集成電路設(shè)計教學(xué)的改革與思考

山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 周 莉

集成電路設(shè)計教學(xué)的改革與思考

山東大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 周 莉

集成電路是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)難以滿足日益增長的對應(yīng)集成電路設(shè)計人才的需求，相應(yīng)的教學(xué)改革迫在眉睫。進(jìn)一步推動教學(xué)改革，科學(xué)規(guī)劃人才培養(yǎng)方式，走創(chuàng)新型平臺化的產(chǎn)學(xué)結(jié)合道路，是解決當(dāng)前集成電路教學(xué)瓶頸的關(guān)鍵。

集成電路設(shè)計；教學(xué)改革；創(chuàng)新平臺；產(chǎn)學(xué)結(jié)合

以集成電路與為核心的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性的重要支柱產(chǎn)業(yè)。集成電路已經(jīng)成為這個世界上最重要的產(chǎn)品品之一。據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)的統(tǒng)計，2013年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到3056億美元。在這個巨大的產(chǎn)業(yè)里中國已經(jīng)是世界上最大的半導(dǎo)體市場。工信部統(tǒng)計顯示我國2013年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模為9166億元（約合1489億美元），占全球半導(dǎo)體市場份額的50%左右[1]。

集成電路正以前所未有的速度飛速發(fā)展，英特爾的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾指出：當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律一直支配著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，驅(qū)使行業(yè)不斷的奮力向前[2]。

近年來，在市場拉動和政策支持下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實力顯著提升，集成電路設(shè)計、制造能力與國際先進(jìn)水平差距不斷縮小，封裝測試技術(shù)逐步接近國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵裝備和材料被國內(nèi)外生產(chǎn)線采用，涌現(xiàn)出一批具備一定國際競爭力的骨干企業(yè)，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)日趨明顯。但是，集成電路產(chǎn)業(yè)仍然存在芯片制造企業(yè)融資難、持續(xù)創(chuàng)新能力薄弱、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與市場需求脫節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)缺乏協(xié)同、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)特點的政策環(huán)境不完善等突出問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與先進(jìn)國家（地區(qū)）相比依然存在較大差距，集成電路產(chǎn)品大量依賴進(jìn)口，難以對構(gòu)建國家產(chǎn)業(yè)核心競爭力、保障信息安全等形成有力支撐[3]。這對集成電路產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)提出了進(jìn)一步的要求。當(dāng)前高校對于集成電路人才的培養(yǎng)，難以滿足快速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)的需要。如何對集成電路設(shè)計的教學(xué)進(jìn)行改革，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)結(jié)合，培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的中堅力量，成為擺在每一個集成電路設(shè)計教學(xué)工作者面前的一大難題。

目前來看，集成電路設(shè)計教學(xué)過程中存在的問題主要集中在以下幾個方面：

（1）課程體系設(shè)置不合理。

課程體系設(shè)置不合理，忽視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。半導(dǎo)體物理等專業(yè)基礎(chǔ)課是學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計的理論基礎(chǔ)，忽視了專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中難免出現(xiàn)學(xué)習(xí)吃力，跟不上的情況。但往往此類專業(yè)基礎(chǔ)課理論性較強，公式推導(dǎo)居多，對學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)要求較高，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)此類課程的時候積極性不高。目前國內(nèi)高校普遍忽視此類專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)，將教學(xué)的重點放置在能吸引學(xué)生積極性的課程上，學(xué)生往往知其然而不知其所以然，造成學(xué)生知識體系的欠缺。

課程開設(shè)順序不合理，課程之間銜接性差。集成電路設(shè)計作為一個學(xué)科，涵蓋了半導(dǎo)體物理，底層工藝，上層設(shè)計等多方面的內(nèi)容。專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)應(yīng)用課之間存在著緊密的聯(lián)系，前者是后者的理論基礎(chǔ)，后者是前者的具體應(yīng)用。但是，目前的教學(xué)中，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)應(yīng)用課被割裂開來，缺乏相應(yīng)的銜接。如何合理的設(shè)置課程順序，是教學(xué)過程中的一大挑戰(zhàn)[4]。

