微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)如何適應我國集成電路產(chǎn)業(yè)新形勢下的發(fā)展需要

◎ 李玉峰 計紅軍 李明雨

集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導性產(chǎn)業(yè)，其重要地位日益突顯。特別是在現(xiàn)階段美國對我國高科技領(lǐng)域封鎖和制裁日益嚴重的新形勢下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對專業(yè)人才的需求更為緊迫。作為人才培養(yǎng)的重要基地，高校如何滿足我國集成電路產(chǎn)業(yè)新形勢下的發(fā)展需要，如何克服高校人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)實際需求之間的脫節(jié)現(xiàn)象，已經(jīng)成為現(xiàn)階段高校微電子技術(shù)專業(yè)教學改革亟需解決的重要問題。本文通過結(jié)合我國集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展需求，探討了在新形勢下微電子技術(shù)專業(yè)教學改革和人才培養(yǎng)模式的發(fā)展方向。

當今社會已經(jīng)進入到高度發(fā)達的信息化社會，且隨著信息化技術(shù)不斷滲入我們生活的各個方面，當今世界的政治、經(jīng)濟、科技、文化、軍事等領(lǐng)域也發(fā)生了深刻變革，這給我們帶來難得的發(fā)展機遇，也提出嚴峻的挑戰(zhàn)。集成電路產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中極具重要戰(zhàn)略意義的產(chǎn)業(yè)，它不僅僅是當代信息化發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，更是衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟、技術(shù)等國力水平的重要標志。特別是最近二十年，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在計算機、監(jiān)控、消費應用、醫(yī)療、航天、移動通信、照明、汽車等行業(yè)發(fā)揮出越來越廣泛和重要的作用，被人們稱為“工業(yè)的糧食”。并且隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，推動著科技進步、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和社會生產(chǎn)力的蓬勃發(fā)展，給人們生活帶來了前所未有的方便。

一、我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題

集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導性產(chǎn)業(yè)，是培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、推動信息化和工業(yè)化深度融合的核心與基礎(chǔ)，是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式、優(yōu)化和升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、保障國家信息安全的重要支撐。國家高度重視推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，近年來集成電路扶持政策密集頒布，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境不斷優(yōu)化。2011年國務(wù)院發(fā)布《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，對于集成電路制造企業(yè)執(zhí)行稅收政策優(yōu)惠。2014年國務(wù)院頒布了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，將集成電路產(chǎn)業(yè)新技術(shù)研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略高度。綱要中明確提出，到2020年，集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距逐步縮小，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強；到2030年，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達到國際先進水平，一批企業(yè)進入國際第一梯隊，實現(xiàn)跨越發(fā)展。2018年政府工作報告也將集成電路產(chǎn)業(yè)列入加快制造強國建設(shè)第一位，延續(xù)了國家政策的大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

但我國集成電路產(chǎn)業(yè)市場雖大但自給率低。作為全球最大的集成電路消費國，我國市場需求接近全球的1/3，但國內(nèi)產(chǎn)值卻不足全球的7%。一些高端通用芯片如CPU、DSP和FPGA等仍被國外壟斷，基本上全部依賴國外進口。我國集成電路進口額已經(jīng)連續(xù)五年超過2000億美元，超過石油、天然氣和糧食等。特別是以2019年美國對華為發(fā)起的制裁為起始，美國對我國集成電路產(chǎn)業(yè)一直依賴國外的EDA設(shè)計軟件、制造設(shè)備和制造代工等方面不斷加強限制。這些明確提示我們，目前集成電路產(chǎn)業(yè)依然是中國被卡脖子的產(chǎn)業(yè)，通過自主創(chuàng)新等方式逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和產(chǎn)業(yè)鏈自主可控已經(jīng)迫在眉睫。

二、微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題

集成電路產(chǎn)業(yè)是典型的知識密集型產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)步驟超過上千步，涉及到多個學科，是一門集各學科大成的系統(tǒng)性工程。其復雜的設(shè)計和生產(chǎn)流程決定了其對于高素質(zhì)人才的需求十分迫切。按照2020年我國集成電路產(chǎn)業(yè)達到一萬億元產(chǎn)值來算，至少需要70萬名相關(guān)人才，但現(xiàn)在卻不到30萬人，缺口超過40萬人。但現(xiàn)階段高校集成電路人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀卻又難以跟上整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，現(xiàn)階段，我國高校微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)所面臨的主要問題有：

