竞速“芯”赛道：微电子&集成电路

2024年3月，英伟达的市值已超2万亿美元，相当于同期的11个阿里巴巴。市值暴涨的背后，是2023年ChatGPT引爆的大模型热潮。正如火箭升空需要燃料燃烧推动，大模型训练、推理需要的是算力作为支撑。据称ChatGPT的训练门槛是1万张英伟达V100芯片，“大（算）力出奇迹”已成为人们的信仰，以至于一张和扑克牌大小差不多的英伟达H100显卡，一度被炒到4万美元以上。

微电子/芯片产业已被世界公认是电子工业、信息产业经济增长的驱动力量。这个行业涵盖了很多的领域，包括芯片设计、晶圆制造、封装、测试、EDA工具、半导体原材料、半导体设备等。其中最上游的是芯片设计，与其对应性最好的本科专业，就是本文要介绍的“微电子”（即微电子科学与工程专业）、“集成电路”（即集成电路设计与集成系统专业）。

/ 微电子科学与工程 /

微电子科学与工程是电子学的一个分支，通俗点说是主要研究在固体（特别是半导体）材料上让电子设备更加微小，从而构成微小型化电路、电路及系统的方式。1947年，贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中的第一个里程碑。如今，微电子科学技术的发展水平和产业规模已成为一个国家经济实力的重要标志。超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境的追求目标，是微电子技术迅速发展的动力。

这个专业需要研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并学习实现信号处理功能，进而学习实现电路的系统和集成，因此它是一门综合性很强的边缘学科，涉及电磁学、量子力学、热力学与统计物理学、固体物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试和加工等多个领域，对学生的数理基础要求比较高。

以西安电子科技大学微电子科学与工程专业为例，其专业课程如下。

学科基础课：电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、射频电路基础、微机原理与系统设计、电动力学、热力学与统计物理、量子力学、固体物理等。

专业特色课：半导体物理、双极型器件物理、场效应器件物理、化合物半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路、集成电路制造技术、集成电路可靠性、集成电路测试技术、硬件描述语言、集成电路EDA基础等。

微电子科学与工程专业的门槛相对比较高，此前开设的院校比较少，近些年才逐渐增多。有部分院校从“厚基础、宽口径”的角度考虑，在本科阶段只设置电子科学与技术专业，或者按大类招生，在大三大四再分流向微电子科学与工程方向发展。考生可重点考虑拥有国家支持建设（筹备）示范性微电子学院的院校。如果想在这个高精尖的行业里做出一些成果，显然读研是更好的选择，因此建议尽量选择层次高、保研率高的院校。

毕业生主要面向各集成电路和电子信息领域相关企业就业，也可以转向互联网领域就业。微电子具有门槛高和重经验的特点，这也决定了有志于进入微电子行业的学生要做好深耕的准备。与互联网行业不同的是，这个行业更重视经验的积累，因此不用担心吃青春饭的问题。

实力特色院校推荐

【南京邮电大学】集成电路科学与工程学院（产教融合学院）成立于2021年11月18日，起源于1971年的半导体器件专业，2002年微电子学本科专业开始招生，2021年获批国家首批集成电路科学与工程一级学科博士学位点。

【桂林电子科技大学】微电子科学与工程专业的前身是微电子学专业（2002年正式招生），是国内高校中率先设置的本科特色专业。专业培养立足于产学研融合，以企业需求为导向，涵盖半导体器件、数字集成电路设计、模拟集成电路设计、光电集成设计等4个专业研究方向。

/ 集成电路设计与集成系统 /

集成电路设计与集成系统是一个比较新的专业。它是教育部为适应信息技术学科和信息产业的发展趋势，于2003年新设立。

和微电子科学与工程专业相比，集成电路设计与集成系统专业更强调应用，以高层次、应用型、复合型的集成电路及各类集成电子系统设计人才培养为目标，因而学习目标和内容更为聚焦于研究新型电子器件及大规模集成电路的设计、制造，并学习用计算机辅助集成电路分析。

学生需要熟悉电子线路、计算机、信号处理、通信等相关电子系统的基本知识，掌握微电子器件、集成电路及集成系统的基本理论、方法及工具。以西安电子科技大学集成电路设计与集成系统专业为例，其专业课程如下。

学科基础课：电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、电磁场与电磁波、射频电路基础、通信系统原理、数字信号处理、计算机组成原理等。

专业特色课：半导体物理导论、双极型器件物理、场效应器件物理、硬件描述语言、集成电路EDA技术、模拟集成电路设计、数字集成电路设计、集成电路制造技术、集成电路测试技术、集成电路可靠性、嵌入式系统与SoC设计、射频识别技术理论与实践、大规模可编程器件技术等。

