面向产业的集成电路人才培养模式探究

李斌 吴朝晖 贺小勇 陈志坚

[摘 要] “新工科”背景下，产学融合培养学生工程实践能力和开拓创新思维是集成电路专业的人才培养目标。在对集成电路工程型人才培养现状与特征的分析基础上，提出了面向产业发展的“三明治式”集成电路工程型人才培养模式。通过建立学校与企业多环节合作的机制，完善课程体系，加强实践环节，深化工程实践能力培养，以实现产业亟须的高质量集成电路人才培养的目标。

[关键词] 新工科;集成电路;实践教学体系;人才培养模式

[基金项目] 2020年度广东省大学生校外实践教学基地建设项目“华南理工大学-广州粤芯集成电路工程实践中心”

[作者简介] 李 斌（1967—），女，广东梅县人，博士，华南理工大学微电子学院教授，博士生导师，主要从事半导体器件物理及集成电路设计。

[中图分类号] G40-03    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）14-0073-04    [收稿日期] 2021-02-18

一、引言

集成电路是世界各主要国家高科技的战略高地。纵观全球，集成电路产业的区域发展不协调，多个关键环节被欧美企业所垄断[1]。如今我国正处于“制造大国”向“智造大国”迈进，发展完善的高端制造产业链是我国完成产业升级的为必选之路。而集成电路产业的技术突破是实现我国产业升级的关键，发展集成电路产业的重要性不言而喻。为此，国务院于2014年印发《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称为《纲要》），明确指出集成电路产业是信息技术产业的核心，是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。

众所周知，集成电路科学是一门实践性非常强的科学，相应地，集成电路人才的培养需要及时贴近产业前沿技术发展，根据产业的需求进行实践性的训练。同时，集成电路产业的另一大特性是时效性，其根本原因在于集成电路核技术发展日新月异，而我国集成电路人才传统培养模式相对封闭且滞后于产业界科技更替。这两个特点要求学校教育需要面向产业，根据产业发展情况对学生的知识与实践能力进行针对性的培养。本文将基于“三明治式”人才培养模式，探索产学深度融合的集成电路人才培养模式。

二、集成电路专业人才培养现状分析

（一）集成电路产业发展对集成电路人才培养提出更高要求

为了解决《纲要》中提出的当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期的矛盾，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》要求高校应创新集成电路人才培养机制，建设产学合作育人服务平台以提升集成电路从业人员专业能力[2]。从行业内部来看，中国集成电路行业专业人才储备数量少，中高端人才缺口很大。无论是晶圆制造、封装测试，还是IC设计等各个行业，都极度欠缺设计型人才、技能型人才及复合型人才。由此可见，高校人才培养模式与企业需求不相称的矛盾日益突出。

（二）传统集成电路人才培养与产业需求存在明显落差

集成电路专业是一门对科学研究、设计与创新、EDA工具应用等工程实践能力要求较高的学科，是涉及多产业链的技术与应用相结合的高精专产业。然而，学校的课程设置与内容，未能与产业界进展同步[3]。学生仅依靠课堂教学中所学的知识与实验、实践环节中的技能传授，与高质量人才培养会有一定的差距。例如EDA软件的实践教学，需要学生长时间的实践练习，但是受限于课时和实验设备有限的影响，学生往往很难获得长时间实践练习的机会，而芯片制造、封装和测试等专业化程度更高的项目对于学生而言则更难有机会实现长时间的实践经验积累。

（三）集成电路人才培养必须做好产学深度融合

目前的校企合作很难形成长期有效的机制，通常停留在较简单的模式，邀请企业专家来校讲座或去企业参观交流，这些模式可以开阔学生的专业视野，了解集成电路前沿技术进展、产业发展等信息，然而产业界的信息反馈很难融入人才培养的核心环节，对提升学生的工程实践能力效果甚微。受条件限制，多数高校不具备培养高水平、工程应用型集成电路人才的工程实践条件。因此，为了满足集成电路产业对人才培养的需求，迫切需要探索产学深度融合培养模式与机制。

