地方高校集成電路人才特色培養(yǎng)方向策略的研究

欒曉東 程加力 胡全斌

（江蘇海洋大學(xué)<電子工程學(xué)院>，江蘇 連云港 222000）

0 前言

在集成電路國(guó)家大基金的推動(dòng)下， 中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，多個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)基地已建成，據(jù)統(tǒng)計(jì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)人才缺口將達(dá)到70 多萬(wàn)[1]。另一方面，地方高校普遍設(shè)有電子科學(xué)與技術(shù)、 微電子學(xué)和集成電路等相關(guān)專業(yè)來(lái)培養(yǎng)集成電路人才。 由于集成電路產(chǎn)業(yè)涉及制造、設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試和材料各個(gè)方向[2-4]，使得集成電路人才需求結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 導(dǎo)致地方高校集成電路本科人才培養(yǎng)目標(biāo)模糊、課程設(shè)置混亂、專業(yè)核心結(jié)構(gòu)不明確。在國(guó)家強(qiáng)力推進(jìn)“雙一流”建設(shè)的背景下，如何解決上述問(wèn)題對(duì)于地方高校爭(zhēng)取“一流”本科集成電路相關(guān)專業(yè)的建設(shè)，顯得十分緊迫和極其重要。

1 集成電路產(chǎn)業(yè)人才需求結(jié)構(gòu)分析

1.1 集成電路設(shè)計(jì)方向

集成電路設(shè)計(jì)以處理信號(hào)的不同主要分為數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)和模擬集成電路設(shè)計(jì)兩個(gè)大方向，按照設(shè)計(jì)流程又分為前端邏輯設(shè)計(jì)和后端物理設(shè)計(jì)。前端設(shè)計(jì)包括架構(gòu)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證、HDL 語(yǔ)言編碼、仿真驗(yàn)證、邏輯綜合、靜態(tài)時(shí)序分析（STA，Static Timing Analysis）以及形式驗(yàn)證等流程，而后端設(shè)計(jì)包括可測(cè)試性設(shè)計(jì)（Design For Test）、布局規(guī)劃、自動(dòng)放置標(biāo)準(zhǔn)單元、時(shí)鐘樹(shù)綜合 （Clock Tree Synthesis）、STA 靜態(tài)時(shí)序分析和后仿真、布線（routing）、寄生參數(shù)提取、版圖物理驗(yàn)證。主要用到的軟件有Menter 公司的Modelsim，Synopsys的 VCS 、Prime Time、Formality、Design Complier、Astro，Cadence 的 NC-Verilog、Verilog-XL 等等。本科生除了掌握《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》《半導(dǎo)體物理》《微電子器件》等基礎(chǔ)專業(yè)課之外，還需要學(xué)習(xí)《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》《模擬集成電路設(shè)計(jì)》《集成電路版圖設(shè)計(jì)》《集成電路EDA 軟件》 等集成電路設(shè)計(jì)方向的骨干課程，詳細(xì)課程設(shè)置見(jiàn)表1。

1.2 集成電路制造方向

集成電路制造按工藝過(guò)程分為前端工藝線（FEOL）和后端工藝線（BEOL），前端工藝過(guò)程主要是在晶圓內(nèi)及其表面制造出有源器件和無(wú)源器件，后端工藝線則需要在芯片上用金屬系統(tǒng)來(lái)連接各個(gè)器件和不同的層。 涉及軟件有Silvaco TCAD、光學(xué)鄰近校正 （optical proximity correction）、 量 率管 理 （Yield Management）、掩模數(shù)據(jù)處理（Mask Data Processing）等軟件工具。 該方向主干課程主要有《集成電路制造工藝》《薄膜制備技術(shù)》《材料科學(xué)基礎(chǔ)》《固體物理》等課程[5]。

