以创新能力培养为目标的集成电路专业实验教学(2)

1.集成电路实践操作教学实验

集成电路实验教学示范中心主要承担学生的实践操作教学实验，主要包含半导体器件物理实验、半导体工艺检测实验以及半导体物理实验三大平台，包含30个实验项目，涵盖半导体材料、器件、电路的物理、电学特性测试与分析等方面的内容。实验内容继续秉承由浅及深的原则，由简单的验证性实验逐渐过渡到创新型与综合性试验。目前为止，创新型与综合设计型实验已经占据总实验项目的62%。此外，学院成立了我国西部地区唯一具备集成电路生产实习条件且应用于实验教学的超净工艺实验室，学生亲自动手实践完成器件设计、工艺操作和样品的测试一系列环节，加深对集成电路制造主要流程与技术的理解。

专业实验的考核方式兼顾实验过程与实验结果。对于创新型与综合性实验项目，侧重于考核实验过程，新增实验小组答辩环节，考核范围覆盖实验方案设计、实际动手操作能力、测试结果、实验报告以及答辩表现等环节。

专业实验与集成电路学科覆盖的物理、器件、电路、系统等专门知识一致，同时与集成电路材料、设计、制造、封装、测试的产业需求相符，在培养学生扎实基础的同时提高了学生的工程实践能力以及综合创新能力。

2.集成电路设计与制造虚拟仿真教学实验

虚拟实验与实践操作实验相结合是未来实验发展必然趋势。优化后的实验平台中增加了“工艺”、“器件”、“集成电路设计”虚拟仿真三大实验平台，各个模块既有自身的侧重，又相互联系支撑，共同通过虚拟和仿真技术、多媒体、网络通信等技术手段，强化理论教学的效果。虚拟仿真实验平台涵盖集成电路产业链的主要环节，兼顾工艺、器件、电路等多方面的培养要求，具有综合性、实用性和创新型的鲜明特点。

图3 专业实验教学平台

以《氮化镓发光二极管工艺制造与光电特性虚拟仿真实验》为例，该实验取材于西安电子科技大学国家级科研成果，主要实验内容为器件虚拟工艺制造、光电特性仿真。AlGaN单量子阱GaN LED器件实验项目中的氮化镓发光二极管可以采用AlGaN、InGaN等作为单量子阱材料，学生可以根据需要的光波波长选择相应的量子阱材料，并可以根据需求改变器件的结构和材料参数，进而分析器件的光电特性。

在虚拟环境中完成器件的设计，学生能够更直观地学习半导体集成器件的微观结构以及工作原理，并剖析影响器件性能的主要因素，引导学生逐步探索物理现象的本质，巧妙地解决了由抽象到具体，理论到实践的环节，弥补了工程实践中的某些薄弱环节。此外，利用虚拟仿真平台实现此实验，可以克服真实实验耗时长、成本高、环境要求苛刻、危险性大等弊端，使学生能够增强对所学理论课程的理解和掌握[12]，增强学生的理解能力与逻辑思维能力，提升人才培养质量。

3.科研创新模块实验

通过专业实验模块的训练，学生已经具备了独立实验的能力以及基本的综合创新能力。为了进一步提高学生的科研创新思维，同时为学有余力以及科研思维活跃的学生提供更高展示能力的平台，学院在本科实验中增加科研创新实验模块[13]。高校的实验室拥有先进的实验设备，科研能力较强的师资队伍，科研创新实验模块充分利用实验室优势资源以及教师的科研创新能力，实现科研反哺实验教学。学院主要通过各类科研训练计划、课程设计、毕业设计等环节，在教师的指导下，提高学生的科研创新实践能力，实现科研创新与实验教学相融合。

以本科生的科研训练资助计划（URTP）为例，URTP是在国家级和省级大学生创新训练计划的基础上，采用项目化的运作方式，通过设立创新基金和本科生资助申报的方式确定立项并给予资金支持，形成了全方位的本科生科研训练资助计划体系，鼓励学生在导师的指导下独立完成项目研究。该项科研训练项目鼓励本科生发表论文、申请专利，全面提升本科生的科研创新能力。

面向本科生的科研训练计划核心是支持本科生开展科研训练，学生参与URTP的过程本质上是在进行研究性的学习，注重学生参与研究的学习过程，并鼓励本科生产生一定的科研成果。该计划为学有余力的学生提供直接参与科学研究的机会，引导学生进入科学前沿，了解学科发展动态。学生通过发现问题，激发创新思维，积极主动地探索知识的新领域，从而体验一种全新的研究性学习的乐趣。特别是参与科研训练计划的学生可以无条件进入开放实验室，在导师的指导下自主完成项目，实现科学研究与实验教学相结合。

文章来源：《微电子学与计算机》 网址: http://www.wdzxyjsjzz.cn/qikandaodu/2020/1120/439.html