基于產(chǎn)教融合的集成電路人才培養(yǎng)創(chuàng)新實踐

盧貴主，雷瑞庭

（東莞理工學(xué)院 電子工程與智能化學(xué)院，廣東 東莞 523808）

一、面臨問題

近年來，東莞市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，聚集了一大批優(yōu)質(zhì)的集成電路設(shè)計和封裝測試企業(yè)，初步形成了集成電路產(chǎn)業(yè)集聚態(tài)勢。集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展有利于促進(jìn)東莞在芯片層面掌握核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)，加速東莞產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，并對東莞的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和智能制造業(yè)形成良好的輻射作用。

然而，目前制約東莞市集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大的關(guān)鍵瓶頸在于東莞本土集成電路人才的嚴(yán)重匱乏。東莞大部分集成電路企業(yè)難以招聘到產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的研發(fā)人才。根據(jù)調(diào)研，近幾年，東莞每年對集成電路領(lǐng)域畢業(yè)生的人才需求量在500 人以上。而目前東莞本地高等院校卻尚無集成電路專業(yè)的畢業(yè)生，該領(lǐng)域的高層次研發(fā)人才，如模擬IC 工程師、數(shù)字IC 工程師、版圖設(shè)計工程師等，嚴(yán)重依賴從外市引進(jìn)。為了維持企業(yè)的集成電路研發(fā)需求，很多東莞市的企業(yè)不得不在上海、深圳等城市另設(shè)集成電路研發(fā)中心。因此，要加快東莞集成電路產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，關(guān)鍵就是要加大東莞本土集成電路人才的培養(yǎng)力度。

集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻，而人才無疑是加快集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要助推器。從高等教育規(guī)模來看，我國高等學(xué)校的數(shù)量一點都不少，但是集成電路行業(yè)對于高學(xué)歷的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整個中國的平均數(shù)，作為供給方，在擴(kuò)大規(guī)模的同時，要提升質(zhì)量，在學(xué)習(xí)書本知識基礎(chǔ)上，提高實踐能力，讓產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展被學(xué)生了解，提升公司，提升工程化教育能力。而集成電路的極致專業(yè)性，使得在莞企業(yè)無人可用，一般的計算機等學(xué)科不具備相關(guān)能力，所以芯片公司往往都會提前一年就去大學(xué)“訂購”畢業(yè)生。目前在國際與國內(nèi)的新形勢下，如何加快集成電路人才供給側(cè)的深刻變革，以滿足東莞集成電路產(chǎn)業(yè)全面突破帶來的人才“質(zhì)與量”的迫切需求，是東莞教育界、產(chǎn)業(yè)界共同面臨的緊迫問題。

東莞理工學(xué)院作為東莞市唯一的地方本科高校，肩負(fù)著為東莞培養(yǎng)人才的任務(wù)。為東莞培養(yǎng)集成電路方面的人才是我們立足東莞，服務(wù)東莞的當(dāng)務(wù)之急。但是東莞理工學(xué)院沒有集成電路專業(yè)，如何依托相近專業(yè)，培養(yǎng)集成電路方向的人才就成了我們多年來探索的重要課題。

二、解決方案

集成電路設(shè)計人才奇缺已成為制約東莞產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的瓶頸。要改變這種情況，應(yīng)當(dāng)加大東莞本土院校培養(yǎng)人才的力度，同時也不能僵化地以為只能依靠微電子專業(yè)來培養(yǎng)集成電路設(shè)計人才。集成電路的復(fù)雜性決定了在這個領(lǐng)域不僅需要集成電路設(shè)計與制造的專門人才，還需要相當(dāng)大數(shù)量的集成電路應(yīng)用人才。因此，在非微電子專業(yè)開設(shè)專門的集成電路設(shè)計技術(shù)相關(guān)課程，是一種彌補集成電路設(shè)計人才數(shù)量不足和知識結(jié)構(gòu)單一的有效解決辦法。微電子專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)是芯片設(shè)計與制造的專門人才，因此微電子專業(yè)的學(xué)生往往對其他領(lǐng)域的知識（如通信、自動化、計算機等）欠缺深入的理解，不能很好地完成相應(yīng)領(lǐng)域集成電路芯片的設(shè)計，尤其是應(yīng)用設(shè)計工作。因此，在非微電子專業(yè)開設(shè)專門的集成電路設(shè)計技術(shù)相關(guān)課程，就成為一種彌補集成電路設(shè)計人才數(shù)量不足和知識結(jié)構(gòu)單一的有效解決辦法。

