集成电路培养方案范文
时间:2023-05-04 13:16:04
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关键词:微电子;集成电路;课程群;亲产业
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2019)19-0163-02
一、引言
微电子(集成电路)被称为现代信息社会的“食粮”,是一个国家工业化和信息化的基础。自2014年我国《国家集成电路产业发展推进纲要》,设置千亿级的集成电路发展基金以来,南京、合肥、重庆、成都、武汉、厦门等地相应出台了区域性的集成电路发展政策。厦门依据毗邻台湾的区位优势,设立了500亿人民币的集成电路产业基金,并陆续了《厦门市加快发展集成电路产业实施意见》和《厦门集成电路产业发展规划纲要》,拟形成区域性的集成电路产业集聚地,打造集成电路千亿产业链,最终形成我国集成电路的东南重镇。
在此背景下,厦门政府在集成电路设计、生产制造、封测以及人才储备,全方位进行布局和规划。设计方面:紫光集团投资40亿元设立紫光展锐产业园、研发中心项目,引进展讯等国内通信芯片设计的龙头企业。厦门优讯、矽恩、科塔等集成电路设计企业也在高速、射频芯片领域取得可喜进展,仅2016年,厦门就新增加60余家集成电路设计企业。2017年整体产值达到140亿元;生产制造方面:与台湾集成电路巨头联华电子合资设立了联芯12寸晶圆厂项目,总投资达62亿美元,已于2016年12月正式投产;三安集成电路有限公司和杭州士兰微电子股份有限公司,主攻三五族化合物半导体芯片生产;泉州晋华12寸存储器厂则着眼于动态存储器的生产和销售;封测方面则引入通富微电子股份有限公司,力争打造一小时产业生态圈;人才储备方面:厦门政府与中国科学院微电子所共建中国科学院大学厦门微电子工程学院,辅以厦门大学、厦门理工学院、华侨大学等微电子学科,为厦门集成电路的生产和设计输送人才。
在此背景下,我校于2016年12月建立微电子学院,联合台湾交通大学、元智大学等微电子老牌名校,共同探索适合厦门及周边地区的微电子人才培养策略,力求建立较为完善的课程群体系,为在闽的微电子企业培养专业人才。
二、微电子工程专业特点
首先,微电子专业与传统的机械、化工、电子等专业不同,是一门交叉性很强的学科,需要该专业学生系统地学习数字、物理、电子、半导体器件、集成电路设计、电路封装、计算机等多方面的知识理论,并且能够将各门学科融会贯通,熟练运用。其次,微电子专业入门门槛高、知识体系更新速度快,贴近产业。这就要求学生在具有坚实理论基础的同时,实践动手能力较强,才能在短时间内将所学理论和实践结合,迅速融入工业界或者科学研究。第三,微电子是一个庞大的系统专业。从大类上可以分成工艺、器件、设计、封装、测试五个大方面。但每一個大类又可分为几个甚至数十个小门类。如设计类又可细分为模拟集成电路、数字集成电路、射频集成电路、混合信号集成电路等四个门类。而例如数字集成电路,又可继续分为数字前端、数字后端、验证、测试等小方向。各个方向之间知识理论差异较大,对学生素质提出了极高的要求[1]。
三、微电子工程课程群实践
(一)微电子工程专业培养策略
结合厦门微电子产业特点,以市场需求为导向,同时充分利用海峡两岸交流方面的优势,立足于我校“亲产业、重应用”的办校原则,我校微电子工程专业设置为工艺和设计两大类方向,应对周边产业需求,对该专业学生进行差异化培养。在本科前两年公共课的基础上,大三学年,根据学生兴趣及教师双向筛选,确定学生未来两年的学习方案,分别在器件/制造、模拟/数字集成电路设计两方面进行课程教授和实践锻炼,培养专业门类细化、适应企业实用化需要的高素质、实践型人才。同时,在一些专业课程讲授上,聘请台湾方面有经验的教师和工程师,结合产业现状进行教授和辅导。
(二)微电子工程专业培养目标
对于我校应用型本科院校的定位,区域产业经济和行业的发展是重要的风向标,因此在微电子专业人才培养上必须突出“工程型、实用型和快速融入型”的特点。主要培养目标如下:(1)掌握半导体器件及工艺的基本理论基础、电子线路的基本理论与应用、计算机使用、电子系统信号处理的基本知识、集成电路及板级设计的基本技能。(2)具备半导体及集成电路设计、制造,PCB板级设计、制造、测试的基本能力,工程项目管理、品质管理、设备维护的基本素养。(3)能在半导体、集成电路设计、制造行业,从事集成电路设计、制造、研发、测试、品质管理、厂务管理、设备维护等相关工作,毕业三到五年后通过自身学习逐步成长为本领域的骨干技术人员和具有较强工作能力的核心工程师[2]。
(三)微电子工程专业课程群制定实践
基于我校应用型本科“亲产业”的学校定位,在微电子专业课程群建设中,我们首先引入CDIO的教学理念。CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate,即构思—设计—实施—运作)工程教育是以理论教学为基础,工程实际反馈互动为主要形式的培养方案[3,4]。基于此,课程群制定从知识逻辑(课程环节)和项目实施(工程实践)两个角度,对学生的综合素质进行培养、锻炼。
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关键词:微电子技术专业;集成电路;实验室建设;
作者:陈伟元
0引言
以集成电路为主的微电子产业是现代信息产业的基础和核心[1],它对经济建设、社会发展和国家安全具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用,其重要性在迅速提高,产业规模在逐步扩大。目前,我国集成电路产业的发展,已经形成了以设计业、芯片制造业及封装测试业为主的微电子产业链,并相对独立发展的产业结构特点。微电子产业的快速发展带动了社会对各层次微电子技术人才的大量需求。为顺应微电子产业的快速发展,为地方经济建设服务,各地高职院校纷纷开设了微电子技术专业,并大力加强微电子技术专业的建设[2-4]。但微电子技术是一门应用性非常强的学科[5],不仅需要较好的理论基础,更需要有较强的生产工艺实际操作能力,这都需要较好的实验环境和实验条件来支撑。微电子实验实训设备要求高,资金投入大,很多高职院校(包括本科院校)没有足够资金购买昂贵的实训设备,学生只能通过老师解说、观看录像等了解相关工艺过程[6-7],没有机会亲自动手[8],造成我国微电子制造业人才总量严重不足,且人才质量基础较差、人才层次结构不合理[9]。
基于工作岗位和人才培养目标的分析,苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设,优化建设方案,用非常有限的资金投入,建立微电子技术专业实验室,为培养符合企业需求的高技能、高素质人才进行了有益探索。
1微电子技术专业培养目标分析
目前,中国集成电路产业已初步形成以长三角、环渤海,珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局。以2010年为例[10]:我国集成电路产业销售收入1440.2亿元,三大区域集成电路产业销售收入占全国整体产业规模的近95%。其中,环渤海地区占国内集成电路产业整体规模的18.8%,珠三角地区占全国集成电路产业的8.4%,涵盖上海、江苏和浙江的长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、芯片制造、封装测试及支撑业在内的较为完整的集成电路产业链,占全国集成电路产业的67.9%。目前国内55%的集成电路制造企业、80%的封装测试企业以及近50%的集成电路设计企业集中在长三角地区。
可见,长三角地区是中国重要的微电子产业基地,而苏州、无锡等苏南地区在集成电路制造、封装测试领域又具有明显的区位优势。现代工业的发展,集成电路后端(版图)设计服务的需求会持续增加。
