微電子工程專業(yè)課程群的研究與實(shí)踐探索

陳鋮穎

摘要：近年來，微電子（集成電路）產(chǎn)業(yè)已上升為國家戰(zhàn)略。廈門作為微電子產(chǎn)業(yè)的東南重鎮(zhèn)，力爭在未來十年打造千億級的完整集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。本文首先分析了以廈門為代表的東南沿海集成電路發(fā)展和人才需求概況。之后在此基礎(chǔ)上根據(jù)人才需求和學(xué)校定位，建立符合產(chǎn)業(yè)實(shí)際的培養(yǎng)課程群，用于指導(dǎo)我校微電子工程專業(yè)的發(fā)展與建設(shè)，在將來為東南沿海地區(qū)輸送急需的親產(chǎn)業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：微電子;集成電路;課程群;親產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）19-0163-02

一、引言

微電子（集成電路）被稱為現(xiàn)代信息社會的“食糧”，是一個(gè)國家工業(yè)化和信息化的基礎(chǔ)。自2014年我國發(fā)布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，設(shè)置千億級的集成電路發(fā)展基金以來，南京、合肥、重慶、成都、武漢、廈門等地相應(yīng)出臺了區(qū)域性的集成電路發(fā)展政策。廈門依據(jù)毗鄰臺灣的區(qū)位優(yōu)勢，設(shè)立了500億人民幣的集成電路產(chǎn)業(yè)基金，并陸續(xù)發(fā)布了《廈門市加快發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)施意見》和《廈門集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》，擬形成區(qū)域性的集成電路產(chǎn)業(yè)集聚地，打造集成電路千億產(chǎn)業(yè)鏈，最終形成我國集成電路的東南重鎮(zhèn)。

在此背景下，廈門政府在集成電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、封測以及人才儲備，全方位進(jìn)行布局和規(guī)劃。設(shè)計(jì)方面：紫光集團(tuán)投資40億元設(shè)立紫光展銳產(chǎn)業(yè)園、研發(fā)中心項(xiàng)目，引進(jìn)展訊等國內(nèi)通信芯片設(shè)計(jì)的龍頭企業(yè)。廈門優(yōu)訊、矽恩、科塔等集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)也在高速、射頻芯片領(lǐng)域取得可喜進(jìn)展，僅2016年，廈門就新增加60余家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。2017年整體產(chǎn)值達(dá)到140億元;生產(chǎn)制造方面：與臺灣集成電路巨頭聯(lián)華電子合資設(shè)立了聯(lián)芯12寸晶圓廠項(xiàng)目，總投資達(dá)62億美元，已于2016年12月正式投產(chǎn);三安集成電路有限公司和杭州士蘭微電子股份有限公司，主攻三五族化合物半導(dǎo)體芯片生產(chǎn);泉州晉華12寸存儲器廠則著眼于動態(tài)存儲器的生產(chǎn)和銷售;封測方面則引入通富微電子股份有限公司，力爭打造一小時(shí)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈;人才儲備方面：廈門政府與中國科學(xué)院微電子所共建中國科學(xué)院大學(xué)廈門微電子工程學(xué)院，輔以廈門大學(xué)、廈門理工學(xué)院、華僑大學(xué)等微電子學(xué)科，為廈門集成電路的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)輸送人才。

在此背景下，我校于2016年12月建立微電子學(xué)院，聯(lián)合臺灣交通大學(xué)、元智大學(xué)等微電子老牌名校，共同探索適合廈門及周邊地區(qū)的微電子人才培養(yǎng)策略，力求建立較為完善的課程群體系，為在閩的微電子企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才。

二、微電子工程專業(yè)特點(diǎn)

首先，微電子專業(yè)與傳統(tǒng)的機(jī)械、化工、電子等專業(yè)不同，是一門交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，需要該專業(yè)學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)數(shù)字、物理、電子、半導(dǎo)體器件、集成電路設(shè)計(jì)、電路封裝、計(jì)算機(jī)等多方面的知識理論，并且能夠?qū)⒏鏖T學(xué)科融會貫通，熟練運(yùn)用。其次，微電子專業(yè)入門門檻高、知識體系更新速度快，貼近產(chǎn)業(yè)。這就要求學(xué)生在具有堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的同時(shí)，實(shí)踐動手能力較強(qiáng)，才能在短時(shí)間內(nèi)將所學(xué)理論和實(shí)踐結(jié)合，迅速融入工業(yè)界或者科學(xué)研究。第三，微電子是一個(gè)龐大的系統(tǒng)專業(yè)。從大類上可以分成工藝、器件、設(shè)計(jì)、封裝、測試五個(gè)大方面。但每一個(gè)大類又可分為幾個(gè)甚至數(shù)十個(gè)小門類。如設(shè)計(jì)類又可細(xì)分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路、射頻集成電路、混合信號集成電路等四個(gè)門類。而例如數(shù)字集成電路，又可繼續(xù)分為數(shù)字前端、數(shù)字后端、驗(yàn)證、測試等小方向。各個(gè)方向之間知識理論差異較大，對學(xué)生素質(zhì)提出了極高的要求[1]。

