集成電路設(shè)計(jì)課程人才培養(yǎng)實(shí)踐

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摘要：以集成電路設(shè)計(jì)課程為依托，針對(duì)微電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，挖掘與專業(yè)核心課程關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，學(xué)習(xí)集成電路行業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，在課程內(nèi)容中引入相關(guān)的企業(yè)案例。

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；育人案例；效果評(píng)價(jià) 

引言

集成電路產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)當(dāng)今著力發(fā)展的戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)于我國(guó)微電子行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新來(lái)說(shuō)具有十分重要的地位。隨著中興事件、華為事件、中美貿(mào)易戰(zhàn)等威脅到我國(guó)科技發(fā)展的眾多事件的發(fā)酵，國(guó)人也逐漸提高了對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度。這有利于激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義熱情和積極拼搏、努力奮斗的職業(yè)使命。

1教學(xué)設(shè)計(jì)的背景

我校自微電子技術(shù)專業(yè)開設(shè)以來(lái)，集成電路設(shè)計(jì)課程就應(yīng)運(yùn)而生，前后經(jīng)歷了示范校建設(shè)、骨干院校建設(shè)、診斷改進(jìn)等一系列的課程建設(shè)和改革，有著較深的育人理念和知識(shí)沉淀。作為一所高職院校本門課程的德育目標(biāo)就是培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德，較強(qiáng)的專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力，能滿足生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的德、智、體、美、勞全面發(fā)展的軍工特質(zhì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才,因此將課程思政融入其中探索新的育人培養(yǎng)模式是非常有必要和有意義的。

2教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐

為了適應(yīng)陜西微電子行業(yè)及區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需要，本課程要求學(xué)生掌握集成電路設(shè)計(jì)和制造工藝的相關(guān)知識(shí)以及相應(yīng)的EDA軟件的使用和開發(fā)，能從事集成電路設(shè)計(jì)與開發(fā)的應(yīng)用指導(dǎo)和生產(chǎn)管理工作。課程內(nèi)容主要包括集成電路概述、集成電路材料、集成電路相關(guān)的制作工藝、集成電路器件及模型仿真等內(nèi)容。本文旨在結(jié)合課程內(nèi)容的同時(shí)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(jié)[1]。在第一章集成電路概述中，結(jié)合《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》等國(guó)家集成電路發(fā)展相關(guān)政策文件，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)集成電路發(fā)展的重要性和迫切性，讓學(xué)生意識(shí)到核心技術(shù)是求不來(lái)、買不來(lái)的，只能靠自己奮斗出來(lái)的自強(qiáng)意識(shí)[2]。在講解集成電路的發(fā)展、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造途徑時(shí)，多介紹國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)公司的設(shè)計(jì)流程和環(huán)節(jié)以及先進(jìn)的工藝和制造水平。同時(shí)穿插一些國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思路，通過(guò)國(guó)際國(guó)內(nèi)集成電路的發(fā)展對(duì)比，讓學(xué)生了解我們的優(yōu)勢(shì)與不足，從而激發(fā)學(xué)生的職業(yè)使命感和榮譽(yù)感。在第二章集成電路材料、結(jié)構(gòu)與理論中，以上海新昇國(guó)內(nèi)第一家能夠生產(chǎn)12英寸晶圓的企業(yè)為例，講解集成電路常用材料的相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)分享企業(yè)員工在生產(chǎn)制造過(guò)程中的精湛工藝及工匠精神，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，弘揚(yáng)大國(guó)工匠精神。在講解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)的過(guò)程中，以中國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)奠基人黃昆院士為例，講述其在半導(dǎo)體物理學(xué)中所做出的巨大成就，鼓勵(lì)學(xué)生以科學(xué)家們作為自己的偶像，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度迎接每一次挑戰(zhàn)[3]。在第三章集成電路基本工藝中，通過(guò)講解集成電路的核心工藝即光刻原理與流程，讓學(xué)生了解目前制約我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的重要因素之一就是缺乏高端的光刻機(jī)，以美國(guó)為首的資本主義國(guó)家通過(guò)貿(mào)易戰(zhàn)、美國(guó)優(yōu)先等借口限制高端光刻機(jī)向我國(guó)半導(dǎo)體制造企業(yè)（中芯國(guó)際）的銷售[4]。試圖通過(guò)此手段達(dá)到限制我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)從亞微米向納米階段的發(fā)展。但是我國(guó)上海微電子裝備股份有限公司作為國(guó)內(nèi)光刻機(jī)的龍頭企業(yè)，肩負(fù)著國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的希望，雖然受到種種技術(shù)壁壘的制約，我們?nèi)匀煌ㄟ^(guò)自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)了90nm光刻機(jī)的生產(chǎn)，即使未來(lái)的路還很長(zhǎng)，但是我們相信一代又一代的集成電路人通過(guò)不斷奮斗、艱苦卓絕，能夠?qū)崿F(xiàn)高端光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)化，為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。通過(guò)在課堂教學(xué)內(nèi)容中引入此類案例，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷和樂于奉獻(xiàn)的精神。在第四章講解CMOS的基本制造工藝和步驟時(shí)，以我國(guó)上海的加特蘭微電子科技公司為例，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺(tái)、融媒體等技術(shù)，讓學(xué)生了解該企業(yè)是CMOS工藝毫米波雷達(dá)芯片開發(fā)與設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)者，也是全球第一家量產(chǎn)CMOS工藝77GHz毫米波雷達(dá)單芯片的公司，從而增加學(xué)生的職業(yè)榮譽(yù)感，讓學(xué)生進(jìn)一步了解我國(guó)集成電路行業(yè)在某些領(lǐng)域也是處于世界領(lǐng)先地位的[5]。

