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微电子学论文范文1
微电子论文3100字(一):微电子控制机电设备在工业中的具体应用论文
摘要:在科学技术快速进步的背景下,工业自动化水平取得了比较明显的提升,在机械制造方面表现的更加明显,基于各种因素的影响,微电子技术得到了相对广泛的应用。基于此,本文详细分析了微电子控制机电设备在工业中的应用,希望能够为实际提供良好的借鉴意义,以供参考。
关键词:微电子;机电设备;工业;应用探讨
信息技术的发展以及先进电子设备的产生催生了机电一体化时代的到来,所谓的机电一体化技术是把电工电子技术、机械技术、信息技术、微电子技术、接口技术、传感器技术、信号变换技术等一系列技术结合,再综合应用于实际的综合技术,现代化自动生产设备可以说为机电一体化的设备。微型计算机在机电一体化系统的作用能够总结成如下三点:第一,直接控制机械工业生产过程;第二,机械工业生产期间加强各物理参数的自动测试,进行测试结果的显示记录,在计算、存储、分析判定并处理测量参数或指标;第三,进行机械生产过程的管理与监督。机电一体化系统里微电子控制机电设备怎样进行适宜计算机选择,怎样设计硬件系统,怎样组织软件开发,怎样对现有计算机系统等进行维护与使用是相当关键的,也是值得探索的
课题。
1微电子控制机电设备系统的组成和原理
在某微电子控制机电系统当中,主要是由PLC、管路压力变送器、变频器等多种设备组成的。在控制系统当中,管路压力变送器主要是检测控制辅助冲量、管路水压、蒸发量等三个变量,接着将数据信号向PLC当中传送,并且通过PLC进行分析和计算,将信号发送信号控制器,通过信号控制器来控制水泵运转,在设计系统的過程中需要与实际情况合理的进行结合,并且对变频器的输出频率进行确认,输出频率在整个系统设计过程中具有非常重要的意义,和系统的控制息息相关,在确定系统输出频率是需要综合性的分析和考虑用水量以及扬程参数等。在整个系统当中控制流程的用水量变化,主要是通过压力变送器向PLC传送的通过PLC进行分析和计算,可以有效的调节循环泵的频率,合理的分配能源,让工作的效率提高,起到节约资源的
作用。
2微电子控制机电设备在工业中的具体应用
1)可编程序控制器(PLC)的应用。从PLC的角度进行分析,其主要优势在于具有很强的控制能力,而且稳定性较高,机身体积相对较小,可以有效的和其他的配件进行组合。在工业生产的过程中,因为机电设备往往会占据一定的面积,如果想让其厂房中的占比较高,就一定要注意让厂房的空余面积加大,尽量让控制器的数量减少,让机电设备的数量增多,与此同时还需要注意PLC的节能性较高相比,其他的控制系统可以节约资源,让工业生产的成本支出降低,让企业的经济效益增加,由于PLC设备可以有效的和其他设备之间进行组合,可以灵活方便的在厂房当中进行布设,让一机多用。可以实现让厂房的设备结构进一步得到简化,对设备维护中耗费的人力物力进行控制,减少人力输出,可以将人力有效的分配到工业生产当中,让生产资料的利用效率提高。PLC的另一大优势在于可以通过现场总线和生产设备之间
进行连接,有效的监控工业生产,可以动态化的监控生产的全过程,确保在生产过程中,第一时间解决生产时产生的故障,避免由于机械故障而导致生产进度停滞,让设备的维护开支得到控制,PLC的计算速度很快,可以轻松的对生产时的任何变动进行管理和控制,有效的防止由于设备变化控制器无法及时应对而产生的问题,PLC还可以进行相关的升级,伴随当前经济快速发展,就算生产线当中的产品产生了变动,只需要正确的调整,控制程序也可以符合新产品生产的具体需求。
相比于其他编程操作,PLC控制器在编程的过程中较为方便,员工通过短时间的训练就可以熟练的掌握编程的技巧,在实际操作的过程中工作步骤相对较为简单,可以很容易的掌握设备的维修安装以及操作,由于PLC自带程序编辑器只需要工作人员了解梯形语言,就可以对其进行熟练的掌握。对控制器的工作语言进行了解,当出现故障的时候可以及时的调整和处理控制器。
2)变频器调速器的作用。变频器工作状态分作自动与手动两类,手动工作状态即在PLC结束工作后展开的人工操作行为,经电位器调节能对变频器输出频率进行给定。自动工作状态实质是PLC输出信号为变频器输出频率展开控制。和传统调节阀控制方式相比,PLC控制可节电,更好进行水泵磨损控制,在延长设备寿命与实现系统自动化水平提升中发挥了重要作用。
第一,和传统正弦波控制技术相比,因变频器用到了电压空间矢量控制技术,先进性和独特性在性能上得到充分凸显,同时因其特有的低速转矩大、运行稳定性强、谐波成分小等特征,这对我国电网而言输出电压自动调整功能能充分进行优势发挥。第二,变频器具备外部端子、键盘电位器与多功能段子等一系列操作方式,功能完善,可输入多种模拟信号(如电流、电压、频率等效范围检测,转速追踪等);并且变频器可实现摆频运行与程序运行等一系列模式。第三,因变频器全系列元件应用的是西门子产品,有极强的保护性能,可靠稳定,能很好的避免过流、短路、过压等问题,确保本机能正常运行。并且变频器有良好的绝缘耐压性,产品质量好,设定简单等使得其有更强的适用性。
3)电路发挥的作用。在安装PLC和变频器的时候,保证电路的稳定是保障工作的必要。电路在安装过程中,应该采取边安装边测电的方式,这样更能使电流稳定,这同样属于工作期间需引起重视的关键环节。在电路安装完毕之后,不要急着通电,应该先再次检查电路是否安装正确,查看是否有少安装或者多安装的情况。另外,测量一下接触元器件的连接点,这样可以发现一些接触不良的地方,若有漏电情况应该及时对此进行维修。电路在工业中也是起到了很大的作用,在安装电路的时候,一定要小心谨慎,综合考虑多方面因素,不要遗漏一些小问题,有时一些小问题也可能出大错,保证电路的稳定才能更好地协调其他设备的安装稳定。应认真复查电路,查看电路有无正确安装,或存在设备多安装或少安装的现象,同时应认真检测每个接触元器件连接点,明确有无接触不良或短路现象,若发生漏电务必要及时维修与处理。电路调试的具体流程总结如下:
第一,应认真查看明确电路整体状况,了解电路面板线有无准确连接,有无看似连接实际并未连接的线,或易短路的线;是否存在两条或多条线混淆的情况;此后,使用最小量程档的万用表对电路面板进行检查,查看开路处和闭路处有无正确开路与闭路,地线是否漏接,电源连线连接的安全性等,同时需测量电源有无短路现象。测量期间可直接进行元器件连接点测量,如此可明确有无以上情况的同时又弄清楚是否存在接触点不良现象。第二,电路调试过程的关键环节之一即硬件电路调试。调试期间务必要注意细小环节的把控,根据电路功能原理做好各个单元电路的调试,再作整体调试,后进行整个电路的调试。电路在工业生产里发挥的作用是相当大的,电路安装过程里务必要综合考量多方因素,认真谨慎,切不可遗漏或放过存在的小问题,确保电路稳定性得到保障。
