“集成”方寸地,“电路”天地宽
2024-02-19
集成电路是电子信息技术的核心,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,是中美“科技战”的核心战场。当前和今后一段时间是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期。为适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求,2003年,教育部开始设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。
为提升我国集成电路产业人才培养质量,打造产学研用协同创新平台,将行业发展需求融入教学过程,提升在校大学生的创新实践能力、工程素质以及团队协作精神,助力我国集成电路产业健康快速发展,第八届全国大学生集成电路创新创业大赛于2024年1月启动。此大赛共分为4大赛道、13个技术方向、22个杯赛,覆盖集成电路全产业链,报名队伍超过5600支,参赛师生逾18000人,参与高校430余家。
2024年8月21日,第八届全国大学生集成电路创新创业大赛全国总决赛在山东烟台落下帷幕。经过激烈角逐,共有77支队伍获得一等奖、159支队伍获得二等奖、278支队伍获得三等奖。其中,获得一等奖(企业大奖)的高校有复旦大学(参赛题目:国家集创中心杯)、华中科技大学(参赛题目:曾益慧创杯)、南京邮电大学(参赛题目:飞腾杯)、北京邮电大学(参赛题目:算能杯)、上海交通大学(参赛题目:紫光同创杯)、电子科技大学(参赛题目:华大九天杯)等。
这些高校的获奖,在一定程度上代表了学校在集成电路教育领域的学科实力。这期我们就来介绍其中的部分高校——复旦大学、北京邮电大学、西安电子科技大学以及入选“集成电路科学与工程”一级学科博士学位授权点名单的“双非”院校杭州电子科技大学。
附:
2021年11月12日,教育部官网发布《国务院学位委员会关于下达2020年审核增列的集成电路科学与工程一级学科学位授权点名单的通知》,共有 18 所高校入选新增“集成电路科学与工程”一级学科博士学位授权点名单,这些高校为:北京大学、清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、北京邮电大学、上海交通大学、南京大学、东南大学、南京邮电大学、浙江大学、杭州电子科技大学、厦门大学、华中科技大学、华南理工大学、电子科技大学、西北工业大学、西安电子科技大学、中国科学院大学。
此外,早在2019年年底,复旦大学就已自主设立了“集成电路科学与工程”博士学位,并得到国务院学位委员会的认可。学校于2020年试点招收“集成电路科学与工程”博士生,是最早试点的高校。
复旦大学
薪火相传,“芯”路不止
复旦大学,简称“复旦”,是我国最早研究和发展微电子技术的单位之一。
学校微电子学院成立于2013年4月,其前身是1958年由谢希德教授创办的半导体物理专业。2015年5月,学院成为首批获批建设的国家示范性微电子学院。2019年,微电子科学与工程专业获批首批国家级一流本科专业建设点,同年11月,学院在全国率先试点建设集成电路科学与工程一级学科。
微电子学院现设有微电子学与固体电子学和集成电路与系统设计2个二级学科,在SOC设计,集成电路计算机辅助设计,半导体新工艺、新结构、新器件设计,微电子机械系统设计等领域的人才培养和科研创新方面取得了丰硕成果。
复旦人立志攻坚核心技术、培养领军人才,在中国集成电路发展史上书写了一个又一个“第一”,为“中国芯”源源不断注入力量,诸多成果全国领先。
阮刚,于1960年初研制成功我国第一批锗集成电路,比集成电路发明人、2000年诺贝尔物理学奖得主杰克·基尔比博士仅落后了一年多;唐璞山,在复旦开创CAD(计算机辅助设计)研究,为促进我国集成电路计算机辅助设计的发展发挥了重要作用,曾带领部分师生去北京研发中国的IC-CAD软件;鲍敏杭,于1981年回国后率先在中国开展微机械传感器技术的研究,涉及硅压力传感器、加速度传感器和微机械陀螺仪等……
1989年,国家计划委员会批准筹建复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室,这是国内第一个也是当时唯一专门从事集成电路设计研究的国家重点实验室。在叶仰林、章倩苓等人的主持下,这个实验室成为国内集成电路科学研究、技术创新与高层次人才培养的大本营,为我国集成电路产业的跨越式发展做出了重大贡献。
后来,新一代复旦人接过老一辈科研人员手中的接力棒,在集成电路“卡脖子”技术领域持续耕耘、奋勇创新。