高等职业技术教育微电子技术专业的就业核心岗位的确定,既要反映出当地微电子产业的市场需要,又要考虑到适合高职学生能做、并乐于做的岗位。如现场操作为主的“半导体技术工人”岗位,不适合作为本校微电子专业的核心岗位,也体现不出与中职学生在岗位上的竞争力[11]。经调研和分析,确定“集成电路版图设计”、“微电子工艺及管理”、“设备维护”作为本专业学生培养的核心工作岗位。
微电子专业的培养目标为:培养德、智、体、美全面发展,能适应现代化建设和经济发展需要,具有良好职业道德和创新精神,熟悉微电子器件及工艺的基本原理,具备集成电路版图设计、晶圆制造及封装测试中的设备操作与维护、工艺管理、产品测试、品质管理能力,面向生产服务一线的高素质应用型技术人才。
2微电子技术专业实验室建设目标
高职教育以培养高素质应用型人才为主,培养的学生不仅具有较好的理论基础,更应具有较好的基本技能。根据以上培养目标,高职微电子技术专业重点培养学生微电子材料工艺及IC领域如下方向的基本技能:
(1)微电子材料器件工艺与检测。了解微电子材料与器件的常规工艺制备过程,并了解其主要参数的表征及测试方法;
(2)IC设计技术。了解IC设计的流程,掌握IC设计的基本原理和方法,重点熟练掌握IC版图设计工具软件的使用方法;
(3)IC制造与封装测试技术。了解IC制造的基本过程和工艺,掌握基本的IC封装及测试原理和方法,并学会基本测试仪器的使用方法。
为实现以上目标,在微电子技术专业实验室的建设上,至少应围绕如下几个方向来进行:①集成电路设计,特别是集成电路版图设计方向;②微电子材料和集成电路工艺方向;③集成电路封装及测试方向。目前国内各高职院校的微电子技术专业根据自身的实际情况,基本上也是围绕这几个发展分支来建设专业实验室[12]。
微电子实验设备非常昂贵,若要建设完善的微电子技术专业实验室,其建设资金的投入是非常庞大的,大部分学校也没有这样的建设能力。为此,在有限的建设资金上,实验室建设采取实用化原则,以国家投入或学校自筹资金方式建立微电子基础性实验室、IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室,而对于投资较大的IC封装及测试实验室,主要采取与企业共建的方式进行建设。
3微电子技术专业实验室建设方案
根据以上微电子技术专业实验室建设目标,苏州市职业大学结合省实训基地和省光伏发电工程技术开发中心的建设,建立了IC版图设计实验室、微电子材料及器件工艺实验室和IC封装测试实验室。
3.1IC版图设计实验室
IC设计包括IC系统设计、IC线路设计、IP核设计和IC版图设计。其中IC版图设计工作的任务量大、所需人员多,是一种高技能、应用型技术,是最适合高职微电子技术专业学生就业的工作岗位。
IC版图设计实验室的建设,以服务器和计算机终端组成,再配置IC设计软件。其中,终端一般要配置40套以上,以便课堂上每位学生均能单独练习。
IC版图设计实验室的建设投入大,特别是IC设计软件价格昂贵,可争取大学计划、实验室共建等多种方式,获得EDA软件商的支持。苏州市职业大学与SprigSoftInc.合作,引进其先进的IC版图设计软件平台Laker,并与IC设计公共服务平台提供商苏州中科集成电路设计公司进行深度合作,发挥各自优势,共同进行IC版图设计高技能人才的培养与培训。
3.2微电子材料及器件工艺实验室
微电子材料、器件涉及的工艺广泛,实验设备价格昂贵,只能用有限的资金投入,解决一些微电子最常用的工艺实验设备。为让学生对微电子工艺有感性认识和实践机会,经调研,认为净化、扩散退火、薄膜工艺、光刻工艺、霍尔效应测试等是微电子行业应用较多的公共技术。微电子材料器件工艺与检测实验室,建设为千级的净化实验室,以扩散退火炉、真空镀膜设备为基础,并配以相关的光刻机、光学显微镜、霍尔效应测试仪等,从而满足从微电子材料的制备工艺到微电子材料与器件的性能测试等实验需求。
该实验室也结合了省光伏发电工程技术开发中心的建设,兼以实现太阳能光伏电池的制备实验,为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“集成电路工艺”、“太阳能光伏电池”等课程提供实验支撑。
3.3IC封装测试实验室
近几年来,国内IC产业有较大的发展,尤其是IC制造及IC封装测试业发展很快,在我国集成电路产业链中有着举足轻重的地位,占据了我国微电子产业的半壁江山[13]。IC封装及测试行业也是微电子技术专业学生重要的就业岗位。
建设IC封装测试实验室是培养高素质IC应用型人才的必要要求。
IC封装及测试实验设备价格非常昂贵,高校往往没有能力独立承建。可采用与企业共建的方式进行建设。本实验室与华润矽科微电子有限公司合作共建,建有集成电路自动测试系统、引线键合、电子显微镜、晶体管特性测试及电子测试设备等。
该实验室的建成,为微电子技术专业的“半导体器件物理”、“微电子封装技术”、“集成电路工艺”、“集成电路测试”等课程提供实验支撑。
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第一条为支持集成电路产业发展,规范集成电路产业研究与开发专项资金(以下简称“研发资金”)管理,发挥资金使用效益,根据《中华人民共和国预算法》的有关规定和国家有关产业政策要求,制定本办法。
第二条本办法所称研发资金,是指由中央财政预算安排,专项用于支持集成电路产业研究与开发活动的资金。
第三条研发资金的管理和使用遵循以下原则:
(一)符合国家产业政策导向;
(二)符合研发资金申报指南的要求;
(三)引导集成电路产业加快技术创新与产品开发,提高研发能力和产业化水平;
(四)促进产学研结合,鼓励联合开发;
(五)有利于培养、引进和奖励集成电路产业人才;
(六)科学、高效。
第二章申报条件
第四条申报企业应具备以下条件:
(一)在中华人民共和国境内(不含香港、澳门、台湾)注册,具有独立法人资格,经集成电路认定主管部门确认的从事集成电路设计、制造、封装、测试的企业;
(二)有符合申报指南要求的研发活动方案;
(三)具备所申报研发活动的能力,内部管理和财务制度健全;
(四)依法经营,照章纳税。
第五条申报研发资金应提供以下材料:
(一)研发资金申请报告;
(二)营业执照复印件;
(三)资质认定证明;
(四)经合法中介机构审计的前两个年度会计报表;
(五)审查委员会要求提供的其他材料。
第三章申报及管理程序
第六条研发资金实行审查委员会审议和批复制度,审查委员会由财政部、国家发展和改革委员会、信息产业部组成。
第七条研发资金的申报及管理程序为:
(一)根据审查委员会的要求,国家发展和改革委员会会同信息产业部组织专家拟定并申报指南;
(二)符合申报条件的企业,按申报指南和申报条件要求,向信息产业部申报;
(三)信息产业部汇总整理申报材料,研究提出研发资金安
排方案,提交审查委员会,审查委员会审核批准后,由财政部下
达资金预算。
第四章资助标准及资金使用
第八条研发资金采取无偿资助方式。对单个研发活动的资助金额一般不超过该研发活动成本的50%。
第九条研发资金不得用于研发活动以外的支出。可以参照以下方面使用:
(一)人工费,含集成电路人才培养、引进和奖励费用;
(二)专用仪器及设备费;
(三)专门用于研发活动的咨询和等效服务费用;
(四)因研发活动而直接发生的如材料、供应品等日常费用;
(五)因研发活动而直接发生的间接支出;
(六)为管理研发资金而发生的必要费用。
第五章监督管理
第十条研发资金由审查委员会委托的机构与获得资助的企业签订协议书。
第十一条审查委员会按照协议书规定对研发资金的使用进行监督管理,具体工作由信息产业部负责。
第十二条年度终了后,信息产业部应编制该年度研发资金决算报表,在次年3月1日煎报送财政部,经审查委员会审核后,财政部予以批复。
第十三条享受研发资金资助的企业必须严格执行国家有关法律和行政法规的规定。审查委员会要对研发资金的绩效情况进行考评,具体工作由信息产业部组织。