1.學科定位和課程體系不合理。

按我國高?，F(xiàn)有學科目錄，并沒用單獨的集成電路一級學科。與集成電路相關(guān)的學科目錄是電子科學與技術(shù)一級學科下面的微電子與固體電子學二級學科，其負責研究電子元器件（主要是半導體元器件）。而集成電路只是在這個二級學科下面的三級學科，這不僅極大的限制了集成電路專業(yè)的發(fā)展空間，也不利于專業(yè)認知度的提高。如今，隨著微電子和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，一個電子信息系統(tǒng)的大部分甚至全部功能都可以靠一個集成電路或者幾個集成電路配合完成，使得現(xiàn)在集成電路所涉及的方向由傳統(tǒng)的器件變?yōu)椴牧?、器件、模擬和系統(tǒng)。因此原有的專業(yè)課程設(shè)置已經(jīng)嚴重不適應現(xiàn)在微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，也無法滿足集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實需求。

2.人才培養(yǎng)目標不明確。

我國高校微電子技術(shù)專業(yè)為順應經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，專業(yè)發(fā)展迅速，開展相關(guān)專業(yè)招生的高校也日益增多。但是很多高校在設(shè)定本校微電子技術(shù)專業(yè)學生培養(yǎng)目標時，缺少對國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃相關(guān)政策的理解，缺少對集成電路產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的了解，缺少對各層次相關(guān)從業(yè)人員必備素質(zhì)和類型數(shù)量的掌握，導致高校微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標空泛沒有特色，培養(yǎng)出來的學生與同等院校其它專業(yè)學生相比沒有競爭力，無法滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對畢業(yè)生的要求。

3.師資隊伍構(gòu)成不合理。

目前我國高校微電子技術(shù)專業(yè)的授課教師，大部分為來自高校體系自身培養(yǎng)，這就導致授課教師理論水平雖然較高，但缺少生產(chǎn)實踐能力和經(jīng)驗，對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和需求缺少直觀認識。

4.實踐能力培養(yǎng)不足。

目前高校的微電子技術(shù)專業(yè)本科教育偏重于理論基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)，基礎(chǔ)理論課占據(jù)了大量的授課學時，而對集成電路生產(chǎn)實踐相關(guān)動手能力的培養(yǎng)嚴重不足。在理論授課過程中雖然包含相關(guān)課程實驗內(nèi)容，但是實驗內(nèi)容多為基礎(chǔ)性和驗證型簡單實驗，與集成電路企業(yè)需要的實踐能力存在一定程度的偏差。從集成電路企業(yè)的調(diào)研來看，集成電路設(shè)計、晶圓制造和封測等相關(guān)企業(yè)要求畢業(yè)生具有一定的軟件和集成電路生產(chǎn)線實踐能力與經(jīng)驗，如EDA軟件使用、晶元制造設(shè)備的操作和分析測試設(shè)備的操作等。通過對高校微電子技術(shù)專業(yè)的本科畢業(yè)生調(diào)研情況來看，學生畢業(yè)后對集成電路工藝生產(chǎn)設(shè)備不熟悉，無實際上手操作經(jīng)驗，會造成入職到集成電路企業(yè)后，需要企業(yè)從新進行實踐能力的再培訓。這不僅大大增加了企業(yè)用人成本，也嚴重阻礙了我國集成電路的快速發(fā)展。

三、微電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)改革的方向

1.推進集成電路一級學科設(shè)立，明確應用型人才培養(yǎng)目標定位，優(yōu)化教學課程體系。

設(shè)立與集成電路有關(guān)的一級學科已經(jīng)有過多年的討論，但由于一直存在各種爭議而無法成形。伴隨著我國集成電路產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，以及高校微電子技術(shù)專業(yè)學科的不斷發(fā)展變化，原有的學科劃分在事實上確實已經(jīng)制約了我國集成電路產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)，進而影響到了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。但值得高興的是國家高層已經(jīng)認識到集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的“人才之殤”，積極推動我國高校集成電路一級學科的設(shè)立。在2020年7月國務(wù)院印發(fā)的《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》中（以下簡稱《若干政策》），明確提出“進一步加強高校集成電路和軟件專業(yè)建設(shè)，加快推進集成電路一級學科設(shè)置”。如果集成電路成為一級學科，那么高校就可以按照現(xiàn)今集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，在集成電路一級學科下面來設(shè)置細分的專業(yè)。這樣高校也可以根據(jù)集成電路的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，組建專業(yè)的教師隊伍和科研創(chuàng)新團隊，形成與產(chǎn)業(yè)相匹配的集成電路人才培養(yǎng)體系和學科體系。同時《若干政策》中也指出要“緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時調(diào)整課程設(shè)置、教學計劃和教學方式，努力培養(yǎng)復合型、實用型的高水平人才”。這就要求高校人才培養(yǎng)目標定位上和專業(yè)課程體系設(shè)置上，要充分考慮到現(xiàn)今我國集成電路產(chǎn)業(yè)新形勢下的發(fā)展需要，要努力適應集成電路內(nèi)涵和外延的不斷擴大，拓展專業(yè)課程體系的豐富性和交叉性，提升專業(yè)實踐能力，使得高校培養(yǎng)的畢業(yè)生成為滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對“復合型、實用型的高水平人才”的需求。