1.3 集成電路測(cè)試封裝方向

封裝是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)，位于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的下游環(huán)節(jié)。 在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝是指通過(guò)測(cè)試的晶圓進(jìn)行劃片、裝片、鍵合、塑封、電鍍、切筋成型等一系列加工工序而得到的具有一定功能的集成電路產(chǎn)品的過(guò)程。 封裝就是給芯片穿上“衣服”，保護(hù)芯片免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素造成的損傷，增強(qiáng)芯片的散熱性能， 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化以及便于將芯片的I/O端口連接到部件級(jí)（系統(tǒng)級(jí)）的印刷電路板（PCB）、玻璃基板等，以實(shí)現(xiàn)電氣連接，確保電路正常工作。封裝技術(shù)的好壞直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮與之連接的PCB 的設(shè)計(jì)與制造。 測(cè)試是利用機(jī)械手和測(cè)試機(jī)組成的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)完成封裝的集成電路芯片進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證封裝過(guò)程的正確性并保證每顆芯片能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)。 涉及軟件包括Cadence、Menter、EPD （Electronics Packaging Designer）、Zuken、Pads 等。 該方向主干課程主要有《電子組裝技術(shù)》《電子封裝可靠性理論與工程》《先進(jìn)基板技術(shù)》《微連接技術(shù)與原理》等課程[6]。

2 地方高校集成電路人才培養(yǎng)存在的主要問(wèn)題

2.1 培養(yǎng)目標(biāo)不明確

集成電路人才需求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及制造、電路設(shè)計(jì)、芯片封裝、測(cè)試和材料各個(gè)方向。當(dāng)前多數(shù)地方高校集成電路人才培養(yǎng)目標(biāo)主要參照國(guó)內(nèi)名校培養(yǎng)方案，因名校師資力量強(qiáng)大，課程體系完整，具備培養(yǎng)各個(gè)方向集成電路人才的條件。但地方高校開(kāi)設(shè)大量專業(yè)選修課程難度較大，必然導(dǎo)致專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)制定模糊、課程設(shè)置混亂、專業(yè)核心結(jié)構(gòu)不明確。造成學(xué)生對(duì)自己的專業(yè)了解模糊不清， 未來(lái)職業(yè)發(fā)展定位不準(zhǔn)，專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系不完整，不能很好地滿足社會(huì)對(duì)集成電路人才需要所要求的條件。

2.2 學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足

集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)與其他專業(yè)不同，人才培養(yǎng)實(shí)踐能力要求很高。 同時(shí)，相關(guān)集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)備價(jià)格昂貴，高端軟件收費(fèi)也高，地方高校無(wú)法提供足夠的資金建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校建設(shè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室寥寥無(wú)幾，地方高校通常購(gòu)買(mǎi)陳舊設(shè)備、通用過(guò)時(shí)軟件完成實(shí)踐教學(xué)，其與各類(lèi)集成電路企業(yè)實(shí)際配備的設(shè)備和軟件存在明顯差別，使得學(xué)生畢業(yè)后難以獲得企業(yè)所需的相關(guān)工程技能與經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)重阻礙了人才供給與人才需求的平衡。

2.3 師資團(tuán)隊(duì)力量薄弱

當(dāng)前日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，歸根到底是人才的競(jìng)爭(zhēng)， 地方高校引進(jìn)高層次人才能夠提高科研水平、推動(dòng)學(xué)校教學(xué)質(zhì)量發(fā)展、改善師資結(jié)構(gòu)。 由于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后于發(fā)達(dá)城市，導(dǎo)致地方高校引進(jìn)高水平人才困難。 為了彌補(bǔ)人才的短缺，地方高校主要按照專業(yè)大類(lèi)引進(jìn)青年博士，忽視了專業(yè)研究方向。 集成電路不同研究方向差異巨大，引進(jìn)的人才無(wú)法形成專業(yè)團(tuán)隊(duì)，從而無(wú)承擔(dān)更高水平的科研項(xiàng)目。

