基于校企合作提高集成電路設計類課程教學質量的研究

虞致國+趙琳娜

[摘 要]校企合作提高集成電路設計類課程教學質量需要不斷提升。針對微電子專業集成電路設計類課程的實踐性強、教學內容更新快、條件建設昂貴等特點，進行校企合作提高集成電路設計類課程教學質量的探索。只有對校企合作教育進行創新模式的理性思考與實踐探索，才能更好地提供優質的教學實踐條件和實踐資源，有效提高學生的實驗動手能力與工程實踐技能，培養更多的實用人才。

[關鍵詞]校企合作；微電子專業；集成電路設計；教學質量

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）05-0106-02

微電子技術是信息技術的硬件支撐，也是我國優先發展的電子信息產業的核心，是當前發展最迅猛的技術之一；而集成電路（integrated circuit，IC）設計技術又為其中的核心。作為信息領域的核心專業，由于專業知識的快速發展，高校的人才培養建設常落后于市場化的發展需求，導致高校的人才培養質量和目標與企業需求對接度不高。IC設計是一個工程性和實踐性很強的行業，要求教學應定位于使畢業生具有較高的工程素質、很強的實驗技能和動手實踐能力，而這些素質和能力需要通過實踐教學來培養。[1]因此，迫切需要IC設計類課程緊跟技術步伐，不斷更新教學方式，與市場接軌，培養出社會需要的高素質人才。

一、國內外微電子學科校企合作的基本情況

在通過校企合作提高教育質量方面，一些發達國家已具有上百年的歷史，目前形成了較為先進的工作理念及管理體系。國外的相關法律，無一例外都是從法律層面出發，樹立校企合作教育的重要性，明確學校和企業雙方合作的權利和義務，如德國的《職業教育法》，美國的《莫雷爾法案》《高等教育法》，英國的《技術白皮書》《產業訓練法》，日本的《日本科學技術基本法》等。[2]在專業開設方面，國外高校（如美國）一般并無獨立的微電子系，從事相關研究的教授往往隸屬于電氣工程或電子工程（EE）、電氣與計算機工程（ECE）、材料科學與工程（MSE）、物理或應用物理，甚至化工（如有機半導體材料與器件）或機械（如化學機械平坦技術）等系部，這也從一個側面反映了本學科教學及研究方向的多樣性和復雜性。

目前，國內職業教育對校企合作探討已非常多[3]，但對于本科院校如何開展探討還處于探索階段[4-5]，特別是如何結合所在高校的發展和建設目標進行探討方面。

二、課程的基本情況

在國內，許多院校相繼開辟了微電子學專業。但是對于設計類的課程往往存在著一些共性的困難：課程實踐環境的條件建設所需費用十分昂貴，比如一套EDA設計軟件往往價值在數百萬人民幣以上（在大學計劃下一套EDA軟件也至少要數十萬）。目前，只有極少數高校具備了微電子學科完整的教學條件，同時往往很大程度地依賴和相關企業、基地與園區的合作。

江南大學IC設計類課程主要是為微電子科學與工程專業開設“數字IC設計”、“模擬IC設計”、“微電子學專業實驗”、“集成電路CAD”、“版圖設計技術”、“VHDL程序設計”、“VLSI設計基礎”等課程。同時，這些課程也供計算機科學與技術、物聯網工程、通信工程等本科專業選修。目前，IC設計類課程的實驗條件面臨著一些問題：1.設計軟件已經落后于時代的發展，與主流軟件的版本、功能有一定的差距；2.EDA的教學軟件不可能像商業公司一樣配備齊全，近年來發展的新工具和流程有所缺乏，與設計公司有一定的差距；3.由于EDA軟件的飛速發展，對存儲服務器和計算機網絡要求越來越高，原來的硬件系統已經不能滿足現在的IC設計EDA軟件的需要。因此，相關設計課程開展，一方面需要更新軟硬件條件；同時，迫切需要基于校企合作建立新的IC設計實踐教學平臺，通過該平臺學生可掌握較為全面的數模混合電路設計技術，并和企業界、工業界的最新需求、最新技術實現對接。

三、課程教學探索

（一）依托無錫微電子產業優勢，優化課程教學目標

無錫是我國微電子產業的發祥地，有著優良的傳統和深厚的基礎。2011年以來，無錫的微電子產業實力及集成電路銷售額一直居全國前列，特別在設計企業，數量、規模和質量上近年來更是得到了飛速發展。據統計，無錫市集成電路產業總體規模占到全國同業的五分之一，位居全國第二；其中，設計業位列全國第四。[5]因此，江南大學提出“做無錫的創新引擎和發展智庫”，江南大學的教學、科研需加強與無錫本地的優勢產業進行對接。[6]在校企合作背景下，結合無錫市的IC設計產業高速發展的現狀，更新、優化IC設計類課程的教學目標，有效提高微電子類專業的本科教育質量成為江南大學物聯網工程學院的重任。

