微电子科学与工程专业实验体系探索与实践

刘世鑫 叶云鸿 苏孟科 贾根成树

前言

结合眼下我国半导体产业的发展形势，在产业建设对微电子专业人才需求激增的情况下，各地高校陆续对人才培养目标及策略做出了一定的调整，其中实验体系建设作为微电子科学与工程专业教学改革的核心内容，也成为了广大教育工作者所关注的重点。基于此，本文对如何构建一个科学完善的实验体系展开了详细介绍，希望对提高专业人才培养质量有所贡献。

微电子科学与工程专业实验体系的建设意义

近半个世纪以来，微电子技术在全球范围内得到了迅速的发展，其作为电子信息科学的核心，对于推动国家现代信息产业的高质量发展具有至关重要的意义，为此高校必须要高度重视微电子人才的培养。对于微电子科学与工程专业的学生来说，他们除了要具备扎实的理论基础，也要掌握丰富且成熟的实践技能，形成良好的创新意识及能力，这样才能更顺利地投入到微电子技术开发、工程设计、集成电路设计等行业领域的工作中，成为岗位需要、社会需要的应用型人才。而高校在培养人才的过程中，人才培养机制至少应该具备以下两个基本特征：一是注重理论与实践的充分融合，由于微电子工程领域对人才专业性的要求较高，因此一定要保证实验实践设施到位，如在高端测试实验中为学生提供一个超净实验环境等;二要保证实验实践课程的创新性强，由于近年来国际市场上集成电路技术的更新速度越来越快，因此要通过不断创新和调整实验课程内容，使学生的创新意识和实践技能得到持续性的提升，从而有效提高他们的社会适应能力。由此可见，尽早构建出一个完善的实验体系，有利于强化微电子工程专业学生学习的资源保障，改善以往实验设备设施不足的问题，在提升高校教学水平和专业教学配置水平的同时，加快应用型人才培养目标的实现，为我国集成电路产业的快速发展提供坚实的人才基础。

微电子科学与工程专业实验体系建设路径

通过设置专业技能实验平台，构建好电子科学与工程专业的核心课程，并结合当前集成电路的发展适当增加一些扩展实验，能有效培养学生的创新能力和实践技能，让他们了解更多的前沿微电子技术。专业技能实验平台应包括以下几个结构及特征：

一是要设置专业基础实验室，该实验平台的用途在于辅以专业核心理论课程的开展，由教师引导学生亲手操作和调试实验仪器，近距离观察具体的物理现象，然后经过详细地分析和计算去验证科学理论的真实性，使学生的实操能力和数据分析能力得到充分的锻炼。实验室的配置要涵盖对材料性质、半导体物理效应、集成电路工艺等进行检测和测试的配套设施，同时提供“半导体物理I”等的系列课程和关于集成电路设计与制造的专业理论课程。

二是要构建EDA实验中心，该实验中心要包括计算机、FPGA板卡、intel Galileo嵌入式平台等的相关设备，其数量应根据本专业的学生人数以及课程安排情况进行设置，理论课程应以“C语言程序设计”“射频电路基础”等与电子电路设计、集成电路设计有关的内容为主。如此一来，学生便可親自体验结构设计、版图设计、基础开发等的一系列完整的实验过程，逐渐学会正确灵活地运用各类软硬件工具，从而提高实践操作技能，以便他们今后更好地适应岗位工作，满足集成电路设计与开发领域对专业人才的迫切需要。

三是要设置超净工艺实验室，为学生进行集成电路的制作安装提供一个良好的实验环境。通过研究和实践发现，制造集成电路一般集中于氧化、复刻、退火等几个关键阶段，研究人员需要将二极管、晶体管等元器件和导线精准地连接到一起，使其形成一个完整的、具有特殊功能的电路模板，最后再进行封装处理。而上述这一整个工艺过程，要求实验环境的清洁度要高，实验设备必须专业先进，显然目前国内大部分高校都未拥有超净级别的工艺实验室，这种现象使得学生的实操能力、工艺创新能力和团队协作能力的发展受到了严重的制约，不符合实践教学改革的要求。在这方面，高校应基于典型Si平面工艺，引进先进的工艺设备和仪器，将集成电路实验生产线的净化级别提升至百级甚至千级，为实验实践教学的开展提供有力的技术支持。在后续的实验教学期间，教师应组织学生以小组合作的方式协调实验工序及任务的分配，帮助他们逐步完成从Si片工艺制作到半导体和集成电路制作的过程，针对部分学生在实验中途提出的一些想法，如关于完善Si片制造的新工艺等，教师应尽可能地辅助学生完成相关课题的探索和验证，由此培养学生独立思考、团队合作、仪器校正、数据分析、归纳总结、工艺创新等多项能力。

结语

综上所述，提升微电子科学与工程专业实验体系的建设水平，对于提高专业人才质量、加快应用型人才培养目标的实现、促进我国微电子技术和电路集成技术的现代化发展有着十分重要的意义。具体可从构建专业基础实验室和EDA实验中心、设置超净实验室等方面入手，为学生专业实践技能和创新能力的发展提供一个更好的平台，从而培养出更多社会需要的微电子专业人才。

参考文献：

[1]武利翻，刘有耀，苗瑞霞，金蕾，张霞.微电子科学与工程专业实践教学体系的改革研究与实践[J].科教文汇（下旬刊），2021（06）：101-104.

[2]周娟.微电子科学与工程专业实验体系探索与实践[J].教育现代化，2019，6（56）：146-147.

第一作者简介：刘世鑫（2000—），四川德阳人，在读本科生，现就读于西安工程大学理学院，主要研究方向为微电子科学与工程。