3结束语
微电子控制机电设备的组成包括变频调速器、可程序控制器等,由于操作相对简便、效果好,在工业中发挥了不可忽视的作用。微电子控制机电设备在实践中不断完善,将理论与实践相互结合,明确各个方面的要点,有效提升生产效率,在工业领域发挥出最大化价值,推动社会进步和发展。推动电子设备的可持续发展也是当今社会经济发展所提出的必然要走的道路,顺应经济发展的趋势,才能不落后于其他国家的工业化改革。
微电子毕业论文范文模板(二):关于现阶段国家示范性微电子学院建设的几点思考论文
[摘要]文章浅述了国家示范性微电子学院的建设背景及历程。借鉴示范性软件学院建设经验并结合现阶段浙江大学示范性微电子学院建设经验,从学科划分、考核体系、校企合作、平台建設和国家支持等方面进行思考和总结,阐述如何围绕“以人才培养为中心”和“产学协同育人”这两个核心问题,进行国家示范性微电子学院建设。
[关键词]示范性微电子学院;集成电路;人才培养;产学协同
[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2020)07-0001-04
回顾整个中国特色社会主义建设历程,作为高等教育中至关重要的一部分,工程教育在国家现代化进程中发挥着不可替代的作用。在国家经济改革和世界范围产业变革的过程中,我国的工程教育也在不断改革创新。从工程教育专业认证制度的建立,到PBL和CDIO理念的引入,实施卓越工程师计划和建立国家示范性软件学院、微电子学院,再到加入《华盛顿协议》和新工科的提出,中国的工程教育一直在实践中发展。在中国工程教育改革中,2001年开始的国家示范性软件学院建设作为教育改革的“示范区”,发挥着重要的作用。本文在借鉴示范性软件学院十多年建设经验的基础上,结合现阶段示范性微电子学院的建设情况,对2015年开始实施的国家示范性微电子学院建设进行思考与总结。
一、示范性微电子学院成立背景
21世纪初,信息化在世界范围内开始普及,软件产业在世界社会发展中的地位和重要性开始显现。软件产业作为当时的新兴产业,呈现出向发展中国家大规模转移的趋势,国内外巨大的软件市场导致对软件从业人员需求量的剧增。国家从当时国内外行业背景及国家发展战略出发,于2001年由教育部正式设立国家示范性软件学院,首批试点35所(后增加至37所),均由国家重点高校负责建设;2004年教育部针对高职类学校又设立了36所高职示范性软件学院。其后,各省、市结合自身地方产业成立了省级示范性软件学院50多所,对软件人才进行储备。从2001年至今,示范性软件学院经历了十多年的建设与发展,在人才培养和产业促进上都取得令人瞩目的成就。在此期间,我国的软件产业获得了长足的发展,其中尤以华为、阿里巴巴、百度、腾讯等互联网企业为代表。
经过十多年的积累和追赶后,我国不但解决了软件产业发展初期规模弱小、产业单一、人才技术短缺等诸多问题,而且在部分领域超过了发达国家,并形成了中国特色的“互联网+”新型经济模式。接下来,国家开始效仿软件产业发展模式,对信息领域更基础、更关键但更薄弱的“卡脖子”短板——集成电路产业发起冲锋。特别是近年来,在国际贸易保护主义抬头和美国对华贸易战的背景下,从晋华、中兴到华为、大疆,以集成电路为代表的高科技产业形势尤为严峻,发展变得刻不容缓。
2014年国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》(以下简称《纲要》),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”。现阶段我国集成电路产业主要面临核心技术缺乏、产业链不完善、资金投入不足、创新人才短缺4个核心问题。参考软件产业发展模式,为解决集成电路产业4个核心问题中的人才短缺问题,示范性微电子学院应运而生。
二、示范性微电子学院的成立
《纲要》从组织领导、资金政策、金融税收、人才保障等8个方面采取了保障措施,指出“加大人才培养和引进力度,建立健全集成电路人才培养体系,支持微电子学科发展,通过高校与集成电路企业联合培养人才等方式,加快建设和发展示范性微电子学院和微电子职业培训机构”。这是继2011年国务院《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》后,国家再次对高校示范性微电子学院建设提出的明确要求。
2014年教育部《关于试办示范性微电子学院的预通知》。2015年六部委《关于支持有关高校支持建设示范性微电子学院的通知》(以下简称《通知》),明确支持清华、北大、浙江大学等9所高校建设示范性微电子学院,支持北京航空航天大学、南京大学等17所高校筹备建设示范性微电子学院,示范性微电子学院建设序幕自此开启。
三、示范性微电子学院定位及现状
《通知》指出:示范性微电子学院的建设要以人才培养为中心,深入开展产学合作协同育人,加快培养集成电路产业急需的工程型人才。可以看出,“以人才培养为中心”和“产学协同育人”是示范性微电子学院建设的两个核心要求,“工程型”人才是示范性微电子学院培养人才的根本目标。
自2015年第一批示范性微电子学院成立至今,各个示范性微电子学院的建设历程和办学模式各不相同,有的是在原有信息学院或微电子学院的基础上进行建设,有的是新设立微电子学院挂靠其他成熟学院运行,有的是整体新建并单独运行。由于处于建设初期,不同学校都因地制宜、因时制宜地进行摸索,或大刀阔斧,或小步慢跑。目前,各个学校的微电子学院都在人才培养、师资规模、校企合作等方面都取得了一定的阶段性成果。
与此同时,示范性微电子学院在建设的过程中,也都面临一些共性的难题,如示范性微电子学院与一般学院的定位区别、如何进行“工程型”人才培养、如何扩大招生规模与影响、如何更好地与企业结合,以及如何对示范性微电子学院建设进行评价等,这些都是示范性微电子学院面临或将要面临的问题。
四、对示范性微电子学院建设的几点思考
当然,示范性微电子学院建设也并非无样板可以参考,2001年开始建设的示范性软件学院就是很好的借鉴,特别是在办学模式、人才培养、师资管理等诸多具体、常规问题上。然而,软件行业和集成电路行业相差较大,而且当今的时代背景和2000年也完全不同,如何围绕“人才培养为中心”“产学协同育人”这两个核心来建设微电子学院,需要全体高等教育工作者进行与时俱进地思考和探索。本文从浙江大学(以下简称“浙大”)示范性微电子学院建设的实践出发,分享一些经验与思考。
(一)学科划分与评估体系
学科划分和评价问题是微电子学院建设能否成功的核心问题,关乎微电子学院的建设方向和结果。单独的学科设置及评估体系,不仅能加强微电子学院的独立性办学,也能更有效地促进微电子学院建设的展开。