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合理设置课程体系和课程内容,是提高人才培养水平的关键。2009年,黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系,经过这几年教学工作的开展与施行,发现仍存在一些不足之处,于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先,在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排,不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如:在原来的课程设置中,“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础,所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前,对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解,因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握,会影响学生的学习热情及教学效果;而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识,与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中,先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程,将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授,令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解;在随后“数字集成电路设计”课程的学习中,对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手,达到较好的教学效果,同时也避免了内容重复讲授的问题。此外,这样的课程设置安排,将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争,避免因学期课程的设置问题,导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程,从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况,致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后,本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼,在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验,具有较充足的参赛准备,通过团队合作较好地完成大赛的各项环节,赢取良好赛果,为学校、学院及个人争得荣誉,收获宝贵的参赛经验。其次,适当降低理论课难度,将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上,而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣,让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三,在选择优秀国内外教材进行教学的同时,从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容,激发学生的学习兴趣,实时了解前沿动态,使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO(构思、设计、实施、运行)理念,是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念,将工程创新教育结合课程教学模式,旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。在实际教学过程中,结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程,基于“逐次逼近型模数转换器(SARADC)”的课题项目开展教学内容,将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联,使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内,以学生为主体、教师为引导的教学模式,令学生“做中学”,让学生有目的地将理论切实应用于实践中,完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程,使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时,通过以小组为单位,进行团队合作,在组内或组间的相互交流与学习中,相互促进提高,培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力,锻炼学生团队工作的能力及创新能力,并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外,该门课程的考核形式也不同,不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分,而是以毕业论文的撰写要求,令每一组提供一份完整翔实的数据报告,锻炼学生撰写论文、数据整理的能力,为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求,不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验,因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验,同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等,进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先,根据企业的技术需求,引进目前使用的主流EDA工具软件,让学生在就业前就可以熟练掌握应用,将工程实际和实验教学紧密联系,积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会,为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年,黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等,最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况,如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建,实现远程登录,则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。其次,根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容,适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析,令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程,在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上,有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼,使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通,为今后就业做好充足的准备。第三,根据集成电路设计本科理论课程的教学内容,以各应用软件为基础,结合多媒体的教学方法,选取结合于理论课程内容的实例,制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册,如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程,都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件;通过网络平台,使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
