基于产教融合的集成电路人才培养创新实践

卢贵主，雷瑞庭

（东莞理工学院 电子工程与智能化学院，广东 东莞 523808）

一、面临问题

近年来，东莞市集成电路产业发展迅速，聚集了一大批优质的集成电路设计和封装测试企业，初步形成了集成电路产业集聚态势。集成电路产业的飞速发展有利于促进东莞在芯片层面掌握核心技术和自主知识产权，加速东莞产业转型升级，并对东莞的高新技术产业和智能制造业形成良好的辐射作用。

然而，目前制约东莞市集成电路产业进一步发展壮大的关键瓶颈在于东莞本土集成电路人才的严重匮乏。东莞大部分集成电路企业难以招聘到产业发展所需的研发人才。根据调研，近几年，东莞每年对集成电路领域毕业生的人才需求量在500 人以上。而目前东莞本地高等院校却尚无集成电路专业的毕业生，该领域的高层次研发人才，如模拟IC 工程师、数字IC 工程师、版图设计工程师等，严重依赖从外市引进。为了维持企业的集成电路研发需求，很多东莞市的企业不得不在上海、深圳等城市另设集成电路研发中心。因此，要加快东莞集成电路产业的进一步发展，关键就是要加大东莞本土集成电路人才的培养力度。

集成电路产业的重要性不言而喻，而人才无疑是加快集成电路产业发展的重要助推器。从高等教育规模来看，我国高等学校的数量一点都不少，但是集成电路行业对于高学历的要求远远高于整个中国的平均数，作为供给方，在扩大规模的同时，要提升质量，在学习书本知识基础上，提高实践能力，让产业技术进步的发展被学生了解，提升公司，提升工程化教育能力。而集成电路的极致专业性，使得在莞企业无人可用，一般的计算机等学科不具备相关能力，所以芯片公司往往都会提前一年就去大学“订购”毕业生。目前在国际与国内的新形势下，如何加快集成电路人才供给侧的深刻变革，以满足东莞集成电路产业全面突破带来的人才“质与量”的迫切需求，是东莞教育界、产业界共同面临的紧迫问题。

东莞理工学院作为东莞市唯一的地方本科高校，肩负着为东莞培养人才的任务。为东莞培养集成电路方面的人才是我们立足东莞，服务东莞的当务之急。但是东莞理工学院没有集成电路专业，如何依托相近专业，培养集成电路方向的人才就成了我们多年来探索的重要课题。

二、解决方案

集成电路设计人才奇缺已成为制约东莞产业转型升级的瓶颈。要改变这种情况，应当加大东莞本土院校培养人才的力度，同时也不能僵化地以为只能依靠微电子专业来培养集成电路设计人才。集成电路的复杂性决定了在这个领域不仅需要集成电路设计与制造的专门人才，还需要相当大数量的集成电路应用人才。因此，在非微电子专业开设专门的集成电路设计技术相关课程，是一种弥补集成电路设计人才数量不足和知识结构单一的有效解决办法。微电子专业培养的目标是芯片设计与制造的专门人才，因此微电子专业的学生往往对其他领域的知识（如通信、自动化、计算机等）欠缺深入的理解，不能很好地完成相应领域集成电路芯片的设计，尤其是应用设计工作。因此，在非微电子专业开设专门的集成电路设计技术相关课程，就成为一种弥补集成电路设计人才数量不足和知识结构单一的有效解决办法。

为了发挥相近专业特别是电子信息类专业的优势，结合集成电路设计类课程的开设，培养宽口径、基础扎实的集成电路设计人才，东莞理工学院从2003 年就开始引进集成电路方面的教学科研人才，并先后在电子工程与智能化学院开设了集成电路方向的核心课程，如：EDA 技术基础、半导体微加工技术以及集成电路工艺与设计等。尤其集成电路工艺与设计这门课，在一般高校的普通电子类专业是不会开设的，这是我们为适应东莞地方经济特意开设的，属于地方的特色课。

