集成电路测试新工科人才产教融合培养模式探索与实践

潘成亮 夏豪杰 黄亮 魏永清 张连生 侯毅

摘  要：集成电路测试是集成电路设计制造产业中的重要环节。针对目前国内集成电路测试行业专门技术人才紧缺的现实需求，合肥工业大学联合国内外集成电路产业知名企业，从课程教学内容与教学方法、实验平台建设与实验设计、创新能力培养与学科竞赛等环节入手，在仪器类专业探索现阶段适合于集成电路测试新工科人才培养的校企合作办学模式。近年来，在集成电路测试课程体系完善、实验平台建设、实践环节培养等方面均取得较好的成果，为新工科人才产教融合培养提供实践经验和参考案例。

关键词：集成电路测试；新工科；仪器类专业；产教融合；创新能力

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）20-0051-04

Abstract： Integrated circuit testing is an important part of the integrated circuit design and manufacturing industry. In response to the current shortage of specialized technical talents in the domestic integrated circuit testing industry， Hefei University of Technology， in collaboration with well-known enterprises in the integrated circuit industry at home and abroad， has explored a school enterprise cooperative education model suitable for the cultivation of new engineering talents in integrated circuit testing in instrument majors， starting from the course teaching content and methods， experimental platform construction and design， innovation ability cultivation and subject competition. In recent years， good achievements have been made in the improvement of the integrated circuit testing curriculum system， the construction of experimental platforms， and the cultivation of practical links， providing practical experience and reference cases for the integration of industry and education in the cultivation of new engineering talents.

Keywords： integrated circuit testing; new engineering; instrument related majors; integration of industry and education; innovation ability

集成电路是二十世纪最重要的发明之一，半导体芯片推动21世纪第四次工业革命拉开序幕，已成为支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。然而，我国在集成电路科学研究、产业发展和人才培养等方面仍处于相对落后状态，中美贸易战突显了我国在高端半导体芯片制造技术领域的短板，直接导致华为等中国企业在国际竞争中处于劣势地位，也阻碍了我国5G通信、物联网、人工智能等新兴产业发展[1]。从2015年开始，国内多所高校先后成立国家示范性微电子学院，2020年国家新设置“集成电路科学与工程”一级学科，推动我国集成电路科学进步和技术发展，培养集成电路相关领域急需的创新型高端人才，服务国家大力发展集成电路产业的战略需求[2]。

集成电路测试是集成电路设计制造过程中不可或缺的环节，利用自动测试设备（ATE）测试半导体芯片、电路模块的电学参数，通过对比判断产品特性并进行筛选分类，是保证产品质量和企业效益的重要手段之一。目前，我国集成电路测试行业的发展现状并不乐观，一方面，集成电路测试行业主要由美国泰瑞达、日本爱德万两家公司支配，占据整个行业90%的市场份额，国内企业缺乏技术、人才等方面的有力支持，发展举步维艰[3]；另一方面，国内中芯国际、长鑫存储、兆易创新等半导体设计制造企业迅速发展，国内集成电路测试服务需求激增，导致相关行业的技术人才需求旺盛，每年数百人且逐年扩大的技术人才缺口也阻碍了我国集成电路产业的健康发展。

在新工科教育背景下[4-6]，合肥工业大学仪器科学与光电工程学院与集成电路测试全球领先企业泰瑞达（上海）有限公司开展合作[7]，针对行业技术人才需求在全国仪器类专业率先开设集成电路测试相关课程，通过优化课程内容和教学方法，建设实验教学课程和平台，融合创新训练和学科竞赛等措施，探索并实践了产教融合、协同育人的创新模式，为集成电路测试专门人才培养树立了校企合作办学的典型。

一  仪器类专业集成电路测试人才培养的基础

集成电路测试是囊括电子、机械、计算机和控制等诸多学科的工程技术，半导体自动测试设备本质上是一种专门的精密测量控制系统，与仪器类专业“光机电算控”全面的知识培养体系相一致，精密测量、误差理论等仪器类专业特色在集成电路测试中也有集中体现。当前，国内微电子相关专业人才培养的重心主要集中在集成电路设计、半导体制造等方面，而作为产业重要一环的集成电路测试却缺少完善的课程体系支撑专门人才培养。因此，在仪器类专业开设集成电路测试理论和实践课程具有先天的优势，同时可弥补国内微电子专业在相关人才培养方面的不足。

