中職院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理

楊春娜

遵化市職業(yè)技術(shù)教育中心

中職集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室作為中職院校開(kāi)展教學(xué)實(shí)驗(yàn)和學(xué)科建設(shè)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)基地，在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。中等職業(yè)院校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展水平，直接決定其教學(xué)成果的質(zhì)量、科研水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，因此有必要探討和科學(xué)研究中職院校的基本建設(shè)問(wèn)題，為弘揚(yáng)中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的可持續(xù)發(fā)展理念，最終提高學(xué)校綜合水平。

一、中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的必要性

（一）中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)問(wèn)題

中職院校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍和管理隊(duì)伍影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，根據(jù)課堂教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)人才分為實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和管理人員三類，實(shí)驗(yàn)教師的基本工作職責(zé)是研究和課堂教學(xué)。中職院校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室教師的職責(zé)是保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一致性、機(jī)械設(shè)備開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的潛在作用，保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的規(guī)格型號(hào)符合要求，耗材符合要求，質(zhì)量可靠，管理人員負(fù)責(zé)中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)上報(bào)統(tǒng)計(jì)、費(fèi)用報(bào)銷、清潔衛(wèi)生、中職集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試排序和日常管理工作。

（二）中等職業(yè)學(xué)校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室資源消耗及測(cè)試時(shí)間必要性

從中職院校使用資產(chǎn)的角度來(lái)看，都要考慮資產(chǎn)投資的收益，由于在校學(xué)生總數(shù)的增加，現(xiàn)階段部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺，部分昂貴機(jī)械設(shè)備利用率低等現(xiàn)象在中職院校IC測(cè)試實(shí)驗(yàn)室普遍存在[1]。中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)建設(shè)的初衷，是為了更好地為學(xué)生提供更強(qiáng)的教育資源和教學(xué)環(huán)境，在教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，由于中職院校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間的限制，很多情況下沒(méi)有使用測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備，僅在學(xué)生在實(shí)驗(yàn)班時(shí)使用，中職院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的初衷并不一致，導(dǎo)致了教育資源的消耗。學(xué)生一般按照課程安排來(lái)中職院校測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)榉峙涞降闹新氃盒y(cè)試實(shí)驗(yàn)室是固定的，實(shí)驗(yàn)班的時(shí)間是固定的，要求學(xué)生必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成具體的考試內(nèi)容，對(duì)于一些非常復(fù)雜的測(cè)試，測(cè)試時(shí)間是不夠的。

二、中等職業(yè)院校集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)背景

（一）集成電路發(fā)展趨勢(shì)背景

集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件?？s寫為IC；采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；是使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面發(fā)展的核心因素之一。

Gartner報(bào)告顯示，2019年全球半導(dǎo)體收入總計(jì)4,183億美元，相比2018年下滑了11.9%。從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，受到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)下滑影響，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)2019年增速也出現(xiàn)顯著下降，根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2019年1-9月，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額5,049.9億元，同比增長(zhǎng)13.2%，增速同比下降了9.2個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，2020年1-2月中國(guó)集成電路出口量有所增長(zhǎng)，2020年1-2月中國(guó)集成電路出口量為327.2億個(gè)，同比增長(zhǎng)13.6%。

（二）中等職業(yè)學(xué)校人才培養(yǎng)背景

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)高層次人才的技術(shù)預(yù)見(jiàn)工作能力要求極高，要知道集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的技術(shù)復(fù)合類型，同時(shí)要有技術(shù)和管理方法的交集。例如與市場(chǎng)的兼容性，同時(shí)，半導(dǎo)體材料的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造也必須通過(guò)一定規(guī)模以上企業(yè)之間的團(tuán)隊(duì)合作來(lái)推動(dòng)，中等職業(yè)院校集成電路產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)秀人才的塑造要面向中國(guó)要求，努力塑造具有自主研發(fā)和自主創(chuàng)新能力的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈高層次人才。近年來(lái)，雖然我國(guó)集成電路發(fā)展勢(shì)頭良好，前景廣闊，但大家必須清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)本土集成電路企業(yè)與世界全產(chǎn)業(yè)鏈的差異，尤其是優(yōu)質(zhì)集成電路的應(yīng)用，我國(guó)在設(shè)計(jì)、制造、機(jī)械、設(shè)備、原材料等方面與全球的卓越水平存在顯著差異。我國(guó)的集成電路企業(yè)在開(kāi)發(fā)自主創(chuàng)新產(chǎn)品和設(shè)計(jì)方案的能力上，與世界領(lǐng)先廠商也存在較大差距，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粭l新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，集成電路創(chuàng)新人才的創(chuàng)造必須以高科技機(jī)械設(shè)備為支撐?，F(xiàn)階段，普通中等職業(yè)院校集成電路專業(yè)設(shè)計(jì)的課程目標(biāo)主要以項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐階段為主，讓學(xué)生慢慢轉(zhuǎn)換他們所學(xué)的集成電路設(shè)計(jì)、信息系統(tǒng)集成等專業(yè)技能，促進(jìn)了集成電路在社會(huì)發(fā)展中的各行各業(yè)的普遍應(yīng)用，實(shí)施和完善中等職業(yè)院校集成電路設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)，是塑造高素質(zhì)集成電路優(yōu)秀人才的必然要求。

