浅析分层递进式集成电路制造课程群的构建

黄玮，张海磊，戴志强

（江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 214062）

0 引言

集成电路产业是国家支柱产业，也是国家长期支持和推动的产业，发展中国自主的集成电路芯片迫在眉睫，但是目前集成电路产业的人才缺口还是很大。集成电路产业包括设计，制造，封测等环节，调研数据显示，在集成电路产业链各个环节当中，到2022年前后集成电路制造业需求为26.43万人；设计业人才需求将达到27.04万人；封测行业需求为20.98万人，如图1所示。

图1 集成电路企业人才需求情况预测

无锡地区是国家集成电路产业基地之一，拥有华润微电子，华虹半导体，SK海力士等多家知名集成电路企业，对于集成电路技术应用型人才的需求量很大，所以高职院校微电子技术专业的人才培养一定要从满足供给侧改革对新型人才的迫切需求出发，提高人才培养与区域经济社会发展的适配性，形成适应集成电路产业人才培养需求的课程体系[1]。

1 集成电路制造课程群的构建

微电子技术专业教学中与集成电路制造相关的课程包括微电子导论，集成电路制造工艺，集成电路封装与测试，集成电路工艺仿真和集成电路工艺实训等五门课。其中集成电路制造工艺是面向集成电路制造岗位的核心专业课；集成电路封装和测试课主要面向集成电路后道工艺，微电子导论是总述概论课，而集成电路工艺仿真和集成电路工艺实训是针对集成电路制造工艺课的实践类课程。

在过往微电子技术专业的课程教学中，这五门课分了三个学期进行教学，微电子导论在大一第一学期开课，集成电路制造工艺在大二第一学期开课，剩余三门课程均在大二第二学期授课。从实际教学效果来看，这种安排没有充分考虑到课程间的联系，仅顾及课程本身，课程安排时间存在一定的问题，不同课程之间有内容重复或衔接不合理等情况。

通过走访调研多家集成电路制造企业，以及对往届毕业生的调研，重新分析了集成电路制造岗位对于专业人才的需求。从调研结果来看，相关企业对于集成电路电路工艺维护和异常处理能力、工艺参数检测能力、工艺质量分析能力、测试工艺操作能力、测试工艺分析和改进能力等都有较高的要求。

根据调研结果，构建集成电路制造工艺课程群。将微电子导论课作为课程群基础课程，使学生对产业结构，行业背景有明确认知，对于集成电路设计生产过程形成初步了解，能够理解集成电路工艺制造的意义。

集成电路制造工艺是课程群中的核心课程，通过本课程的学习，掌握集成电路制造工艺相关理论，使学生具备实现集成电路工艺维护，参数分析等能力。而集成电路工艺仿真课主要是借助Silvaco TCAD软件对工艺进行仿真和优化，使学生掌握集成电路制造的典型工艺流程。可以看出上面两门课程之间具有一定的联系，在具备集成电路制造基础知识的基础上才能使用软件进行仿真，而对工艺进行仿真又有利于掌握集成电路制造工艺相关知识和培养相关能力。此外，从企业岗位需求来看，对于技能人才的需求主要倾向于工艺维护和应用方面，而不需要使用相关工具进行工艺方案开发，所以在课程群建设中对课程进行了整合，不再单独开设集成电路工艺仿真课程，而是融入集成电路制造工艺课程中。

集成电路工艺实训课程是集成电路制造工艺课的配套实践课，由于集成电路制造相关设备价格昂贵，且工艺过程时间较长，所以在日常上课过程中，相关设备的使用和操作还是以教师演示及虚拟仿真为主。所以仍然需要开设专门的实践课程，让学生可以进行分组练习，真正体验集成电路制造设备的操作和使用。集成电路封装与测试主要涉及集成电路制造后道工艺，可以作为集成电路制造岗位的拓展延伸，如图2所示。

图2 集成电路制造课程群结构

最终根据岗位需求，实现了从“基础”到“核心”再到“拓展”，完成“分层递进式”集成电路制造课程群的构建[2]。

2 集成电路制造课程群的教学实施

通过多方调研，根据企业岗位需求，将集成电路制造岗位相关的几门专业课重新编排，构建形成了集成电路制造课程群，课程群中共包含4门课程，分三个学期进行授课[3]。大一入校后即开设微电子导论课，通过理论授课，实训基地参观，系列讲座等多种形式给学生展现集成电路芯片设计生产的全过程，明确集成电路制造岗位的职业面向等。在有了一定的专业学习基础后，大二第一学期开设集成电路制造工艺课程，采用理实一体化教学模式，运用虚拟仿真和现场教学等多种教学方法，改变了传统的理论讲解方式。采用以学生为主体，以教师为主导的教育理念，将枯燥的理论知识与实际应用结合，借助虚拟仿真软件等多种形式直观展现相关工艺流程，更加有助于学生的理解和掌握[4]。在大二第二学期开设集成电路工艺实训和集成电路封装与测试课程，一方面可以加强学生实践技能的培养，另一方面还能够向后道工艺拓展，实现集成电路前后道工艺技能培养的全覆盖。针对2019级实施集成电路制造课程群教学的过程中，主要有以下几个创新点：

2.1 融入1+X职业技能证书，课程融通

引入集成电路开发与测试1+X职业技能证书，参考考证标准，将证书所要求的技能嵌入到课程教学内容之中，使学生在获取学历同时获得职业技能证书，让学生真正掌握技能，提升学生的就业竞争力。

2.2 虚拟仿真教学，提升课堂教学质量

将集成电路工艺仿真课程与集成电路制造工艺课程进行合并，利用Silvaco TCAD软件模拟仿真扩散，氧化，刻蚀，淀积等核心工艺工序，将仿真与理论结合，创建形象化的课程教学，通过在课堂上仿真演示，帮助学生理解领会重要的概念，通过仿真练习，可以更深刻的掌握工艺参数对工艺制造的影响，满足岗位需求中对于集成电路工艺分析及维护能力的培养需求。

2.3 深度产教融合，改革实验实训体系

依托学校具备的央财建设的微电子综合实训基地和江苏省集成电路产教深度融合实训平台开展实践技能培养[5]。引入企业经营生产，让学生进行测试车间进行操作练习，与生产一线紧密结合，企业工程师参与课程标准的制订，并承担部分内容的教学工作，使学生技能的培养充分满足一线生产岗位的要求。

3 结语

集成电路产业是国家和社会发展的基石，培养集成电路产业高素质技能人才是非常必要的。集成电路产业发展迅速，产业结构不断调整，一方面行业人才缺口巨大，另一方面相关技能人才的培养又无法完全满足行业岗位需求。因此，一定要对企业和行业专家以及毕业生等多个相关利益方进行充分的调研，通过了解行业需求，以培养集成电路制造岗位技能人才为目标，将相关课程重新整合，打造“分层递进式“的集成电路制造课程群，实现课程整体优化，充分运用多种信息化手段，提升教学质量。