李斌 吳朝暉 賀小勇 陳志堅(jiān)
[摘 要] “新工科”背景下,產(chǎn)學(xué)融合培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和開拓創(chuàng)新思維是集成電路專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。在對集成電路工程型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀與特征的分析基礎(chǔ)上,提出了面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路工程型人才培養(yǎng)模式。通過建立學(xué)校與企業(yè)多環(huán)節(jié)合作的機(jī)制,完善課程體系,加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),深化工程實(shí)踐能力培養(yǎng),以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)亟須的高質(zhì)量集成電路人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
[關(guān)鍵詞] 新工科;集成電路;實(shí)踐教學(xué)體系;人才培養(yǎng)模式
[基金項(xiàng)目] 2020年度廣東省大學(xué)生校外實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)項(xiàng)目“華南理工大學(xué)-廣州粵芯集成電路工程實(shí)踐中心”
[作者簡介] 李 斌(1967—),女,廣東梅縣人,博士,華南理工大學(xué)微電子學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師,主要從事半導(dǎo)體器件物理及集成電路設(shè)計(jì)。
[中圖分類號] G40-03 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324(2021)14-0073-04 ? ?[收稿日期] 2021-02-18
一、引言
集成電路是世界各主要國家高科技的戰(zhàn)略高地??v觀全球,集成電路產(chǎn)業(yè)的區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào),多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)被歐美企業(yè)所壟斷[1]。如今我國正處于“制造大國”向“智造大國”邁進(jìn),發(fā)展完善的高端制造產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏覈瓿僧a(chǎn)業(yè)升級的為必選之路。而集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破是實(shí)現(xiàn)我國產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵,發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻。為此,國務(wù)院于2014年印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》(以下簡稱為《綱要》),明確指出集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,是支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。
眾所周知,集成電路科學(xué)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的科學(xué),相應(yīng)地,集成電路人才的培養(yǎng)需要及時(shí)貼近產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)發(fā)展,根據(jù)產(chǎn)業(yè)的需求進(jìn)行實(shí)踐性的訓(xùn)練。同時(shí),集成電路產(chǎn)業(yè)的另一大特性是時(shí)效性,其根本原因在于集成電路核技術(shù)發(fā)展日新月異,而我國集成電路人才傳統(tǒng)培養(yǎng)模式相對封閉且滯后于產(chǎn)業(yè)界科技更替。這兩個特點(diǎn)要求學(xué)校教育需要面向產(chǎn)業(yè),根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況對學(xué)生的知識與實(shí)踐能力進(jìn)行針對性的培養(yǎng)。本文將基于“三明治式”人才培養(yǎng)模式,探索產(chǎn)學(xué)深度融合的集成電路人才培養(yǎng)模式。
二、集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析
(一)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展對集成電路人才培養(yǎng)提出更高要求
為了解決《綱要》中提出的當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期的矛盾,《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》要求高校應(yīng)創(chuàng)新集成電路人才培養(yǎng)機(jī)制,建設(shè)產(chǎn)學(xué)合作育人服務(wù)平臺以提升集成電路從業(yè)人員專業(yè)能力[2]。從行業(yè)內(nèi)部來看,中國集成電路行業(yè)專業(yè)人才儲備數(shù)量少,中高端人才缺口很大。無論是晶圓制造、封裝測試,還是IC設(shè)計(jì)等各個行業(yè),都極度欠缺設(shè)計(jì)型人才、技能型人才及復(fù)合型人才。由此可見,高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)需求不相稱的矛盾日益突出。