3 依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向

3.1 地方高校依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向的必要性

地方本科院校應(yīng)該清楚自身的社會(huì)價(jià)值，立足地方需求，確定學(xué)校辦學(xué)目標(biāo)及特色。 鑒于集成電路人才需求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地方高校集成電路相關(guān)專業(yè)建設(shè)不能追求大而全的策略，在建設(shè)一流本科教育時(shí)，應(yīng)突出自身學(xué)科優(yōu)勢(shì)和專業(yè)特色，避免同質(zhì)化發(fā)展。當(dāng)前，集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，地方高校要降低姿態(tài)，主動(dòng)出擊，發(fā)動(dòng)一切力量與地方集成電路相關(guān)企業(yè)展開(kāi)合作， 依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向，其必要性在于：

3.1.1 有助于確定集成電路相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及方向

集成電路產(chǎn)業(yè)涉及各個(gè)方向， 人才需求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而地方高校師資薄弱，不可能培養(yǎng)各個(gè)方向集成電路人才。 依托地方集成電路企業(yè)，以崗位人才需求為導(dǎo)向，根據(jù)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)設(shè)定貼切的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。這樣既可以讓專業(yè)培養(yǎng)的人才服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)， 同時(shí)使人才培養(yǎng)目標(biāo)不脫離實(shí)際，滿足社會(huì)需求。

3.1.2 有助于建立優(yōu)秀師資團(tuán)隊(duì)

集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，新材料、新器件以及新理論層出不窮，這就要求高校集成電路專業(yè)教師既要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)還要實(shí)時(shí)掌握科技發(fā)展前沿技術(shù)。 遺憾的是高校教師不直接參與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不能及時(shí)掌握最新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)態(tài)。 依托地方企業(yè)派遣教師走進(jìn)企業(yè)鍛煉，可以很好彌補(bǔ)上述問(wèn)題。 此外，企業(yè)的高級(jí)技術(shù)人才請(qǐng)進(jìn)高校參與人才培養(yǎng)方案制定、 課程體系建設(shè)以及實(shí)踐平臺(tái)搭建，對(duì)于打造特色集成電路人才培養(yǎng)方向，可顯著提升其核心競(jìng)爭(zhēng)力。

表1 不同集成電路專業(yè)方向課程設(shè)置表

3.1.3 有助于培育高素質(zhì)應(yīng)用型集成電路人才

集成電路專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)， 依托地方企業(yè)提供的實(shí)踐基地， 可讓學(xué)生提前熟練工人中實(shí)際應(yīng)用的大型設(shè)備操作步驟及軟件使用方法， 實(shí)踐中能夠從師傅身上學(xué)到分析問(wèn)題、 解決問(wèn)題的方法和技巧， 并加深和鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)并吸收新知識(shí)與新技能， 從而為今后更好地融入企業(yè)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 另外，集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)人才職業(yè)素養(yǎng)要求極高，例如，集成電路制造需要在超凈間中進(jìn)行，人是超凈間內(nèi)主要污染源之一， 這就要求工作人員具備對(duì)超凈化重要的認(rèn)識(shí)，必須按正確流程進(jìn)入超凈間。依托企業(yè)有助于學(xué)生充分的了解集成電路企業(yè)實(shí)際的工作環(huán)境，培育學(xué)生具備一定的職業(yè)道德和過(guò)硬的職業(yè)素質(zhì)。

3.2 地方高校依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向的幾點(diǎn)建議

3.2.1 圍繞培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行專業(yè)課程體系的調(diào)整

當(dāng)前地方企業(yè)與地方高校合作意愿不強(qiáng)，其原因之一是地方高校沒(méi)有深入了解企業(yè)的用人所需。課程設(shè)計(jì)缺乏針對(duì)性，沒(méi)有按照地方集成電路產(chǎn)業(yè)崗位群的技能需求培養(yǎng)人才。地方高校要圍繞地方集成電路產(chǎn)業(yè)方向調(diào)整專業(yè)課程體系。 例如，地方集成電路產(chǎn)業(yè)以芯片制造為主，那么地方高校相關(guān)集成電路專業(yè)要突出集成電路制造工藝技術(shù)核心技能的中心地位，專業(yè)主干課程要為核心技能服務(wù)，這樣學(xué)生畢業(yè)后能快速地去適應(yīng)工作崗位，以此突出地方高校集成電路人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)。