1.设置微电子一级学科
人才作为第一资源以及集成电路产业的核心,微电子学院成立的根本目的就是为产业培养急需的“工程型”人才。然而受招生名额等条件的限制,现阶段我国高校每年培养的集成电路高级专业型人才不足万人,而且缺口仍在扩大,可见,扩大集成电路招生名额势在必行。以浙江大学为例,2014年以前学校集成电路每年硕士、博士的招生人数在30人左右,即使示范性微电子学院成立以后,新增了微电子本科专业,微电子学院每年本硕博招生也不足200人,以如此培养速度,根本不足以填补产业人才需求的缺口。由于我国大学招生名额是与学科划分挂钩的,这就涉及一级学科设置的问题。
目前,浙大微电子所在的一级学科是电子科学与技术,其下含有电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与波、物理电子学四个二级学科,其中与微电子学院直接对应的两个二级学科是:电路与系统、微电子学与固体电子学。研究领域分别对应集成电路的软件部分和硬件部分,前者主要包括集成电路设计,后者主要涉及集成电路产业中的制造、封装测试。
此外,微电子一级学科问题,除了与扩大招生名额相关外,也和微电子学院的建设成败有关,因为这涉及微电子学院与高校原有信息学院的定位问题,以及在学校的学科地位问题。其实在建设示范性软件学院时,由于学科划分的问题,就存在着软件学院与原有传统计算机学院的“瑜亮之争”,学科资源配置之争。最终,2011年教育部将软件工程提升为一级学科,这才在一定程度上解决了上述问题。从软件学院的建设经验来看,将微电子学与固定电子学、电路与系统等二级学科重整、提升为一级学科十分必要,且宜早不宜迟。
2.修订学科评估体系
微电子学院建设要求以“人才培养为中心”,而传统学科评估体系以“学科建设为中心”。因为“中心”的不一样,在进行微电子学院建设时,学校在资源配置时就必须考虑效益比问题。如果微电子学院建设的投入无法对学校的学科发展形成促进作用,甚至因为分流限制了已有学科的建设,学校不仅不会支持微电子学院的建设,甚至可能还会限制其发展。因此,在现有学科评估体系下,示范性微电子学院很难做到完全以“教学”为中心,只能“教学科研”兼顾,最终微电子学院在很大概率上将会和传统的信息学院同质化。上述情况在软件学院建设时出现过,且仍未得到有效解决,这也是很多软件学院选择异地发展的原因,其目的是避免与本校原有的计算机学院分流资源。
在现有学科评估体系下,即使能做到以“教学”为中心,也很难满足微电子学院“产学协同”的人才培养要求。因为现有学科评估体系偏向于理科化,重理论而轻实践,无论是“教学”还是“科研”,学生注重“卷面”,教师注重“文章”。而微电子学院的建立要求緊贴产业,注重实践,产学协同,因此培养“工程型”人才在现有体系下很难做到。
其实,2016年教育部提出新工科建设,其本质也是针对现有“理科化”学科评估体系与工科建设要求不相匹配的问题。可以大胆设想对现有学科评估体系进行必要的改革,如对基础性学科依旧使用现有“理科性”评估体系;对应用性学科,如新工科,则在原有的体系上建立新的“工科性”评估体系。这样或许能从根本上改变我国“写论文的太多,做应用的太少”、应用研究和理论研究比例失衡的现状。为体现示范性,上述设想甚至可以率先在示范性微电子学院进行试点,实践可行后再逐步推广到新工科乃至其他工程性学科。
(二)师生考核体系
示范性微电子学院要求“坚持人才培养为中心”,在国家层面需要解决的是学科问题,具体到学校和学院操作时,就要考虑内部的考核与评价问题,其中主要涉及两个方面,一是教师的考核,二是学生的考核。
1.教师考核体系
以人才培养为中心,要求教师的工作重心应该是教学,因此微电子学院教师在考核上应该与传统学院有明显区别,比如加大教学在考核中的比重。微电子学院培养的人才要强调工程性,所以在教学考核中,要突出工程实践的教学内容。另外,在引进师资时,可以效仿软件学院偏向引进有企业经验或者工程项目经验的教师,形成本校专职教师、企业兼职教师、适当比例外教的格局,这一点浙江大学微电子学院在人才引进时就尤为注重教师的行业或工程背景。
为了保证公平性,调动教师的积极性,可以实行聘岗制和聘期制,不同岗位考核不一样、聘期不一样,如在浙江大学,对不同类别的教师设置有:教学科研并重岗、工程教育创新岗、社会服务与技术推广岗等,其中工程教育创新岗就是浙江大学针对工程教育改革新设置的岗位。
2.学生考核体系
微电子学院要培养“工程型”人才,因此针对学生的培养过程、考核过程、评价过程要紧紧围绕“工程”来设置。微电子学院学生与传统学生培养最本质的区别是“工程实践”能力。在此之前,要提前区别一下其与动手能力的差别。“工程实践”能力与传统工科学生在实验室环境下的动手能力不同,是要在工业生产的背景下,通过“做中学”和“基于项目学习”,进而培养学生的“工程师式思维和行为”。这要求学校必须为学生提供企业的工程环境而非简单的高校实验室环境,两者有着本质的区别。
正是因为微电子学院培养的人才需要工业生产背景,这就要求企业参与培养,这从源头上保证了学生培养会紧贴产业。通过设置新的学生评价体系来保证和监督学生“工程实践”能力的获得,这一点至关重要。也只有这样,学生毕业后进入企业才能立即上手,无须企业的再熏陶和培训。
浙江大学微电子学院对于学生“工程实践”能力的培养是根据学生的不同阶段分步进行的。首先,针对低年级的本科生,加大培养方案中实验课程的比例和学分,以此来培养学生的“动手操作”能力。其次,对于高年级的本科生,则是通过到企业实习、参与导师企业课题(学业导师制)、科创实验(SRTP)、参加创新创业竞赛等来初步熏陶学生的“工程实践”能力。最后,到研究生阶段,通过企业、导师联合制定课题,学生选题并到企业培养或参与企业横向课题等方法来完成“工程能力”的塑造。
(三)校企合作
校企合作是微电子学院建设的重点也是难点之一。传统高校教学以学校为主,这在一定程度上导致了高校研究与产业发展脱节、高校培养的学生与企业需求脱节。高等工程教育改革的目的之一就是如何将高校与企业联系紧密,互相促进,“如何引入企业参与到高校的人才培养”,从而达到“产学协同”。
校企合作的目的是互利共赢。中国高校以育人为宗旨,具有一定的公益性,而企业以利益为根本,公益性只是其附带属性,只投入不计回报的企业少之又少。如何让两个不同的主体做到有机结合,使得“企业愿意参与,高校愿意放开”是困难所在。从需求来看,高校育人,企业用人,高校和企业合作的纽带在人——学生,解决好“如何以学生为纽带将企业和高校紧密联系在一起”是校企合作的关键所在。