三、集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃

中等職業(yè)院校集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)具有重要的課堂教學(xué)和科研實(shí)際意義，實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展水平直接決定了其教學(xué)成果的質(zhì)量、科研水平、人才水平。因此，必須圍繞中等職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基本問(wèn)題對(duì)培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行探討和科學(xué)研究，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展的理念，最終提高各院校的綜合水平。

（一）專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室

中等職業(yè)院校的教育以培養(yǎng)高素質(zhì)實(shí)用型人才為主，塑造出來(lái)的學(xué)生不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有扎實(shí)的專業(yè)技能。技術(shù)類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室注重培養(yǎng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，以認(rèn)證考試和可操作性考試為主導(dǎo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以開(kāi)展技術(shù)專業(yè)課程和專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)理論的實(shí)踐活動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)半導(dǎo)體物理、微電子技術(shù)加工技術(shù)、版圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論的理解，提高邏輯思維和實(shí)踐能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)科目打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。集成電路的設(shè)計(jì)過(guò)程基本包括：電路原理、仿真前仿真、版圖設(shè)計(jì)、仿真后仿真、事后處理，中等職業(yè)院校的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室要達(dá)到完成這個(gè)基本過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)。

例如，金陵信息電子學(xué)院集成電路測(cè)試實(shí)驗(yàn)室是電子器件科學(xué)與技術(shù)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生開(kāi)設(shè)了“集成電路測(cè)試”、“自動(dòng)化測(cè)試導(dǎo)論”、“封裝測(cè)試”、“混合信號(hào)測(cè)試”、 “集成電路檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)”等測(cè)試課程內(nèi)容及配套設(shè)施學(xué)科設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室擁有各類通用集成電路電子元器件、半導(dǎo)體材料集成電路主要參數(shù)測(cè)試儀、晶體管特性圖例儀、四探針測(cè)試儀、CV/IV特性測(cè)試儀、半導(dǎo)體材料霍爾效應(yīng)測(cè)試儀、半導(dǎo)體元器件光學(xué)特性測(cè)試儀、高分辨光學(xué)顯微鏡、探針臺(tái)、直流可調(diào)穩(wěn)壓電源、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字示波器、信號(hào)源、頻率計(jì)等相關(guān)機(jī)械設(shè)備。

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試實(shí)踐階段，學(xué)生應(yīng)掌握半導(dǎo)體材料集成電路測(cè)試的基本原理和具體方法，使學(xué)生掌握晶體管和集成電路各種測(cè)試、測(cè)量理論基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)模型、測(cè)試的方法和意義。并且可以檢測(cè)半導(dǎo)體材料的電阻、霍爾系數(shù)、單晶少數(shù)載流子壽命、半導(dǎo)體材料集成電路的主要參數(shù)、晶體管的特性、硅基的特性太陽(yáng)能板。實(shí)驗(yàn)室與英國(guó)國(guó)家分析儀器公司（NI）合作，塑造公司所需的集成電路測(cè)試專業(yè)人才，建立了半導(dǎo)體集成電路芯片級(jí)微納電子的測(cè)試和表征平臺(tái)。

（二）集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的建設(shè)

集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)除了具備基本的軟硬件系統(tǒng)外，還應(yīng)有一套涵蓋集成電路設(shè)計(jì)方案全步驟的實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)具備半導(dǎo)體元器件、集成電路測(cè)試等功能，標(biāo)準(zhǔn)充實(shí)和拓展對(duì)應(yīng)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生的主動(dòng)性，在課堂教學(xué)應(yīng)用中，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將基礎(chǔ)知識(shí)的資金投入到操作過(guò)程中，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)字集成電路測(cè)試。