这个专业的应用属性相对来说更强，因此选校时应特别关注学校的实验室配置及所在区域的相关产业情况。

毕业生主要面向各集成电路和电子信息领域相关企业就业，既可从事集成电路设计、制造工作，也可从事电子信息科学基础领域或新型交叉学科的工作。如果想要往芯片设计方向走，继续深造是更好的选择。

实力特色院校推荐

【湖北工业大学】拥有科技部/教育部“微电子与集成电路学科创新引智基地”，建有芯片产业学院芯片设计与工艺实验中心。该中心设集成电路设计、微电子工艺、半导体器件测试等3个功能区。学校在湖北省30多家芯片类重点企业设立实习实践基地或校企研发中心。

【安徽大学】集成电路学院获批建设安徽省高性能集成电路工程中心，参与了合肥综合性国家科学中心集成电路先进材料与技术产教研融合研究院建设，目前拥有微电子科学与工程、集成电路设计与集成系统、电子封装技术等3个本科专业。学院的特色研究方向为存储芯片和人工智能芯片。

对于大多数人来说，其实很难分辨这两个专业的差异。事实上，二者在本科阶段的学习可以说是大同小异的。一定要辨析的话，这两个专业的差别可以粗略总结如下：

1.二者是包含与被包含关系。微电子科学是在物理学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造等多学科和超净、超纯、超精细加工技术基础上发展起来的一门新兴学科。由此可见，微电子包含集成电路。而由于不断微型化是集成电路的一个重要特征，集成电路已然是微电子学科的主要部分。

2.部分院校的微电子科学与工程专业更偏向于基础研究，强调的是“厚基础，宽口径”；相对来说，集成电路设计与集成系统专业更强调工程实训，更聚焦于集成电路开发、集成电路设计、电子系统集成等方向。

选报建议

在本科阶段与其纠结选这两个中的哪个一个，不如把更多精力放在对开设这两个专业的学校的实力考察上。一是要关注学校的学科实力，二是要了解学校的实验条件及学校与工业界的合作。

在已经明确想要进入集成电路/芯片行业，选报这两个专业中的哪个都合适。此外，对这两个专业来说，毕业后继续深造都是更好的选择，读研时的专业细分方向会有比较明显的区分。因此在同等情况下，想清楚自己想要进入集成电路全产业链（设计、制造、封测、设备、材料等）中的哪个环节很重要。

本科阶段选报电子科学与技术专业或偏向半导体的应用物理学来夯实基础，这同样是不错的选择。

小众，却是芯片行业的不可或缺

——电子封装技术专业

在集成电路的生产中，设计、制造和封装测试都非常重要。这其中，集成电路的封装测试是现代高密度、高功率、小体积、高频率电子产品自动化生产制造的一项关键技术。如东莞市人民政府在2021年印发的《东莞市战略性新兴产业基地规划建设实施方案》中，就提到了“建设国内富有竞争力的集成电路产业基地。突出以应用为牵引，提升集成电路封装测试环节对大湾区的支撑能力”。

为满足产业的蓬勃需求，目前各高校的电子封装技术专业纷纷转向集成电路IC和微电子封装技术，以集成电路和微系统行业需求为背景，以高端电子产品制造为对象，系统开展先进电子产品封装结构、互连技术、封装材料、可靠性和装备关键zjtzXo1nEIFsI5mCY0QNjA==技术的研究，帮助学生掌握电子器件的设计与制造、微细加工技术、电子封装与组装技术、电子封装材料、电子封装测试的基本理论和基本技能，具备封装工艺和封装材料的设计与开发以及封装质量控制的基本能力。

电子封装技术专业是电子、电磁、机械、传热等多学科的交叉，重点学习集成电路和微系统封装中的机、电、热、磁设计，封装材料与工艺，封装测试装备等方面的知识。主干课程（以西安电子科技大学电子封装技术专业为例）如下：

电子封装工程学科导论、电子封装结构设计、电子封装材料与工艺、电子封装热设计、微机电系统封装技术、微电子技术概论、半导体器件物理与工艺、集成电路制造原理与工艺、电磁场与电磁波、射频电路基础、电磁兼容设计与信号完整性、电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、微机原理与系统设计、自动控制原理、机械原理、电子封装装备机械设计、流体力学、理论力学、材料力学、电子封装力学、电子材料与器件原理、电子设备可靠性等。

就业去向 毕业生可在集成电路封装测试、高端电子制造、微系统设计等领域中从事相关工作，也可以在通信、计算机、航空航天、自动化生产线等领域的企事业单位从事微电子和传感器设计、制造、工艺、测试、研发、管理和经营销售等工作。