集成电路设计教学的改革与思考

山东大学信息科学与工程学院 周 莉

集成电路设计教学的改革与思考

山东大学信息科学与工程学院 周 莉

集成电路是信息技术产业的核心，集成电路设计人才的培养是产业发展的基础。传统的教学方式已经难以满足日益增长的对应集成电路设计人才的需求，相应的教学改革迫在眉睫。进一步推动教学改革，科学规划人才培养方式，走创新型平台化的产学结合道路，是解决当前集成电路教学瓶颈的关键。

集成电路设计；教学改革；创新平台；产学结合

以集成电路与为核心的信息技术产业是国家战略性的重要支柱产业。集成电路已经成为这个世界上最重要的产品品之一。据美国半导体产业协会(SIA)的统计，2013年全球半导体产业销售额达到3056亿美元。在这个巨大的产业里中国已经是世界上最大的半导体市场。工信部统计显示我国2013年半导体产业规模为9166亿元（约合1489亿美元），占全球半导体市场份额的50%左右[1]。

集成电路正以前所未有的速度飞速发展，英特尔的创始人之一戈登·摩尔指出：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律一直支配着半导体行业的发展，驱使行业不断的奋力向前[2]。

近年来，在市场拉动和政策支持下，我国集成电路产业快速发展，整体实力显著提升，集成电路设计、制造能力与国际先进水平差距不断缩小，封装测试技术逐步接近国际先进水平，部分关键装备和材料被国内外生产线采用，涌现出一批具备一定国际竞争力的骨干企业，产业集聚效应日趋明显。但是，集成电路产业仍然存在芯片制造企业融资难、持续创新能力薄弱、产业发展与市场需求脱节、产业链各环节缺乏协同、适应产业特点的政策环境不完善等突出问题，产业发展水平与先进国家（地区）相比依然存在较大差距，集成电路产品大量依赖进口，难以对构建国家产业核心竞争力、保障信息安全等形成有力支撑[3]。这对集成电路产业人才的培养提出了进一步的要求。当前高校对于集成电路人才的培养，难以满足快速发展的集成电路产业的需要。如何对集成电路设计的教学进行改革，促进产学结合，培养集成电路产业发展所需要的中坚力量，成为摆在每一个集成电路设计教学工作者面前的一大难题。

目前来看，集成电路设计教学过程中存在的问题主要集中在以下几个方面：

（1）课程体系设置不合理。

课程体系设置不合理，忽视专业基础课的教学。半导体物理等专业基础课是学习集成电路设计的理论基础，忽视了专业基础课的学习，在后续的学习中难免出现学习吃力，跟不上的情况。但往往此类专业基础课理论性较强，公式推导居多，对学生的数理基础要求较高，因此学生在学习此类课程的时候积极性不高。目前国内高校普遍忽视此类专业基础课的教学，将教学的重点放置在能吸引学生积极性的课程上，学生往往知其然而不知其所以然，造成学生知识体系的欠缺。

课程开设顺序不合理，课程之间衔接性差。集成电路设计作为一个学科，涵盖了半导体物理，底层工艺，上层设计等多方面的内容。专业基础课和专业应用课之间存在着紧密的联系，前者是后者的理论基础，后者是前者的具体应用。但是，目前的教学中，专业基础课和专业应用课被割裂开来，缺乏相应的衔接。如何合理的设置课程顺序，是教学过程中的一大挑战[4]。

（2）缺乏教学平台和相应的实践

集成电路产业是一个科技含量极高的制造业，其研发、生产都需要极大的人力、物力投入，使得这个行业成为一个门槛极高的行业，造成目前绝大多数高校缺乏实践平台，最直接的体现在集成电路设计工具短缺，绝大多数学生甚至教师都缺乏流片的相关经验。与此同时，学生缺乏实践机会，难以将所学知识付诸实践，并在实践中深刻理解和领会所学知识。目前绝大多数高校在教学过程中，以讲授配合实验为主。实验中存在实验题目过于老旧，实验成果难于检查验收，学生积极性不高的问题。如何完善集成电路设计教学、实践平台，为学生提供创新性的实践机会，充分调动起学生的积极性，是教学工作者亟待解决的一大问题。

针对当前在教学中存在的突出问题，可以从以下几个方面着手进行思考和改革。

（1）科学规划课程体系和培养方式

对学生的培养进行科学的规划，根据学科要求和集成电路发展的现状，科学合理的制定课程体系，注重课程之间的相互联系。加强对专业基础课的重视程度，为学生的后续学习打下坚实的基础。根据不同同学的兴趣方向，制定不同的培养方式，制定不同的培养计划。同时去除一些老旧的内容，增加一些最新的、集成电路发展前沿的教学内容，充分调动起学生主动学习和探索的热情。同时，改进课程的考核机制，不再单纯以作业和考试作为考核的指标，而是鼓励学生运用所学知识，在相应的时间平台上完成知识的二次消化和应用，教师指导个人或者团队进行相应的项目研发和创新活动。

（2）完善教学实践平台，建立创新实践基地

以国家创新基地为依托，充分利用企业的资源。以学科带头人为核心，建立学术团队，充分推动校企合作，发挥企业在资源上的优势，弥补高校在这方面的不足。同时，利用校企之间的合作，建立创新实践基地，以项目为主体，为学生提供良好的实践平台，给学生充分接触企业、接触前沿的机会。邀请企业进入高校，组织相关讲座和开放日活动，促进学生对生产前沿和市场导向的了解，为其自身的规划提供良好的平台。

[1]丁伯继．集成电路发展现状及趋势探究[J]．中国电子商务,2014(11)．

[2]王守祥,赖凡,国内集成电路发展现状及其跨越发展的对策[J]．微电子学,2013,43(5)．

[3]国家集成电路产业发展推进纲要，2014．

[4]谢海情,唐立军,唐俊龙,文勇军,彭润伍,周晓萍．集成电路设计专业课程体系改革与实践[J]．教育教学论坛,2015(34)．