三、产教融合

集成电路工艺与设计课程的实践性很强，对专用软件工具的依赖度很高。而专业的软件工具价格都很昂贵，尤其开出实验课程需要的仪器设备乃至试验场地（如对无尘度的要求等）是一般高校经费难以承担的。这也是许多高校的电子类专业一般不开设这类课的原因之一。为此，东莞理工学院专门进行了校企共建集成电路工艺与设计课程建设立项。

校企共建课程主要在以下几个方面展开实践合作。（1）参观实习。在课程进行初期带学生到集成电路企业参观学习，对集成电路的设计、生产流程及环境等进行现场观摩与学习；让学生较为系统地掌握岗位工作知识，增强对集成电路的认知水平。（2）设备共享。由企业和学校共同提供设备，建立生产性实训基地，企业进行生产的同时，为学生提供生产性实训岗位。这种合作模式实现了校企资源的互补和共享，使双方的设备兼具教学和生产功能，大大提高了设备利用率。（3）校企联合培养。学生在大三选修了集成电路类课程后，根据自身兴趣爱好，如果选择集成电路方向，那么他们的毕业设计就由学校老师与企业联合指导，其中毕业设计题目来自企业工程研发项目；同时还联合培养研究生，研究生的论文直接在企业完成等。（4）毕业实习。学生前三年在校完成教学计划规定的课程后，采用学校与学生自荐的形式，到企业进行为期半年以上的在岗实习。学校和用人单位共同参与管理，合作教育培养，使学生成为用人单位所需要的合格职业人。（5）产学研模式。发挥学校专业师资优势，加强校企合作研发，帮助中小型企业解决相关的科研难题，走“利用专业优势办专业，办好产业促专业”的新思路，使专业建设与产业发展紧密结合，帮助中小型企业走健康发展之路。（6）共建校外实习基地。学校根据专业设置和实习教学需求，本着“优势互补，互惠互利”的原则在有发展前景又有合作意向的企业建立校外实习基地。学校可以利用基地的条件培养学生职业素质、动手能力和创新精神，增加专业教师接触专业实践的机会，促进专业教师技能提高。基地也可以从实习生中优先选拔优秀人才，满足日益增长的用工需求，达到“双赢”的效果。而学生可以提前接触生产过程，更早、更好地由学生向员工的角色转变，最终实现校、企、生“三方共赢”。

我们通过和在莞企业联合办学的方法，充分利用不同企业的不同资源，获取优质的教学资源，提高了课程教学质量，突破了“巧妇难为无米之炊”的困境。

四、具体实施

学校对于专业技术人才的培养离不开具体专业课程的设置。在科技发展日新月异的今天，必须打破固有的专业课程设置模式，不能太僵化于具体的专业。尽管东莞理工学院没有集成电路专业，但通过在电智学院的电子信息类专业设置集成电路方向课程群的方法，为东莞的企业输送了一大批集成电路人才。具体实施过程中我们采取了如下的一些措施。

（一）课程内容

为了开设好集成电路工艺与设计课程，我们首先设立了集成电路方向基础课程群，课程主要包括：半导体物理、EDA 技术基础、半导体微加工技术、集成电路工艺与设计等。这些课程基本上是选修课。对集成电路专业领域有兴趣的同学在选修了这些基础课程后，就为学好集成电路工艺与设计课程打下了基础。在开设这门课的初期，我们采取了由点到面逐步推进的方式开设集成电路方向课。如集成电路工艺与设计这门课在2006-2010 年是电子信息工程专业的选修课，当时选修人数较少，且只开设理论课，没有实验课（无法开出）。后来由于东莞企业强烈的呼声影响，这门课就设为专业限选，选修人数大大上升，影响力也逐渐扩大。近几年，这门课已经设为电子工程与智能化学院电子信息工程专业必修课，其他电子信息类专业选修课，开设面更广，选修人数更多。