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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。
篇6
随着社会对人才需求不断转型,高等教育培养人才模式必须改革。而数字电子技术一直都是学生比较头疼的课程,因此将项目教学法应用到数字电子技术教学中,明确该课程项目化教学的思路,提高教学质量和学生学习能力,是新课改的基本要求。本文是笔者对教学工作进行总结,对数字电子技术教学应用项目教学进行探究。
关键词:
项目教学法;数字电子技术;应用
引言
数字电子技术设计内容广而且极难掌握,学生大多摸不着头脑,如果采用传统教学无法调动学生学习的主动性、积极性和创造性。在这种形势下,探究项目教学法的应用具有实用价值。
1.项目化教学的准备工作
1.1项目的选取工作
在项目教学法中,项目的选取是格外重要的,所选取的项目要典型且在实际中有较强的可操作性,这是成功运用项目教学法的关键。(1)通过对大学生的就业情况做调研与分析,由老师带领学生归纳出专业岗位所要求的职业基本素养和职业能力,同时,根据当今高等学校的教学趋势,将根据调研得到的数据重新整合,而后将典型的电子产品引入日常教学中,以此来提升学生独立分析和解决问题的能力。(2)项目的选取要有层次,由简单到复杂。数字电子技术中的集成电路有很多种,按功能可以将其分为数字集成电路和模拟集成电路,与项目相关的产品有小中大等规模的集成电路。项目的难易程度要符合与学生所掌握的技能和知识,学生的实际学习基础也需重视。学生在设计项目时,可以将项目涉及到的知识分散开来,让它们在不同的环节中体现。从易到难,从测试单个集成芯片功能到设计、制作完整的电路。(3)项目要具有代表性和可实施性,让学生大胆创新,突破传统思维的束缚。例如,在典型项目“三人表决器的设计与制作项目”中,老师可以先说出自己设计理念,然后让学生通过查找资料、小组讨论,制定出几个不同的设计方案;在设计与制作项目数字钟的拓展方面,可以将可编程逻辑器运用到数字钟的制作中。
1.2项目的准备工作
确立项目之后,教师要先开发出产品的完整电路,以此证明该项目的可实施性,也为学生创造了良好的实践环境。然后让学生五至六人一组,每组选出一个小组长。小组长带领本组成员制定本组项目开发计划,给每个组员分配明确多的任务,监督组员的进度情况。
2.项目化教学的实施
2.1提出项目任务,收集资讯
在进行该项目之前,教师对学生提出基本的设计要求,给学生下达任务,指导学生在互联网、图书馆收集资料。学生为了激发自己对项目开发的兴趣,需要自己在课下查询资料、掌握相关知识。同时学生要整理、记忆相关资料,以此来提高自身获取信息的能力和自学能力。例如,项目“三人表决器的设计与制作”中,首先,教师要大致讲解逻辑代数的相关知识,再以案例为载体,讲解组合逻辑电路的一些设计方法,最后对学生提出项目任务。学生接受任务后,首先通过各种渠道收集相关资料,再根据所学知识将收集到的资料进行分类整理。
2.2项目计划讨论
每个小组根据任务要求和整理的资料,初步制定项目计划书,计划书应大致包括电路的设计步骤、电路的调试步骤以及计划实施的相关步骤等,还有项目任务进度和组员分工。各小组成员进行分工合作,积极讨论设计方案,最终确定出项目计划书,教师也应深入各组进行指导。这个过程中,学生既掌握了相关的知识和技能,也更能理解合作共赢的含义,此时,学生在教学活动中处于主体地位,老师起到指导作用。这种小组成员共同合作,讨论并制定出项目计划的方法,不仅提升了学生的组织能力和管理能力,也增强了学生的团队合作精神,同时调动了学生多的积极性。
2.3项目方案决策
各小组经过讨论制定出计划书后,每组选一名成员对本组计划进行讲解,本组其他成员可适时地进行补充,而教师及其他组的成员可对设计方案提出相应的问题,由讲解者回答,教师点评并说明该方案的可行性,最后指导学生进一步优化或者再重新制定方案。例如,在“集成电路的设计与制作”项目中,学生收集资料、讨论交流后,提出几个不同的设计方案,教师根据几个设计方案成本、可操作性、典型性,最后选出最合理的设计方案并指出各个方案的优缺点,让学生进一步优化各自的方案。
2.4项目方案实施
项目的实施阶段是项目教学法的最为关键的一个环节,每组成员之间需要相互合作,共同完成电路的调试、芯片的安装和仪器仪表的使用等工作。每个小组可选取不同的设计方案进行实验,根据实验结果和实验数据分析,对比各个方案的实施情况,发现问题,从而优化自己的方案,最终找到理想的电路。例如,在“三人表决器的设计与制作”项目中,学生通过实施不同的设计方案,将亲身实践与理论知识相结合,得出最终结论,这比传统教学中学生被动的接受知识的教学方法更为有效。若在电路开发中学生遇到比较棘手的问题,教师可恰当地对学生进行指导,带领学生走出困境,并督促学生认真完成项目计划书中的各个开发环节,以保证项目的开发顺利完成。
2.5项目检查与成果展示
学生自己进行项目检查,不仅可以提让学生学会独立分析评价问题的能力,也可以判断出电路是否正确。在实施项目计划的过程中,让学生对所制作的电路反复检查,及时纠正电路中的错误,然后可以让教师或其他组成员检查,相互之间交换检查结果。确保电路无误后,各组展示制作的电路,学生自主发言,与大家交流自己的体会和经验。
3.结语
项目的评价可作为评判学生成绩的依据。主要是考评组学生在实践过程中的专业能力、组织能力和合作能力。最后由教师总结各组出现的问题、相应的解决的办法和大家的经验。项目的开发让学生综合运用所学知识,同时提升了学生的综合实践能力。在项目完成后,学生要独立撰写项目总结报告,这不仅可以让学生养成勤于思索、善于总结的好习惯,而且可以提高学生独立思考、总结经验的能力,同时可以帮助学生理清思路,加深对相关知识的理解。
参考文献
[1]蒋庆斌,徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程的研究[J].职业技术教育,2015(11).
[2]丁娟.项目化学习与高职教育教学改革[J].江苏经贸职业技术学院学报,2017(03).
[3]徐国庆.高职项目课程的理论基础与设计[J].江苏高教,2016(19).
篇7
(南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏 南京 210023)
【摘 要】本文从分析集成电路设计实践教学的特点入手,对集成电路设计实验中引入研究型实践教学模式的必要性、作用分析及具体实施方法进行了具体探讨,并提出了研究型实践教学对老师、对学生的要求。
关键词 实践教学;集成电路
基金项目:南京邮电大学教改项目(JG03314JX17)。
作者简介:夏晓娟(1982—),女,南京邮电大学,副教授,从事集成电路设计领域的教学与科研工作。