合肥工业大学仪器科学与光电工程学院拥有60余年的仪器类专业办学经历，目前设有测控技术与仪器、光电信息科学与工程、生物医学工程和智能感知工程（新设）四个本科专业。其中，测控技术与仪器专业是国家级特色专业和安徽省教改示范专业，2012年通过教育部全国首批仪器类工程教育专业认证，2019年获批国家级一流本科专业建设点；光电信息科学与工程专业是省级专业综合改革试点专业，2020年获批国家级一流本科专业建设点；生物医学工程专业为安徽省“卓越工程师计划”专业，是安徽省特色专业；智能感知工程专业作为全国首批仪器类新专业试点院校，开办了新工科实验班。四个专业都具备开设集成电路测试课程所需的电子电路、信号处理、软件编程等基础课程支撑。

美国泰瑞达公司1960年（集成电路发明于1958年）成立于美国马萨诸塞州，是一家全球领先的测试和工业应用自动化设备提供商，2001年开始先后在国内上海、合肥等地建立研发基地，面向国内外半导体制造企业提供集成电路测试产品和技术服务，在集成电路测试设备设计、芯片测试项目运营、相关技术人才培训等方面有着丰富的积累。泰瑞达公司在上海、合肥等地的人力、技术、设备资源为集成电路测试相关理论和实践课程开设提供了充足的支持。仪器科学与光电工程学院与兆易创新有多年合作关系，建有校企合作实践教育基地，在集成电路芯片设计应用、实验设备开发、学科创新竞赛等方面有良好的合作基础。

二  集成电路测试新工科专门人才培养的探索

2020年开始，合肥工业大学联合美国泰瑞达、北京兆易创新等集成电路产业知名企业，结合集成电路测试创新型专门人才的培养要求，从课程教学内容与教学方法、实验平台建设与实验设计、创新能力培养与学科竞赛等环节入手，开展集成电路测试新工科专门人才培养的探索，通过持续改进完善逐渐形成了适合于集成电路测试专门人才培养的产教融合协同育人模式。

实施过程中存在的问题及采取的主要措施如下。

（一）  课程教学内容优化与教学方法改革

集成电路测试基础、SoC及存储器测试课程采用的讲义主要基于泰瑞达公司的员工培训教程，以仪器专业教师和企业资深工程师讲授法教学为主，知识体系不够完整，教学方法相对单一。针对上述问题，通过多项措施优化课程内容，丰富教学方式，不断提高理论课程的课堂教学质量[8]。

1  优化课程教学内容

提炼直流参数测试、数字功能测试、交流参数测试和混合信号测试等章节的重点和难点，结合电工与电子技术、误差分析与数据处理、测控电路等公共基础和专业必修课程相关知识点，优化课程教学大纲内容，将集成电路测试基础课程融入仪器类本科专业培养课程体系。

2  丰富课堂教学模式

在现有讲义的基础上，增加数学、物理等基础理论铺垫，完善PPT讲义文字内容，扩充图片、动画、视频等多媒体资源，丰富各章节教学内容；采用研讨式教学、案例教学等多种教学方式，优化课程知识点讲授逻辑，采用课堂测试、课堂演讲、设计报告等互动评估方式，引入雨课堂混合式教学模式，提供线上资源丰富自主学习内容。

3  融入企业讲座交流

将企业老师讲座等教学活动融入课程教学内容知识体系，邀请不同职位的企业专家参与课程授课，如邀请企业主管参与课程绪论教学，从技术发展历史和产业发展趋势高度将学生引入集成电路测试行业及课程，邀请项目经理、用户代表参与测试项目教学内容，从企业项目管理、开发流程、工作协调等方面诠释工程开发环节和非技术因素，邀请资深工程师和专家学者参与学生课堂演讲和设计报告点评，从工程技术和科学研究角度对学生学习成果给予更加全面的评价。

（二）  实验平台制度建设与课程实验设计完善

集成电路测试课程具有非常强的工程技术背景，学生需要通过课程实验、实践项目等教学形式加强对基础知识的理解并付诸工程应用。然而，半导体测试设备价格昂贵、操作复杂，需要专业的硬软件系统培训获得基本的使用技能。泰瑞达公司商用半导体测试设备支持与学生实验教学资源需求存在较大的矛盾。针对上述问题，制定完善的实验平台管理制度，设计合理的课程实验内容，最大化地发挥测试设备效用，以保证实验实践培养的效果[9]。

1  加强实验设备管理

实验设备安排专门的实验中心人员负责日常运行管理，根据课程实验和实践项目的需求安排分为现场教学和远程操作两种使用模式。针对课程实验教学需求，一方面可采用集中现场教学模式，讲解自动测试设备的系统组成和操作流程，另一方面可采用分散远程操作模式，实验小组分时登录系统，完成测试程序运行和测试结果分析等操作。针对实践项目，可采用全年预约使用制度，获得系统培训合格证书的同学，可随时通过现场和远程操作的方式将实践项目的研究内容付诸实验验证。建立完备的现场操作、远程使用的管理制度，规范人员设备安全操作守则，制定系统培训手册定期开展培训活动。

