集成電路設計教學的改革與思考

山東大學信息科學與工程學院 周 莉

集成電路設計教學的改革與思考

山東大學信息科學與工程學院 周 莉

集成電路是信息技術產業的核心，集成電路設計人才的培養是產業發展的基礎。傳統的教學方式已經難以滿足日益增長的對應集成電路設計人才的需求，相應的教學改革迫在眉睫。進一步推動教學改革，科學規劃人才培養方式，走創新型平臺化的產學結合道路，是解決當前集成電路教學瓶頸的關鍵。

集成電路設計；教學改革；創新平臺；產學結合

以集成電路與為核心的信息技術產業是國家戰略性的重要支柱產業。集成電路已經成為這個世界上最重要的產品品之一。據美國半導體產業協會(SIA)的統計，2013年全球半導體產業銷售額達到3056億美元。在這個巨大的產業里中國已經是世界上最大的半導體市場。工信部統計顯示我國2013年半導體產業規模為9166億元（約合1489億美元），占全球半導體市場份額的50%左右[1]。

集成電路正以前所未有的速度飛速發展，英特爾的創始人之一戈登·摩爾指出：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，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體行業的發展，驅使行業不斷的奮力向前[2]。

近年來，在市場拉動和政策支持下，我國集成電路產業快速發展，整體實力顯著提升，集成電路設計、制造能力與國際先進水平差距不斷縮小，封裝測試技術逐步接近國際先進水平，部分關鍵裝備和材料被國內外生產線采用，涌現出一批具備一定國際競爭力的骨干企業，產業集聚效應日趨明顯。但是，集成電路產業仍然存在芯片制造企業融資難、持續創新能力薄弱、產業發展與市場需求脫節、產業鏈各環節缺乏協同、適應產業特點的政策環境不完善等突出問題，產業發展水平與先進國家（地區）相比依然存在較大差距，集成電路產品大量依賴進口，難以對構建國家產業核心競爭力、保障信息安全等形成有力支撐[3]。這對集成電路產業人才的培養提出了進一步的要求。當前高校對于集成電路人才的培養，難以滿足快速發展的集成電路產業的需要。如何對集成電路設計的教學進行改革，促進產學結合，培養集成電路產業發展所需要的中堅力量，成為擺在每一個集成電路設計教學工作者面前的一大難題。

目前來看，集成電路設計教學過程中存在的問題主要集中在以下幾個方面：

（1）課程體系設置不合理。

課程體系設置不合理，忽視專業基礎課的教學。半導體物理等專業基礎課是學習集成電路設計的理論基礎，忽視了專業基礎課的學習，在后續的學習中難免出現學習吃力，跟不上的情況。但往往此類專業基礎課理論性較強，公式推導居多，對學生的數理基礎要求較高，因此學生在學習此類課程的時候積極性不高。目前國內高校普遍忽視此類專業基礎課的教學，將教學的重點放置在能吸引學生積極性的課程上，學生往往知其然而不知其所以然，造成學生知識體系的欠缺。

課程開設順序不合理，課程之間銜接性差。集成電路設計作為一個學科，涵蓋了半導體物理，底層工藝，上層設計等多方面的內容。專業基礎課和專業應用課之間存在著緊密的聯系，前者是后者的理論基礎，后者是前者的具體應用。但是，目前的教學中，專業基礎課和專業應用課被割裂開來，缺乏相應的銜接。如何合理的設置課程順序，是教學過程中的一大挑戰[4]。

（2）缺乏教學平臺和相應的實踐

集成電路產業是一個科技含量極高的制造業，其研發、生產都需要極大的人力、物力投入，使得這個行業成為一個門檻極高的行業，造成目前絕大多數高校缺乏實踐平臺，最直接的體現在集成電路設計工具短缺，絕大多數學生甚至教師都缺乏流片的相關經驗。與此同時，學生缺乏實踐機會，難以將所學知識付諸實踐，并在實踐中深刻理解和領會所學知識。目前絕大多數高校在教學過程中，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，學生積極性不高的問題。如何完善集成電路設計教學、實踐平臺，為學生提供創新性的實踐機會，充分調動起學生的積極性，是教學工作者亟待解決的一大問題。

針對當前在教學中存在的突出問題，可以從以下幾個方面著手進行思考和改革。

（1）科學規劃課程體系和培養方式

對學生的培養進行科學的規劃，根據學科要求和集成電路發展的現狀，科學合理的制定課程體系，注重課程之間的相互聯系。加強對專業基礎課的重視程度，為學生的后續學習打下堅實的基礎。根據不同同學的興趣方向，制定不同的培養方式，制定不同的培養計劃。同時去除一些老舊的內容，增加一些最新的、集成電路發展前沿的教學內容，充分調動起學生主動學習和探索的熱情。同時，改進課程的考核機制，不再單純以作業和考試作為考核的指標，而是鼓勵學生運用所學知識，在相應的時間平臺上完成知識的二次消化和應用，教師指導個人或者團隊進行相應的項目研發和創新活動。

（2）完善教學實踐平臺，建立創新實踐基地

以國家創新基地為依托，充分利用企業的資源。以學科帶頭人為核心，建立學術團隊，充分推動校企合作，發揮企業在資源上的優勢，彌補高校在這方面的不足。同時，利用校企之間的合作，建立創新實踐基地，以項目為主體，為學生提供良好的實踐平臺，給學生充分接觸企業、接觸前沿的機會。邀請企業進入高校，組織相關講座和開放日活動，促進學生對生產前沿和市場導向的了解，為其自身的規劃提供良好的平臺。

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

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

[3]國家集成電路產業發展推進綱要，2014．

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