2.加強具有“雙師”型素質(zhì)的教師隊伍建設(shè)。

應用型人才的培養(yǎng)就要求高校師資隊伍的專業(yè)實踐能力要很強。因此，需要加強高校教師與集成電路企業(yè)工程師的良性互相流動。通過鼓勵高校教師深入到集成電路企業(yè)進行調(diào)研，了解集成電路產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展動態(tài)和企業(yè)對高校畢業(yè)生的要求；通過高校教師參與企業(yè)第一線生產(chǎn)實踐活動，使得高校的專任教師具備企業(yè)工程師素質(zhì)。同時，高校要積極建立特殊人才引進通道，吸引優(yōu)秀的集成電路企業(yè)工程師進入專業(yè)教師隊伍，成為全職或企業(yè)兼職教師。高校還要主動邀請集成電路企業(yè)工程師參與學科培養(yǎng)目標和專業(yè)課程體系的制定，共同確定課程教學內(nèi)容，共同開發(fā)教材和課件等。從而培養(yǎng)出一批理論水平高、實踐能力強的的“雙師”型教學隊伍，在滿足課程教學內(nèi)容順利開展的同時，有助于提高教師的工程化能力。

3.完善教學實驗室條件，創(chuàng)建開放式實踐教學。

教學實驗室是校內(nèi)實踐教育的平臺和重要技術(shù)支撐，必須能夠提供集成電路制造工藝步驟相關(guān)的工藝設(shè)備，供學生在課程內(nèi)外、競賽、畢設(shè)等活動中培養(yǎng)實踐能力。使學生在本科生階段就能實際接觸集成電路制造生產(chǎn)線上的相關(guān)設(shè)備，從而深化理論基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)實踐技能，積累實踐經(jīng)驗，最終達到畢業(yè)時與集成電路企業(yè)的無縫過渡。在實踐教學內(nèi)容方面，構(gòu)建以專業(yè)課程實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、競賽項目和教師科研項目等組成的開放式實踐教學體系，擺脫理論教學內(nèi)容和教學計劃進程的限制和約束，建立“理論教學-實踐教學一體化”和“教室-實驗室一體化”。通過學生的主動參與，自主完成，充分調(diào)動起學生的積極性和主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。在實踐教學評估方面，兼顧課上與課下相結(jié)合、教學結(jié)果與教學過程相結(jié)合、學生自我評價與教師考評相結(jié)合的原則，不斷完善實踐教學的考核體系，形成以學生為中心的適應學生能力培養(yǎng)和鼓勵探索的多元實踐教學考核體系。最終實現(xiàn)全面、準確地評估學生的實踐能力，為提高實踐教學質(zhì)量的提供可靠保障。

4.加強校企產(chǎn)學合作，構(gòu)建校企聯(lián)合培養(yǎng)環(huán)境。

在《若干政策》中明確提出國家現(xiàn)階段“鼓勵有條件的高校采取與集成電路企業(yè)合作的方式，加快推進示范性微電子學院建設(shè)。優(yōu)先建設(shè)培育集成電路領(lǐng)域產(chǎn)教融合型企業(yè)”。通過政府或行業(yè)協(xié)會的橋梁作用，促進高校與相關(guān)企業(yè)開展產(chǎn)學合作，建立校外實訓基地，利用企業(yè)的設(shè)備優(yōu)勢，開展學生生產(chǎn)實習和畢業(yè)設(shè)計活動。其次利用高校的自身優(yōu)勢，給企業(yè)的技術(shù)人員開展理論培訓。通過高校與相關(guān)企業(yè)間的良性雙向互動，形成校內(nèi)校外聯(lián)動的校企聯(lián)合培養(yǎng)環(huán)境。此外，還可以依托校企聯(lián)合培養(yǎng)環(huán)境，根據(jù)企業(yè)需求，設(shè)計人才培養(yǎng)方案，增設(shè)應用性的新課程，為企業(yè)培養(yǎng)和輸送急需人才。同時鼓勵企業(yè)和高校根據(jù)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造中所遇到的問題，設(shè)立聯(lián)合科研基金，吸引高校學生參與科研項目研究工作，增強學生綜合運用專業(yè)理論知識解決實際問題的能力。

四、結(jié)束語

為了適應我國集成電路產(chǎn)業(yè)新形勢下的發(fā)展，滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對人才的需要，高校微電子技術(shù)專業(yè)應該在學科設(shè)立、教學課程體系優(yōu)化、師資隊伍建設(shè)、實踐教學完善以及校企產(chǎn)學合作等方面進行教學改革，從而推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)的良性高速發(fā)展，體現(xiàn)高校在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中的服務(wù)作用。