中国教育

　　一、引言

　　微电子学专业（071202）在教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》的主干学科为理科的"电子信息科学"（0712）；在教育部1997年颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中属于工学类一级学科"电子科学与技术"（0809）下设的二级学科"微电子学与固体电子学"（080903）。与本专业的相关学科包括：电子信息科学与技术（071201）；光信息科学与技术（071203）以及电子科学与技术（0809）。微电子学专业涵盖集成电路工艺开发、集成电路中的器件和材料研究，以及集成电路设计等方面。该学科的发展对于微电子技术及相关学科技术的发展具有重要的意义。微电子与其他学科结合诞生新的学科和产业增长点也是21世纪的重要发展方向。例如，将光电子和微电子结合起来构成了集成光电子学，机械材料力学和微电子结合出现微电子机械系统（MEMS），进入纳米领域后又发展为纳电子学。因此，要求微电子专业培养的学生能适应这种跨学科、多学科结合发展的需求。

　　近30年来，集成电路技术一直按照"摩尔定律"向前发展。集成电路工艺中的特征尺寸更小（<100nm），集成密度更高，集成电路材料趋于多元化（不再仅仅是硅基、二氧化硅和铝引线等），集成的元件种类更多（各种传感器），集成的系统更为复杂、庞大，集成电路的功能更为完善和强大（一个芯片就是一个独立完整的系统--SOC），集成系统的功耗更低，成为半导体工业（微电子工业）基本发展趋势。我国的集成电路发展起步于1965年，由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。从市场份额来看，2002年国产芯片年销售额为130.3亿元，占世界芯片产量的0.7%左右；从技术上看，总体上还有两代左右的差距。2002年，我国芯片自给率才25%，其他75%均需要进口，进口集成电路耗资33.6亿美元，特别是技术含量高的产品，基本上依靠进口。由于２０世纪80年代国内经济的迅速发展和半导体行业的相对滞后，许多高校已停止了半导体工艺人才培养，导致集成电路工艺人才更是奇缺。当今世界经济已从工业化进入信息化的发展阶段，微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，成为当前新经济时代的基础产业。它在国民经济、国防建设以及现代信息化社会中起着极其重要的战略意义。我国微电子产业与国际水平相比还属于幼稚工业，无论技术水平、产品水平还是综合实力都无法与发达国家同行的实力相抗衡。

　　国际半导体技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors）是由美国、欧洲、日本、韩国和台湾地区的专家共同编制的的一个文件，是产业界（芯片制造商、设备和材料供应商）、政府部门和大学、研究机构共同努力的结果。该文件对当前半导体技术进行评估，对未来15年半导体技术的发展趋势进行预测，不仅对半导体产业的发展有指导意义，而且对大学、研究机构的人才培养和科学研究具有指导意义。

　　二、微电子学专业发展的简要历史和成就回顾

　　中国微电子学专业的教育历史应追朔到1956年。1956年，由北京大学、复旦大学、南京大学、吉林大学和厦门大学五校联合在北京大学创办了中国第一个半导体物理专门化。最早由这个专业培养的许多毕业生都成为我国微电子领域的权威或领导。半导体专业发展的第二个高峰在1970年前后，随着对半导体器件需求量的增加，尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动，促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求，全国很多高校都先后增加了半导体专业。但是进入20世纪80年代，由于国内半导体器件和集成电路生产还缺乏竞争力，受到进口元器件的冲击，很多半导体器件厂下马或转产，相应地很多高校的半导体或微电子专业也被迫取消。进入90年代中期，由于微型计算机的发展、普及以及通信等信息产业的发展，对集成电路芯片的需求量越来越大，国家加大了对微电子行业的支持力度，对微电子专业毕业生的需求也不断增加，微电子专业的发展迎来了第三个高峰。国家"十五"计划和2010年远景规划提出以信息化带动工业化，加快微电子产业建设的高新技术发展策略。目前，许多高校以及一些专科学校都纷纷建立微电子专业。各学校的办学特点不尽相同，但主要培养目标基本围绕三方面：集成电路工艺开发，集成电路中的器件和材料研究，以及集成电路设计， 其招生规模不断扩大。

　　三、与微电子学专业相关行业的发展趋势及对本专业构成的挑战、要求

　　1．进入21世纪，与微电子专业学科相关的集成电路产业发展趋势

　　（1） 器件尺寸不断缩小，目前器件特征尺寸已进入纳米量级。器件尺寸继续缩小将遇到很多物理问题和技术挑战，为了解决这些问题和挑战，必须进行新器件、新结构、新工艺等研究。

　　（2） 集成度不断提高，目前已经可以把整个电子系统或子系统集成在一个芯片里，形成集成系统芯片（SOC）。系统芯片与集成电路的设计思想和方法是不同的。这就要求微电子专业培养的人才不仅能从事IC设计，还能从事SOC设计，研究SOC的设计方法。

　　（3） 与集成电路技术相关的新材料不断涌现，高K栅介质、低K互连介质、新型化合物半导体材料等都成为目前的研究热点。

　　（4） 微电子与其他学科结合诞生新的交叉学科，也是21世纪的重要发展方向，例如集成光电子学、微机械电子学（MEMS）、纳电子学等。因此，要求微电子专业培养的学生能适应这种跨学科、多学科结合发展的需求。