由于我们面对的教学对象并不是微电子专业的学生，在进行集成电路工艺与设计课程内容设置时就必须考虑学生的知识结构和水平。由于普通电子类专业学生一般不开设半导体物理和半导体器件原理等课程，所以对非微电子专业本科生的集成电路工艺与设计课程的内容，就要适当减少器件内部原理和工艺方面细节性内容的比重，重点放在使学生了解IC 领域的最新发展趋势，掌握集成电路的基本概念和基本设计方法，对集成电路前、后端设计有大概的了解，最终使学生对集成电路的工艺、设计、制造、测试等一整套流程，具有一般性、整体性的了解，为今后从事集成电路设计应用工作打下必要的基础。

在课程内容的设置上，分为理论和实践两部分。理论教学主要内容包括：（1）集成电路工艺，包括基本工艺和器件工艺；（2）模拟集成电路基本单元；（3）数字集成电路基本单元；（4）集成电路测试和封装。实践部分可以归纳为两种软件，几个案例。两个软件主要是SPICE 和CADENCE 版图软件，学生首先利用一个CMOS 反向放大器学会SPICE 软件的应用，然后利用SPICE 设计跨导放大器，掌握放大器各种参数的意义，改进等。利用CMOS 与非门的版图设计学会CADENCE 版图设计。

（二）师资力量

由于集成电路专业是一个飞速发展的学科，市场对集成电路人才的需求越来越大。高校培养的集成电路专业高端人才绝大多数流向企业，学校在这方面的师资非常紧缺。加上集成电路技术更新换代的速度很快，对老师的要求也很高，需要不断地学习，包括设计工具和新的技术方法。这就对上课的老师提出非常高的要求。东莞理工学院的师资力量主要由三部分组成：自己培养、研究生加盟和企业工程师。为了提高教学质量，保证优秀的教师资源，我们首先采取各门课实行主讲教师负责制，在课程群内采取动态的教学计划，课程群每学期组织一次师生共同参与的教学改进研讨会，定期讨论教学内容、进度、方案等。选派青年教师参加集成电路设计类课程教学培训班，提高他们的教学水平。鼓励教师到企业兼职技术顾问等，通过企业实际项目的训练进一步提高教学水平。其次，通过联合培养研究生的方法，借助高水平院校力量，获取优质的教学资源。研究生和导师在完成科研项目的过程中教学相长，促进导师科研水平提升的同时也提升了教师的教学水平，同时研究生还为本科生实验课做助教，他们对软件工具非常熟练，这就大大缓解了实验教师紧缺的问题。最后，由于集成电路工艺与设计课程的实践性很强，对专用软件工具的依赖度很高，我们采用案例教学的方法，请企业的项目工程师到学校给学生上案例课，将企业的实际项目和学校的教学相结合，一方面解决了学校实践课师资紧缺的问题，另一方面为企业招人搭建了平台。实现校企共赢。总之，通过多种措施并举，使集成电路方向师资力量得到加强。

（三）实践环节

集成电路设计制造是一门高成本的技术，开出这类课程需要的仪器设备乃至试验场地（如对无尘度的要求）是一般高校经费难以承担的。我们通过和企业联合办学的方法，充分利用不同企业的不同资源，如东莞松山湖某半导体公司的集成电路测试设备，东莞长安某公司的封装设备等。同时我们还请企业项目研发工程师给学生以企业产品为案例上实验课程。实践教学内容选取企业研发项目，以案例教学的方式开展，既解决了企业研发问题，又提升了实验教学的深度和难度，借助企业力量，夯实实践教学环节。在加强实践教学环节的同时，引入CDIO 教育理念。CDIO 即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验，充分体现了创新的教育思想。在课程大纲的学时设置上我们增加了实践教学环节的学时，目前达到课程总学时的五分之二。增加了课程实验、课程设计、毕业设计等实践教学环节，提高学生的实践能力。同时加大校企合作力度，采用“定制式”培养模式，选派部分大四的学生到东莞的IC 设计公司，针对实际项目进行毕业设计。毕业设计的题目就是公司的实际项目，学生在完成自己的毕业设计的同时也完成了公司的项目，学生和公司双赢。在这个过程中学生和公司双方都在观察等待，最终学生是否合适留在公司工作。