為了發(fā)揮相近專業(yè)特別是電子信息類專業(yè)的優(yōu)勢，結(jié)合集成電路設(shè)計類課程的開設(shè)，培養(yǎng)寬口徑、基礎(chǔ)扎實的集成電路設(shè)計人才，東莞理工學(xué)院從2003 年就開始引進(jìn)集成電路方面的教學(xué)科研人才，并先后在電子工程與智能化學(xué)院開設(shè)了集成電路方向的核心課程，如：EDA 技術(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體微加工技術(shù)以及集成電路工藝與設(shè)計等。尤其集成電路工藝與設(shè)計這門課，在一般高校的普通電子類專業(yè)是不會開設(shè)的，這是我們?yōu)檫m應(yīng)東莞地方經(jīng)濟(jì)特意開設(shè)的，屬于地方的特色課。

三、產(chǎn)教融合

集成電路工藝與設(shè)計課程的實踐性很強，對專用軟件工具的依賴度很高。而專業(yè)的軟件工具價格都很昂貴，尤其開出實驗課程需要的儀器設(shè)備乃至試驗場地（如對無塵度的要求等）是一般高校經(jīng)費難以承擔(dān)的。這也是許多高校的電子類專業(yè)一般不開設(shè)這類課的原因之一。為此，東莞理工學(xué)院專門進(jìn)行了校企共建集成電路工藝與設(shè)計課程建設(shè)立項。

校企共建課程主要在以下幾個方面展開實踐合作。（1）參觀實習(xí)。在課程進(jìn)行初期帶學(xué)生到集成電路企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，對集成電路的設(shè)計、生產(chǎn)流程及環(huán)境等進(jìn)行現(xiàn)場觀摩與學(xué)習(xí)；讓學(xué)生較為系統(tǒng)地掌握崗位工作知識，增強對集成電路的認(rèn)知水平。（2）設(shè)備共享。由企業(yè)和學(xué)校共同提供設(shè)備，建立生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的同時，為學(xué)生提供生產(chǎn)性實訓(xùn)崗位。這種合作模式實現(xiàn)了校企資源的互補和共享，使雙方的設(shè)備兼具教學(xué)和生產(chǎn)功能，大大提高了設(shè)備利用率。（3）校企聯(lián)合培養(yǎng)。學(xué)生在大三選修了集成電路類課程后，根據(jù)自身興趣愛好，如果選擇集成電路方向，那么他們的畢業(yè)設(shè)計就由學(xué)校老師與企業(yè)聯(lián)合指導(dǎo)，其中畢業(yè)設(shè)計題目來自企業(yè)工程研發(fā)項目；同時還聯(lián)合培養(yǎng)研究生，研究生的論文直接在企業(yè)完成等。（4）畢業(yè)實習(xí)。學(xué)生前三年在校完成教學(xué)計劃規(guī)定的課程后，采用學(xué)校與學(xué)生自薦的形式，到企業(yè)進(jìn)行為期半年以上的在崗實習(xí)。學(xué)校和用人單位共同參與管理，合作教育培養(yǎng)，使學(xué)生成為用人單位所需要的合格職業(yè)人。（5）產(chǎn)學(xué)研模式。發(fā)揮學(xué)校專業(yè)師資優(yōu)勢，加強校企合作研發(fā)，幫助中小型企業(yè)解決相關(guān)的科研難題，走“利用專業(yè)優(yōu)勢辦專業(yè)，辦好產(chǎn)業(yè)促專業(yè)”的新思路，使專業(yè)建設(shè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，幫助中小型企業(yè)走健康發(fā)展之路。（6）共建校外實習(xí)基地。學(xué)校根據(jù)專業(yè)設(shè)置和實習(xí)教學(xué)需求，本著“優(yōu)勢互補，互惠互利”的原則在有發(fā)展前景又有合作意向的企業(yè)建立校外實習(xí)基地。學(xué)校可以利用基地的條件培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、動手能力和創(chuàng)新精神，增加專業(yè)教師接觸專業(yè)實踐的機會，促進(jìn)專業(yè)教師技能提高。基地也可以從實習(xí)生中優(yōu)先選拔優(yōu)秀人才，滿足日益增長的用工需求，達(dá)到“雙贏”的效果。而學(xué)生可以提前接觸生產(chǎn)過程，更早、更好地由學(xué)生向員工的角色轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)校、企、生“三方共贏”。