从软件学院的经验看,多是通过校企理事会、共建实验室和实践基地、共建师资队伍、共设课程等方式来开展校企合作。无论是以何种合作方式,想要长久有效就必须做到互惠互利,纯粹的一方投入不可持续。从浙江大学专业学位研究生的培养经验来看,比较有效的手段之一是:通过导师与企业的横向合作为依托,以项目的形式将学生的培养参与其中。这是一种“基于项目的培养模式”,企业提出技术需求和课题资金,学校再给予学生名额、教学工作量等支持。通过一个个的具体项目,将学校、学生、企业串联起来,形成规模效应后再以创建联合实验室、研发中心、实践基地等方式进行深化。浙江大学成立工程师学院就是希望从学校层面来推进和引导校企合作。此外,不同地区的微电子学院在专业设置上也应针对当地企业需求开设专业,面向企业培养人,甚至可以对重点企业进行定向培养,吸引企业深度参与学院建设。
校企合作不仅仅是学校和企业的问题,政府的作用也尤为重要,因为政府掌握着核心的生产资料和分配政策。比如政府在审批、税收减免、经济补助、教育资金、就业引导等各方面都能非常有效调动企业和高校的积极性,促进双方的结合。日本20世纪70年代半导体产业的兴起,就是通过高校(实验室)、企业、政府三方的共同发力,成立“VLSI技术研究组合”,从而打破美国的垄断。20世纪80年代韩国三星的崛起也与韩国政府的大力扶持密不可分,所以在这一点上值得我们国家借鉴和学习。
(四)硬件建设及平台共享
集成电路产业人才培养对硬件设施要求极高,这是其与软件产业最大的不同之一。如小型工艺操作、流片、实训等都需要高昂硬件和财力的支撑,因此微电子学院建设要格外重视大型共享平台建设,并以共享平台建设为契机将校企合作、校地合作、学生实践培养进行有机连接。然而一般平台投资都十分巨大,很难靠一己之力来进行建设,如浙江大学微纳加工中心一期投入6000万、工程师学院微电子实训平台投入近3500万,绍兴微电子研究中心投资近1亿。微电子学院建设更应注重开放式办学,尝试通过国家出资、政府出地、企业出技術、学校出人等多重模式,把握本地发展机遇以产业园、孵化器、共享平台的形式来共赢发展。
(五)国家和学校支持
从软件学院的建设经验来看,建设成功与否与国家和学校的支持息息相关。因为软件学院建设经费自筹,所以从建立之初,就面临着资金的压力。从十多年后的评估结果来看,发展得好的软件学院与学校的长期支持密不可分;纯粹依靠企业、学费等来进行市场化运作则很难实现。以浙江大学软件学院为例,软件学院之所以能在宁波办学,首先与宁波市政府给予启动资金、场地、师资、经费等全面的支持分不开,此外,与浙大持续的师资、运营等投入也密不可分,可以说宁波市政府和浙大的支持二者缺一,浙大软件学院就不会有今天的规模。从产业性质来看,因为集成电路行业对硬件的要求要比软件行业高很多,这就决定了微电子学院的硬件投入要比软件学院投入要大得多,所以微电子学院势必更需要从国家、从学校争取更多可持续的资金,如专项经费、低息贷款等,这样才有可能实现跨越式的发展。
微电子学论文范文2
关键词:特色专业建设;复旦大学;微电子学;创新人才培养
复旦大学“微电子学与固体电子学”学科有半个多世纪的深厚积累。20世纪50年代,谢希德教授领导组建了全国第一个半导体学科,培养了我国首批微电子行业的中坚力量。60年代研制成功我国第一个锗集成电路。1984年,经国务院批准设立微电子与固体电子学学科博士点,1988年、2001年、2006年被评为国家重点学科。所在一级学科于1998年获首批一级博士学位授予权,设有独立设置的博士后流动站和长江特聘教授岗位,建有“专用集成电路与系统”国家重点实验室,1998年和2003年被列入“211”工程建设学科,2000年被定为“复旦三年行动计划”重中之重学科得到学校重点支持,2005年获“985工程”二期支持,建设“微纳电子科技创新平台”。
长期以来复旦大学微电子学教学形成了“基础与专业结合,研究与应用并重,创新人才培养国际化”特色。近年来,在教育部第二批高等学校特色专业建设中,我们根据国家和工业界对集成电路人才的要求,贯彻“国际接轨、应用牵引、注重质量”的教学理念,制定了复旦大学“微电子教学工作三年计划大纲”并加以实施,在高端创新人才培养方面对专业教学的特色开展了深层的挖掘和拓展。
一、课程体系的完善和课程建设
微电子技术的高速发展要求微电子专业课程体系在相对固定的框架下不断加以更新和完善。
我们设计了“复旦大学微电子学专业本科课程设置调查表”,根据对于目前工作在企业、大学和研究机构的专业人士的调查结果,制定了新的微电子学本科培养方案。主要修改包括:
(1)加强物理基础、电路理论和通信系统课程。微电子学科,特别是系统芯片集成技术,是融合物理、数学、电路理论和信息系统的综合性应用学科。因此,在原有课程基础上,增加了有关近代物理、信号与通信系统、数字信号处理等课程,使微电子学生的知识覆盖面更宽。
(2)面向研究、应用和学科交叉的需要,增加专业选修课程。如增加了电子材料薄膜测试表征方法、射频微电子学、铁电材料与器件、Perl语言、计算微电子学、实验设计及数据分析等课程,为本科生将来进一步从事研究和应用开发打下基础。
(3)强调能力和素质训练,高度重视实验教学。开设了集成电路工艺实验、集成电路器件测试实验、集成电路可测性设计分析实验及专用集成电路设计实验等从专业基础到专业的多门实验课。
在课程体系调整完善的同时,还对于微电子专业基础课和专业必修课开展了新一轮的课程建设。包括:
(1)精品课程的建设。几年来,半导体物理、集成电路工艺原理、数字集成电路设计经过建设已经获得复旦大学校级精品课程。其中半导体物理和集成电路工艺原理课程获得学校的重点资助,正在建设上海市精品课程。另有半导体器件原理和模拟集成电路设计正在复旦大学校级精品课程建设之中,有望明年获得称号。
(2)增加全英语教学和双语教学课程。为了满足微电子技术的高速发展和学生尽快吸收、学习最新知识的需求,贯彻落实教育部“为适应经济全球化和科技革命的挑战,本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”的要求,在本科生专业课的教学中新增全英语教学课程3门,双语教学课程4门。该类专业课程的开设也为微电子专业的国际交流学生提供了选课机会。
(3)教材建设。为了配合课程体系的完善和补充更新专业知识,除了选用一些国际顶级高校的教材之外,还依据我们的课程体系组织编写了一系列专业教材和论著。有已经出版的《深亚微米FPGA结构与CAD设计》、《Modern Thermodynamics》、《现代热力学-基于扩展卡诺定理》,列入出版计划的《半导体器件原理》、《超大规模集成电路工艺技术》和《计算机软件技术基础》。另外根据课程体系的要求对实验用书也进行了更新。