为了进一步加强与位于东莞的集成电路公司合作，我们还定期组织集成电路方向学生到企业参观实习，了解企业的运行流程、产业链结构、技术革新、行业变迁和发展热点等。企业也定期派遣工程技术人员来校为本科生做一些报告，介绍集成电路产业的一些最新动态、技术特性和人才需求方向等。东莞理工学院争取到几家集成电路公司的集成电路设计实验室能对电子工程与智能化学院学生开放，学生入内可以熟悉一些非常专业的设计软件和平台；邀请了一些公司在学校设立企业专项竞赛，由企业赞助竞赛奖金或奖品；为优秀学生设置集成电路设计方向奖学金，以鼓励学生努力学习。

（四）教材建设

教材是教学不可缺少的物质条件，在教学中占有重要的地位。目前许多集成电路方面的教材大多来自国外，如拉扎维的《模拟CMOS 集成电路设计》，这类教材一般都是大部头，且注重集成电路的某一个方面，并不适合电子类专业的学生选用。国内王志功教授主编的《集成电路设计》这本教材比较适合选用，但有些方面又过于笼统或一带而过，对于没有修过半导体物理之类基础课的电子工程类专业的学生就会有不明就里的感觉。为此，我们参照国内外最新教材，然后根据学生的实际情况，通过选择相对适用的内容，补充学生欠缺的基础内容等方法自己编写了讲义。随着课程改革的不断深入，拟出版适合电子类专业学生的集成电路方向教材。同时，组织教师整理大量的融合东莞IC 业界知识和工程实践案例，编写了实验指导书，包括版图设计、电路原理设计及SPICE 仿真以及集成电路反向设计实验。

五、结束语

东莞有大量的集成电路测试、封装企业，这类企业的用工需求比较独特。他们需要的技术人员不仅需要电子方面的基础知识，还需要集成电路方面的专业知识；同时由于集成电路的复杂性，企业非常希望员工能够沉淀下来，静心钻研自己的岗位工作，不盲目跳槽。东莞理工学院培养的学生非常适合这类企业的需求，我们的学生绝大多数来自东莞及周边地市，对东莞有强烈的认同感和归属感；其次，他们的职业规划务实低调，能在东莞的企业扎根发展。

通过多年的默默耕耘，东莞理工学院在东莞的集成电路企业界有了一定的知名度和影响力。坚持开设集成电路方向课长达15 年之久（2006-2020），累计为企业输送人才600 名以上，解决了部分东莞集成电路类企业对中档人才的需求。如位于松山湖的某芯片设计公司，他们的技术工程师三分之一以上是选修了集成电路类方向课的东莞理工学院毕业生。其中，许多同学已经成长为该公司的主要技术力量，甚至技术经理。许多企业上门招聘我们的学生，也有企业就产学研合作、联合攻关企业难题等与我们联系合作。如某半导体在进驻松山湖之初，就积极和我们联系，就学生实习、联合申报项目及建立校企联合实验室等与我们达成合作意向。企业对我们的学生评价较高，认为他们知识面广，勤恳踏实不好高骛远，同时善于学习，乐于与人合作等。

服务东莞产业发展是东莞理工作为东莞地方高校义不容辞的责任。如何更好地为东莞产业发展服务，我们进行了严谨调查和深入探讨，做了大量的工作。通过十几年的努力，扩大了学校在东莞集成电路领域的影响力、提高了东莞理工学院的办学水平和特色。通过设立集成电路专业方向课，一定程度上解决了东莞集成电路人才短缺的问题。集成电路设计制造是一门高成本的技术，我们借助企业力量，夯实了实践教学环节，可以说“取之于企业，用之于企业”。