全面的定制化設(shè)計(jì)方案測(cè)試、硬件配置描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)方案和認(rèn)證測(cè)試等實(shí)驗(yàn)流程，該平臺(tái)的建立不僅有利于集成電路設(shè)計(jì)方案的測(cè)試課程內(nèi)容，還可用于“半導(dǎo)體器件物理”“微電子工藝原理”等其他電子課程。

（三）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施

實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)校教學(xué)實(shí)驗(yàn)和學(xué)科建設(shè)的重點(diǎn)場(chǎng)所，在課堂教學(xué)中發(fā)揮了教學(xué)、教育、科研、培養(yǎng)優(yōu)秀人才的重要作用。因此，中等職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃的關(guān)鍵目標(biāo)是學(xué)習(xí)和辦公環(huán)境的基礎(chǔ)建設(shè)，即實(shí)驗(yàn)室各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和模擬設(shè)備的基礎(chǔ)建設(shè)[3]。以學(xué)校成功完成基礎(chǔ)建設(shè)的集成電路實(shí)驗(yàn)室為例，實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵是使用SOC集成電路設(shè)計(jì)方案和基于FPGA集成電路設(shè)計(jì)方案的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行EDA實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等課堂教學(xué)日常任務(wù)，塑造學(xué)生在中等職業(yè)院校課堂教學(xué)日常任務(wù)中使用智能EDA專用工具設(shè)計(jì)各種電子電路和控制系統(tǒng)的能力，學(xué)校集成電路實(shí)驗(yàn)室可容納近50名學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和學(xué)科建設(shè)。

在軟件層面，集成電路實(shí)驗(yàn)室的電子計(jì)算機(jī)配備了32位和64位VMware Workstation，主要用于模擬集成電路電路原理圖的設(shè)計(jì)方案，仿真以及板圖的設(shè)計(jì)方案學(xué)習(xí)。應(yīng)用RedHatEnterpriseLinuxServer6.0系統(tǒng)軟件、許可網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及其smic-18處理技術(shù)，其中包括電容、電阻、電感等無(wú)源元件，以及各種波形信號(hào)源元件，該軟件工具大大提高了教師講課和孩子們的學(xué)習(xí)效率，在硬件配置層面，有50臺(tái)裝有Linux的聯(lián)想電腦，供學(xué)生閱讀材料和參考文獻(xiàn)、電源電路的設(shè)計(jì)方案和仿真等文章，并進(jìn)行課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室配備投影儀，用于教師講課、PPT播放等，多臺(tái)凌陽(yáng)FPGA環(huán)境測(cè)試箱用于EDA課程內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，多臺(tái)數(shù)字示波器用于檢查和跟蹤電源電路的波形，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)使教師講課和學(xué)生學(xué)習(xí)效率提高。

（四） 管理體制建設(shè)

為了更好地提高實(shí)驗(yàn)室的工作效率和資源利用率，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃的實(shí)際效果，必須將科研管理機(jī)制應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，防止“重基建、輕管理”。因此，管理機(jī)制的基礎(chǔ)建設(shè)也是實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃的重要組成部分。可以說(shuō)，管理方法體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃的上述各方面。一個(gè)優(yōu)秀的管理方法就像潤(rùn)滑劑，可以使實(shí)驗(yàn)室的所有部件正常高效地運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)每位教師的研究?jī)?nèi)容、技術(shù)專業(yè)情況、科研興趣等，在人員結(jié)構(gòu)層面劃分為多個(gè)科研工作組。每個(gè)小組報(bào)告進(jìn)度并根據(jù)每周例會(huì)進(jìn)行討論。對(duì)于學(xué)術(shù)研究問(wèn)題，充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)意義，在群體間，基于資源共享、科研、課堂教學(xué)等成果，進(jìn)行資源整合，確保高質(zhì)量的成果；在管理制度層面，根據(jù)具體情況制定考勤管理和考核，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)章制度。一方面保證了明確的工作目標(biāo)，另一方面也鼓勵(lì)了創(chuàng)新能力的有效性。對(duì)優(yōu)秀論文和專利申請(qǐng)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性與創(chuàng)新思維能力，體現(xiàn)“以人為本”的管理模式。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，只有從以上各級(jí)提升實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)，才能滿足課堂教學(xué)和科研的需要，提高教學(xué)科研水平，造就適應(yīng)課堂教學(xué)和科研需要的綜合性人才，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將是學(xué)校全方位基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展過(guò)程中長(zhǎng)期的任務(wù)，