在集成电路设计领域,国际固态电路会议(简称“ISSCC”)被誉为“芯片界的奥林匹克”,复旦大学微电子学院先后有15项研究成果在这一顶级学术会议上向全球发布,位列中国大陆高校前茅。
此外,2013年,“长三角集成电路设计与制造协同创新中心”获批建设;2018年,“国家集成电路创新中心”正式揭牌;2019年,“国家集成电路产教融合创新平台”“新一代集成电路技术集成攻关大平台”启动建设……学院现有6大科研平台聚焦“卡脖子”问题研究、成果转化、人才培养等,并与集成电路领域的科研院所及龙头企业建立了紧密的产学研合作机制。
微电子学院不断探索和创新人才培养模式,为学生提供了专兼结合、互相贯通的多元发展空间。学院积极建设微电子科学与工程(集成电路方向)—信息与计算科学专业双学士学位交叉人才培养模式,打通AI+双学位培养路径。
此外,学院还依托“国家集成电路产教融合创新平台”和“长三角集成电路设计与制造协同创新中心”,探索“高校—企业联合培养”模式,加强与华润微电子有限公司、上海海思技术有限公司、上海华虹宏力半导体制造有限公司等集成电路领域知名企业的合作,共同制定微电子科学与工程人才培养方案、开发优质教材、组织教学团队、建设实践基地。目前,学院已与国内集成电路领域的头部企业合作建立了18个产教融合实习实训基地,为学生提供了先进的实验设备和良好的实践环境。
北京邮电大学
雁翔万里,邮苑立“芯”
北京邮电大学于1960年成立半导体器件专业,是国内最早开设同类专业的高校之一。作为我国信息科技人才的重要培养基地,北京邮电大学输送了深圳市海思半导体有限公司总裁何庭波等一批集成电路优秀人物。
2022年5月,学校正式成立集成电路学院。
集成电路学院着力打造办学理念先进、行业特色鲜明、学科生态完善的高水平人才培养体系,设置了集成电路设计与集成系统本科专业,拥有集成电路科学与工程一级学科博士学位授权点和电子信息博士专业学位授权点。此外,学院围绕微纳电子学与集成光电子学、集成电路设计与设计自动化、集成电路封测与微系统工程等研究方向,努力打造碳基集成电路、硅光集成电路、化合物半导体芯片等研究领域的创新策源地,已形成了从材料到器件再到系统、从设计到工艺再到应用的全链条科研教学条件。
集成电路学院立足北京邮电大学的相关优势学科特色,整合电子信息、材料科学、系统科学、应用物理等学科的优势力量,强调集成电路技术与电子设备、通信系统、计算机智能控制系统的交叉融合研究;突出碳基集成电路、光电融合集成、新材料制造与先进封装等新兴研究方向;实现集成电路与集成电路系统在通信、导航、雷达、人工智能等领域的基础或基础应用研究。
2023年,集成电路学院取得了以下一系列成绩:组建了宁波红外光电研究中心;与北京轩宇空间科技有限公司合作研究红外智能感知与通信芯片;7款中长波红外芯片实现小批量生产;开发出了多款面向气体检测领域的窄波段探测器,且得到应用验证;“面向云边端融合的超宽带光网络技术创新及产业化应用”获北京市科学技术进步奖二等奖,“面向算力业务的全光底座关键技术与大规模组网”获中国光学工程学会科技进步奖一等奖,“协作非正交多址接入关键理论与技术”获河南省科学技术奖二等奖……
北京邮电大学新增的集成电路设计与集成系统专业,围绕国家重大战略,聚焦解决高速通信集成电路与光子芯片“卡脖子”问题,培养掌握集成电路基础理论和专门知识,具备集成电路与集成系统设计、制造、测试等工程技术运用能力及跟踪新理论、新知识、新技术等自主学习能力,具有开拓意识、创新思维、社会责任、全球视野、健康体魄和健全人格,适应经济社会发展需要,能够为服务国家创新驱动发展战略和实现集成电路领域高水平科技自立自强做出应有贡献的卓越创新人才。
西安电子科技大学
于微观世界中“起高楼”
西安电子科技大学集成电路学部成立于2024年1月,学部是学校党政领导下的学术实体,统筹集成电路科学与工程一级学科和集成电路学院的建设工作,下设微电子学院、集成电路学院,以及宽禁带半导体器件与集成技术全国重点实验室、宽禁带半导体国家工程研究中心、国家集成电路产教融合创新平台等3个平台。
学部的前身是微电子所,于1959年开始本科招生,于1970年自主建设完成集成电路生产线,并于1986年、1996年获得硕士、博士学位授予权。学校于2003年成立微电子学院,于2015年5月首批获批建设国家示范性微电子学院。
学院现有电子科学与技术和集成电路科学与工程一级学科博士、硕士学位授权点,电子科学与技术、集成电路科学与工程一级学科均设有博士后流动站。2个本科专业——微电子科学与工程、集成电路设计与集成系统均入选首批国家级一流本科专业建设点,且均为陕西省名牌专业。
近年来,西安电子科技大学在集成电路学科领域的建设上,坚持以国家需求为牵引、聚焦解决行业“卡脖子”难题,在教学育人、科学研究等方面不断改革创新,屡获国家级重磅奖励。