3.2．2 鼓勵(lì)青年教師到企業(yè)掛職鍛煉

校企合作應(yīng)該是一個(gè)完全互惠互利的過(guò)程， 地方高校依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向，企業(yè)需要投入大量的人力和物力。 如果地方高校僅僅為企業(yè)培育對(duì)口產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量人才，還不足以調(diào)動(dòng)企業(yè)參與的積極性。 地方企業(yè)往往自身科研團(tuán)隊(duì)弱，利用地方高校師資團(tuán)隊(duì)解決生產(chǎn)技術(shù)難題、產(chǎn)品改進(jìn)升級(jí)以及人力資源儲(chǔ)備等問(wèn)題而無(wú)須舍近求遠(yuǎn)是企業(yè)謀求合作的動(dòng)力源。教學(xué)占據(jù)了地方高校教師大部分時(shí)間，極少主動(dòng)進(jìn)入企業(yè)交流調(diào)研，導(dǎo)致橫向科研項(xiàng)目少、科研成果轉(zhuǎn)化率低。為此，地方高校要適當(dāng)減免課時(shí)工作量，鼓勵(lì)教師尤其是青年博士到企業(yè)中學(xué)習(xí)鍛煉， 以此加強(qiáng)校企合作。

3.2.3 優(yōu)化師資隊(duì)伍，打造特色研究方向師資團(tuán)隊(duì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)、掌握核心技術(shù)、提高創(chuàng)新能力是企業(yè)立足發(fā)展的根本。 依靠高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)資源可節(jié)約創(chuàng)新成本， 縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，可將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)，從而提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。然而集成電路專業(yè)研究方向眾多，地方高校在招聘人才時(shí)沒(méi)有圍繞特色集成電路人才培養(yǎng)方向而引進(jìn)特定研究方向的青年博士， 從而沒(méi)有形成優(yōu)秀的師資團(tuán)隊(duì)。 這種情況下，地方高校無(wú)法承擔(dān)高水平橫向科研項(xiàng)目，地方企業(yè)在遇到攻關(guān)技術(shù)難題時(shí)，往往舍近求遠(yuǎn)，向區(qū)域外知名度高、影響力大的高校購(gòu)買(mǎi)技術(shù)或者尋求科研開(kāi)發(fā)。優(yōu)秀的師資團(tuán)隊(duì)是維持校企持久有效合作的根本保障，建議地方高校在建設(shè)集成電路相關(guān)專業(yè)時(shí)，圍繞地方集成電路產(chǎn)業(yè)有選擇性地引進(jìn)特定研究方向的青年博士，從而打造特色研究方向師資團(tuán)隊(duì)。

4 結(jié)語(yǔ)

集成電路相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐能力要求高，專業(yè)方向多，人才需求結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地方高校培養(yǎng)集成電路人才存在師資力量薄弱、資金短缺、培養(yǎng)目標(biāo)不明確等問(wèn)題。依托地方企業(yè)建設(shè)特色集成電路人才培養(yǎng)方向是地方院校在“雙一流”背景下集成電路相關(guān)專業(yè)獲得長(zhǎng)足發(fā)展的有效途徑，這樣既可以讓專業(yè)培養(yǎng)的人才服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，同時(shí)使人才培養(yǎng)目標(biāo)不脫離實(shí)際，滿足社會(huì)需求。為此，本論文建議地方高校要降低姿態(tài)，主動(dòng)出擊，發(fā)動(dòng)一切力量與地方集成電路相關(guān)企業(yè)展開(kāi)合作，從打造師資團(tuán)隊(duì)、調(diào)整課程體系以及教師企業(yè)掛職鍛煉等方面入手，突出自身學(xué)科優(yōu)勢(shì)和專業(yè)特色。