面向產(chǎn)業(yè)的集成電路人才培養(yǎng)模式探究

李斌 吳朝暉 賀小勇 陳志堅

[摘 要] “新工科”背景下，產(chǎn)學融合培養(yǎng)學生工程實踐能力和開拓創(chuàng)新思維是集成電路專業(yè)的人才培養(yǎng)目標。在對集成電路工程型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀與特征的分析基礎上，提出了面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路工程型人才培養(yǎng)模式。通過建立學校與企業(yè)多環(huán)節(jié)合作的機制，完善課程體系，加強實踐環(huán)節(jié)，深化工程實踐能力培養(yǎng)，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)亟須的高質(zhì)量集成電路人才培養(yǎng)的目標。

[關(guān)鍵詞] 新工科;集成電路;實踐教學體系;人才培養(yǎng)模式

[基金項目] 2020年度廣東省大學生校外實踐教學基地建設項目“華南理工大學-廣州粵芯集成電路工程實踐中心”

[作者簡介] 李 斌（1967—），女，廣東梅縣人，博士，華南理工大學微電子學院教授，博士生導師，主要從事半導體器件物理及集成電路設計。

[中圖分類號] G40-03 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）14-0073-04 ? ?[收稿日期] 2021-02-18

一、引言

集成電路是世界各主要國家高科技的戰(zhàn)略高地。縱觀全球，集成電路產(chǎn)業(yè)的區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)，多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)被歐美企業(yè)所壟斷[1]。如今我國正處于“制造大國”向“智造大國”邁進，發(fā)展完善的高端制造產(chǎn)業(yè)鏈是我國完成產(chǎn)業(yè)升級的為必選之路。而集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破是實現(xiàn)我國產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻。為此，國務院于2014年印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》（以下簡稱為《綱要》），明確指出集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)。

眾所周知，集成電路科學是一門實踐性非常強的科學，相應地，集成電路人才的培養(yǎng)需要及時貼近產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)發(fā)展，根據(jù)產(chǎn)業(yè)的需求進行實踐性的訓練。同時，集成電路產(chǎn)業(yè)的另一大特性是時效性，其根本原因在于集成電路核技術(shù)發(fā)展日新月異，而我國集成電路人才傳統(tǒng)培養(yǎng)模式相對封閉且滯后于產(chǎn)業(yè)界科技更替。這兩個特點要求學校教育需要面向產(chǎn)業(yè)，根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況對學生的知識與實踐能力進行針對性的培養(yǎng)。本文將基于“三明治式”人才培養(yǎng)模式，探索產(chǎn)學深度融合的集成電路人才培養(yǎng)模式。

二、集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

（一）集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展對集成電路人才培養(yǎng)提出更高要求

為了解決《綱要》中提出的當前和今后一段時期是我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期和攻堅期的矛盾，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》要求高校應創(chuàng)新集成電路人才培養(yǎng)機制，建設產(chǎn)學合作育人服務平臺以提升集成電路從業(yè)人員專業(yè)能力[2]。從行業(yè)內(nèi)部來看，中國集成電路行業(yè)專業(yè)人才儲備數(shù)量少，中高端人才缺口很大。無論是晶圓制造、封裝測試，還是IC設計等各個行業(yè)，都極度欠缺設計型人才、技能型人才及復合型人才。由此可見，高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)需求不相稱的矛盾日益突出。

（二）傳統(tǒng)集成電路人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求存在明顯落差

集成電路專業(yè)是一門對科學研究、設計與創(chuàng)新、EDA工具應用等工程實踐能力要求較高的學科，是涉及多產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)與應用相結(jié)合的高精專產(chǎn)業(yè)。然而，學校的課程設置與內(nèi)容，未能與產(chǎn)業(yè)界進展同步[3]。學生僅依靠課堂教學中所學的知識與實驗、實踐環(huán)節(jié)中的技能傳授，與高質(zhì)量人才培養(yǎng)會有一定的差距。例如EDA軟件的實踐教學，需要學生長時間的實踐練習，但是受限于課時和實驗設備有限的影響，學生往往很難獲得長時間實踐練習的機會，而芯片制造、封裝和測試等專業(yè)化程度更高的項目對于學生而言則更難有機會實現(xiàn)長時間的實踐經(jīng)驗積累。

（三）集成電路人才培養(yǎng)必須做好產(chǎn)學深度融合

目前的校企合作很難形成長期有效的機制，通常停留在較簡單的模式，邀請企業(yè)專家來校講座或去企業(yè)參觀交流，這些模式可以開闊學生的專業(yè)視野，了解集成電路前沿技術(shù)進展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等信息，然而產(chǎn)業(yè)界的信息反饋很難融入人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)，對提升學生的工程實踐能力效果甚微。受條件限制，多數(shù)高校不具備培養(yǎng)高水平、工程應用型集成電路人才的工程實踐條件。因此，為了滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對人才培養(yǎng)的需求，迫切需要探索產(chǎn)學深度融合培養(yǎng)模式與機制。