在教学育人方面,以中国科学院院士、全国教书育人楷模、黄大年式教师团队带头人郝跃院士领衔的“面向国家急需,构建‘三位一体’集成电路人才培养模式的改革与实践”项目获得2018年国家级教学成果奖一等奖。
在科学研究方面,西安电子科技大学在集成电路学科领域主持承担了一系列国家级重大重点项目(如表1),并在氮化镓材料与器件、高性能模拟集成电路、系统芯片与集成系统、碳化硅高温半导体材料与器件等重要研究方向上取得了一系列具有自主知识产权的重大研究成果,获国家科学技术进步奖、国家技术发明奖共7项。
学院平均每年招收本科生500名左右、硕博士研究生700名左右,是国内高校集成电路领域人才培养规模最大的单位之一,同时也是国内高校集成电路领域人才培养水平最高的单位之一。
学院先后培养出万余名优秀毕业生奔赴祖国各地建功立业,本科生及研究生一次性就业率均位居全国微电子行业前列,本科生就业率超过96%,研究生就业率达100%,有超过80%的毕业生奔赴行业领军单位就业。
杭州电子科技大学
探索科技前沿,培育创新精英
杭州电子科技大学电子信息学院(集成电路科学与工程学院)成立于2000年,是学校规模最大、办学实力最强、历史最悠久的学院之一,其前身可溯源至电工材料专业(开设时间:1958年)、半导体专业(开设时间:1961年)、电子技术专业(开设时间:1973年)、电子工程系(成立时间:1980年)。
学院现有电子信息工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统3个本科专业,均入选国家级一流本科专业建设点。电子信息工程专业和电子科学与技术专业均通过了工程教育专业认证,为国家级特色专业建设点。电子信息工程专业为教育部卓越工程师教育培养计划试点专业、国家级专业综合改革试点专业、国防特色专业。
此外,学院还拥有科技部毫米波空联网与分布式智能计算学科引智基地、射频电路与系统省部共建教育部重点实验室、 智能微传感器与微系统教育部工程研究中心、浙江省大规模集成电路设计重点实验室、浙江省装备电子研究重点实验室、浙江省集成电路与智能传感国际科技合作基地、智能硬件关键技术浙江省工程研究中心、浙江省集成电路与智能硬件协同创新中心等省部级科研平台10个。
固态存储控制器芯片,是电脑硬盘的“心脏”。最近十年,固态存储技术(半导体存储技术)发展迅猛,产业规模达到了千亿美元。数码相机替代胶卷相机、U盘替代磁盘,固态硬盘(以半导体芯片为存储媒介)替代传统的机械硬盘(以磁带为存储媒介),全球数据存储产业正在一波波地更新换代。
2011年,杭州电子科技大学微电子研究中心主任骆建军带领团队专注研发数据存储和信息安全领域的集成电路芯片。次年6月,团队就研制成功我国第一块固态硬盘控制器芯片,并进一步实现了系列固态存储产品的国产化。2014年,团队又推出支持5TB容量固态硬盘的控制器芯片及硬盘产品。同期,国内业界固态硬盘的容量最大只有2TB。“而现在,我们已经能做到20TB,始终保持业界领先。”骆建军说。因为掌握了大数据存储、安全加密存储等核心芯片技术,骆建军团队已成为国内甚至国际上具有特色解决方案能力的存储控制器技术团队。
2021年,骆建军凭借“固态存储控制器芯片关键技术及产业化”项目获得2020年度国家科学技术进步奖二等奖。
“作为科技工作者,我们需要激情创新、用心造芯,把中国人的信息存放在中国人自己的硬盘中。”骆建军说。因此,骆建军团队接下来将着力建设集存储控制器、存储模块、存储设备和系统、信息安全芯片等为一体的生态体系,以自主研发的芯片为核心竞争力,延伸发展模块和系统产业,实现从固态盘控制器到阵列控制器的全部国产化,全力打造硬盘产业基地、大数据存储产业基地,夯实我国大数据产业的芯片级基础。
学校的集成电路设计与集成系统专业对本科生的培养实行导师制,让学生在本科阶段就进入实验室,跟随导师进行科研实践训练或者参加学科竞赛。
此外,集成电路设计与集成系统专业也与国内集成电路行业的龙头企业建立了校企合作关系,如与中国电子科技集团有限公司共建集成电路EDA国防创新中心,与中芯国际集成电路制造有限公司、深圳市海思半导体有限公司、北京华大九天科技股份有限公司等建立学生培养基地,与中芯国际集成电路制造有限公司、长电集成电路(绍兴)有限公司合作建立了浙江省重点支持的集成电路产业学院,共同开展科技攻关和人才培养,相关基地将为集成电路设计与集成系统专业学生提供丰富的科研、实训机会。
集成电路产业充满了机遇与挑战,行业人员既需要瞄准科技前沿开展创新,也需要解决大量工程技术难题。有志于投身这个领域的学子,不仅要有远大的志向、长期的坚持,还要通过学习构建集成电路产业全链条的知识体系,以更高的站位和更宽的视野,将个人理想追求融入国家发展伟业。