2  完善课程实验设计

安排拥有测控电路、软件编程和课程设计教学经验的教师负责课程实验设计和完善工作。针对集成电路测试基础课程设计合适的实验内容，综合考虑学生短期培训学习能力和企业知识技能培养需求，以简单半导体模拟和逻辑元件为实验对象，通过多个单一功能的实验内容复现课程重点和难点，帮助学生理解集成电路测试的基本概念，把握精密电学参数测试的核心技术，建立合理的课程实验考核方式，通过现场答辩、实验报告多种形式检验学生的实践能力。针对实践项目设计完整的强化培训内容，通过定期培训活动和网络自学资料提高部分筛选学生的设备综合使用能力，通过高端芯片测试实践项目，使学生掌握测试设备的流程制定、程序编写、测试调试等高级使用技能。

3  利用企业服务资源

积极利用企业资源参与实验平台建设和课程实验设计。泰瑞达公司捐用实验设备的同时，也参与到设备日常维护工作中，包括在设备管理制度和安全操作守则方面提供技术支持。公司提供设备培训和入门实验的简单资料，在此基础上结合能力培养需要扩充和丰富实验内容，编撰适合学生短期学习操作的实验指导书，同时与企业技术人员充分讨论完善。利用企业提供设备远程技术指导的便利，邀请企业技术人员参与课程实验和实践项目指导，通过远程方式解答现场问题并参与实验考核工作，在教学实践基础上共同完善实验平台建设和课程实验内容。

（三）  实践环节创新能力培养与学科竞赛培训

以理论和实验课程为基础，通过进阶的创新训练项目、企业参观实习、学科竞赛指导等工作进一步发掘选拔一批致力于集成电路测试行业的学生，以行业综合能力培养为导向，以创新训练创新竞赛为驱动，与泰瑞达、兆易创新等公司开展更加深入、长期的协同育人合作，建立系统的创新训练项目选拔指导机制，针对有影响力的全国学科竞赛项目建立团队联合培养体系[10]。

1  创新训练项目合作

与企业合作开展创新创业训练项目指导工作，基于企业实际工程问题加以优化修饰拟定课题，企业指导老师参与申请书撰写、项目执行支持、项目阶段考核等指导过程，培养学生面向工程的创新能力；充分利用校内实验平台和企业实践基地的资源，现场操作和远程指导相结合，通过充沛的测试设备实践训练，在掌握高级技能的基础上开展创新性的研究；通过增设校企合作项目增加指标，提前选拔优秀学生参与申报国家级项目，将创新训练项目与课程教学相结合，依据项目层次和实践拟定适宜的创新课题，满足不同阶段学生能力的培养要求。

2  学科竞赛联合培养

瞄准全国大学生电子设计竞赛、全国集成电路“创芯”大赛等学科竞赛，依托创新训练项目选拔团队，充分利用学院和企业资源并加以整合利用，提供完备的比赛训练硬件资源和技术支持，组成稳定的竞赛团队并发挥企业导师作用，开展较为系统的长期训练和培养，建立学科竞赛技术积累和经验传承机制，选拔本科生并安排研究生参与竞赛管理，通过持续努力形成了具有实力的学科竞赛团队，整合完善素材和资料，参与“互联网+”“挑战杯”等综合竞赛项目。

3  企业参观实习实践

将企业实习、毕业设计等活动纳入集成电路测试专门人才培养环节，建立较为全面的产教融合机制，形成全过程的创新人才培养模式。企业与学校合作建立实习学生选拔培养流程，将大创项目、学科竞赛、毕业实习与企业实习相结合，建立高校、企业双导师指导模式，充分发挥两方面的特长。与泰瑞达、兆易创新等企业建立稳定的企业参观、校园宣讲、内部招聘等合作内容扩大集成电路测试在仪器专业的影响力，形成长期的协同育人模式。

三  集成电路测试产教融合培养实践的成果

目前，合肥工业大学已实施集成电路测试产教融合培养实践活动四年，在高校企业的共同努力下，在课程体系完善、实验平台建设、实践环节培养等方面均取得了较好的成果，具体如下。

（一）  优化课程教学内容和教学方法，建立较为完善的集成电路测试课程体系

集成电路测试基础课在第5学期开课，面向仪器科学与光电工程学院测控、光电、生医和智能感知四个专业，课程目标是了解集成电路测试的行业背景和发展现状，掌握集成电路测试的基本原则和技术手段，四届选课人数超过900人，通过课堂教学、设计报告、企业讲座等教学方式激发了学生对集成电路测试行业的浓厚兴趣。SoC及存储器测试课在第6学期开设，面向仪器科学与光电工程学院测控专业，课程目标是了解SoC和存储器芯片测试的行业背景和发展现状，掌握SoC和存储器芯片测试的基本原理和方法，两届选课人数超过200人，采用课堂测试、作业撰写、期末报告等考核方式获得了较好的教学效果。目前，累计与泰瑞达公司合作开展教师培训交流30余人次，正在进一步规划模拟功率器件测试等选修课程，满足新能源产业等芯片测试人才的需求。