我們通過和在莞企業(yè)聯(lián)合辦學(xué)的方法，充分利用不同企業(yè)的不同資源，獲取優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，提高了課程教學(xué)質(zhì)量，突破了“巧婦難為無米之炊”的困境。

四、具體實施

學(xué)校對于專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)離不開具體專業(yè)課程的設(shè)置。在科技發(fā)展日新月異的今天，必須打破固有的專業(yè)課程設(shè)置模式，不能太僵化于具體的專業(yè)。盡管東莞理工學(xué)院沒有集成電路專業(yè)，但通過在電智學(xué)院的電子信息類專業(yè)設(shè)置集成電路方向課程群的方法，為東莞的企業(yè)輸送了一大批集成電路人才。具體實施過程中我們采取了如下的一些措施。

（一）課程內(nèi)容

為了開設(shè)好集成電路工藝與設(shè)計課程，我們首先設(shè)立了集成電路方向基礎(chǔ)課程群，課程主要包括：半導(dǎo)體物理、EDA 技術(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體微加工技術(shù)、集成電路工藝與設(shè)計等。這些課程基本上是選修課。對集成電路專業(yè)領(lǐng)域有興趣的同學(xué)在選修了這些基礎(chǔ)課程后，就為學(xué)好集成電路工藝與設(shè)計課程打下了基礎(chǔ)。在開設(shè)這門課的初期，我們采取了由點到面逐步推進(jìn)的方式開設(shè)集成電路方向課。如集成電路工藝與設(shè)計這門課在2006-2010 年是電子信息工程專業(yè)的選修課，當(dāng)時選修人數(shù)較少，且只開設(shè)理論課，沒有實驗課（無法開出）。后來由于東莞企業(yè)強烈的呼聲影響，這門課就設(shè)為專業(yè)限選，選修人數(shù)大大上升，影響力也逐漸擴(kuò)大。近幾年，這門課已經(jīng)設(shè)為電子工程與智能化學(xué)院電子信息工程專業(yè)必修課，其他電子信息類專業(yè)選修課，開設(shè)面更廣，選修人數(shù)更多。

由于我們面對的教學(xué)對象并不是微電子專業(yè)的學(xué)生，在進(jìn)行集成電路工藝與設(shè)計課程內(nèi)容設(shè)置時就必須考慮學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和水平。由于普通電子類專業(yè)學(xué)生一般不開設(shè)半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體器件原理等課程，所以對非微電子專業(yè)本科生的集成電路工藝與設(shè)計課程的內(nèi)容，就要適當(dāng)減少器件內(nèi)部原理和工藝方面細(xì)節(jié)性內(nèi)容的比重，重點放在使學(xué)生了解IC 領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢，掌握集成電路的基本概念和基本設(shè)計方法，對集成電路前、后端設(shè)計有大概的了解，最終使學(xué)生對集成電路的工藝、設(shè)計、制造、測試等一整套流程，具有一般性、整體性的了解，為今后從事集成電路設(shè)計應(yīng)用工作打下必要的基礎(chǔ)。

在課程內(nèi)容的設(shè)置上，分為理論和實踐兩部分。理論教學(xué)主要內(nèi)容包括：（1）集成電路工藝，包括基本工藝和器件工藝；（2）模擬集成電路基本單元；（3）數(shù)字集成電路基本單元；（4）集成電路測試和封裝。實踐部分可以歸納為兩種軟件，幾個案例。兩個軟件主要是SPICE 和CADENCE 版圖軟件，學(xué)生首先利用一個CMOS 反向放大器學(xué)會SPICE 軟件的應(yīng)用，然后利用SPICE 設(shè)計跨導(dǎo)放大器，掌握放大器各種參數(shù)的意義，改進(jìn)等。利用CMOS 與非門的版圖設(shè)計學(xué)會CADENCE 版圖設(shè)計。

