地方高校集成電路人才特色培養方向策略的研究

欒曉東 程加力 胡全斌

（江蘇海洋大學<電子工程學院>，江蘇 連云港 222000）

0 前言

在集成電路國家大基金的推動下， 中國集成電路產業快速發展，多個集成電路產業基地已建成，據統計未來產業人才缺口將達到70 多萬[1]。另一方面，地方高校普遍設有電子科學與技術、 微電子學和集成電路等相關專業來培養集成電路人才。 由于集成電路產業涉及制造、設計、封裝、測試和材料各個方向[2-4]，使得集成電路人才需求結構復雜， 導致地方高校集成電路本科人才培養目標模糊、課程設置混亂、專業核心結構不明確。在國家強力推進“雙一流”建設的背景下，如何解決上述問題對于地方高校爭取“一流”本科集成電路相關專業的建設，顯得十分緊迫和極其重要。

1 集成電路產業人才需求結構分析

1.1 集成電路設計方向

集成電路設計以處理信號的不同主要分為數字集成電路設計和模擬集成電路設計兩個大方向，按照設計流程又分為前端邏輯設計和后端物理設計。前端設計包括架構的設計驗證、HDL 語言編碼、仿真驗證、邏輯綜合、靜態時序分析（STA，Static Timing Analysis）以及形式驗證等流程，而后端設計包括可測試性設計（Design For Test）、布局規劃、自動放置標準單元、時鐘樹綜合 （Clock Tree Synthesis）、STA 靜態時序分析和后仿真、布線（routing）、寄生參數提取、版圖物理驗證。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》《數字電子技術》《半導體物理》《微電子器件》等基礎專業課之外，還需要學習《數字集成電路設計》《模擬集成電路設計》《集成電路版圖設計》《集成電路EDA 軟件》 等集成電路設計方向的骨干課程，詳細課程設置見表1。

1.2 集成電路制造方向

集成電路制造按工藝過程分為前端工藝線（FEOL）和后端工藝線（BEOL），前端工藝過程主要是在晶圓內及其表面制造出有源器件和無源器件，后端工藝線則需要在芯片上用金屬系統來連接各個器件和不同的層。 涉及軟件有Silvaco TCAD、光學鄰近校正 （optical proximity correction）、 量 率管 理 （Yield Management）、掩模數據處理（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》《材料科學基礎》《固體物理》等課程[5]。

1.3 集成電路測試封裝方向

封裝是集成電路產業鏈必不可少的環節，位于整個產業鏈的下游環節。 在整個產業鏈中，封裝是指通過測試的晶圓進行劃片、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品的過程。 封裝就是給芯片穿上“衣服”，保護芯片免受物理、化學等環境因素造成的損傷，增強芯片的散熱性能， 標準規格化以及便于將芯片的I/O端口連接到部件級（系統級）的印刷電路板（PCB）、玻璃基板等，以實現電氣連接，確保電路正常工作。封裝技術的好壞直接影響到芯片自身性能的發揮與之連接的PCB 的設計與制造。 測試是利用機械手和測試機組成的測試系統對已經完成封裝的集成電路芯片進行測試，以驗證封裝過程的正確性并保證每顆芯片能夠達到設計要求的指標。 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》《電子封裝可靠性理論與工程》《先進基板技術》《微連接技術與原理》等課程[6]。

2 地方高校集成電路人才培養存在的主要問題

2.1 培養目標不明確

集成電路人才需求結構復雜，涉及制造、電路設計、芯片封裝、測試和材料各個方向。當前多數地方高校集成電路人才培養目標主要參照國內名校培養方案，因名校師資力量強大，課程體系完整，具備培養各個方向集成電路人才的條件。但地方高校開設大量專業選修課程難度較大，必然導致專業培養目標制定模糊、課程設置混亂、專業核心結構不明確。造成學生對自己的專業了解模糊不清， 未來職業發展定位不準，專業知識結構體系不完整，不能很好地滿足社會對集成電路人才需要所要求的條件。

2.2 學生實踐經驗不足

集成電路專業人才培養與其他專業不同，人才培養實踐能力要求很高。 同時，相關集成電路產業設備價格昂貴，高端軟件收費也高，地方高校無法提供足夠的資金建設實驗室。當前國內高校建設國家級實驗室寥寥無幾，地方高校通常購買陳舊設備、通用過時軟件完成實踐教學，其與各類集成電路企業實際配備的設備和軟件存在明顯差別，使得學生畢業后難以獲得企業所需的相關工程技能與經驗，嚴重阻礙了人才供給與人才需求的平衡。

2.3 師資團隊力量薄弱

當前日趨激烈的國際競爭，歸根到底是人才的競爭， 地方高校引進高層次人才能夠提高科研水平、推動學校教學質量發展、改善師資結構。 由于地方經濟發展落后于發達城市，導致地方高校引進高水平人才困難。 為了彌補人才的短缺，地方高校主要按照專業大類引進青年博士，忽視了專業研究方向。 集成電路不同研究方向差異巨大，引進的人才無法形成專業團隊，從而無承擔更高水平的科研項目。