三、面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路人才培養(yǎng)模式的改革

基于上述分析，我們依托教育部國家集成電路人才培養(yǎng)基地和“教育部卓越工程師計劃”項目、教育部“新工科研究與實踐項目”項目，在傳統(tǒng)人才培養(yǎng)體系的基礎上，提出了“學校—企業(yè)—學校”三明治式集成電路人才培養(yǎng)模式，如圖1所示，在多層次多環(huán)節(jié)突出產(chǎn)業(yè)需求的導向作用，開展“學校—企業(yè)—學校”三明治式的產(chǎn)學融合人才培養(yǎng)模式探索，強化學生的實踐動手能力，培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)亟須的高素質(zhì)、高質(zhì)量人才。具體分為如下幾方面。

（一）產(chǎn)學融合課程體系搭建

強調(diào)產(chǎn)業(yè)需求的導向作用，從產(chǎn)業(yè)中來，到產(chǎn)業(yè)中去。根據(jù)集成電路產(chǎn)業(yè)研發(fā)人員知識結(jié)構(gòu)要求高，多以碩士研究生為主的現(xiàn)狀，開展集成電路專業(yè)課程設置結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，提出了本碩貫通課程體系，如圖2所示。大一至大三，學生按照三條主線進行課程學習，專業(yè)理論課程體系是專業(yè)必修基礎理論課和專業(yè)核心理論課，夯實學生的專業(yè)理論知識基礎;工程性課程體系是實踐性、工程性偏強的專業(yè)必修基礎和專業(yè)核心課程，提高學生的工程實踐能力;貫通式課程體系注重了解行業(yè)發(fā)展趨勢、前沿及交叉學科的相關(guān)知識，拓寬學生的知識領(lǐng)域，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。大四階段開設學科前沿課程，該階段開設的課程大多是本碩貫通課程，是本科生的進階課程也是研究生的選修課程，進一步拓展學生的視野，加強學生實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)。該培養(yǎng)體系搭建了“寬深厚”知識體系，同時重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力，讓學生不僅能夠體驗到專業(yè)基礎知識的應用，而且可以體驗到工程技術(shù)知識轉(zhuǎn)化為能力的過程，是工程實踐經(jīng)驗和實踐創(chuàng)新意識不斷形成和更新的過程。通過“學校設置—企業(yè)反饋—學校調(diào)整”這一閉環(huán)，突出了珠三角集成電路產(chǎn)業(yè)需求在課程設置中的導向作用，構(gòu)建了具有區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色的課程體系。校企共同建設課程體系和教學內(nèi)容引入企業(yè)資源，開設了新生研討課“摩爾時代與后摩爾時代”“集成電路制造工藝”“半導體器件可靠性與失效分析”“集成電路技術(shù)前沿”“集成電路設計實踐”等課程，同時每學期會組織2～3個知名企業(yè)專家講座，講座內(nèi)容主要涉及職業(yè)生涯規(guī)劃、人才評價及學科前沿及前景等，加強學生對集成電路產(chǎn)業(yè)的認知與責任感。

（二）校內(nèi)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求保持同步

為了實現(xiàn)以實踐能力成長為導向的人才培養(yǎng)目標，在校內(nèi)建立了產(chǎn)學協(xié)同實踐平臺，構(gòu)建了與企業(yè)接軌的真實工程實踐環(huán)境，完成課程體系中的專業(yè)基礎模塊、專業(yè)課模塊的實踐訓練。集成電路校內(nèi)實踐平臺實訓內(nèi)容如表1。例如依托基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的片上系統(tǒng)芯片（SoC）設計實踐平臺，開設了“集成電路設計實踐”等校企共建課程。由企業(yè)專家系統(tǒng)講解從具體理論知識到工程實踐的全過程，學生在“基于ARM內(nèi)核片上系統(tǒng)芯片（SoC）設計平臺”進行實踐。設計模塊可以來源于企業(yè)需求，也可來源于教師研究成果或者學生自己的創(chuàng)意。實踐過程由教師+企業(yè)專家共同指導。由于該實踐平臺緊貼企業(yè)需求，其設計流程、方法及驗證手段與當前業(yè)界主流設計方法一致，經(jīng)過該平臺訓練，學生畢業(yè)后將能快速勝任企業(yè)設計任務。

作為校內(nèi)實踐的延伸，也是作為與企業(yè)實訓的銜接，我們還建立了校企聯(lián)合創(chuàng)新實驗室，24小時全天候開放，學生自主管理。企業(yè)結(jié)合自身研發(fā)方向及學生學習基礎，設立了豐富的學生課外創(chuàng)新實踐課題，學生自由分組選擇，課題的開題、實施、結(jié)題全部由企業(yè)導師指導。通過“學校提供設施—企業(yè)提供課題與資助—學生自主完成”的模式，學生了解了企業(yè)，鍛煉了實踐創(chuàng)新能力;企業(yè)擴大了知名度，挖掘到優(yōu)秀人才，同時加強了與校方在人才培養(yǎng)方面的互動交流。