（二）師資力量

由于集成電路專業(yè)是一個飛速發(fā)展的學(xué)科，市場對集成電路人才的需求越來越大。高校培養(yǎng)的集成電路專業(yè)高端人才絕大多數(shù)流向企業(yè)，學(xué)校在這方面的師資非常緊缺。加上集成電路技術(shù)更新?lián)Q代的速度很快，對老師的要求也很高，需要不斷地學(xué)習(xí)，包括設(shè)計工具和新的技術(shù)方法。這就對上課的老師提出非常高的要求。東莞理工學(xué)院的師資力量主要由三部分組成：自己培養(yǎng)、研究生加盟和企業(yè)工程師。為了提高教學(xué)質(zhì)量，保證優(yōu)秀的教師資源，我們首先采取各門課實行主講教師負(fù)責(zé)制，在課程群內(nèi)采取動態(tài)的教學(xué)計劃，課程群每學(xué)期組織一次師生共同參與的教學(xué)改進(jìn)研討會，定期討論教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度、方案等。選派青年教師參加集成電路設(shè)計類課程教學(xué)培訓(xùn)班，提高他們的教學(xué)水平。鼓勵教師到企業(yè)兼職技術(shù)顧問等，通過企業(yè)實際項目的訓(xùn)練進(jìn)一步提高教學(xué)水平。其次，通過聯(lián)合培養(yǎng)研究生的方法，借助高水平院校力量，獲取優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。研究生和導(dǎo)師在完成科研項目的過程中教學(xué)相長，促進(jìn)導(dǎo)師科研水平提升的同時也提升了教師的教學(xué)水平，同時研究生還為本科生實驗課做助教，他們對軟件工具非常熟練，這就大大緩解了實驗教師緊缺的問題。最后，由于集成電路工藝與設(shè)計課程的實踐性很強，對專用軟件工具的依賴度很高，我們采用案例教學(xué)的方法，請企業(yè)的項目工程師到學(xué)校給學(xué)生上案例課，將企業(yè)的實際項目和學(xué)校的教學(xué)相結(jié)合，一方面解決了學(xué)校實踐課師資緊缺的問題，另一方面為企業(yè)招人搭建了平臺。實現(xiàn)校企共贏。總之，通過多種措施并舉，使集成電路方向師資力量得到加強。

（三）實踐環(huán)節(jié)

集成電路設(shè)計制造是一門高成本的技術(shù)，開出這類課程需要的儀器設(shè)備乃至試驗場地（如對無塵度的要求）是一般高校經(jīng)費難以承擔(dān)的。我們通過和企業(yè)聯(lián)合辦學(xué)的方法，充分利用不同企業(yè)的不同資源，如東莞松山湖某半導(dǎo)體公司的集成電路測試設(shè)備，東莞長安某公司的封裝設(shè)備等。同時我們還請企業(yè)項目研發(fā)工程師給學(xué)生以企業(yè)產(chǎn)品為案例上實驗課程。實踐教學(xué)內(nèi)容選取企業(yè)研發(fā)項目，以案例教學(xué)的方式開展，既解決了企業(yè)研發(fā)問題，又提升了實驗教學(xué)的深度和難度，借助企業(yè)力量，夯實實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的同時，引入CDIO 教育理念。CDIO 即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗，充分體現(xiàn)了創(chuàng)新的教育思想。在課程大綱的學(xué)時設(shè)置上我們增加了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時，目前達(dá)到課程總學(xué)時的五分之二。增加了課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實踐能力。同時加大校企合作力度，采用“定制式”培養(yǎng)模式，選派部分大四的學(xué)生到東莞的IC 設(shè)計公司，針對實際項目進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計的題目就是公司的實際項目，學(xué)生在完成自己的畢業(yè)設(shè)計的同時也完成了公司的項目，學(xué)生和公司雙贏。在這個過程中學(xué)生和公司雙方都在觀察等待，最終學(xué)生是否合適留在公司工作。

為了進(jìn)一步加強與位于東莞的集成電路公司合作，我們還定期組織集成電路方向?qū)W生到企業(yè)參觀實習(xí)，了解企業(yè)的運行流程、產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)、技術(shù)革新、行業(yè)變遷和發(fā)展熱點等。企業(yè)也定期派遣工程技術(shù)人員來校為本科生做一些報告，介紹集成電路產(chǎn)業(yè)的一些最新動態(tài)、技術(shù)特性和人才需求方向等。東莞理工學(xué)院爭取到幾家集成電路公司的集成電路設(shè)計實驗室能對電子工程與智能化學(xué)院學(xué)生開放，學(xué)生入內(nèi)可以熟悉一些非常專業(yè)的設(shè)計軟件和平臺；邀請了一些公司在學(xué)校設(shè)立企業(yè)專項競賽，由企業(yè)贊助競賽獎金或獎品；為優(yōu)秀學(xué)生設(shè)置集成電路設(shè)計方向獎學(xué)金，以鼓勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)。