三、面向产业发展的“三明治式”集成电路人才培养模式的改革

基于上述分析，我们依托教育部国家集成电路人才培养基地和“教育部卓越工程师计划”项目、教育部“新工科研究与实践项目”项目，在传统人才培养体系的基础上，提出了“学校—企业—学校”三明治式集成电路人才培养模式，如图1所示，在多层次多环节突出产业需求的导向作用，开展“学校—企业—学校”三明治式的产学融合人才培养模式探索，强化学生的实践动手能力，培养集成电路产业亟须的高素质、高质量人才。具体分为如下几方面。

（一）产学融合课程体系搭建

强调产业需求的导向作用，从产业中来，到产业中去。根据集成电路产业研发人员知识结构要求高，多以硕士研究生為主的现状，开展集成电路专业课程设置结构的整体优化，提出了本硕贯通课程体系，如图2所示。大一至大三，学生按照三条主线进行课程学习，专业理论课程体系是专业必修基础理论课和专业核心理论课，夯实学生的专业理论知识基础;工程性课程体系是实践性、工程性偏强的专业必修基础和专业核心课程，提高学生的工程实践能力;贯通式课程体系注重了解行业发展趋势、前沿及交叉学科的相关知识，拓宽学生的知识领域，培养学生的创新思维。大四阶段开设学科前沿课程，该阶段开设的课程大多是本硕贯通课程，是本科生的进阶课程也是研究生的选修课程，进一步拓展学生的视野，加强学生实践能力培养和创新思维培养。该培养体系搭建了“宽深厚”知识体系，同时重点培养学生的工程实践能力，让学生不仅能够体验到专业基础知识的应用，而且可以体验到工程技术知识转化为能力的过程，是工程实践经验和实践创新意识不断形成和更新的过程。通过“学校设置—企业反馈—学校调整”这一闭环，突出了珠三角集成电路产业需求在课程设置中的导向作用，构建了具有区域产业特色的课程体系。校企共同建设课程体系和教学内容引入企业资源，开设了新生研讨课“摩尔时代与后摩尔时代”“集成电路制造工艺”“半导体器件可靠性与失效分析”“集成电路技术前沿”“集成电路设计实践”等课程，同时每学期会组织2～3个知名企业专家讲座，讲座内容主要涉及职业生涯规划、人才评价及学科前沿及前景等，加强学生对集成电路产业的认知与责任感。

（二）校内人才培养与产业发展需求保持同步

为了实现以实践能力成长为导向的人才培养目标，在校内建立了产学协同实践平台，构建了与企业接轨的真实工程实践环境，完成课程体系中的专业基础模块、专业课模块的实践训练。集成电路校内实践平台实训内容如表1。例如依托基于ARM Cortex-M0内核的片上系统芯片（SoC）设计实践平台，开设了“集成电路设计实践”等校企共建课程。由企业专家系统讲解从具体理论知识到工程实践的全过程，学生在“基于ARM内核片上系统芯片（SoC）设计平台”进行实践。设计模块可以来源于企业需求，也可来源于教师研究成果或者学生自己的创意。实践过程由教师+企业专家共同指导。由于该实践平台紧贴企业需求，其设计流程、方法及验证手段与当前业界主流设计方法一致，经过该平台训练，学生毕业后将能快速胜任企业设计任务。

作为校内实践的延伸，也是作为与企业实训的衔接，我们还建立了校企联合创新实验室，24小时全天候开放，学生自主管理。企业结合自身研发方向及学生学习基础，设立了丰富的学生课外创新实践课题，学生自由分组选择，课题的开题、实施、结题全部由企业导师指导。通过“学校提供设施—企业提供课题与资助—学生自主完成”的模式，学生了解了企业，锻炼了实践创新能力;企业扩大了知名度，挖掘到优秀人才，同时加强了与校方在人才培养方面的互动交流。

