集成電路設計課程人才培養實踐

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摘要：以集成電路設計課程為依托，針對微電子技術專業的學生，挖掘與專業核心課程關聯的內容，學習集成電路行業發展的相關政策，在課程內容中引入相關的企業案例。

關鍵詞：集成電路設計；育人案例；效果評價 

引言

集成電路產業作為我國當今著力發展的戰略支柱產業，對于我國微電子行業的發展和創新來說具有十分重要的地位。隨著中興事件、華為事件、中美貿易戰等威脅到我國科技發展的眾多事件的發酵，國人也逐漸提高了對集成電路產業的關注度。這有利于激發學生的愛國主義熱情和積極拼搏、努力奮斗的職業使命。

1教學設計的背景

我校自微電子技術專業開設以來，集成電路設計課程就應運而生，前后經歷了示范校建設、骨干院校建設、診斷改進等一系列的課程建設和改革，有著較深的育人理念和知識沉淀。作為一所高職院校本門課程的德育目標就是培養具有良好的職業道德，較強的專業能力、方法能力和社會能力，能滿足生產、建設、管理、服務第一線需要的德、智、體、美、勞全面發展的軍工特質高素質技術技能人才,因此將課程思政融入其中探索新的育人培養模式是非常有必要和有意義的。

2教學設計的實踐

為了適應陜西微電子行業及區域經濟建設發展需要，本課程要求學生掌握集成電路設計和制造工藝的相關知識以及相應的EDA軟件的使用和開發，能從事集成電路設計與開發的應用指導和生產管理工作。課程內容主要包括集成電路概述、集成電路材料、集成電路相關的制作工藝、集成電路器件及模型仿真等內容。本文旨在結合課程內容的同時將課程思政融入其中。將育人這條主線始終貫穿在本門課程的所有章節[1]。在第一章集成電路概述中，結合《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策》等國家集成電路發展相關政策文件，讓學生充分認識集成電路發展的重要性和迫切性，讓學生意識到核心技術是求不來、買不來的，只能靠自己奮斗出來的自強意識[2]。在講解集成電路的發展、設計流程、設計環節、制造途徑時，多介紹國內集成電路設計公司的設計流程和環節以及先進的工藝和制造水平。同時穿插一些國外先進技術的設計理念與設計思路，通過國際國內集成電路的發展對比，讓學生了解我們的優勢與不足，從而激發學生的職業使命感和榮譽感。在第二章集成電路材料、結構與理論中，以上海新昇國內第一家能夠生產12英寸晶圓的企業為例，講解集成電路常用材料的相關內容，同時分享企業員工在生產制造過程中的精湛工藝及工匠精神，激發學生的民族自豪感，弘揚大國工匠精神。在講解半導體基礎知識的過程中，以中國半導體技術奠基人黃昆院士為例，講述其在半導體物理學中所做出的巨大成就，鼓勵學生以科學家們作為自己的偶像，以科學嚴謹的態度迎接每一次挑戰[3]。在第三章集成電路基本工藝中，通過講解集成電路的核心工藝即光刻原理與流程，讓學生了解目前制約我國半導體發展的重要因素之一就是缺乏高端的光刻機，以美國為首的資本主義國家通過貿易戰、美國優先等借口限制高端光刻機向我國半導體制造企業（中芯國際）的銷售[4]。試圖通過此手段達到限制我國集成電路產業從亞微米向納米階段的發展。但是我國上海微電子裝備股份有限公司作為國內光刻機的龍頭企業，肩負著國產光刻機的希望，雖然受到種種技術壁壘的制約，我們仍然通過自主研發實現了90nm光刻機的生產，即使未來的路還很長，但是我們相信一代又一代的集成電路人通過不斷奮斗、艱苦卓絕，能夠實現高端光刻機的國產化，為集成電路產業的發展貢獻自己的力量。通過在課堂教學內容中引入此類案例，激發學生的愛國主義情懷和樂于奉獻的精神。在第四章講解CMOS的基本制造工藝和步驟時，以我國上海的加特蘭微電子科技公司為例，通過網絡信息化教學平臺、融媒體等技術，讓學生了解該企業是CMOS工藝毫米波雷達芯片開發與設計的領導者，也是全球第一家量產CMOS工藝77GHz毫米波雷達單芯片的公司，從而增加學生的職業榮譽感，讓學生進一步了解我國集成電路行業在某些領域也是處于世界領先地位的[5]。