（2）缺乏教學(xué)平臺和相應(yīng)的實踐

集成電路產(chǎn)業(yè)是一個科技含量極高的制造業(yè)，其研發(fā)、生產(chǎn)都需要極大的人力、物力投入，使得這個行業(yè)成為一個門檻極高的行業(yè)，造成目前絕大多數(shù)高校缺乏實踐平臺，最直接的體現(xiàn)在集成電路設(shè)計工具短缺，絕大多數(shù)學(xué)生甚至教師都缺乏流片的相關(guān)經(jīng)驗。與此同時，學(xué)生缺乏實踐機會，難以將所學(xué)知識付諸實踐，并在實踐中深刻理解和領(lǐng)會所學(xué)知識。目前絕大多數(shù)高校在教學(xué)過程中，以講授配合實驗為主。實驗中存在實驗題目過于老舊，實驗成果難于檢查驗收，學(xué)生積極性不高的問題。如何完善集成電路設(shè)計教學(xué)、實踐平臺，為學(xué)生提供創(chuàng)新性的實踐機會，充分調(diào)動起學(xué)生的積極性，是教學(xué)工作者亟待解決的一大問題。

針對當(dāng)前在教學(xué)中存在的突出問題，可以從以下幾個方面著手進(jìn)行思考和改革。

（1）科學(xué)規(guī)劃課程體系和培養(yǎng)方式

對學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，根據(jù)學(xué)科要求和集成電路發(fā)展的現(xiàn)狀，科學(xué)合理的制定課程體系，注重課程之間的相互聯(lián)系。加強對專業(yè)基礎(chǔ)課的重視程度，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)不同同學(xué)的興趣方向，制定不同的培養(yǎng)方式，制定不同的培養(yǎng)計劃。同時去除一些老舊的內(nèi)容，增加一些最新的、集成電路發(fā)展前沿的教學(xué)內(nèi)容，充分調(diào)動起學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索的熱情。同時，改進(jìn)課程的考核機制，不再單純以作業(yè)和考試作為考核的指標(biāo)，而是鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識，在相應(yīng)的時間平臺上完成知識的二次消化和應(yīng)用，教師指導(dǎo)個人或者團(tuán)隊進(jìn)行相應(yīng)的項目研發(fā)和創(chuàng)新活動。

（2）完善教學(xué)實踐平臺，建立創(chuàng)新實踐基地

以國家創(chuàng)新基地為依托，充分利用企業(yè)的資源。以學(xué)科帶頭人為核心，建立學(xué)術(shù)團(tuán)隊，充分推動校企合作，發(fā)揮企業(yè)在資源上的優(yōu)勢，彌補高校在這方面的不足。同時，利用校企之間的合作，建立創(chuàng)新實踐基地，以項目為主體，為學(xué)生提供良好的實踐平臺，給學(xué)生充分接觸企業(yè)、接觸前沿的機會。邀請企業(yè)進(jìn)入高校，組織相關(guān)講座和開放日活動，促進(jìn)學(xué)生對生產(chǎn)前沿和市場導(dǎo)向的了解，為其自身的規(guī)劃提供良好的平臺。

[1]丁伯繼．集成電路發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢探究[J]．中國電子商務(wù),2014(11)．

[2]王守祥,賴凡,國內(nèi)集成電路發(fā)展現(xiàn)狀及其跨越發(fā)展的對策[J]．微電子學(xué),2013,43(5)．

[3]國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要，2014．

[4]謝海情,唐立軍,唐俊龍,文勇軍,彭潤伍,周曉萍．集成電路設(shè)計專業(yè)課程體系改革與實踐[J]．教育教學(xué)論壇,2015(34)．