產(chǎn)學協(xié)同實踐平臺實現(xiàn)了學生的工程實踐能力從校內(nèi)到企業(yè)的持續(xù)積累和縱向提升，更好地適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展對實踐型工程人才的能力需求。

（三）“雙導師”模式推進校外實踐基地建設

為構(gòu)建全方位的工程實踐平臺，圍繞集成電路“設計—制造—封裝測試—系統(tǒng)應用”全產(chǎn)業(yè)鏈[4]，建設了20余家龍頭企業(yè)校外實踐基地。按學生參與企業(yè)項目的深入程度，分為參觀實習和實踐實習。

為保障學生實踐實習的效果，實習環(huán)節(jié)采用“校內(nèi)學科導師制與”與“企業(yè)工程導師制”的“雙導師”模式，同時建立完善的學生企業(yè)實習管理機制，如圖3所示。學生企業(yè)實習管理機制學生實習題目可以是老師與企業(yè)合作研發(fā)項目的一部分，也可以是企業(yè)自身研發(fā)項目。學生在實習實踐期間，每個月做一次自我評估，保證實習實踐的質(zhì)量。通過“雙導師指導—企業(yè)實踐—學生自我評估”的做法，學生在真實的工程項目和工程環(huán)境中，得到了實戰(zhàn)訓練，同時在實習過程中與其他項目成員共同分工合作，提升其團隊協(xié)作素養(yǎng)及項目管理能力。

學生深入企業(yè)實習期間，學校加強校企互動，不定期走訪企業(yè)，檢查學生實習報告，關(guān)心學生實習情況、生活狀況，汲取企業(yè)和學生的反饋意見，并不斷完善到培養(yǎng)方案中。

（四）強化教師工程素養(yǎng)

加強一線教師的工程背景是培養(yǎng)高層次工程人才的關(guān)鍵之一[5]。學院努力建設三個1/3的理論水平高、實踐能力強的工程型師資隊伍，師資中將有約1/3的教師具有國內(nèi)外知名企業(yè)工程背景，約1/3的教師是從知名龍頭企業(yè)聘請高級技術(shù)專家，剩下的約1/3教師來源于對現(xiàn)有教師培養(yǎng)。以產(chǎn)學研為橋梁，建立教師與企業(yè)專家的互通機制。

一方面鼓勵教師開展項目式教學探索，提高學生創(chuàng)新能力，加強教師綜合實踐培養(yǎng)的能力;另一方面加強與區(qū)域龍頭企業(yè)的溝通，共同參與區(qū)域重大科技項目的申報，提高教師工程研發(fā)能力。與此同時，為快速準確地把握電子信息領(lǐng)域的發(fā)展動向，鼓勵教師參加一些有較大影響力的專業(yè)培訓與業(yè)界論壇。

四、結(jié)論

集成電路是21世紀電子信息產(chǎn)業(yè)的“糧食”，是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“三明治式”集成電路人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與實踐，是“新工科”背景下，探索產(chǎn)學深度融合、提升學生工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力的路徑之一。近5年學院畢業(yè)生就業(yè)率100%，讀研、出國深造比例超過40%，在世界500強企業(yè)就業(yè)人數(shù)比例超過30%，畢業(yè)生普遍受到好評與重用。

參考文獻

[1]蔡躍洲，馬曄風，牛新星.新冠疫情對集成電路產(chǎn)業(yè)的沖擊與中國面臨的挑戰(zhàn)[J].學術(shù)研究，2020（6）：86-93.

[2]雷冰潔，耿莉，伍民順，程軍，雷紹充.新工科背景下微電子專業(yè)實踐教學改革[J].電氣電子教學學報，2019，41（5）：144-146+158.

[3]謝海情，唐立軍，唐俊龍，等.集成電路設計專業(yè)課程體系改革與實踐[J].教育教學論壇，2015（34）：76-77.

[4]徐曉飛，沈毅，鐘詩勝，等.新工科模式和創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實踐——哈爾濱工業(yè)大學“新工科‘Π型方案”[J].高等工程教育研究，2020（2）：18-24.

[5]楊騰.電子信息類人才工程實踐能力培養(yǎng)探析——基于工程教育專業(yè)認證的視角[J].機電技術(shù)，2020（3）：111-114.

Study on the Training Model of IC Talents Based on Industry Needs

LI Bin， WU Zhao-hui， HE Xiao-yong， CHEN Zhi-jian

（School of Microelectronics， South China University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510641， China）

Abstract： Under the background of "emerging engineering education"， it is the talent training goal for IC major to cultivate students' engineering practical ability and pioneering and innovative thinking by the integration of industry and education. Based on the analysis of the current situation and the characteristics of the training of IC engineering talents， this paper puts forward a "sandwich" IC engineering talent training model in order to meet the need of industrial development. Through establishing the multi-link cooperation mechanism between the school and the enterprises， perfecting the curriculum system， strengthening the practice link， deepening the training of engineering practical ability， we can realize the goal of training high-quality IC talents which is urgently needed in the industry.

Key words： "emerging engineering education"; IC; practice teaching system; talent training model