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微電子工程專業課程群的研究與實踐探索

发布时间:2019-09-08 07:44

  摘要:近年來,微電子(集成電路)産業已上升爲國家戰略。廈門作爲微電子産業的東南重鎮,力爭在未來十年打造千億級的完整集成電路産業鏈。本文首先分析了以廈門爲代表的東南沿海集成電路發展和人才需求概況。之後在此基礎上根據人才需求和學校定位,建立符合産業實際的培養課程群,用于指導我校微電子工程專業的發展與建設,在將來爲東南沿海地區輸送急需的親産業人才。


  關鍵詞:微電子;集成電路;課程群;親産業


  中圖分類號:G642.0文獻標志碼:A文章編號:1674-9324(2019)19-0163-02


  一、引言


  微電子(集成電路)被稱爲現代信息社會的“食糧”,是一個國家工業化和信息化的基礎。自2014年我國發布《國家集成電路産業發展推進綱要》,設置千億級的集成電路發展基金以來,南京、合肥、重慶、成都、武漢、廈門等地相應出台了區域性的集成電路發展政策。廈門依據毗鄰台灣的區位優勢,設立了500億人民幣的集成電路産業基金,並陸續發布了《廈門市加快發展集成電路産業實施意見》和《廈門集成電路産業發展規劃綱要》,擬形成區域性的集成電路産業集聚地,打造集成電路千億産業鏈,最終形成我國集成電路的東南重鎮。


  在此背景下,廈門政府在集成電路設計、生産制造、封測以及人才儲備,全方位進行布局和規劃。設計方面:紫光集團投資40億元設立紫光展銳産業園、研發中心項目,引進展訊等國內通信芯片設計的龍頭企業。廈門優訊、矽恩、科塔等集成電路設計企業也在高速、射頻芯片領域取得可喜進展,僅2016年,廈門就新增加60余家集成電路設計企業。2017年整體産值達到140億元;生産制造方面:與台灣集成電路巨頭聯華電子合資設立了聯芯12寸晶圓廠項目,總投資達62億美元,已于2016年12月正式投産;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體芯片生産;泉州晉華12寸存儲器廠則著眼于動態存儲器的生産和銷售;封測方面則引入通富微電子股份有限公司,力爭打造一小時産業生態圈;人才儲備方面:廈門政府與中國科學院微電子所共建中國科學院大學廈門微電子工程學院,輔以廈門大學、廈門理工學院、華僑大學等微電子學科,爲廈門集成電路的生産和設計輸送人才。


  在此背景下,我校于2016年12月建立微電子學院,聯合台灣交通大學、元智大學等微電子老牌名校,共同探索適合廈門及周邊地區的微電子人才培養策略,力求建立較爲完善的課程群體系,爲在閩的微電子企業培養專業人才。


  二、微電子工程專業特點


  首先,微電子專業與傳統的機械、化工、電子等專業不同,是一門交叉性很強的學科,需要該專業學生系統地學習數字、物理、電子、半導體器件、集成電路設計、電路封裝、計算機等多方面的知識理論,並且能夠將各門學科融會貫通,熟練運用。其次,微電子專業入門門檻高、知識體系更新速度快,貼近産業。這就要求學生在具有堅實理論基礎的同時,實踐動手能力較強,才能在短時間內將所學理論和實踐結合,迅速融入工業界或者科學研究。第三,微電子是一個龐大的系統專業。從大類上可以分成工藝、器件、設計、封裝、測試五個大方面。但每一個大類又可分爲幾個甚至數十個小門類。如設計類又可細分爲模擬集成電路、數字集成電路、射頻集成電路、混合信號集成電路等四個門類。而例如數字集成電路,又可繼續分爲數字前端、數字後端、驗證、測試等小方向。各個方向之間知識理論差異較大,對學生素質提出了極高的要求[1]。


  三、微電子工程課程群實踐


  (一)微電子工程專業培養策略


  結合廈門微電子産業特點,以市場需求爲導向,同時充分利用海峽兩岸交流方面的優勢,立足于我校“親産業、重應用”的辦校原則,我校微電子工程專業設置爲工藝和設計兩大類方向,應對周邊産業需求,對該專業學生進行差異化培養。在本科前兩年公共課的基礎上,大三學年,根據學生興趣及教師雙向篩選,確定學生未來兩年的學習方案,分別在器件/制造、模擬/數字集成電路設計兩方面進行課程教授和實踐鍛煉,培養專業門類細化、適應企業實用化需要的高素質、實踐型人才。同時,在一些專業課程講授上,聘請台灣方面有經驗的教師和工程師,結合産業現狀進行教授和輔導。


  (二)微電子工程專業培養目標


  對于我校應用型本科院校的定位,區域産業經濟和行業的發展是重要的風向標,因此在微電子專業人才培養上必須突出“工程型、實用型和快速融入型”的特點。主要培養目標如下:(1)掌握半導體器件及工藝的基本理論基礎、電子線路的基本理論與應用、計算機使用、電子系統信號處理的基本知識、集成電路及板級設計的基本技能。(2)具備半導體及集成電路設計、制造,PCB板級設計、制造、測試的基本能力,工程項目管理、品質管理、設備維護的基本素養。(3)能在半導體、集成電路設計、制造行業,從事集成電路設計、制造、研發、測試、品質管理、廠務管理、設備維護等相關工作,畢業三到五年後通過自身學習逐步成長爲本領域的骨幹技術人員和具有較強工作能力的核心工程師[2]。


  (三)微電子工程專業課程群制定實踐


  基于我校應用型本科“親産業”的學校定位,在微電子專業課程群建設中,我們首先引入CDIO的教學理念。CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate,即構思—設計—實施—運作)工程教育是以理論教學爲基礎,工程實際反饋互動爲主要形式的培養方案[3,4]。基于此,課程群制定從知識邏輯(課程環節)和項目實施(工程實踐)兩個角度,對學生的綜合素質進行培養、鍛煉。


  1.課程環節。(1)課堂講授。課堂講授分爲教師講授和學生相互講授兩部分。教師講授的重點集中在課程知識的架構內容和工程案例。教師引導學生在知識架構下進行知識內容的自學和理解。之後以教師講授爲主體轉變爲學生自學爲主體,學生進行分組討論講授,發現、解決問題。同時還結合如調研、報告等其他環節,加深理解。(2)實驗實踐。實驗實踐是微電子專業的重點環節,采用進階式設計,包括基礎實驗和項目制(問題導向式)實驗兩個層次。基礎實驗包括軟件使用方法、基本電路仿真等,這部分主要是教師准備好詳細的實驗指導書和視頻,提供給學生進行基本的練習。項目制(問題導向式)實驗,這部分是重點內容,教師選取適當的項目進行發布,學生采用提出項目、制定解決方案、實施解決方案、持續叠代的全自主過程進行實踐。


  2.工程實踐。項目制實驗要求教師選取2—3個具有一定規模的工程性項目,這些項目具有明確的項目需求和完整的項目內容,適合作爲項目制實驗。每組學生(2—3人)選取1個項目進行實施,主要環節包括:項目需求分析、項目指標分析、項目內容架構、知識點需求、調研總結、方案規劃、模塊設計、驗證等全流程環節,最終實現學生整體工程實踐能力的提升。

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