（二）  建设校企合作实践教学平台，构建规范灵活的实验管理和实践教学制度

利用泰瑞达公司捐用的J750、Magnum V两台半导体测试设备（J750为MCU等器件领先的测试解决方案，Magnum V是存储器芯片专用高性能并行测试设备，具有很好的代表性），与企业开展两台设备测试软件编程、上机操作实践、FPGA芯片仿真等课程培训工作和课程实验编制工作，骨干实验教师具备了两台设备的使用技能。目前，面向“大创”训练项目本科生和校企联合培养研究生开放商用测试设备的培训和使用，有力地支撑了多项“大创”训练项目和校企联合课题实施。同时，与悦芯科技、精智达等国内新兴集成电路测试设备开发企业合作开展研究生联合培养活动。

（三）  开展实践环节创新能力培养，形式符合新工科目标的校企协同育人模式

2021—2023年累计获批各级“大创”训练项目10余项，开展了DRAM、DAC、FPGA和MCU等芯片测试技术研究，10名本科生完成泰瑞达企业为期半年的培训实习，7名研究生开展校企联合培养课题研究，参与企业商业芯片测试项目开发活动。指导12名本科生参与全国大学生集成电路创新创业大赛，开展数模转换芯片、模拟运放芯片测试竞赛项目，获得华中区三等奖2项。指导研究生参与中国研究所创新实践系列大赛中国研究生创“芯”大赛，开展模拟信号源、时序生成器开发竞赛项目，获得全国一等奖1项，二等奖2项。仪器科学与光电工程学院2022、2023届本科毕业生有20多人从事与集成电路产业直接相关的工作岗位。

四  结束语

针对目前国内集成电路测试行业专门技术人才紧缺的现实需求，合肥工业大学联合美国泰瑞达、北京兆易创新等集成电路产业知名企业，从课程教学内容优化与教学方法改革、实验平台制度建设与课程实验设计完善、实践环节创新能力培养与学科竞赛培训等环节入手，在仪器类专业探索现阶段适合于集成电路测试新工科人才培养的校企合作办学模式，提高仪器类专业学生对集成电路测试行业的认知，帮助学生掌握集成电路测试的基础理论知识和工程实践能力，培养集成电路测试行业亟需的高素质创新型人才，为新工科人才产教融合培养提供了实践经验和参考案例。

参考文献：

[1] 管开轩，余江，周建中，等.高水平科技自立自强下我国集成电路人才培养“痛点”与对策[J].中国科学院院刊，2023，38（2）：324-332.

[2] 卢贵主，雷瑞庭.基于产教融合的集成电路人才培养创新实践[J].高教学刊，2022，8（21）：41-44.

[3] 程任翔，顾泽杨.集成电路测试课程的企业教培模式分析[J].集成电路应用，2023，40（6）：390-392.

[4] 邹丽敏，王伟波，谭久彬，等. 新工科背景下仪器类专业内涵建设的思考与实践[J].高等工程教育研究，2021（5）：23-28.

[5] 阮颖，崔昊杨，赵琰.面向新工科的集成电路新专业建设探索与实践[J].中国电力教育，2021（S1）：58-59.

[6] 晏敏，张明，王镇道，等.新工科形势下集成电路人才培养体系研究[J].高教学刊，2022，8（18）：158-161.

[7] 泰瑞达助力中国培养集成电路测试人才[J].单片机与嵌入式系统应用，2022，22（7）：78.

[8] 张鹏展，李玉魁，胡国兵，等.新工科背景下应用型本科院校集成电路测试类课程教学改革研究[J].中国新通信，2018，20（20）：192-194.

[9] 戴志坚，韩熙利.集成电路测试实验课程建设与人才培养[J].实验科学与技术，2022，20（5）：56-60.

[10] 刘飞，徐志国，陈正宇.基于虚拟仪器技术的集成电路测试课程构建[J].集成电路应用，2019，36（10）：68-69.

基金项目：安徽省教育厅省级教研项目“集成电路测试课程产教融合协同育人模式与实践”（2021jyxm1205）

第一作者简介：潘成亮（1983-），男，汉族，安徽繁昌人，博士，教授，硕士研究生导师，博士研究生导师。研究方向为精密仪器与测试计量技术。

*通信作者：夏豪杰（1979-），男，汉族，安徽萧县人，博士，教授，院长，硕士研究生导师，博士研究生导师。研究方向为光电精密测量技术与仪器。