在第五章講解MOSFET的閾值電壓的含義時，舉例北京大學張志勇教授在高能效新型晶體管研究領域取得重要進展，此項研究工作突破了晶體管室溫亞閾值擺幅的熱發射理論極限，為集成電路工作電壓的下降以及制作特征尺寸更小的集成電路打下了良好的基礎。通過舉例我國科學家的偉大貢獻，讓學生清楚地認識到科學研究成功的背后是無盡的汗水和付出，培養學生不怕吃苦、敢于迎難而上的科學嚴謹的作風。在第六章集成電路器件及SPICE模型這一章節中，講解到SPICE模型時，以伯克利電子系器件模型小組掌門人胡正明教授為例，講解其在器件模型上所做出的杰出貢獻，激發學生對基礎學科領域的探索與研究。同時向學生介紹胡正明教授的育人思想，就是要對自己有信心，這樣才有能量一步一步解決更困難的問題。在第七章SPICE數?；旌戏抡娉绦虻脑O計流程及方法，通過仿真軟件的學習，讓學生掌握更加科學有效的學習方法和學習方式，提高工作效率。同時SPICE軟件同樣面臨非國產化的問題，有沒有可能在未來被卡脖子，引發學生的思考。同時也可以采用辯證的眼光去看待此類技術受限的問題，卡脖子的技術也正是我們要進一步研發的科研項目，讓學生們意識到不畏艱難、抓住機遇、迎難而上才是解決問題的最優路徑[6]。在第八章講解版圖幾何設計規則和版圖設計準則時，引入《孟子•離婁上》中的“無規矩，不成方圓”，通過列舉設計失敗的案例，告誡學生做人做事要有規矩、有準則。在一定的行業企業標準下，結合實際的設計需求，具體問題具體分析，充分調研、充分論證，這樣才能設計出優秀的產品。最后通過上機實驗軟件仿真完成實例，讓學生對所學知識有獲得感，進一步激發學生對專業學習的熱情。每節課后可以通過智慧職教平臺以問卷調查的形式，根據學生的作答情況，綜合統計和評估課程思政融入教學過程的實際效果。針對不足的地方，可以在下一次上課的時候，進行回顧[7]，也可以在網絡平臺上與學生一對一進行交流溝通。

3結語

現今在專業課理論知識傳授的過程中，應該更多地融入行業發展及行業的最新動態，始終堅持將正能量和愛國主義情懷貫穿在整個專業核心課的教學過程中，更多地在潤物細無聲中讓學生感受到自身所學專業的職業使命感和榮譽感，內在的激發起學生對所學專業的熱愛，以及培養學生樂于奉獻的精神。同時通過課程思政的教學研究，還可以加速課程思政的浪潮，讓更多的教師、更多的課程參與進來，達到課程思政全覆蓋，讓枯燥乏味的專業課變得有溫度、有感動。使得學生在課程內容學習的同時，品德和修養也得到進一步提升。

參考文獻

[1]高德毅,宗愛東.從思政課程到課程思政:從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J].中國高等教育,2017(01):43-46.

[2]余江濤,王文起,徐晏清.專業教師實踐“課程思政”的邏輯及其要領——以理工科課程為例[J].學校黨建與思想教育,2018(01):64-66.

[3]陸道坤.課程思政推行中若干核心問題及解決思路——基于專業課程思政的探討[J].思想理論教育,2018(03):64-69.

[4]張俊安,張慶偉,劉欽曉.“集成電路設計原理”課程中的思政元素及施教策略[J].教育教學論壇,2020(40):21-22.

[5]王曉暉,曹蘇群,郭新年.探索集成電路設計課程與思政教育的融合方法[J].文化創新比較研究,2020,4(33):89-91.

[6]孫志雄,謝海霞,鐘鵬飛.理工類課程融入課程思政理念的教學探索——以《EDA技術與應用》為例[J].海南熱帶海洋學院學報,2020,27(05):125-128.

[7]張鵬展,于詠懌,張冷,李方政,李玉魁,徐志國,陳正宇,王正昱.半導體物理與材料課程的思政教學改革[J].集成電路應用,2020,37(01):36-38.

作者：王古森 單位：陜西國防工業職業技術學院