随着教育改革的不断深入,随着我国电子信息技术飞速发展,迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变,且电子产品发展迅速,集成电路设计是与最前沿科技紧密相连的一个方向,相关的课程也应与前沿科技紧密相连,课程的学习更要注重理论联系实际,培养学生的科学思维能力和分析问题解决问题的能力。因此,集成电路设计实验应在传统的实践教学方法基础上,在“研究型实践教学模式”方面进行探讨和实践。“研究型实践教学模式”是指在实践教学中指导学生将所学理论知识用于行业实际问题分析的一种实践方法,旨在培养学生创造性的运用知识、自主的发现问题、研究问题,并解决问题的能力[1-2]。
1 确立研究型实践教学模式的必要性
集成电路(Integrated Circuit,IC)产业是信息产业的基础和核心,随着我国电子信息技术飞速发展,迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变,大多设计均采用无生产线设计,加工采用代工方式。成电路设计具有一定的特殊性,集成电路设计过程需要集成电路专业人才经过严格的实践训练并且积累一定的工程实践经验。全国集成电路设计相关企业对于人才的需要也越来越严格,越来越需要能力型的、具有创造力的人才,应聘的条件之一就是需要有集成电路设计的相关经验。作为一般理工科院校集成电路专业的发展在一定程度上缺乏对集成电路设计应用型人才培养的认识。因此,我们应该改变传统观念,树立IC设计研究型人才培养观。
集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台,采用先进的集成电路仿真软件,将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用,又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式,缺乏对学生创造力的培养,也缺乏与前沿科技的联系,因此需要进行教学改革的探讨和实践。
随着教育改革的不断深入,传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式,又称为研讨式教学模式,是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础,引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题,以学生为中心,以知识掌握为基础,以能力培养为主线,以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式,提高学生的创新能力,培养研究型IC设计人才。
2 研究型实践教学模式的作用分析
集成电路设计实践引入研究型实践教学模式,可以使相关领域的学生真正实现学有所用,不仅学习了集成电路设计的软件知识,同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现,从而更深入的理解理论知识,而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象,激发学习的兴趣。
集成电路设计是实践性很强的一个方向,要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通,而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识,忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展,可以在保证教学大纲不变的前提下,通过选择适用性较强的实践内容,使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通,另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容,有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践,对学校而言,可以培养更优秀学生;对学生而言,可以掌握前沿知识、促进就业。
研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖,能解决实际工作中的问题,这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣,是其他任何实践模式都不可比拟的。同时,研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告,这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。
3 研究型实践教学模式的具体实施
3.1 课程结构优化
指导学生接触各类资料,能够提出问题,进而解决问题以掌握知识、应用知识,完成对知识的一个探求过程;对实验内容进行适当调整和完善,使课程体系更全面更科学,更能贴近行业发展,更能体现学生的主动性。
3.2 采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法
在研究型实践教学模式中,师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要,结合国内外的研究现状和发展趋势,采用与行业内吻合的实验软件,挑选合适的电路原型做仿真设计,并共同探讨电路的优化方案。
3.3 专业资料查询能力培养
为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理,鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料,以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究,去伪存真,指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。
3.4 指导学生撰写专题论文(报告)
在研究型实践教学过程中,指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时,要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式;要先拟订论文的写作提纲,组织好论文的结构,做到纲举目张;会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想,不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论,由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料,进行研究,完成电路设计和仿真,最后完成专题论文的撰写。
3.5 鼓励学生参与课题研究
为调动学生参与科研创新活动的积极性,激发学生的创新思维,提高学生实践创新能力,鼓励学生参加老师的课题,锻炼学生的动手能力,培养“研究型”的思维模式。
4 研究型实践教学模式对教师和学生的要求
4.1 研究型实践教学模式对教师的要求
研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求:一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构,还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能;二是要掌握学科最新信息,不断更新知识,了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果;三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。