为了传承复旦微电子学的丰富教学经验和保证教学质量,建立了完备的教学辅导制度,如课前试讲、课中听课及聘请经验丰富的退休老教师与青年教师结对子辅导等。每学期听课总量和被听课教师分别均超过所授课程和任课教师人数的50%以上。对所有听课结果进行了数据分析,并反馈给任课教师,为教师改进教学提供了有益的帮助。在保证教学内容的情况下,鼓励教师尝试新的教学手段,实现所有必修课程的电子化,建立主要必修课程的网页,完全公开提供所有课件信息,部分课件获得超过15000次的下载量。青年教师还独创了“移动课堂”的授课新方法,该方法能够完整复制课堂教学,既能高清晰展示教学课件的内容,又能把教师课上讲解的声音、动作及临时板书全部包含在内,能够使用大众化的多媒体终端进行播放,随时随地完美重现课堂讲解全过程。
通过国际合作的研究生项目及教师出国交流,复旦大学微电子学专业教师的教学水平得到进一步提升。在研究生的联合培养项目(如复旦-TU Delft硕士生项目、复旦-KTH硕士生/博士生项目等)中海外高校教师来到复旦全程教授所有课程,复旦配备青年教师跟班听课和担任课程辅导。这使得青年教师的授课理念、授课方式及授课水平都有大幅提高。同时,由于联合培养项目及其他合作项目,复旦的青年教师也被邀请参与海外高校的教学,担任对方课程的主讲,青年教师利用交流的机会,引进海外高校的一些课程用于补充复旦微电子的培养方案。这些都为集成电路专业特色的挖掘和拓展起到重要的作用。
经过几年的努力,微电子专业的教学水平普遍得到提升,在教学评估中得到各个方面的好评。
二、培养方法的改进和创新
培养适应时代要求的微电子专业创新人才也需要在培养方法上加以改进和创新。
针对微电子工程的特点,在坚持扎实的理论的基础上,强调理论联系实际,开展实践能力训练。在学校的支持下,教学实验室环境得到及时更新,几个方面的实验教学在国内形成特色。
(1)本科的集成电路工艺实验可以在学校自己的工艺线上完成芯片的清洗、氧化、扩散、光刻、蒸发、腐蚀等基本工艺制作步骤,为学生完整掌握集成电路制造的基本能力提供了很好的实际训练。
(2)在集成电路测试方面,结合自动化测试机台(安捷伦SoC93000ATE),开设了可测性设计课程,附带实验。
(3)集成电路设计课程都附带课程项目实践,培养了学生实际设计能力和素质,取得很好效果。
通过课程教学训练学生创新思维和分析问题的能力。尝试开设了部分本科生和研究生同时共同选修的研讨型课程。在课程学习的过程中,本科生不仅可以得到研究生的指导,在课堂上就某些课程内容进行探究,还可以在开展课程设计时在小组内和研究生同学共同开展小型项目研究,对于提高本科生进一步学习微电子专业的兴趣和培养他们发现问题解决问题的能力有很大的帮助。
参加科研无疑是培养学生创新能力的一个最为有效的途径。配合复旦大学的要求,微电子学专业在本科阶段,持续设置多种科研计划,给予本科生进实验室开展科研以支持。
(1)大一的“启航”学术体验计划。计划鼓励大一学生在感兴趣的领域进行探究式学习和实践,为学生打造一个培养创新意识,锻炼学术能力的资源平台。“启航”学术体验计划的所有学术实践项目均来自各个微电子专业的导师,学生通过对感兴趣的项目进行申报与自荐的形式申请加入各学术实践小组。引导学生领略学科前沿,体验研究乐趣。
(2)二、三年级曦源项目。项目建立在学生自主学习和创新思想的基础上,鼓励志同道合的同学组成研究团队,独立提出研究方向,寻找合适的指导教师。加入自己感兴趣的研究方向的团队。在开放课题列表中寻找合适的课题方向,并向该课题指导教师进行申请。还有更多的学生在大三甚至更早就进入各个研究小组,参与教授领导的各类国家级、省部级项目及来自企业、海外等的合作项目的研究。在完成的计划和项目成果之外,学生们还在收集文献资料、获取信息的能力,发现问题、独立思考的能力,运用理论知识解决实际问题的能力,设计和推导论证、分析与综合的能力,科学实验、发明创造的能力,写作和表说的能力等方面,都有不同的收获。
通过学生参加国际交流活动及外籍教师讲授课程给学生提供国际化的培养,提供层次更高、路径多元的培养方案,培养了学生的国际化眼光,开拓了学生的培养渠道。
几年来,微电子学专业学生的出国交流人数逐年增长,从2008年起,共有20位本科生赴国外多个高校交流学习。交流的项目包括双学位、长学期和暑期项目等,交流时间从3个月到2年不等,交流学校包括美国(耶鲁、UCLA等)、欧洲(伯明翰、赫尔辛基等)、日本(早稻田、庆应等)及我国港台高校。大多数同学在交流期间的学习成绩达到交流学校的优秀等级,同时积极参加交流学校教授小组的科研工作,得到了很好的评价。个别同学由于表现优异在交流结束回国后被对方教授邀请再次前去完成毕业论文;也有同学交流期间)参加国际级大师的科研小组工作,获益匪浅,直研后表现出强于一般研究生的科研能力。可以看到,国际交流不仅为同学们提供了专业知识和研究能力的不同培养模式,也为他们提供了更加广阔的视野和体验多种文化的机会,为他们今后的发展和进步打下了很好的基础。自特色专业建设以来,每学期均新开设“前沿讲座”课程,课程内容不固定,授课人为聘请的海外教师,有的来自海外高校,有的来自海外企业,课程均为全英语课程或双语教学课程。这类课程直接引进了海外高校的课程和教学方式,不仅学生受益,同时也培养了复旦微电子专业的青年教师。企业还提供与课程内容直接相关的软件,在改善教学环境的同时,还为学生参加科研提供了培训。
经过2年多特色专业项目的建设,复旦微电子学专业在巩固已有教学特色基础上,在高端创新人才培养方面进行了深层的挖掘和拓展,取得了一系列的成果。
微电子学论文范文3
关键词 半导体物理学 课程探索
中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2016)02-0001-01
信息技术的基础是微电子技术,随着半导体和集成电路的迅猛发展,微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域,电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。《半导体物理学》是微电子技术的理论基础,是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课,其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。但是,《半导体物理学》具有理论性强、教学模式单一、教学内容更新慢等特点,使得学生在学习过程中存在一定的难度。因此,本文从课堂教学实践出发,针对目前教学过程中存在的问题与不足,对微电子专业的《半导体物理学》课程进行探索。
一、教学内容的设置