(二)傳統(tǒng)集成電路人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求存在明顯落差
集成電路專業(yè)是一門對科學(xué)研究、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、EDA工具應(yīng)用等工程實(shí)踐能力要求較高的學(xué)科,是涉及多產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的高精專產(chǎn)業(yè)。然而,學(xué)校的課程設(shè)置與內(nèi)容,未能與產(chǎn)業(yè)界進(jìn)展同步[3]。學(xué)生僅依靠課堂教學(xué)中所學(xué)的知識與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)中的技能傳授,與高質(zhì)量人才培養(yǎng)會有一定的差距。例如EDA軟件的實(shí)踐教學(xué),需要學(xué)生長時(shí)間的實(shí)踐練習(xí),但是受限于課時(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限的影響,學(xué)生往往很難獲得長時(shí)間實(shí)踐練習(xí)的機(jī)會,而芯片制造、封裝和測試等專業(yè)化程度更高的項(xiàng)目對于學(xué)生而言則更難有機(jī)會實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累。
(三)集成電路人才培養(yǎng)必須做好產(chǎn)學(xué)深度融合
目前的校企合作很難形成長期有效的機(jī)制,通常停留在較簡單的模式,邀請企業(yè)專家來校講座或去企業(yè)參觀交流,這些模式可以開闊學(xué)生的專業(yè)視野,了解集成電路前沿技術(shù)進(jìn)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等信息,然而產(chǎn)業(yè)界的信息反饋很難融入人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié),對提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力效果甚微。受條件限制,多數(shù)高校不具備培養(yǎng)高水平、工程應(yīng)用型集成電路人才的工程實(shí)踐條件。因此,為了滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)的需求,迫切需要探索產(chǎn)學(xué)深度融合培養(yǎng)模式與機(jī)制。
三、面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路人才培養(yǎng)模式的改革
基于上述分析,我們依托教育部國家集成電路人才培養(yǎng)基地和“教育部卓越工程師計(jì)劃”項(xiàng)目、教育部“新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目”項(xiàng)目,在傳統(tǒng)人才培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)上,提出了“學(xué)?!髽I(yè)—學(xué)?!比髦问郊呻娐啡瞬排囵B(yǎng)模式,如圖1所示,在多層次多環(huán)節(jié)突出產(chǎn)業(yè)需求的導(dǎo)向作用,開展“學(xué)校—企業(yè)—學(xué)?!比髦问降漠a(chǎn)學(xué)融合人才培養(yǎng)模式探索,強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動手能力,培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)亟須的高素質(zhì)、高質(zhì)量人才。具體分為如下幾方面。
(一)產(chǎn)學(xué)融合課程體系搭建
強(qiáng)調(diào)產(chǎn)業(yè)需求的導(dǎo)向作用,從產(chǎn)業(yè)中來,到產(chǎn)業(yè)中去。根據(jù)集成電路產(chǎn)業(yè)研發(fā)人員知識結(jié)構(gòu)要求高,多以碩士研究生為主的現(xiàn)狀,開展集成電路專業(yè)課程設(shè)置結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化,提出了本碩貫通課程體系,如圖2所示。大一至大三,學(xué)生按照三條主線進(jìn)行課程學(xué)習(xí),專業(yè)理論課程體系是專業(yè)必修基礎(chǔ)理論課和專業(yè)核心理論課,夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)理論知識基礎(chǔ);工程性課程體系是實(shí)踐性、工程性偏強(qiáng)的專業(yè)必修基礎(chǔ)和專業(yè)核心課程,提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力;貫通式課程體系注重了解行業(yè)發(fā)展趨勢、前沿及交叉學(xué)科的相關(guān)知識,拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。大四階段開設(shè)學(xué)科前沿課程,該階段開設(shè)的課程大多是本碩貫通課程,是本科生的進(jìn)階課程也是研究生的選修課程,進(jìn)一步拓展學(xué)生的視野,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)。該培養(yǎng)體系搭建了“寬深厚”知識體系,同時(shí)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,讓學(xué)生不僅能夠體驗(yàn)到專業(yè)基礎(chǔ)知識的應(yīng)用,而且可以體驗(yàn)到工程技術(shù)知識轉(zhuǎn)化為能力的過程,是工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐創(chuàng)新意識不斷形成和更新的過程。