4.2 研究型实践教学模式对学生的要求
研究型实践教学模式对学生的要求:一是学生要有一定的知识积累,储备了比较完备的基础知识;二是要求学生具有一定的专业知识水平,熟练掌握集成电路的一些理论知识;三是要求学生具备一定的自我控制能力和自学能力;四是要求学生具备一定的科学研究能力。在研究型教学中,学生积极参与显得尤为重要,需要充分调动学生的积极性和主动性。
参考文献
[1]黄雪梅.研究型实践教学有效实现的三个关键环节[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.
篇8
1、集成电路产业是信息产业的核心,是国家基础战略性产业。
集成电路(IC)是集多种高技术于一体的高科技产品,是所有整机设备的心脏。随着技术的发展,集成电路正在发展成为集成系统(SOC),而集成系统本身就是一部高技术的整机,它几乎存在于所有工业部门,是衡量一个国家装备水平和竞争实力的重要标志。
2、集成电路产业是技术资金密集、技术进步快和投资风险高的产业。
80年代建一条6英寸的生产线投资约2亿美元,90年代一条8英寸的生产线投资需10亿美元,现在建一条12英寸的生产线要20亿-30亿美元,有人估计到2010年建一条18英寸的生产线,需要上百亿美元的投资。
集成电路产业的技术进步日新月异,从70年代以来,它一直遵循着摩尔定律:芯片集成元件数每18个月增加一倍。即每18个月芯片集成度大体增长一倍。这种把技术指标及其到达时限准确地摆在竞争者面前的规律,为企业提出了一个“永难喘息”,否则就“永远停息”的竞争法则。
据世界半导体贸易统计组织(WSTS)**年春季公布的最新数据,**年世界半导体市场销售额为1664亿美元,比上年增长18.3%。其中,集成电路的销售额为1400亿美元,比上年增长16.1%。
3、集成电路产业专业化分工的形成。
90年代,随着因特网的兴起,IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段,国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。人们认识到,越来越庞大的集成电路产业体系并不有利于整个IC产业发展,分才能精,整合才成优势。
由于生产效率低,成本高,现在世界上的全能型的集成电路企业已经越来越少。“垂直分工”的方式产品开发能力强、客户服务效率高、生产设备利用率高,整体生产成本低,因此是集成电路产业发展的方向。
目前,全世界70%的集成电路是由数万家集成电路设计企业开发和设计的,由近十家芯片集团企业生产芯片,又由数十家的封装测试企业对电路进行封装和测试。即使是英特尔、超微半导体等全能型大企业,他们自己开发和设计的电路也有超过50%是由芯片企业和封装测试企业进行加工生产的。
IC产业结构向高度专业化转化已成为一种趋势,开始形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立成行的局面。
二、苏州工业园区的集成电路产业发展现状
根据国家和江苏省的集成电路产业布局规划,苏州市明确将苏州工业园区作为发展集成电路产业的重点基地,通过积极引进、培育一批在国际上具有一定品牌和市场占有率的集成电路企业,使园区尽快成为全省、乃至全国的集成电路产业最重要基地之一。
工业园区管委会着眼于整个高端IC产业链的引进,形成了以“孵化服务设计研发晶圆制造封装测试”为核心,IC设备、原料及服务产业为支撑,由数十家世界知名企业组成的完整的IC产业“垂直分工”链。
目前整个苏州工业园区范围内已经积聚了大批集成电路企业。有集成电路设计企业21户;集成电路芯片制造企业1家,投资总额约10亿美元;封装测试企业11家,投资总额约30亿美元。制造与封装测试企业中,投资总额超过80亿元的企业3家。上述33家集成电路企业中,已开业或投产(包括部分开业或投产)21家。**年,经过中国半导体行业协会集成电路分会的审查,第一批有8户企业通过集成电路生产企业的认定,14项产品通过集成电路生产产品的认定。**年,第二批有1户企业通过集成电路生产企业的认定,102项产品通过集成电路生产产品的认定。21户设计企业中,有3户企业通过中国集成电路行业协会的集成电路设计企业认定(备案)。
1、集成电路设计服务企业。
如中科集成电路。作为政府设立的非营利性集成电路服务机构,为集成电路设计企业提供全方位的信息服务,包括融资沟通、人才培养、行业咨询、先进的设计制造技术、软件平台、流片测试等。力争扮演好园区的集成电路设计“孵化器”的角色。
2、集成电路设计企业。
如世宏科技、瑞晟微电子、忆晶科技、扬智电子、咏传科技、金科集成电路、凌晖科技、代维康科技、三星半导体(中国)研究开发中心等。
3、集成电路芯片制造企业。
和舰科技。已于**年5月正式投产8英寸晶圆,至**年3月第一条生产线月产能已达1.6万片。第二条8英寸生产线已与**年底开始动工,**年第三季度开始装机,预计将于2005年初开始投片。到今年年底,和舰科技总月产能预计提升到3.2万片。和舰目前已成功导入0.25-0.18微米工艺技术。近期和舰将进一步引进0.15-0.13微米及纳米技术,研发更先进高阶晶圆工艺制造技术。
4、集成电路封装测试企业。
如三星半导体、飞索半导体、瑞萨半导体,矽品科技(纯代工)、京隆科技(纯代工)、快捷半导体、美商国家半导体、英飞凌科技等等。
该类企业目前是园区集成电路产业的主体。通过多年的努力,园区以其优越的基础设施和逐步形成的良好的产业环境,吸引了10多家集成电路封装测试企业。以投资规模、技术水平和销售收入来说,园区的封装测测试业均在国内处于龙头地位,**年整体销售收入占国内相同产业销售收入的近16%,行业地位突出。
园区封装测试企业的主要特点:
①普遍采用国际主流的封装测试工艺,技术层次处于国内领先地位。
②投资额普遍较大:英飞凌科技、飞利浦半导体投资总额均在10亿美元以上。快捷半导体、飞索半导体、瑞萨半导体均在原先投资额的基础进行了大幅增资。
③均成为所属集团后道制程重要的生产基地。英飞凌科技计划产能要达到每年8亿块记忆体(DRAM等)以上,是英飞凌存储事业部最主要的封装测试基地;飞索半导体是AMD和富士通将闪存业务强强结合成立的全球最大的闪存公司在园区设立的全资子公司,园区工厂是其最主要的闪存生产基地之一。
5、配套支持企业
①集成电路生产设备方面。有东和半导体设备、爱得万测试、库力索法、爱发科真空设备等企业。
②材料/特殊气体方面。有英国氧气公司、比欧西联华、德国梅塞尔、南大光电等气体公司。有住友电木等封装材料生产企业。克莱恩等光刻胶生产企业。
③洁净房和净化设备生产和维护方面。有久大、亚翔、天华超净、MICROFORM、专业电镀(TECHNIC)、超净化工作服清洗(雅洁)等等。
**年上半年,园区集成电路企业(全部)的经营情况如下(由园区经发局提供略):
根据市场研究公司iSuppli今年初的**年全球前二十名半导体厂家资料,目前,其中已有七家在园区设厂。分别为三星电子、瑞萨科技、英飞凌科技、飞利浦半导体、松下电器、AMD、富士通。
三、集成电路产业涉及的主要税收政策
1、财税字[2002]70号《关于进一步鼓励软件产业的集成电路产业发展税收政策的通知》明确,自2002年1月1日起至2010年底,对增值税一般纳税人销售其自产的集成电路产品(含单晶硅片),按17%的税率征收增值税后,对其增值税实际税负超过3%的部分实行即征即退政策。
2、财税字[**]25号《关于鼓励软件产业的集成电路产业发展有关税收政策问题的通知》明确,“对我国境内新办软件生产企业经认定后,自开始获利年度起,第一年和第二年免征企业所得税,第三年至第五年减半征收企业所得税”;“集成电路设计企业视同软件企业,享受软件企业的有关税收政策”。