（二）基于微電子學科卓越工程師計劃的實施，探索校企合作的運行模式

江南大學微電子科學與工程專業學科作為卓越工程師實施專業，已與本地多個知名企業、研究所簽訂了校企合作計劃，共同培養優秀人才，切實提高人才質量。如何更好的開展校企合作，使學生能更好地融入具體生產實踐中，并通過合作有效提高自身的師資和培養能力，成為一個需要重點考慮的問題。可以根據時代的發展，企業和社會的不斷的需求，及時更新教學資源和教學內容，有效提升學生的IC設計能力。通過與重點廠所建立研究生共同培養平臺，充分利用企業的經驗和硬件環境、學校的前沿基礎性課題和技術資料，在良好溝通的基礎上擬定雙方滿意的課題，爭創共贏。

（三）基于與時代同步的校企合作項目，有效驅動教學質量的提高

2013年9月21日，無錫日報刊文指出，江南大學要以項目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創新和經濟轉型添磚加瓦，這是江南大學推進與區域、產業協同創新的方式和途徑。[7]微電子學科研究的內容具有多樣性、復雜性及快速更新等特點，因此只有不斷豐富校企合作教育的內容，探索與時代同步的校企合作課題，才能適應日新月異的職業需求和社會變化。通過加強校企合作，以項目合作為契機，給予學生相應IC設計方面的實習科研機會，將本科教育工作融入其中，從而有效提高教育質量和人才培養質量。同時，微電子作為無錫最主要的優勢產業，給我們提供了切入無錫地方經濟，加強校企合作的機會。

IC設計包括系統設計、軟硬件協同設計、前端RTL（Register Transfer Level）設計、后端設計等流程。由于設計的各個過程之間存在反復迭代，因此很難在一個課程中完成一個真正的項目教學，不少課程都是闡述一個器件（如反相器）的設計過程。通過校企合作，教學以科研中產生的真實項目為紐帶，通過教學和學生自我參與闡述各個階段的項目實踐活動，可以達到提高學生的設計能力的目的，同時也提高了教學質量。

（四）基于已完成的校企合作課題，開展IC設計的項目教學實踐

IC設計是一種實踐性、綜合性、協作性非常強的教學過程；同時又是耗費非常大的過程，如流片成本非常大（動輒價值達十幾萬人民幣）。因此，本科學生基本上不太可能獲得流片機會，很難像其他課程一樣獲得實際的檢驗機會。更為關鍵的是，企業界又很重視是否有流片的經歷，甚至把流片經歷作為招聘的條件。因而IC設計課程比較難以有效開展，難以符合社會預期，同時學生往往覺得實踐活動非常空泛，理論太強，學習的積極性不高。

我們的做法是，以若干個已獲得成功的校企合作課題為基礎，進行有效的去密處理，總結出若干的芯片設計或模塊設計案例。這些案例有效涵蓋系統設計、模擬設計、數字設計、代碼編寫、后端設計等教學內容。結合實踐教學環境，以6-8人小組為單位，以IC設計流程為線索，系統地闡述設計方法，介紹主流的Cadence、Mentor、Synopsys設計平臺及流行EDA軟件，完成整個芯片設計項目的過程。通過這個項目實踐教學，讓學生較系統掌握IC設計領域的項目方法，有效整合學生的專業知識，有利于學生掌握專業技能，另一方面，通過上述的項目教學實踐，也有效地提高了學生的團隊合作性。

四、結束語

綜上，無論是從政策導向、地區經濟發展需求，還是從微電子科學與工程本專業自身的特色來看，校企合作都是提高本專業教育質量的主要途徑。因此，探索在校企合作背景下如何提高微電子專業本科生的設計類課程的教學質量，具有非常重要的現實意義。只有對校企合作教育進行創新模式的理性思考與實踐探索，才能提供更優質的教學實踐條件和實踐資源，從而有效提高學生的實驗動手能力與工程實踐技能，培養更多的實用人才。

[ 注 釋 ]

[1] 阮穎. “集成電路版圖設計”教學探索與實踐[J].中國電力教育，2014（36）：125-126.

[2] 蔡志奇，黃曉珩.發達國家校企合作教育對我國應用型本科教育的啟示[J].廣東技術師范學院學報（自然科學），2013（3）：114-117.

[3] 吳塵，陳偉元.依托實訓基地的高職微電子專業人才培養模式探索與實踐[J].蘇州市職業大學學報，2013（3）：72-74.

[4] 余華，楊世博.產學研結合的微電子專業培養方案研究[J].電氣電子教學學報，2013（3）：18-19，24.

[5] 王福學，虞致國，肖少慶，等.校企合作提高本科教育質量的探索——以微電子學科為例[J].無錫職業技術學院學報，2014（4）：1-3.

[6] 無錫市信電局.無錫市微電子產業發展規劃（2013—2020年）[EB/OL].http：//www.wuxi.gov.cn/zxzx/bmdt/6445510.shtml，2013-07-09.

[7] 淵博.江南大學發揮高校優勢，開展校企合作，服務地方經濟——做無錫的創新引擎和發展智庫[N].無錫日報，2013-09-21（A01）.

[責任編輯：鐘 嵐]