通過“學(xué)校設(shè)置—企業(yè)反饋—學(xué)校調(diào)整”這一閉環(huán),突出了珠三角集成電路產(chǎn)業(yè)需求在課程設(shè)置中的導(dǎo)向作用,構(gòu)建了具有區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色的課程體系。校企共同建設(shè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容引入企業(yè)資源,開設(shè)了新生研討課“摩爾時(shí)代與后摩爾時(shí)代”“集成電路制造工藝”“半導(dǎo)體器件可靠性與失效分析”“集成電路技術(shù)前沿”“集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐”等課程,同時(shí)每學(xué)期會組織2~3個知名企業(yè)專家講座,講座內(nèi)容主要涉及職業(yè)生涯規(guī)劃、人才評價(jià)及學(xué)科前沿及前景等,加強(qiáng)學(xué)生對集成電路產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知與責(zé)任感。
(二)校內(nèi)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求保持同步
為了實(shí)現(xiàn)以實(shí)踐能力成長為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)目標(biāo),在校內(nèi)建立了產(chǎn)學(xué)協(xié)同實(shí)踐平臺,構(gòu)建了與企業(yè)接軌的真實(shí)工程實(shí)踐環(huán)境,完成課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)課模塊的實(shí)踐訓(xùn)練。集成電路校內(nèi)實(shí)踐平臺實(shí)訓(xùn)內(nèi)容如表1。例如依托基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的片上系統(tǒng)芯片(SoC)設(shè)計(jì)實(shí)踐平臺,開設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐”等校企共建課程。由企業(yè)專家系統(tǒng)講解從具體理論知識到工程實(shí)踐的全過程,學(xué)生在“基于ARM內(nèi)核片上系統(tǒng)芯片(SoC)設(shè)計(jì)平臺”進(jìn)行實(shí)踐。設(shè)計(jì)模塊可以來源于企業(yè)需求,也可來源于教師研究成果或者學(xué)生自己的創(chuàng)意。實(shí)踐過程由教師+企業(yè)專家共同指導(dǎo)。由于該實(shí)踐平臺緊貼企業(yè)需求,其設(shè)計(jì)流程、方法及驗(yàn)證手段與當(dāng)前業(yè)界主流設(shè)計(jì)方法一致,經(jīng)過該平臺訓(xùn)練,學(xué)生畢業(yè)后將能快速勝任企業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。
作為校內(nèi)實(shí)踐的延伸,也是作為與企業(yè)實(shí)訓(xùn)的銜接,我們還建立了校企聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,24小時(shí)全天候開放,學(xué)生自主管理。企業(yè)結(jié)合自身研發(fā)方向及學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ),設(shè)立了豐富的學(xué)生課外創(chuàng)新實(shí)踐課題,學(xué)生自由分組選擇,課題的開題、實(shí)施、結(jié)題全部由企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)。通過“學(xué)校提供設(shè)施—企業(yè)提供課題與資助—學(xué)生自主完成”的模式,學(xué)生了解了企業(yè),鍛煉了實(shí)踐創(chuàng)新能力;企業(yè)擴(kuò)大了知名度,挖掘到優(yōu)秀人才,同時(shí)加強(qiáng)了與校方在人才培養(yǎng)方面的互動交流。
產(chǎn)學(xué)協(xié)同實(shí)踐平臺實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力從校內(nèi)到企業(yè)的持續(xù)積累和縱向提升,更好地適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對實(shí)踐型工程人才的能力需求。
(三)“雙導(dǎo)師”模式推進(jìn)校外實(shí)踐基地建設(shè)
為構(gòu)建全方位的工程實(shí)踐平臺,圍繞集成電路“設(shè)計(jì)—制造—封裝測試—系統(tǒng)應(yīng)用”全產(chǎn)業(yè)鏈[4],建設(shè)了20余家龍頭企業(yè)校外實(shí)踐基地。按學(xué)生參與企業(yè)項(xiàng)目的深入程度,分為參觀實(shí)習(xí)和實(shí)踐實(shí)習(xí)。
為保障學(xué)生實(shí)踐實(shí)習(xí)的效果,實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)采用“校內(nèi)學(xué)科導(dǎo)師制與”與“企業(yè)工程導(dǎo)師制”的“雙導(dǎo)師”模式,同時(shí)建立完善的學(xué)生企業(yè)實(shí)習(xí)管理機(jī)制,如圖3所示。學(xué)生企業(yè)實(shí)習(xí)管理機(jī)制學(xué)生實(shí)習(xí)題目可以是老師與企業(yè)合作研發(fā)項(xiàng)目的一部分,也可以是企業(yè)自身研發(fā)項(xiàng)目。學(xué)生在實(shí)習(xí)實(shí)踐期間,每個月做一次自我評估,保證實(shí)習(xí)實(shí)踐的質(zhì)量。通過“雙導(dǎo)師指導(dǎo)—企業(yè)實(shí)踐—學(xué)生自我評估”的做法,學(xué)生在真實(shí)的工程項(xiàng)目和工程環(huán)境中,得到了實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練,同時(shí)在實(shí)習(xí)過程中與其他項(xiàng)目成員共同分工合作,提升其團(tuán)隊(duì)協(xié)作素養(yǎng)及項(xiàng)目管理能力。