　　附表为国际半导体路线图给出的特征尺寸的缩小趋势：

　　2．微电子技术面临的困难与挑战

　　按照微电子技术的发展趋势，在材料、工艺、设计、测试、封装等方面都面临着困难和挑战。在国际半导体技术路线图中，将微电子技术分为12个相对独立的部分：(1) 设计，(2) 测试与测试设备，(3) 工艺集成、器件和结构，(4) 前端工艺，(5) 光刻，(6) 互连线，(7) 工厂集成，(8) 组装与封装，(9) 环境、安全与健康，(10) 成品率，(11) 计量，(12) 模型与模拟。

　　3．国内微电子技术现状与社会需求

　　根据国家有关权威部门的预测，2010年我国微电子产业的产值将达到3000亿人民币，占到当时全世界集成电路产值的6％，其中芯片制造业的产值约为1500亿元，设计业和封装业1500亿元。根据国际上的一般规律，一个10亿元产值的集成电路设计公司大约需要1500名左右的工程师；一条年产3万片的8英寸集成电路制造生产线的年产值约30亿人民币，需要1000名工程师和1000名配套人员。这样，未来10年我国集成电路设计业需要20～25万设计人才，芯片制造业产值约需要10万名工艺技术人才，而目前我国集成电路人才奇缺，设计人才全国不足万人，因此今后10年对微电子方面的人才的需求是极为迫切的。从2003集成电路行业年会的数字显示，国内IC设计从业人员实际不足5000人，其中真正完全成熟的系统设计工程师不过1000人；每年从各大学微电子专业毕业的研究生只有300多人，本科生也不过10000人，对比上海半导体和IC研讨会发布的2008年大陆IC产业对IC设计工程师需求量250000人，这不过是杯水车薪。

　　四、微电子学专业教学现状与改革建议

　　1）根据国内微电子专业发展情况，大量培养微电子专业人才已经是当务之急。同时，我们也更应该注意人才培养的质量,成立"微电子学专业教学指导委员会"，在教学计划、课程设置、基础理论和能力训练等方面，进行统一教学规范，设定必修课程和必修环节；在招生规模扩大后，保证培养质量。

　　2）由于微电子专业的实验条件要求高，各个高校的教学水平和实验设施条件参差不齐，因此应该建立一个各个大学微电子资源共享机制。比如，名牌大学和微电子学专业较强的大学应该设立专用的FTP服务器，把资源共享给各个高校，以促进我国微电子专业的发展。

　　3）应该根据微电子专业的市场需求培养多层次、专业化人才，加强学校和企业的合作，了解企业需要的人才类型，加强各个高校在微电子学方面研究成果的交流。例如，和企业联合举行设计大赛；交流彼此的教学实验课题等，特别是通过"国家集成电路产业化基地"进行联合人才培养，培养学生的实际能力。

　　4）重视教育部在１７所高校中筹建的 "国家集成电路人才培养基地" 的建设，重点投入并建设成为教学示范基地，通过设立专用的人才培养平台，开放资源给其他高校共享，以促进我国微电子专业的迅速发展。 注重集成电路工艺、微电子新器件和集成电路设计的人才培养，构建微电子专业分层次、多模式、多规格人才培养体系：

　　（a）分层次：专科（高职）、本科(学士)、研究生（硕士、博士）、工程硕士、博士后各个培养层次。

　　（b）多模式：学制多模式，例如本－博９年；本－硕６年；本科４年；专科2～3年等；培养多模式，例如本科、双学士学位、学历硕士、工程硕士、博士；同等学力博士、硕士；工学博士（或硕士）；理学博士（或硕士）等。

　　（c）多规格：多规格系指学术型、应用型、职业型、复合型。

　　各类大学的合理分工--研究型大学：以培养微电子学术型、学术复合型人才为主，并在工程中培养学术与应用复合型、高层次人才；本科是通识为主的专业教育；教学研究型大学：以培养微电子学术与应用及其复合型人才为主，本科是通识为主或通识与专业并重的教育；教学主导型大学（一般普通高校）：以培养微电子应用型、复合型人才为主，本科是通识与专业并重的教育。

　　5）紧密追踪国际化前沿，专业课程可以直接采用或参考国际最新的优秀教材；在注重原有基础和理论优势的基础上，增加实际应用部分的课时；聘请具有丰富实践经验的专家授课；创造机会，鼓励教师与企业合作进行研发，了解实际应用需求，并据此改革教学内容；

　　6）充分利用与企业和国家集成电路基地合作发展的实习基地的综合资源，完成学生的高层次技术实践；研究生的论文课题与本科生的毕业设计论文课题与企业的实际应用需求紧密结合，采用企业、学校双导师制，根据实际需要可在企业完成论文研究。

　　7）通过多种形式，采取一系列优惠政策，从国内外聘请专家学者授课；选送青年教师出国进修，提高业务能力，建立完善的教师轮训和激励制度，保证一支高素质稳定的教师队伍；充分利用网络、多媒体、远程可视化教育等多种现代科技手段以及教学方式、方法。

　　8） 组织各个学校的著名微电子教师编写统一的系列微电子教材，把各个学校聘请国际著名微电子专家讲座制成录像，把各个学校的著名教师的讲座制成录像，放到各个微电子专业的FTP服务器上，供大家学习交流，以促进微电子教学质量的提高。