三、微電子工程課程群實(shí)踐

（一）微電子工程專業(yè)培養(yǎng)策略

結(jié)合廈門微電子產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，以市場需求為導(dǎo)向，同時(shí)充分利用海峽兩岸交流方面的優(yōu)勢，立足于我?！坝H產(chǎn)業(yè)、重應(yīng)用”的辦校原則，我校微電子工程專業(yè)設(shè)置為工藝和設(shè)計(jì)兩大類方向，應(yīng)對周邊產(chǎn)業(yè)需求，對該專業(yè)學(xué)生進(jìn)行差異化培養(yǎng)。在本科前兩年公共課的基礎(chǔ)上，大三學(xué)年，根據(jù)學(xué)生興趣及教師雙向篩選，確定學(xué)生未來兩年的學(xué)習(xí)方案，分別在器件/制造、模擬/數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行課程教授和實(shí)踐鍛煉，培養(yǎng)專業(yè)門類細(xì)化、適應(yīng)企業(yè)實(shí)用化需要的高素質(zhì)、實(shí)踐型人才。同時(shí)，在一些專業(yè)課程講授上，聘請臺灣方面有經(jīng)驗(yàn)的教師和工程師，結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行教授和輔導(dǎo)。

（二）微電子工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

對于我校應(yīng)用型本科院校的定位，區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和行業(yè)的發(fā)展是重要的風(fēng)向標(biāo)，因此在微電子專業(yè)人才培養(yǎng)上必須突出“工程型、實(shí)用型和快速融入型”的特點(diǎn)。主要培養(yǎng)目標(biāo)如下：（1）掌握半導(dǎo)體器件及工藝的基本理論基礎(chǔ)、電子線路的基本理論與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)使用、電子系統(tǒng)信號處理的基本知識、集成電路及板級設(shè)計(jì)的基本技能。（2）具備半導(dǎo)體及集成電路設(shè)計(jì)、制造，PCB板級設(shè)計(jì)、制造、測試的基本能力，工程項(xiàng)目管理、品質(zhì)管理、設(shè)備維護(hù)的基本素養(yǎng)。（3）能在半導(dǎo)體、集成電路設(shè)計(jì)、制造行業(yè)，從事集成電路設(shè)計(jì)、制造、研發(fā)、測試、品質(zhì)管理、廠務(wù)管理、設(shè)備維護(hù)等相關(guān)工作，畢業(yè)三到五年后通過自身學(xué)習(xí)逐步成長為本領(lǐng)域的骨干技術(shù)人員和具有較強(qiáng)工作能力的核心工程師[2]。

（三）微電子工程專業(yè)課程群制定實(shí)踐

基于我校應(yīng)用型本科“親產(chǎn)業(yè)”的學(xué)校定位，在微電子專業(yè)課程群建設(shè)中，我們首先引入CDIO的教學(xué)理念。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)作）工程教育是以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，工程實(shí)際反饋互動為主要形式的培養(yǎng)方案[3，4]?；诖?，課程群制定從知識邏輯（課程環(huán)節(jié)）和項(xiàng)目實(shí)施（工程實(shí)踐）兩個(gè)角度，對學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)、鍛煉。

1.課程環(huán)節(jié)。（1）課堂講授。課堂講授分為教師講授和學(xué)生相互講授兩部分。教師講授的重點(diǎn)集中在課程知識的架構(gòu)內(nèi)容和工程案例。教師引導(dǎo)學(xué)生在知識架構(gòu)下進(jìn)行知識內(nèi)容的自學(xué)和理解。之后以教師講授為主體轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自學(xué)為主體，學(xué)生進(jìn)行分組討論講授，發(fā)現(xiàn)、解決問題。同時(shí)還結(jié)合如調(diào)研、報(bào)告等其他環(huán)節(jié)，加深理解。（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐是微電子專業(yè)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，采用進(jìn)階式設(shè)計(jì)，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目制（問題導(dǎo)向式）實(shí)驗(yàn)兩個(gè)層次。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括軟件使用方法、基本電路仿真等，這部分主要是教師準(zhǔn)備好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和視頻，提供給學(xué)生進(jìn)行基本的練習(xí)。項(xiàng)目制（問題導(dǎo)向式）實(shí)驗(yàn)，這部分是重點(diǎn)內(nèi)容，教師選取適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目進(jìn)行發(fā)布，學(xué)生采用提出項(xiàng)目、制定解決方案、實(shí)施解決方案、持續(xù)迭代的全自主過程進(jìn)行實(shí)踐。

2.工程實(shí)踐。項(xiàng)目制實(shí)驗(yàn)要求教師選取2—3個(gè)具有一定規(guī)模的工程性項(xiàng)目，這些項(xiàng)目具有明確的項(xiàng)目需求和完整的項(xiàng)目內(nèi)容，適合作為項(xiàng)目制實(shí)驗(yàn)。每組學(xué)生（2—3人）選取1個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施，主要環(huán)節(jié)包括：項(xiàng)目需求分析、項(xiàng)目指標(biāo)分析、項(xiàng)目內(nèi)容架構(gòu)、知識點(diǎn)需求、調(diào)研總結(jié)、方案規(guī)劃、模塊設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等全流程環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生整體工程實(shí)踐能力的提升。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃海，劉勝輝，張宏國.集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)CDIO培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2013，（2）.

[4]江帆，張春良，王一軍，喻萍.CDIO開放教學(xué)模式研究[J].教學(xué)研究，2012，（2）.