重庆邮电大学采用的教材为电子工业出版社刘恩科主编的《半导体物理学》,该教材具有知识体系完善、涉及知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强等特点,需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。另外,我们开设的学生对象为微电子相近专业的学生,因而在课程内容设置时有必要考虑学生知识水平及其知识结构等问题。虽然微电子学相近专业开设了大学物理等课程,但是大部分专业未开设量子力学、固体物理及热力学统计物理等前置课程,学生缺少相应的背景知识。因此,我们在《半导体物理学》课程内容设置上,需要将部分量子力学、固体物理学及统计物理学等相关知识融合贯穿在教学中,避免学生在认识上产生跳跃。
从内容上,依据课程大纲《半导体物理学》主要分为两大部分,前半部分着重介绍半导体的电子状态及对应的能带结构,电子有效质量、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布,半导体的导电性与非平衡载流子,在此基础上进一步阐述了费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念;后半部分对典型的半导体元器件及其性能进行了深入分析。基于以上分析,半导体物理课程对授课教师要求较高,需要教师采用多样化的教学手段,优化整合教学内容,注重理论推导与结论同相关电子元器件的实际相结合,使学生较好地理解并掌握相关知识。
二、教学方法与教学手段
为了让学生能较好地掌握《半导体物理学》中涉及的理论及模型,需要采用多样化的教学方法和手段。基于《半导体物理学》课程的特点,在传统黑板板书基础上,充分利用PPT、Flash等多媒体软件,实物模型等多种信息化教学手段,模拟微观过程,使教学信息具体化,逻辑思维形象化,增强教学的直观性和主动性,从而达到提高课堂教学质量的目的。
三、考核方式的改革
为了客观地评价教学效果和教学质量,改革考核方式是十分必要的。针对《半导体物理学》课程特点,对考核方式作如下尝试:(1)在授课过程中,针对课程的某些重点知识点,设计几个小题目,进行课堂讨论,从而增强学生上课积极性及独立思考能力;(2)学期末提交针对课程总结的课程论文,使学生在对课程有更深入了解的同时激发学生的创造积极性。
《半导体物理学》是微电子技术专业重要的专业基础课,为后续专业课程的学习打下理论基础。要实现《半导体物理学》这门课的全面深入的改革,还有待与同仁一道共同努力。
参考文献:
[1]汤乃云.微电子专业“半导体物理”教学改革的探索[J].中国电力教育,2012,(13).
微电子学论文范文4
Eby G. Friedman University of Rochester USA.
Power distribution networks
in high speed integrated
circuits
2004,277pp.
Hardcover USD 79.00
ISBN 9781402075346
Kluwer Academic Publishers
高速集成电路中的
功率分配网络
AV梅齐巴EG弗里德曼
自从20世纪60年代初单片集成电路发明以来,半导体电子工业经历了爆炸式增长。在过去的几十年中,技术定标是改进集成电路性能的主要驱动力,在这种驱动力作用下集成电路的速度与集成密度有了显著的改进,这些性能的改进使得对单片线路的功率分配成了一个困难的任务。以高时钟速度运行的高密度电路把分配电流增加到了几十安培,而电源的噪声容限的缩减是与电源电位的减少保持一致的。这些倾向把功率分配问题直接推到了开发高性能集成电路中挑战的最前沿。
本书的主要目的是为高速的、高度复杂的集成电路功率分布系统的功能及设计提供理论和实践基础。为达到这个目的,本书做了两个方面努力,第一描述整个功率分配系统的阻抗特性,从稳压器到印刷电路板,从包装的集成电路到单片电路的功率端;第二讨论单片功率分配网的电感特性及这些结构在相关电路中的性能。这本专题论文是以本书的第一作者从1998至2003年美国罗切斯特大学做博士论文时所进行的一系列研究为基础的,而这些研究工作是在本书第二作者的指导下进行的。
本书共分两部分,第一部分第1~8章,提供了对集成电路中功率分配的一般描述,介绍了功率分配面临的挑战,描述了设计功率配系统的原理,考察了去耦电容器体系。第1章绪论;第2章电子电路的电感性;第3章单片电感电流回路的性质;第4章电迁徙;第5章高性能功率分配系统;第6章单片功率分布网络;第7章计算机辅助设计与分析;第8章单片功率分布网的电感特性。第二部分为第9~14章,专注于单片功率分配网络的阻抗特性,研究了单片功率分配网络阻抗特性中的互连电感效应。讨论了这些阻抗特性与电路行为的关系,描述了用于功率分配网络的计算机辅助设计与分析的技术及算法。第9章网电感的变化与频率;第10章电感/面积/电阻之间的折中;第11章单片功率分配噪声的定标趋势;第12章多层网的阻抗特性;13章单片功率分配网络中的电感效应;第14章结论。
本书可供微电子学专业的研究人员、工程师及研究生阅读参考。
胡光华,高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)
微电子学论文范文5
关键词:专业建设;学科建设;教学团队
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)48-0119-02
近年来,随着国家产业结构的不断调整和新常态的出现,根据国家经济社会发展的需要,为了适应新常态下的人才需求,许多高校有针对性地开设新专业,调整学科专业结构,为国家建设发展提供了智力支持和人才保障。新增设专业的建设,为高等院校的发展注入了新鲜血液,也为其自身的生存与发展起到了重要的作用,同时,也带来了新的问题与挑战。如何培养具有专业综合竞争力的高素质人才,力求在满足社会需要的前提下尽力提高人才培养的质量,保证学生能就业、易就业、就好业,是新增设专业的主任、学校各有关部门和辅导员必须面临的问题。西安工程大学微电子科学与工程专业在新增专业学科建设的实践过程中,进行了有益的探索。
一、西安工程大学微电子科学与工程专业的基本情况
我校微电子科学与工程专业是在应用物理学专业微电子方向的基础上,于2009年提出申请,同年9月经陕西省教育厅批准,于2010年增设的,专业代码为080704,属于工学大类,电子信息类。学制四年,授予理学学士学位。本专业培养具备微电子科学与工程专业扎实的自然科学基础、系统的专业知识和较强的实验技能与工程实践能力,能在微电子科学技术领域从事研究、开发、制造和管理等方面工作的专门人才。
二、微电子科学与工程的专业特征
