及等。

3.2 微電子器件材料以及工藝的綜合型實(shí)驗(yàn)室

微電子器件材料以及工藝的綜合型實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)具有一定的復(fù)雜性，其設(shè)備的價(jià)格較貴，在設(shè)備的選擇上可根據(jù)其使用的重要程度選取一些價(jià)格適中的設(shè)備。微電子綜合型實(shí)驗(yàn)室分別為硬件的建設(shè)和軟件的建設(shè)。在硬件過程中，針對工藝制備與器件的部分，實(shí)驗(yàn)室配備了用于半導(dǎo)體分析的儀器、探針臺、光刻機(jī)以及晶管圖示儀等設(shè)備，主要用于研究晶體管的性質(zhì)及其相關(guān)的氧化、測試實(shí)驗(yàn)。關(guān)于材料制備與參數(shù)測試的部分，實(shí)驗(yàn)室配備了光譜儀、顯微鏡管式爐、測試儀以及電化學(xué)薄膜制備的系統(tǒng)等，該設(shè)備主要用于方塊電阻、電阻率以及測試以及少子壽命的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中[3]。實(shí)驗(yàn)室針對軟件的建設(shè)主要針對工藝制備配置了模擬軟件，該軟件被器件及工藝模擬領(lǐng)域廣泛使用，在進(jìn)行半導(dǎo)體工藝流程的模擬與仿真的過程中，該軟件具備準(zhǔn)確性高、速度快的優(yōu)勢，同時(shí)針對新興或特殊的器件都較為適用。

4 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理及其實(shí)踐效果分析

4.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理

在微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的科學(xué)管理是其重要的前提條件和依據(jù)。通過對實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)進(jìn)行分析，實(shí)行了系主任及實(shí)驗(yàn)主任統(tǒng)一協(xié)調(diào)的教師責(zé)任制度。同時(shí)將實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容劃分為兩個實(shí)驗(yàn)板塊，依照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的分布情況組織四個小組分別對材料、器件、EDA以及工藝測試進(jìn)行管理，各組對其負(fù)責(zé)的項(xiàng)目進(jìn)行日常的設(shè)備維護(hù)及軟件的使用情況。落實(shí)責(zé)任的分工，在項(xiàng)目成立初期，安裝設(shè)備并進(jìn)行調(diào)試工作，同時(shí)針對設(shè)備的使用制定詳細(xì)的操作明細(xì)，并將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的流程及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的相關(guān)明細(xì)進(jìn)行整理[4]。

4.2 實(shí)踐效果分析

微電子實(shí)驗(yàn)室的建立為學(xué)生提供了更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室的利用已經(jīng)深入到各個教學(xué)階段以及畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，提升了主動學(xué)習(xí)的積極性同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐能力得到了良好的培養(yǎng)，增強(qiáng)了學(xué)生對該專業(yè)學(xué)習(xí)的信心。通過在校期間針對該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生對集成電路設(shè)計(jì)及微電子器件的模擬及仿真等相關(guān)知識有了基礎(chǔ)的掌握，為學(xué)生步入社會、進(jìn)入企業(yè)能夠更快的適應(yīng)崗位、熟練掌握操作技巧奠定了基礎(chǔ)，對學(xué)生保持競爭優(yōu)勢具有積極作用。

5 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及實(shí)踐能力具有積極作用，并在開展微電子教學(xué)活動中取得了良好的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)的要求也不斷發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中仍需要不斷的對經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的不足進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)，才能符合該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李淑萍.微電子技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].西北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，05（06）：40-44.

[2] 李建軍，王姝婭，張國俊，等.微電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，05（06）：239-242.

[3] 何佳.微電子封裝專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與探索[J].學(xué)周刊，2014，12（36）：42-43.

[4] 陳偉元，吳清鑫，吳塵，等.高職微電子技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012（07）：227-229.