在第五章講解MOSFET的閾值電壓的含義時(shí)，舉例北京大學(xué)張志勇教授在高能效新型晶體管研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，此項(xiàng)研究工作突破了晶體管室溫亞閾值擺幅的熱發(fā)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(chǔ)。通過(guò)舉例我國(guó)科學(xué)家的偉大貢獻(xiàn)，讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究成功的背后是無(wú)盡的汗水和付出，培養(yǎng)學(xué)生不怕吃苦、敢于迎難而上的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。在第六章集成電路器件及SPICE模型這一章節(jié)中，講解到SPICE模型時(shí)，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(xiàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的探索與研究。同時(shí)向?qū)W生介紹胡正明教授的育人思想，就是要對(duì)自己有信心，這樣才有能量一步一步解決更困難的問(wèn)題。在第七章SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計(jì)流程及方法，通過(guò)仿真軟件的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握更加科學(xué)有效的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)方式，提高工作效率。同時(shí)SPICE軟件同樣面臨非國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題，有沒有可能在未來(lái)被卡脖子，引發(fā)學(xué)生的思考。同時(shí)也可以采用辯證的眼光去看待此類技術(shù)受限的問(wèn)題，卡脖子的技術(shù)也正是我們要進(jìn)一步研發(fā)的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生們意識(shí)到不畏艱難、抓住機(jī)遇、迎難而上才是解決問(wèn)題的最優(yōu)路徑[6]。在第八章講解版圖幾何設(shè)計(jì)規(guī)則和版圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)則時(shí)，引入《孟子•離婁上》中的“無(wú)規(guī)矩，不成方圓”，通過(guò)列舉設(shè)計(jì)失敗的案例，告誡學(xué)生做人做事要有規(guī)矩、有準(zhǔn)則。在一定的行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)需求，具體問(wèn)題具體分析，充分調(diào)研、充分論證，這樣才能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的產(chǎn)品。最后通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)軟件仿真完成實(shí)例，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有獲得感，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情。每節(jié)課后可以通過(guò)智慧職教平臺(tái)以問(wèn)卷調(diào)查的形式，根據(jù)學(xué)生的作答情況，綜合統(tǒng)計(jì)和評(píng)估課程思政融入教學(xué)過(guò)程的實(shí)際效果。針對(duì)不足的地方，可以在下一次上課的時(shí)候，進(jìn)行回顧[7]，也可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上與學(xué)生一對(duì)一進(jìn)行交流溝通。

3結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今在專業(yè)課理論知識(shí)傳授的過(guò)程中，應(yīng)該更多地融入行業(yè)發(fā)展及行業(yè)的最新動(dòng)態(tài)，始終堅(jiān)持將正能量和愛國(guó)主義情懷貫穿在整個(gè)專業(yè)核心課的教學(xué)過(guò)程中，更多地在潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲中讓學(xué)生感受到自身所學(xué)專業(yè)的職業(yè)使命感和榮譽(yù)感，內(nèi)在的激發(fā)起學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的熱愛，以及培養(yǎng)學(xué)生樂于奉獻(xiàn)的精神。同時(shí)通過(guò)課程思政的教學(xué)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(jìn)來(lái)，達(dá)到課程思政全覆蓋，讓枯燥乏味的專業(yè)課變得有溫度、有感動(dòng)。使得學(xué)生在課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的同時(shí)，品德和修養(yǎng)也得到進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)

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[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(xué)探索——以《EDA技術(shù)與應(yīng)用》為例[J].海南熱帶海洋學(xué)院學(xué)報(bào),2020,27(05):125-128.

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

作者：王古森 單位：陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院