通过实验、技能训练和到实习基地顶岗实习,本专业毕业生应具备以下能力:(1)掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;(2)掌握固体电子学、微电子器件和集成电路设计与制造等方面的基本理论和基本知识,掌握集成电路和其他半导体器件的分析与设计方法,具有独立进行版图设计、器件性能分析的基本能力;(3)了解相近专业的一般原理和知识;(4)熟悉国家电子产业政策、国内外有关的知识产权及其他法律法规;(5)了解VLSI和其他新型半导体器件的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及微电子产业发展状况;(6)掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
微电子科学与工程专业具备以下特征:兼容性:本专业是理工兼容的专业,融合了物理学、化学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造学等多个学科的基本知识、基础理论;交叉性:微电子科学与工程专业是超净、超纯、超精细加工等多种技术交叉的基础上发展起来的学科;基础性:微电子科学与工程专业是电子科学技术、信息科学技术、计算机科学技术的先导和基础,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。
三、学科建设的实践与探索
学科建设是一个长期积累、不断提高的过程,重在建设和积累。我们在建设过程中以教学团队为抓手,以课程群为载体,以课堂教学为主渠道,以深化改革为手段,以培养学生实践创新能力、持续提高教学质量为目标。将教学团队建设、课程群建设和教学改革紧密结合,作为系统工程整体推进,实现成效的最大化。
教学团队建设、师资队伍建设和青年教师培养相结合。教学团队从师资队伍中产生,不能孤立于师资队伍建设之外,师资队伍建设需要高水平教学团队的带领和引导,需要传帮带。为了使教学团队具备坚实的基础,同时发挥其辐射引领作用,必须提高教师的整体教学水平和大面积教学质量,必须大力狠抓师资队伍建设,对于开办时间不长的新专业而言,更要特别注重新进青年教师的培养。
首先,理念引导,认识到位。我们始终坚持教学是人才培养的第一要务的宗旨,确立了教学的重要地位,为了把教学这个良心活做好,我们在教学活动中一再强调换位思考,希望任课教师要像当年要求自己的教师那样要求自己,以对学生、学校、家长、专业、社会高度负责的态度讲好每一节课。教师们教学态度端正、认识到位,责任心强,这是搞好教学工作的前提。其次,建立长效机制。通过建立一系列行之有效的规章制度、运行机制和政策措施,如青年教师培训培养机制、教学信息交流反馈机制、资源经验共享互用机制,通过互相听课、针对性听课、随机听课、学生评教等渠道了解、检查教师的教学情况,做到有问题及时反馈、沟通并督促限期整改。
针对新近开办专业青年教师多的现状,我们着力培养青年教师的教学基本功,定期、不定期召开青年教师座谈会,交流治学、教学、科研经验,要求他们跟班听课并要听不同教师的讲课,博采众长。同时,要求青年教师根据工作需要,结合个人特长选定主讲课程(至少两门),扎实练就教学基本功。鼓励和支持年轻教师到国内外进修学习,加速他们的成长。
1.课程群建设、教学团队建设与课堂教学相结合。教学团队不能脱离课程而单独存在,课程群需要高水平的教学团队去建设。目前课堂教学仍是本科教学的主渠道,因此必须将课程群建设、教学团队建设融入课堂教学,才能把建设落到实处,并在具体的课堂教学中体现建设效果。微电子教学团队和课程组认真研究了半导体物理、半导体器件、集成电路设计原理等这几门课程之间的区别、联系、共性和互补性,对传统的教学内容进行了整合、改革,以促进各课程之间的相互渗透、优势互补和资源共享,更好地处理理论教学、实验教学和实际应用之间的关系。把教学团队和课程群建设的成果有效地落实到课堂教学中,接受课堂和学生的检验,并做到互相促进,增强了整体效果。
2.课程建设与科学研究、教学研究、教学改革相结合。只有深入开展教学研究,才能有效地推进教学改革和课程建设。我们对教学研究常抓不懈,常研常新,从教学内容、教学方法、教学手段和方案实施等方面全方位抓起,不断深化教学研究和教学改革。对于课程内容的研究与改革,从宏观上把握课程的科学体系和各部分之间的关系、理清主线、抓住要点;从微观上对教材的具体内容进行深入研究,如MOS场效应管与现行手机屏之间的关系,由于和实际生活非常近,非常受学生的欢迎。教学方式与手段的研究与改革方面,可以阅读科学史和科学家传记,从中受到启发,如杨振宁的老师泰勒水平很高,但往往无暇备课,上课时总是现想现推,有时就会陷入困境或误入歧途,恰恰是在他摆脱困境和纠错的探索中,让细心的学生有机会亲眼看到老师的思维过程和分析、解决问题的方法。这是鲜活的问题解决式教学,泰勒是无意的,有经验的教师难道不可以有意而为吗?教学的关键和难处在于揭示前人的发现过程和思想脉络,这就需要任课教师了解相关的历史和教育学原理,在发挥教师主导作用的同时,通过提问、专题讨论等方式活跃课堂气氛,促使学生积极思考,让其从知识的被动接受者转变为主动参与者和纠结探索者,发挥学生的主体作用。进而微电子科学与工程专业的教师把自己现有的纵横向科研课题带入课堂教学中去,让学生感受科学研究的氛围,并通过专业课程的熏陶培养学生的科学美感。
3.理论教学、模拟实验、实验教学与生产实践相结合。实践性教学环节包括:认识实践、毕业实践和毕业设计等几方面。加强实践教学环节,突出微电子学应用型人才培养特色。提高校内实验实践基地建设的规模与水平;加强与校外教学实践基地合作,提升校外合作教育基地的层次和联系紧密度,实行“双师型”教学模式,加强实践教学环节,提高学生的实践能力。形成先进的实践教学理念,坚持不断的实训,构建以学生为主体的实践教学模式,以取代传统的教师主体式的模式,构建主动适应社会发展所需人才的培养体系。加大力度组织学生参加各类科技竞赛,力求每年参与创新创业实践和学科竞赛活动的学生比例逐年递增的趋势。生产实践是学生学以致用、锻炼能力、增强创新的重要活动,通过不断加强实验性、实践性、应用性、创新性教育环节,使学生自己体验学、用微电子的乐趣,有效地提高了学生的实践能力和创新意识。
四、结语
在学科建设中多位一体,统筹统建,将课程群、教学团队、课堂教学、实验教学、实践教学、创新教育、青年教师培养等有机融合、统筹统建,视为一个系统工程整体推进,最大限度地发挥其综合效益。经过6年的建设与实践,教学团队建设不断加强。2014年8月我校微电子教学团队获得省级教学团队称号,青年教师培养富有成效,取得了较为满意的成绩,也得到了兄弟院校和同行的好评。
参考文献:
[1]刘占柱,于彦华,赵湘莲.新专业建设的研究与实践――以吉林农业大学为例[J].中国林业教育,2012,30(4).
[2]刘焕军.培养大学生提出问题的能力方法探讨[J].中国科教创新导刊,2010,(4).
[3]刘晓.学科专业建设与人才培养适应经济社会发展问题的探索与思考――以学科群对接产业集群的平台创新为例[J].陕西教育(高教),2014,(10).