3、苏国税发[**]241号《关于明确软件和集成电路产品有关增值税问题的通知》明确,“凡申请享受集成电路产品税收优惠政策的,在国家没有出台相应认定管理办法之前,暂由省辖市国税局商同级信息产业主管部门认定,认定时可以委托相关专业机构进行技术评审和鉴定”。
4、信部联产[**]86号《集成电路设计企业及产品认定管理办法》明确,“集成电路设计企业和产品的认定,由企业向其所在地主管税务机关提出申请,主管税务机关审核后,逐级上报国家税务总局。由国家税务总局和信息产业部共同委托认定机构进行认定”。
5、苏国税发[**]241号《关于明确软件和集成电路产品有关增值税问题的通知》明确,“对纳税人受托加工、封装集成电路产品,应视为提供增值税应税劳务,不享受增值税即征即退政策”。
6、财税[1994]51号《关于外商投资企业和外国企业所得税法实施细则第七十二条有关项目解释的通知》规定,“细则第七十二条第九项规定的直接为生产服务的科枝开发、地质普查、产业信息咨询业务是指:开发的科技成果能够直接构成产品的制造技术或直接构成产品生产流程的管理技术,……,以及为这些技术或开发利用资源提供的信息咨询、计算机软件开发,不包括……属于上述限定的技术或开发利用资源以外的计算机软件开发。”
四、当前税收政策执行中存在的问题
1、集成电路设计产品的认定工作,还没有实质性地开展起来。
集成电路设计企业负责产品的开发和电路设计,直接面对集成电路用户;集成电路芯片制造企业为集成电路设计企业将其开发和设计出来的电路加工成芯片;集成电路封装企业对电路芯片进行封装加工;集成电路测试企业为集成电路进行功能测试和检验,将合格的产品交给集成电路设计企业,由设计企业向集成电路用户提供。在这个过程中,集成电路产品的知识产权和品牌的所有者是集成电路设计企业。
因为各种电路产品的功能不同,生产工艺和技术指标的控制也不同,因此无论在芯片生产或封装测试过程中,集成电路设计企业的工程技术人员要提出技术方案和主要工艺线路,并始终参与到各个生产环节中。因此,集成电路设计企业在集成电路生产的“垂直分工”体系中起到了主导的作用。处于整个生产环节的最上游,是龙头。
虽说IC设计企业远不如制造封装企业那么投资巨大,但用于软硬件、人才培养的投入也是动则上千万。如世宏科技目前已积聚了超过百位的来自高校的毕业生和工作经验在丰富的技术管理人才。同时还从美国硅谷网罗了将近20位累计有200年以上IC产品设计经验、拥有先进技术的海归派人士。在人力资源上的投入达450万元∕季度,软硬件上的投入达**多万元。中科集成电路的EDA设计平台一次性就投入2500万元。
园区目前共有三户企业被国家认定为集成电路设计企业。但至关重要的集成电路设计产品的认定一家也未获得。由于集成电路设计企业的主要成本是人力成本、技术成本(技术转让费),基本都无法抵扣。同时,研发投入大、成品风险高、产出后的计税增值部分也高,因此如果相关的增值税优惠政策不能享受,将不利于企业的发展。
所以目前,该类企业的研发主体大都还在国外或台湾,园区的子公司大多数还未进入独立产品的研发阶段。同时,一些真正想独立产品研发的企业都处于观望状态或转而从事提供设计服务,如承接国外总公司的设计分包业务等。并且由于享受优惠政策前景不明,这些境外IC设计公司往往把设在园区的公司设计成集团内部成本中心,即把一部分环节研发转移至园区,而最终产品包括晶圆代工、封装测试和销售仍在境外完成。一些设计公司目前纯粹属于国外总公司在国内的售后服务机构,设立公司主要是为了对国外总公司的产品进行分析,检测、安装等,以利于节省费用或为将来的进入作准备。与原想象的集成电路设计企业的龙头地位不符。因此,有关支持政策的不能落实将严重影响苏州工业园区成为我国集成电路设计产业的重要基地的目标。
2、集成电路设计企业能否作为生产性外商投资企业享受所得税优惠未予明确。
目前,园区共有集成电路设计企业23家,但均为外商投资企业,与境外母公司联系紧密。基本属于集团内部成本中心,离产品研发的本地化上还有一段距离。但个别公司已在本地化方面实现突破,愿承担高额的增值税税负并取得了一定的利润。能否据此确认为生产性外商投资企业享受“二免三减半”等所得税优惠政策,目前税务部门还未给出一个肯定的答复。
关键是所得税法第七十二条“生产性外商投资企业是指…直接为生产服务的科技开发、地质普查、产业信息咨询和生产设备、精密仪器维修服务业”的表述较为含糊。同时,财税[1994]51号对此的解释也使税务机关难以把握。
由于集成电路设计业是集成电路产业链中风险最大,同时也是利润最大的一块。如果该部分的所得税问题未解决,很难想象外国公司会支持国内设计子公司的独立产品研发,会支持国内子公司的本土化进程。因此,生产性企业的认定问题在一定程度上阻碍了集成电路设计企业的发展壮大。
3、目前的增值税政策不能适应集成电路的垂直分工的要求。
在垂直分工的模式下,集成电路从设计芯片制造封装测试是由不同的公司完成的,每个公司只承担其中的一个环节。按照国际通行的半导体产业链流程,设计公司是整条半导体生产线的龙头,受客户委托,设计有自主品牌的芯片产品,然后下单给制造封装厂,并帮助解决生产中遇到的问题。国际一般做法是:设计公司接受客户的货款,并向制造封装测试厂支付加工费。各个制造公司相互之间的生产关系是加工关系而非贸易关系。在财务上只负责本环节所需的材料采购和生产,并不包括上环节的价值。在税收上,省局明确该类收入目前不认可为自产集成电路产品的销售收入,因此企业无法享受国家税收的优惠政策。
而在我国现行的税收体制下,如果整个生产环节都在境内完成,则每一个加工环节都要征收17%的增值税,只有在最后一个环节完成后,发起方销售时才会退还其超过3%的部分,具体体现在增值税优惠方面,只有该环节能享受优惠。因此,产业链各环节因为享受税收政策的不同而被迫各自依具体情况采取不同的经营方式,因而导致相互合作困难,切断了形式上的完整产业链。
国家有关文件的增值税政策的实质是侧重于全能型集成电路企业,而没有充分考虑到目前集成电路产业的垂直分工的格局。或虽然考虑到该问题但出于担心税收征管的困难而采取了一刀切的方式。
4、出口退税率的调整对集成电路产业的影响巨大。
今年开始,集成电路芯片的出口退税税率由原来的17%降低到了13%,这对于国内的集成电路企业,尤其是出口企业造成了成本上升,严重影响了国内集成电路生产企业的出口竞争力。如和舰科技,**年1-7月,外销收入78322万元,由于出口退税率的调低而进项转出2870万元。三星电子为了降低成本,贸易方式从一般贸易、进料加工改为更低级别的来料加工。
集成电路产业作为国家支持和鼓励发展的基础性战略产业,在本次出口退税机制调整中承受了巨大的压力。而科技含量与集成电路相比是划时代差异的印刷线路板的退税率却保持17%不变,这不符合国家促进科技进步的产业导向。
五、关于促进集成电路产业进一步发展的税收建议
1、在流转税方面。
(1)集成电路产业链的各个生产环节都能享受增值税税收优惠。
社会在发展,专业化分工成为必然。从鼓励整个集成电路行业发展的前提出发,有必要对集成电路产业链内的以加工方式经营的企业也给予同样的税收优惠。
(2)集成电路行业试行消费型增值税。
由于我国的集成电路行业起步低,目前基本上全部的集成电路专用设备都需进口,同时,根据已有的海关优惠政策,基本属于免税进口。调查得知,园区集成电路企业**年度购入固定资产39亿,其中免税购入的固定资产为36亿。因此,对集成电路行业试行消费型增值税,财政压力不大。同时,既体现了国家对集成电路行业的鼓励,又可进一步促进集成电路行业在扩大再生产的过程中更多的采购国产设备,拉动集成电路设备生产业的发展。
2、在所得税方面。
(1)对集成电路设计企业认定为生产性企业。
根据总局文件的定义,“集成电路设计是将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程”。同时,集成电路设计的产品均为不同类型的芯片产品或控制电路。都属中间产品,最终的用途都是工业制成品。因此,建议对集成电路设计企业,包括未经认定但实际从事集成电路设计的企业,均可适用外资所得税法实施细则第七十二条之直接为生产服务的科技开发、地质普查、产业信息咨询和生产设备、精密仪器维修服务业属生产性外商投资企业的规定。
