集成電路設(shè)計課程人才培養(yǎng)實踐

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摘要：以集成電路設(shè)計課程為依托，針對微電子技術(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；育人案例；效果評價 

引言

集成電路產(chǎn)業(yè)作為我國當(dāng)今著力發(fā)展的戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)，對于我國微電子行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)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(mào)易戰(zhàn)等威脅到我國科技發(fā)展的眾多事件的發(fā)酵，國人也逐漸提高了對集成電路產(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)計的背景

我校自微電子技術(shù)專業(yè)開設(shè)以來，集成電路設(shè)計課程就應(yīng)運而生，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沉淀。作為一所高職院校本門課程的德育目標就是培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德，較強的專業(yè)能力、方法能力和社會能力，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)計的實踐

為了適應(yīng)陜西微電子行業(yè)及區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展需要，本課程要求學(xué)生掌握集成電路設(shè)計和制造工藝的相關(guān)知識以及相應(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《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》等國家集成電路發(fā)展相關(guān)政策文件，讓學(xué)生充分認識集成電路發(fā)展的重要性和迫切性，讓學(xué)生意識到核心技術(shù)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(fā)展、設(shè)計流程、設(shè)計環(huán)節(jié)、制造途徑時，多介紹國內(nèi)集成電路設(shè)計公司的設(shè)計流程和環(huán)節(jié)以及先進的工藝和制造水平。同時穿插一些國外先進技術(shù)的設(shè)計理念與設(shè)計思路，通過國際國內(nèi)集成電路的發(fā)展對比，讓學(xué)生了解我們的優(yōu)勢與不足，從而激發(fā)學(xué)生的職業(yè)使命感和榮譽感。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，同時分享企業(yè)員工在生產(chǎn)制造過程中的精湛工藝及工匠精神，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，弘揚大國工匠精神。在講解半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識的過程中，以中國半導(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，鼓勵學(xué)生以科學(xué)家們作為自己的偶像，以科學(xué)嚴謹?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半導(dǎo)體發(fā)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(mào)易戰(zhàn)、美國優(yōu)先等借口限制高端光刻機向我國半導(dǎo)體制造企業(yè)（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(chǎn)業(yè)從亞微米向納米階段的發(fā)展。但是我國上海微電子裝備股份有限公司作為國內(nèi)光刻機的龍頭企業(yè)，肩負著國產(chǎn)光刻機的希望，雖然受到種種技術(shù)壁壘的制約，我們?nèi)匀煌ㄟ^自主研發(fā)實現(xiàn)了90nm光刻機的生產(chǎn)，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?qū)崿F(xiàn)高端光刻機的國產(chǎn)化，為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。通過在課堂教學(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(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)平臺、融媒體等技術(shù)，讓學(xué)生了解該企業(yè)是CMOS工藝毫米波雷達芯片開發(fā)與設(shè)計的領(lǐng)導(dǎo)者，也是全球第一家量產(chǎn)CMOS工藝77GHz毫米波雷達單芯片的公司，從而增加學(xué)生的職業(yè)榮譽感，讓學(xué)生進一步了解我國集成電路行業(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，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)域取得重要進展，此項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)。通過舉例我國科學(xué)家的偉大貢獻，讓學(xué)生清楚地認識到科學(xué)研究成功的背后是無盡的汗水和付出，培養(yǎng)學(xué)生不怕吃苦、敢于迎難而上的科學(xué)嚴謹?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，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(fā)學(xué)生對基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的探索與研究。同時向?qū)W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(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法，通過仿真軟件的學(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SPICE軟件同樣面臨非國產(chǎn)化的問題，有沒有可能在未來被卡脖子，引發(fā)學(xué)生的思考。同時也可以采用辯證的眼光去看待此類技術(shù)受限的問題，卡脖子的技術(shù)也正是我們要進一步研發(fā)的科研項目，讓學(xué)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(yōu)路徑[6]。在第八章講解版圖幾何設(shè)計規(guī)則和版圖設(shè)計準則時，引入《孟子•離婁上》中的“無規(guī)矩，不成方圓”，通過列舉設(shè)計失敗的案例，告誡學(xué)生做人做事要有規(guī)矩、有準則。在一定的行業(yè)企業(yè)標準下，結(jié)合實際的設(shè)計需求，具體問題具體分析，充分調(diào)研、充分論證，這樣才能設(shè)計出優(yōu)秀的產(chǎn)品。最后通過上機實驗軟件仿真完成實例，讓學(xué)生對所學(xué)知識有獲得感，進一步激發(fā)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情。每節(jié)課后可以通過智慧職教平臺以問卷調(diào)查的形式，根據(jù)學(xué)生的作答情況，綜合統(tǒng)計和評估課程思政融入教學(xué)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(wǎng)絡(luò)平臺上與學(xué)生一對一進行交流溝通。

3結(jié)語

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

參考文獻

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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,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(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：陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院