微电子学论文范文6
1CDIO工程教育理念
CDIO工程教育模式,是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式。是近年来国际工程教育改革的最新成果,CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写,以产品从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、与课程之间有机联系的方式学习掌握知识&-4。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织,这些学校采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践,取得了良好的效果。
2存在的问题与课程建设思想
微电子技术研究的中心问题是集成电路的设计与制造,将数以亿计的晶体管集成在一个芯片上。微电子技术是信息技术的基础和支柱,是21世纪发展最活跃和技术增长最快的高新科技,其产业已超过汽车工业,成为全球第一大产业。微电子工艺课程主要介绍微电子器件和集成电路制造的工艺流程,平面工艺中各种工艺技术的基本原理、方法和主要特点。其课程建设思想是使学生对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念,掌握当前微电子芯片制作的工艺流程、主要设备、检测方法及其发展趋势^7]。
但目前该课程教学中存在较多问题,教学效果不佳,主要有如下几点:(1)教材陈旧,没有较适合的双语教材,难以适应跨国际的微电子制造工艺新技术的快速发展;(2)教学内容信息量大,在教学时间短、内容多的情况下,教师难以合理安排教学进度;(3)在课程设置上重理论轻实践,技术性和实践性的内容较少,与迅速发展的工业实际脱节;(4)教学方法单一,理论联系实际不紧密,不利于学生课堂积极性的提高与创造性的发挥“5)实践教学环境较差,由于微电子工艺设备十分昂贵,有待加强高校精密贵重仪器设备和优质实验教学资源共享平台和运行机制的建设;(6)教评形式单一,忽略了实践教学与考核,致使大多数学生只是死记硬背书本知识的学习方式来应付考试。
3微电子工艺的课程建设
3.1教材选取及教学内容改革
本课程教材选用经历了《芯片制造一半导体工艺制程实用教程》、《现代集成电路制造工艺原理》到目前的首选教材:国外电子与通信教材系列中,美国MichaelQiurk和JulianSerda著《半导体制造技术》韩郑生的中文翻译本。该书不仅详细介绍芯片制造中的每一关键工艺,而且介绍了支持这些工艺的设备以及每一道工艺的质量检测和故障排除;并吸收了当今最新技术资料,如用于亚0.25pm工艺的最新技术:化学机械抛光、浅槽隔离以及双大马士革等工艺;内容丰富、全面、深入浅出、直观形象、思考习题量大,并附有大量的结构示意图、设备图和SEM图片,学生很容易理解,最主要的相对前两本教材,它更加突出实际工艺,弱化了较抽象的原理。
教学内容上采取调整部分章节,突出教学重点,并适当增减部分教学内容。本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理,并具有一定的工艺设计和分析能力,课程仅32学时,而教材分20章,600页,所以教师需要精选课堂授课内容。从衬底制备、薄膜淀积、掺杂技术到图形加工光刻技术以及布线与组装,所涉及的概念比较多,要突出重点:薄膜淀积(氧化、蒸发、溅射、MOCVD和外延等),光刻与刻蚀技术、掺杂技术,需章节调整系统整合;对非关键工艺的5~8章(介绍半导体制造中的化学药品、污染及缺陷等内容)只作为学生课后自学阅读。第2章的半导体材料特性已在“固体物理”课程中详细介绍,第3章的器件技术已在‘‘半导体物理“晶体管原理”课程中介绍,第20章装配与封装会在“集成电路封装与测试”课程中介绍,故无需重复讲解。将第9章集成电路制造工艺概况放在后面串通整过工艺讲解,即通过联系单项工艺流程,具体分析讲解典型的CMOS芯片制造工艺流程,如由n-MOS和p-MOS两个晶体管构成的CMOS反相器,这样能够加深对离子注入、化学气相淀积、光刻关键技术、集成电路的隔离技术以及VLSI的接触与互连技术等内容的理解。
另一方面,指导学生查阅相关资料,对教材内容作必要的补充,微电子工艺技术的发展迅速,因此需要随时跟踪微电子工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战。特征尺寸为45nm的集成电路已批量生产,高K介质/金属栅层叠结构、应变硅技术已采用。而现有的集成电路工艺教材很少能涉及到这些新技术,为了防止知识陈旧,应多关注集成电路工艺的最新进展,尤其是已经投入批量生产的工艺技术,及时将目前主流的工艺技术融入课程教学中。
3.2教学方法的改革
(1)开发多媒体工艺教学软件,利用多媒体技术,将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理,利用大量二维和三维的多媒体图片、视频来展示和讲解复杂的工艺构造过程。开发图文声像并茂的微电子工艺多媒体计算机辅助教学软件,给学生以直观、清楚的认识,有助于提高教学质量。
(2)微电子工艺综合共享实验平台建设,集成电路的制造设备价格昂贵,环境条件要求苛刻,运转与维护费用很大,国内仅部分高校拥有集成电路工艺试验线或部分实验分析设备。按照有偿服务或互惠互利原则共享设备仪器资源,创建各院校之间和与企业之间的“微电子工艺综合共享实验平台”可极大的提高集成电路工艺及其实验课程教学效果,即解决了一些院校资金短缺问题,同时也部分补偿了大型设备的日常使用和维护费用问题。其综合共享实验平台包括金属有机化合物MOCVD沉积技术、分子束外延、RF射频磁控溅射、XPS、XRD及AFM分析测试、光刻、离子注入等涉及投资巨大的仪器设备实验项目。
(3)拓展实践能力的校企合作,让学生带着理论知识走进企业的真实工程环境,探索利用企业先进的工艺线资源进行工艺实验教学与参观实习6-9]。参观实习能够使学生对集成电路的生产场地,超净环境要求具有深刻的感性认识,对单晶硅制造流程、芯片制造工艺过程以及芯片的测试和封装的了解也更加系统和全面。同时利用假期安排学生去企业实习,让学生参与企业的部分生产环节,亲身感受实际工艺生产过程,增加学生对企业的了解,也利于企业选拔优秀学生。
(4)工艺视频与工艺实验辅助教学,由于微电子工艺内容与生产密切结合,不能单靠抽象的书本知识教学,对于学生无法了解到的一些工艺实验与设备,可通过录像教学来补充。本学院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺设备录像与多媒体教学系统,结合国外英文原版的工艺流程视频,通过工艺视频把实际工艺流程、设备和设备操作等形象地展示在课堂。多媒体教学系统提供了氧化、扩散和离子注入三项工艺设备操作模拟,可使学生身临其境地对所学的基本工艺进行简单的模拟。同时结合课堂教学开设半导体平面工艺实验,主要包括以:氧化、光刻、扩散、蒸铝、反刻、划片、装架、烧结、封装。实验以教师讲解与学生动手相结合,既培养了学生的实际动手能力,又使学生掌握了科学分析问题的方法,激发了学生的学习兴趣,加深学生对课堂理论知识的理解。
3.3多元化的考核评价体系
对学生的考核是对其具体学习成果的度量,也是检验教学改革成效的重要手段,为了更科学合理的考核学生,我们建立了多元化的更加注重过程参与的考试评价体系,降低了期末考试在总成绩中所占比例,最大限度避免学生靠死记硬背来应付考试和学生创新思维被抑制、高分低能现象产生。这种多元化、过程性的成绩评定方法,强调知识的积累与构建过程,消除了学生重理论轻实践,考前死记硬背应付考试的弊病。总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。但加大平时成绩的权重,平时成绩即包括了作业与考勤,还包括综合性实验成绩、设计仿真、国外工艺视频翻译、专题小论文和专题PPT论坛团队成绩等。同时在期末考题中增加openanswerquestion型、工艺过程设计型题目110-11。
4结语