产学协同实践平台实现了学生的工程实践能力从校内到企业的持续积累和纵向提升，更好地适应产业发展对实践型工程人才的能力需求。

（三）“双导师”模式推进校外实践基地建设

为构建全方位的工程实践平台，围绕集成电路“设计—制造—封装测试—系统应用”全产业链[4]，建设了20余家龙头企业校外实践基地。按学生参与企业项目的深入程度，分为参观实习和实践实习。

为保障学生实践实习的效果，实习环节采用“校内学科导师制与”与“企业工程导师制”的“双导师”模式，同时建立完善的学生企业实习管理机制，如图3所示。学生企业实习管理机制学生实习题目可以是老师与企业合作研发项目的一部分，也可以是企业自身研发项目。学生在实习实践期间，每个月做一次自我评估，保证实习实践的质量。通过“双导师指导—企业实践—学生自我评估”的做法，学生在真实的工程项目和工程环境中，得到了实战训练，同时在实习过程中与其他项目成员共同分工合作，提升其团队协作素养及项目管理能力。

学生深入企业实习期间，学校加强校企互动，不定期走访企业，检查学生实习报告，关心学生实习情况、生活状况，汲取企业和学生的反馈意见，并不断完善到培养方案中。

（四）强化教师工程素养

加强一线教师的工程背景是培养高层次工程人才的关键之一[5]。学院努力建设三个1/3的理论水平高、实践能力强的工程型师资队伍，师资中将有约1/3的教师具有国内外知名企业工程背景，约1/3的教师是从知名龙头企业聘请高级技术专家，剩下的约1/3教师来源于对现有教师培养。以产学研为桥梁，建立教师与企业专家的互通机制。

一方面鼓励教师开展项目式教学探索，提高学生创新能力，加强教师综合实践培养的能力;另一方面加强与区域龙头企业的沟通，共同参与区域重大科技项目的申报，提高教师工程研发能力。与此同时，为快速准确地把握电子信息领域的发展动向，鼓励教师参加一些有较大影响力的专业培训与业界论坛。

四、结论

集成电路是21世纪电子信息产业的“粮食”，是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。面向产业发展的“三明治式”集成电路人才培养模式构建与实践，是“新工科”背景下，探索产学深度融合、提升学生工程实践能力和综合创新能力的路径之一。近5年学院毕业生就业率100%，读研、出国深造比例超过40%，在世界500强企业就业人数比例超过30%，毕业生普遍受到好评与重用。

参考文献

[1]蔡跃洲，马晔风，牛新星.新冠疫情对集成电路产业的冲击与中国面临的挑战[J].学术研究，2020（6）：86-93.

[2]雷冰洁，耿莉，伍民顺，程军，雷绍充.新工科背景下微电子专业实践教学改革[J].电气电子教学学报，2019，41（5）：144-146+158.

[3]谢海情，唐立军，唐俊龙，等.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）：76-77.

[4]徐晓飞，沈毅，钟诗胜，等.新工科模式和创新人才培养探索与实践——哈尔滨工业大学“新工科‘Π型方案”[J].高等工程教育研究，2020（2）：18-24.

[5]楊腾.电子信息类人才工程实践能力培养探析——基于工程教育专业认证的视角[J].机电技术，2020（3）：111-114.

Study on the Training Model of IC Talents Based on Industry Needs

LI Bin， WU Zhao-hui， HE Xiao-yong， CHEN Zhi-jian

（School of Microelectronics， South China University of Technology， Guangzhou， Guangdong 510641， China）

Abstract： Under the background of "emerging engineering education"， it is the talent training goal for IC major to cultivate students' engineering practical ability and pioneering and innovative thinking by the integration of industry and education. Based on the analysis of the current situation and the characteristics of the training of IC engineering talents， this paper puts forward a "sandwich" IC engineering talent training model in order to meet the need of industrial development. Through establishing the multi-link cooperation mechanism between the school and the enterprises， perfecting the curriculum system， strengthening the practice link， deepening the training of engineering practical ability， we can realize the goal of training high-quality IC talents which is urgently needed in the industry.

Key words： "emerging engineering education"; IC; practice teaching system; talent training model