淺析分層遞進式集成電路制造課程群的構建

黃瑋，張海磊，戴志強

（江蘇信息職業技術學院，江蘇 無錫 214062）

0 引言

集成電路產業是國家支柱產業，也是國家長期支持和推動的產業，發展中國自主的集成電路芯片迫在眉睫，但是目前集成電路產業的人才缺口還是很大。集成電路產業包括設計，制造，封測等環節，調研數據顯示，在集成電路產業鏈各個環節當中，到2022年前后集成電路制造業需求為26.43萬人；設計業人才需求將達到27.04萬人；封測行業需求為20.98萬人，如圖1所示。

圖1 集成電路企業人才需求情況預測

無錫地區是國家集成電路產業基地之一，擁有華潤微電子，華虹半導體，SK海力士等多家知名集成電路企業，對于集成電路技術應用型人才的需求量很大，所以高職院校微電子技術專業的人才培養一定要從滿足供給側改革對新型人才的迫切需求出發，提高人才培養與區域經濟社會發展的適配性，形成適應集成電路產業人才培養需求的課程體系[1]。

1 集成電路制造課程群的構建

微電子技術專業教學中與集成電路制造相關的課程包括微電子導論，集成電路制造工藝，集成電路封裝與測試，集成電路工藝仿真和集成電路工藝實訓等五門課。其中集成電路制造工藝是面向集成電路制造崗位的核心專業課；集成電路封裝和測試課主要面向集成電路后道工藝，微電子導論是總述概論課，而集成電路工藝仿真和集成電路工藝實訓是針對集成電路制造工藝課的實踐類課程。

在過往微電子技術專業的課程教學中，這五門課分了三個學期進行教學，微電子導論在大一第一學期開課，集成電路制造工藝在大二第一學期開課，剩余三門課程均在大二第二學期授課。從實際教學效果來看，這種安排沒有充分考慮到課程間的聯系，僅顧及課程本身，課程安排時間存在一定的問題，不同課程之間有內容重復或銜接不合理等情況。

通過走訪調研多家集成電路制造企業，以及對往屆畢業生的調研，重新分析了集成電路制造崗位對于專業人才的需求。從調研結果來看，相關企業對于集成電路電路工藝維護和異常處理能力、工藝參數檢測能力、工藝質量分析能力、測試工藝操作能力、測試工藝分析和改進能力等都有較高的要求。

根據調研結果，構建集成電路制造工藝課程群。將微電子導論課作為課程群基礎課程，使學生對產業結構，行業背景有明確認知，對于集成電路設計生產過程形成初步了解，能夠理解集成電路工藝制造的意義。

集成電路制造工藝是課程群中的核心課程，通過本課程的學習，掌握集成電路制造工藝相關理論，使學生具備實現集成電路工藝維護，參數分析等能力。而集成電路工藝仿真課主要是借助Silvaco TCAD軟件對工藝進行仿真和優化，使學生掌握集成電路制造的典型工藝流程。可以看出上面兩門課程之間具有一定的聯系，在具備集成電路制造基礎知識的基礎上才能使用軟件進行仿真，而對工藝進行仿真又有利于掌握集成電路制造工藝相關知識和培養相關能力。此外，從企業崗位需求來看，對于技能人才的需求主要傾向于工藝維護和應用方面，而不需要使用相關工具進行工藝方案開發，所以在課程群建設中對課程進行了整合，不再單獨開設集成電路工藝仿真課程，而是融入集成電路制造工藝課程中。

集成電路工藝實訓課程是集成電路制造工藝課的配套實踐課，由于集成電路制造相關設備價格昂貴，且工藝過程時間較長，所以在日常上課過程中，相關設備的使用和操作還是以教師演示及虛擬仿真為主。所以仍然需要開設專門的實踐課程，讓學生可以進行分組練習，真正體驗集成電路制造設備的操作和使用。集成電路封裝與測試主要涉及集成電路制造后道工藝，可以作為集成電路制造崗位的拓展延伸，如圖2所示。

圖2 集成電路制造課程群結構

最終根據崗位需求，實現了從“基礎”到“核心”再到“拓展”，完成“分層遞進式”集成電路制造課程群的構建[2]。

2 集成電路制造課程群的教學實施

通過多方調研，根據企業崗位需求，將集成電路制造崗位相關的幾門專業課重新編排，構建形成了集成電路制造課程群，課程群中共包含4門課程，分三個學期進行授課[3]。大一入校后即開設微電子導論課，通過理論授課，實訓基地參觀，系列講座等多種形式給學生展現集成電路芯片設計生產的全過程，明確集成電路制造崗位的職業面向等。在有了一定的專業學習基礎后，大二第一學期開設集成電路制造工藝課程，采用理實一體化教學模式，運用虛擬仿真和現場教學等多種教學方法，改變了傳統的理論講解方式。采用以學生為主體，以教師為主導的教育理念，將枯燥的理論知識與實際應用結合，借助虛擬仿真軟件等多種形式直觀展現相關工藝流程，更加有助于學生的理解和掌握[4]。在大二第二學期開設集成電路工藝實訓和集成電路封裝與測試課程，一方面可以加強學生實踐技能的培養，另一方面還能夠向后道工藝拓展，實現集成電路前后道工藝技能培養的全覆蓋。針對2019級實施集成電路制造課程群教學的過程中，主要有以下幾個創新點：

2.1 融入1+X職業技能證書，課程融通

引入集成電路開發與測試1+X職業技能證書，參考考證標準，將證書所要求的技能嵌入到課程教學內容之中，使學生在獲取學歷同時獲得職業技能證書，讓學生真正掌握技能，提升學生的就業競爭力。

2.2 虛擬仿真教學，提升課堂教學質量

將集成電路工藝仿真課程與集成電路制造工藝課程進行合并，利用Silvaco TCAD軟件模擬仿真擴散，氧化，刻蝕，淀積等核心工藝工序，將仿真與理論結合，創建形象化的課程教學，通過在課堂上仿真演示，幫助學生理解領會重要的概念，通過仿真練習，可以更深刻的掌握工藝參數對工藝制造的影響，滿足崗位需求中對于集成電路工藝分析及維護能力的培養需求。

2.3 深度產教融合，改革實驗實訓體系

依托學校具備的央財建設的微電子綜合實訓基地和江蘇省集成電路產教深度融合實訓平臺開展實踐技能培養[5]。引入企業經營生產，讓學生進行測試車間進行操作練習，與生產一線緊密結合，企業工程師參與課程標準的制訂，并承擔部分內容的教學工作，使學生技能的培養充分滿足一線生產崗位的要求。

3 結語

集成電路產業是國家和社會發展的基石，培養集成電路產業高素質技能人才是非常必要的。集成電路產業發展迅速，產業結構不斷調整，一方面行業人才缺口巨大，另一方面相關技能人才的培養又無法完全滿足行業崗位需求。因此，一定要對企業和行業專家以及畢業生等多個相關利益方進行充分的調研，通過了解行業需求，以培養集成電路制造崗位技能人才為目標，將相關課程重新整合，打造“分層遞進式“的集成電路制造課程群，實現課程整體優化，充分運用多種信息化手段，提升教學質量。