3 依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向

3.1 地方高校依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向的必要性

地方本科院校應該清楚自身的社會價值，立足地方需求，確定學校辦學目標及特色。 鑒于集成電路人才需求結構復雜，地方高校集成電路相關專業建設不能追求大而全的策略，在建設一流本科教育時，應突出自身學科優勢和專業特色，避免同質化發展。當前，集成電路產業蓬勃發展，地方高校要降低姿態，主動出擊，發動一切力量與地方集成電路相關企業展開合作， 依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向，其必要性在于：

3.1.1 有助于確定集成電路相關專業培養目標及方向

集成電路產業涉及各個方向， 人才需求結構復雜，而地方高校師資薄弱，不可能培養各個方向集成電路人才。 依托地方集成電路企業，以崗位人才需求為導向，根據行業發展動態及未來發展趨勢設定貼切的專業人才培養目標。這樣既可以讓專業培養的人才服務地方經濟， 同時使人才培養目標不脫離實際，滿足社會需求。

3.1.2 有助于建立優秀師資團隊

集成電路產業發展迅猛，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教師既要掌握扎實的理論基礎，同時還要實時掌握科技發展前沿技術。 遺憾的是高校教師不直接參與產品開發，缺乏實踐經驗，不能及時掌握最新技術和發展動態。 依托地方企業派遣教師走進企業鍛煉，可以很好彌補上述問題。 此外，企業的高級技術人才請進高校參與人才培養方案制定、 課程體系建設以及實踐平臺搭建，對于打造特色集成電路人才培養方向，可顯著提升其核心競爭力。

表1 不同集成電路專業方向課程設置表

3.1.3 有助于培育高素質應用型集成電路人才

集成電路專業是一個實踐性很強的專業， 依托地方企業提供的實踐基地， 可讓學生提前熟練工人中實際應用的大型設備操作步驟及軟件使用方法， 實踐中能夠從師傅身上學到分析問題、 解決問題的方法和技巧， 并加深和鞏固課堂所學的理論知識并吸收新知識與新技能， 從而為今后更好地融入企業打下扎實的基礎。 另外，集成電路產業對人才職業素養要求極高，例如，集成電路制造需要在超凈間中進行，人是超凈間內主要污染源之一， 這就要求工作人員具備對超凈化重要的認識，必須按正確流程進入超凈間。依托企業有助于學生充分的了解集成電路企業實際的工作環境，培育學生具備一定的職業道德和過硬的職業素質。

3.2 地方高校依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向的幾點建議

3.2.1 圍繞培養目標進行專業課程體系的調整

當前地方企業與地方高校合作意愿不強，其原因之一是地方高校沒有深入了解企業的用人所需。課程設計缺乏針對性，沒有按照地方集成電路產業崗位群的技能需求培養人才。地方高校要圍繞地方集成電路產業方向調整專業課程體系。 例如，地方集成電路產業以芯片制造為主，那么地方高校相關集成電路專業要突出集成電路制造工藝技術核心技能的中心地位，專業主干課程要為核心技能服務，這樣學生畢業后能快速地去適應工作崗位，以此突出地方高校集成電路人才培養的優勢。

3.2．2 鼓勵青年教師到企業掛職鍛煉

校企合作應該是一個完全互惠互利的過程， 地方高校依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向，企業需要投入大量的人力和物力。 如果地方高校僅僅為企業培育對口產業高質量人才，還不足以調動企業參與的積極性。 地方企業往往自身科研團隊弱，利用地方高校師資團隊解決生產技術難題、產品改進升級以及人力資源儲備等問題而無須舍近求遠是企業謀求合作的動力源。教學占據了地方高校教師大部分時間，極少主動進入企業交流調研，導致橫向科研項目少、科研成果轉化率低。為此，地方高校要適當減免課時工作量，鼓勵教師尤其是青年博士到企業中學習鍛煉， 以此加強校企合作。

3.2.3 優化師資隊伍，打造特色研究方向師資團隊

隨著科學技術的發展，擁有知識產權、掌握核心技術、提高創新能力是企業立足發展的根本。 依靠高校科研團隊資源可節約創新成本， 縮短產品開發周期，可將產品快速推向市場，從而提高產品競爭力。然而集成電路專業研究方向眾多，地方高校在招聘人才時沒有圍繞特色集成電路人才培養方向而引進特定研究方向的青年博士， 從而沒有形成優秀的師資團隊。 這種情況下，地方高校無法承擔高水平橫向科研項目，地方企業在遇到攻關技術難題時，往往舍近求遠，向區域外知名度高、影響力大的高校購買技術或者尋求科研開發。優秀的師資團隊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集成電路相關專業時，圍繞地方集成電路產業有選擇性地引進特定研究方向的青年博士，從而打造特色研究方向師資團隊。

4 結語

集成電路相關專業人才培養實踐能力要求高，專業方向多，人才需求結構復雜，地方高校培養集成電路人才存在師資力量薄弱、資金短缺、培養目標不明確等問題。依托地方企業建設特色集成電路人才培養方向是地方院校在“雙一流”背景下集成電路相關專業獲得長足發展的有效途徑，這樣既可以讓專業培養的人才服務地方經濟，同時使人才培養目標不脫離實際，滿足社會需求。為此，本論文建議地方高校要降低姿態，主動出擊，發動一切力量與地方集成電路相關企業展開合作，從打造師資團隊、調整課程體系以及教師企業掛職鍛煉等方面入手，突出自身學科優勢和專業特色。