（四）教材建設(shè)

教材是教學(xué)不可缺少的物質(zhì)條件，在教學(xué)中占有重要的地位。目前許多集成電路方面的教材大多來自國外，如拉扎維的《模擬CMOS 集成電路設(shè)計》，這類教材一般都是大部頭，且注重集成電路的某一個方面，并不適合電子類專業(yè)的學(xué)生選用。國內(nèi)王志功教授主編的《集成電路設(shè)計》這本教材比較適合選用，但有些方面又過于籠統(tǒng)或一帶而過，對于沒有修過半導(dǎo)體物理之類基礎(chǔ)課的電子工程類專業(yè)的學(xué)生就會有不明就里的感覺。為此，我們參照國內(nèi)外最新教材，然后根據(jù)學(xué)生的實際情況，通過選擇相對適用的內(nèi)容，補充學(xué)生欠缺的基礎(chǔ)內(nèi)容等方法自己編寫了講義。隨著課程改革的不斷深入，擬出版適合電子類專業(yè)學(xué)生的集成電路方向教材。同時，組織教師整理大量的融合東莞IC 業(yè)界知識和工程實踐案例，編寫了實驗指導(dǎo)書，包括版圖設(shè)計、電路原理設(shè)計及SPICE 仿真以及集成電路反向設(shè)計實驗。

五、結(jié)束語

東莞有大量的集成電路測試、封裝企業(yè)，這類企業(yè)的用工需求比較獨特。他們需要的技術(shù)人員不僅需要電子方面的基礎(chǔ)知識，還需要集成電路方面的專業(yè)知識；同時由于集成電路的復(fù)雜性，企業(yè)非常希望員工能夠沉淀下來，靜心鉆研自己的崗位工作，不盲目跳槽。東莞理工學(xué)院培養(yǎng)的學(xué)生非常適合這類企業(yè)的需求，我們的學(xué)生絕大多數(shù)來自東莞及周邊地市，對東莞有強烈的認(rèn)同感和歸屬感；其次，他們的職業(yè)規(guī)劃務(wù)實低調(diào)，能在東莞的企業(yè)扎根發(fā)展。

通過多年的默默耕耘，東莞理工學(xué)院在東莞的集成電路企業(yè)界有了一定的知名度和影響力。堅持開設(shè)集成電路方向課長達(dá)15 年之久（2006-2020），累計為企業(yè)輸送人才600 名以上，解決了部分東莞集成電路類企業(yè)對中檔人才的需求。如位于松山湖的某芯片設(shè)計公司，他們的技術(shù)工程師三分之一以上是選修了集成電路類方向課的東莞理工學(xué)院畢業(yè)生。其中，許多同學(xué)已經(jīng)成長為該公司的主要技術(shù)力量，甚至技術(shù)經(jīng)理。許多企業(yè)上門招聘我們的學(xué)生，也有企業(yè)就產(chǎn)學(xué)研合作、聯(lián)合攻關(guān)企業(yè)難題等與我們聯(lián)系合作。如某半導(dǎo)體在進(jìn)駐松山湖之初，就積極和我們聯(lián)系，就學(xué)生實習(xí)、聯(lián)合申報項目及建立校企聯(lián)合實驗室等與我們達(dá)成合作意向。企業(yè)對我們的學(xué)生評價較高，認(rèn)為他們知識面廣，勤懇踏實不好高騖遠(yuǎn)，同時善于學(xué)習(xí)，樂于與人合作等。

服務(wù)東莞產(chǎn)業(yè)發(fā)展是東莞理工作為東莞地方高校義不容辭的責(zé)任。如何更好地為東莞產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)，我們進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)調(diào)查和深入探討，做了大量的工作。通過十幾年的努力，擴(kuò)大了學(xué)校在東莞集成電路領(lǐng)域的影響力、提高了東莞理工學(xué)院的辦學(xué)水平和特色。通過設(shè)立集成電路專業(yè)方向課，一定程度上解決了東莞集成電路人才短缺的問題。集成電路設(shè)計制造是一門高成本的技術(shù)，我們借助企業(yè)力量，夯實了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以說“取之于企業(yè)，用之于企業(yè)”。