(2)加大间接优惠力度,允许提取风险准备金。
计提风险准备金是间接优惠的一种主要手段,它虽然在一定时期内减少了税收收入,但政府保留了今后对企业所得的征收权力。对企业来说它延迟了应纳税款的时间,保证了研发资金的投入,增强了企业抵御市场风险的能力。
集成电路行业是周期性波动非常明显的行业,充满市场风险。虽然目前的政策体现了加速折旧等部分间接优惠内容,但可能考虑到征管风险而未在最符合实际、支持力度最直接的提取风险准备金方面有所突破。
3、提高集成电路产品的出口退税率。
鉴于发展集成电路行业的重要性,建议争取集成电路芯片的出口退税率恢复到17%,以优化国内集成电路企业的投资和成长环境。
4、关于认定工作。
(1)尽快进行集成电路设计产品认定。
目前的集成电路优惠实际上侧重于对结果的优惠,而对设计创新等过程(实际上)并不给予优惠。科技进步在很大程度上取决于对创新研究的投入,而集成电路设计企业技术创新研究前期投入大、风险高,此过程最需要税收上的扶持。
鉴于集成电路设计企业将有越来越多产品推出,有权税务机关和相关部门应协调配合,尽快开展对具有自主知识产权的集成电路设计产品的认定工作。
(2)认定工作应由专业机构来完成,税务机关不予介入。
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中等职业学校教育教学要以就业为导向,并以此确定办学目标,加强教育教学改革,努力培养具有良好职业道德和专业技能的新型人才。为了更好地贯彻这一教育教学理念,电子专业可以围绕电子技术操作技能、制作技术和电子产品维护技能等方面组织教学内容,主要包括专业知识学习及实训活动,并且要制订针对性的人才培养计划与课程改革方案,还可以邀请企业参与学生培养的整个过程,并积极开展岗位培训,这样有利于中职学生专业知识的学习、巩固和实践应用,更有利于学生提前适应将来的工作岗位,为就业奠定坚实的基础。我们还要鼓励教师与企业技术人员开展有效合作,增加实践教材科技含量,不断优化课程,打造“学做一体化”的课程体系,满足中职电子技术课程改革的需要。
二、整合教学内容,优化课堂教学结构
中职电子技术应用课程教材内容比较抽象、难懂,理论性强,专业术语和名词繁多,与中职生以前所学的知识联系不大,他们理解和领会起来会感到非常困难。因此,我们对于教材可以做出有效的调整和整合,进而优化课堂教学结构。
1.针对现在中职学生学习能力低,理解能力较差
以及他们毕业后主要从事操作性工作的就业实际,在组织课堂教学时,理论要求可以适当降低,去其繁琐,留其精华;以定性分析为主,微观计算尽量少做。
2.坚持以分立电路为基础、以集成电路为重点
分立电路是中职电子发展的基础,在电子技术学习时必须从分立电路开始,使学生构建电子技术的基本概念和学习分析方法。不要忽视集成电路的学习,现在集成电路在实际应用中越来越广泛。为了不使中职学生所学与社会发展相脱节,我们要重视集成电路这一知识的教学。
三、创新教学手段,打造新型课堂
1.多媒体技术辅助中职电子技术教学,具有直观性、生动性和具体性的特点
易于学生接受和掌握,现在已经被广大教师接受和应用。我们要积极组织和整合课程的教学内容,不断研发新型多媒体教学课件,使学生更容易地获取知识,接受知识,掌握知识。通过多媒体技术辅助中职电子技术教学,能够收到事半功倍的功效。
2.充分利用互联网资源,加强学校网络教学平台的建设,不断尝试网络教学,开设网络课堂
我们可以建立一个老师和学生公用的电子信息交流群,充分利用网络课程平台中的教学设计、课件和通信线路方面教学资源,组织学生开展自学,同时还能够通过交流群进行自我测试和师生交流。再如,我们可以向学生推荐自己建的博客论坛,在博客论坛里进行电子技术方面的交流、讨论,扩大学生的知识面,提高他们的探究能力。由于互联网具有开放性和信息量丰富的特点,能够大大提高学生的学习积极性和兴趣,有助于拓宽学生的知识面,大大提高他们的学习能力和学习实效。
四、积极开展校企合作,改善实践教学条件
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笔者所在学院也开设了该门课程,原来的教学方案是先学习相关电子电路知识,介绍使用的设备,设计了几个实验,让学生完成几个实验的焊接、调试。在目前全国均在推行一体化课程改革过程中,笔者通过设计一个整体项目,分模块实施,让学生按照一个项目的模式来学习。在具体教学中,分拆了一个个任务,采用任务引领型课程的方式,让学生逐步掌握课程知识和技能。这里采用了“多功能数字钟”的设计与制作为项目总目标。
一、整体设计思路
以综合实训多功能项目数字钟为任务引领,将项目分成6个模块,每个模块都以实训内容带动相关理论知识的学习。前期采用化整为零的方式,将综合实训项目分成6个模块来实施,分别进行制作、调试、测试,并将相关理论知识融合在实训项目中,使学生在实训中感悟理论。6个模块分别包括:振荡器电路、分频器电路、分秒计数器电路、小时计数器电路、显示译码电路、校时电路。6个模块分别调试完成后,就要采用积零为整的方式,将6种模块合在一起,完成数字钟主体电路的制作与调试,最后设计并组装一个多功能数字钟电子产品。
二、材料工具准备
预计用到的集成电路包括:(1)74LS48:BCD―7段译码驱动器,用来驱动共阴极的数码管显示器;(2)74LS74:双D触发器;(3)74LS191:单时钟4位同步加/减可逆计数器,是BCD码十进制计数器;(4)74LS92:二―六―十二进制计数器异步计数器;(5)74LS90:二―五―十进制计数器异步计数器;(6)555:集成定时器,因内部有三个5千欧电阻而得名;(7)BS202:7段发光共阴数码管,每段的驱动电流最大为15mA。
其他常用的电阻、二极管、三极管若干。
主要工具设备有示波器、万用表、数字实验台和直流稳压电源等电子仪器设备。
三、项目实施要点
首先是检查各元件。电阻、电容、各集成芯片,检查各逻辑功能。在插接安装阶段,要注意以下几点:(1)集成电路的插接应认清方向,不要倒插,所有集成电路的插入方向要保持一致,注意引脚不要弯曲;(2)元器件的位置要根据电路的各部分功能确定元器件在PCB板上的位置,相互有影响或产生干扰的元器件应尽可能分开或屏蔽,输入级与输出级之间要尽量安排远一些;(3)连接用的导线要紧贴电路板,避免接触不良,连线不允许跨接在集成电路器件上,一般从集成电路器件周围通过,尽量做到横平竖直,导线就尽可能短一些,避免交织混杂在一起;(4)接地的处理,线路组装时,电路之间要共地。
其次是调试。要对照电路图检查电路元器件连接是否正确,器件引脚、二极管方向、电容极性、电源线、地线是否接对,焊接是否牢固。要按功能模块分别调试,步骤可分为:(1)首先调整振荡电路部分,以为其他电路提供标准的时钟脉冲信号;(2)然后调整控制电路的分频器;(3)调整信号处理电路、计数、译码、显示;(4)调整按时电路。
最后是产品组装。主体电路安装调试完成后,将其放置在一个外壳盒里,在此可以让学生自己动手设计这个外壳盒并将其组装好,最终完成一个DIY数字钟电子产品。
四、技能考核方案
直接采用一体化考核方式,在每个模块设置考核环节,占50%,最后整体设备制作及答辩占50%。其中,模块考核主要包括以下几项:(1)元件的检查与选择;(2)按照给出的线路正确接线;(3)电路的调试,主要考核主要工具设备(如示波器、万用表、数字实验台和直流稳压电源)的使用;(4)电路测试,主要检查模块功能是否满足要求;(5)简述电路的工作原理,考核对相关知识的掌握程度。每个任务模块按ABC等级评定,A是指能高质、高效地完成此能力目标的全部内容,并能解决遇到的特殊问题;B指能按时完成此能力目标的全部内容; C指能在老师或同学的帮助下完成此能力目标的全部内容。
五、教学过程