學(xué)生深入企業(yè)實(shí)習(xí)期間,學(xué)校加強(qiáng)校企互動,不定期走訪企業(yè),檢查學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告,關(guān)心學(xué)生實(shí)習(xí)情況、生活狀況,汲取企業(yè)和學(xué)生的反饋意見,并不斷完善到培養(yǎng)方案中。
(四)強(qiáng)化教師工程素養(yǎng)
加強(qiáng)一線教師的工程背景是培養(yǎng)高層次工程人才的關(guān)鍵之一[5]。學(xué)院努力建設(shè)三個1/3的理論水平高、實(shí)踐能力強(qiáng)的工程型師資隊(duì)伍,師資中將有約1/3的教師具有國內(nèi)外知名企業(yè)工程背景,約1/3的教師是從知名龍頭企業(yè)聘請高級技術(shù)專家,剩下的約1/3教師來源于對現(xiàn)有教師培養(yǎng)。以產(chǎn)學(xué)研為橋梁,建立教師與企業(yè)專家的互通機(jī)制。
一方面鼓勵教師開展項(xiàng)目式教學(xué)探索,提高學(xué)生創(chuàng)新能力,加強(qiáng)教師綜合實(shí)踐培養(yǎng)的能力;另一方面加強(qiáng)與區(qū)域龍頭企業(yè)的溝通,共同參與區(qū)域重大科技項(xiàng)目的申報(bào),提高教師工程研發(fā)能力。與此同時(shí),為快速準(zhǔn)確地把握電子信息領(lǐng)域的發(fā)展動向,鼓勵教師參加一些有較大影響力的專業(yè)培訓(xùn)與業(yè)界論壇。
四、結(jié)論
集成電路是21世紀(jì)電子信息產(chǎn)業(yè)的“糧食”,是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與實(shí)踐,是“新工科”背景下,探索產(chǎn)學(xué)深度融合、提升學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合創(chuàng)新能力的路徑之一。近5年學(xué)院畢業(yè)生就業(yè)率100%,讀研、出國深造比例超過40%,在世界500強(qiáng)企業(yè)就業(yè)人數(shù)比例超過30%,畢業(yè)生普遍受到好評與重用。
參考文獻(xiàn)
[1]蔡躍洲,馬曄風(fēng),牛新星.新冠疫情對集成電路產(chǎn)業(yè)的沖擊與中國面臨的挑戰(zhàn)[J].學(xué)術(shù)研究,2020(6):86-93.
[2]雷冰潔,耿莉,伍民順,程軍,雷紹充.新工科背景下微電子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2019,41(5):144-146+158.
[3]謝海情,唐立軍,唐俊龍,等.集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2015(34):76-77.
[4]徐曉飛,沈毅,鐘詩勝,等.新工科模式和創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實(shí)踐——哈爾濱工業(yè)大學(xué)“新工科‘Π型方案”[J].高等工程教育研究,2020(2):18-24.
[5]楊騰.電子信息類人才工程實(shí)踐能力培養(yǎng)探析——基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的視角[J].機(jī)電技術(shù),2020(3):111-114.
Study on the Training Model of IC Talents Based on Industry Needs
LI Bin, WU Zhao-hui, HE Xiao-yong, CHEN Zhi-jian
(School of Microelectronics, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510641, China)
Abstract: Under the background of "emerging engineering education", it is the talent training goal for IC major to cultivate students' engineering practical ability and pioneering and innovative thinking by the integration of industry and education. Based on the analysis of the current situation and the characteristics of the training of IC engineering talents, this paper puts forward a "sandwich" IC engineering talent training model in order to meet the need of industrial development. Through establishing the multi-link cooperation mechanism between the school and the enterprises, perfecting the curriculum system, strengthening the practice link, deepening the training of engineering practical ability, we can realize the goal of training high-quality IC talents which is urgently needed in the industry.
Key words: "emerging engineering education"; IC; practice teaching system; talent training model