微电子科学与工程专业实验体系探索与实践

一 引言

微电子技术是近半个世纪以来得到迅猛发展的一门高科技应用性学科，是电子信息科学技术的先导和核心，被誉为现代信息产业的心脏和高科技的原动力[1]。最近几年，在国家推动下微电子行业取得了很多成绩，但依然存在产品自给率低等很多问题。中国的芯片百分之九十靠进口，中国的制作工艺和国外差了不止两代的技术，高端的芯片已经成为了中国的第一大进口物品。中兴通讯被制裁事件是我国微电子技术落后的集中体现。究其原因，很重要一方面是微电子相关产业人才缺口巨大。可以这么说：微电子人才的数量决定了微电子产业的规模；微电子人才的质量决定了微电子产业的发展质量；微电子人才的高度，决定了微电子产业在全球的地位；微电子人才强，集成电路产业才强。西方发达国家就是培养了优质的人才，才能打造出强大的集成电路产业。然而据估算，到2020年，我国集成电路需求人才量可达72万人。而现在才有40万人，缺口达30多万人。目前我国每年与集成电路相关的各个学科，无论设计、还是制造，专业毕业生仅为两万人左右，与市场的需求量极不匹配。高端人才在集成电路设计、制造、设备、材料多个环节极度缺乏。

二 课程实验体系设置

微电子行业是一个对于知识体系、能力结构和实践经验要求较高的行业，高校作为人才培养的主阵地，应加快推动微电子相关学科建设，并且更加应该增强高校微电子人才实践能力，积极推动人才的“供给侧结构性改革”。而要实现该目标，必须建立起合理的专业实验体系，以满足国家和社会的需求。

微电子人才一方面需求半导体物理器件及工艺类的知识、另外一方面同时需要集成电路设计系列知识。这两方面的知识相互依托、互相渗透，不可或缺。因此实验体系要全面反映本专业的系统性知识。既加重本专业基础课程如半导体物理与器件物理工艺的实验, 又要加强电路与系统的实践。我校微电子科学与工程专业目前通过整合现有实验课程，加强理论教学与实验教学的结合，进行课程体系与实验教材体系建设，逐渐发展成以“集成电路设计“与“微电子工艺”为主线的实验体系。

（一） 集成电路设计实验体系

集成电路设计实验体系主要开展超大规模集成电路设计的实验教学。教学目的是使学生掌握超大规模集成电路设计的基本原理和方法, 包括全定制设计方法和基于FPGA CPLD 的设计方法, 初步掌握用于集成电路设计的EDA(Electronic Design Automation)软件工具的使用[2]。针对上述教学目的和要求，微电子科学与工程系开设了由浅入深、由宽到精的实验体系。具体开设相关实验课程有：C语言程序设计实验、电路分析基础实验、信号处理与系统分析实验--＞数字逻辑实验、通信电子电路实验、模拟电子技术实验、通信原理实验-＞硬件描述语言实验、电子电路设计软件实验、单片机原理及应用实验--＞IC设计实验。可以看出，实验以电路设计为主线，穿插融合信号与系统及通信相关实验，使得学生能够对系统设计有相关了解，加深理解电路设计的目的与用途。

（二） 微电子器件和工艺实验体系

微电子器件和工艺实验体系主要是使学生了解和初步掌握微电子器件的基本工艺原理、工艺参数的控制方法、微电子器件特性参数的测试分析方法、电子材料制备与测试的方法。该实验系列对应的教学课程包括“半导体物理”“微电子器件基础”“集成电路工艺”等，均采用了课内实验方法。实验内容主要包含：半导体电阻率测试、霍尔效应、光电效应、半导体相关器件特效测试、C-V特性测试等。另外，集成电路工艺相关实验正在建设中，拟通过集成电路工艺线进行实验，完成从样品清洗和腐蚀、薄膜生长、氧化工艺到光刻的全流程实验，强化学生的工艺动手能力。

三 专业实践训练体系建设

除了开设专门的实验课程，或者是与课程相关的实验项目外，还设置了系列课题性质的实践项目：课程设计与毕业设计体系。该体系由浅入深，由简单到复杂的顺序为：基础工程设计—＞专业工程设计—＞生产实习—＞毕业设计，通过该系列实践体系逐步强化学生的实践应用能力。

1.基础工程设计。为了适应技术进步发展的需要，我们对基础工程设计进行了较大改革，由原来设计一种简单实用的电路变为了面向更加专业的设计。基础工程设计内容主要是集成电路版图的识别与提取。通过该实训，使得学生能够进一步联系与理解半导体器件与集成电路相关内容，并且掌握工程常用单元电路版图的结构与特点，为设计电路打下基础。

文章来源：《微电子学与计算机》 网址: http://www.wdzxyjsjzz.cn/qikandaodu/2020/0919/398.html