宗楊 宋文斌 張穎 王莉

摘 要：本文在對微電子制造技術(shù)發(fā)展趨勢分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國微電子科學與工程專業(yè)教育現(xiàn)狀，探索實訓課程的設計方法和人才能力培養(yǎng)手段。突出以學生為中心，以產(chǎn)出為導向，培養(yǎng)新一代微電子人才，應對即將到來的技術(shù)革命。

關(guān)鍵詞：微電子制造；OBE；課程設計

近年來，國家大力支持微電子制造行業(yè)的發(fā)展，同時對高校人才培養(yǎng)提出了更高的要求，在新形勢下，只有與時俱進，不斷實踐和探索，才能跟上時代的步伐，為我國培養(yǎng)出合格的專業(yè)人才。

一、微電子制造技術(shù)發(fā)展趨勢

目前微電子制造技術(shù)關(guān)鍵尺寸逐漸深入到10納米以下，器件理論已經(jīng)進入到量子力學領(lǐng)域。新的材料和器件不斷出現(xiàn)，未來五年納米電子技術(shù)將取代微電子技術(shù)，新的技術(shù)革命即將來臨。

在現(xiàn)階段，微電子技術(shù)具有如下的發(fā)展趨勢：

（一）特征尺寸進一步縮小。深入到5nm以下特征尺寸后，器件原理和結(jié)構(gòu)將會發(fā)生重大變革，將帶來工藝技術(shù)和設備的更新，微電子制造工藝將迎來技術(shù)革命。

（二）系統(tǒng)級集成芯片的要求將帶來3D芯片制造工藝的發(fā)展，將各種傳感器單元與集成電路共同制造在不同硅基片上，然后再將多個硅基片進行垂直集成互聯(lián)，相關(guān)的集成工藝技術(shù)將得到極大的發(fā)展。

（三）微電子技術(shù)同其他技術(shù)的融合程度將會不斷增加。比如同計算機技術(shù)、機械技術(shù)等先進成熟技術(shù)的融合后產(chǎn)生新功能特點的新型技術(shù)。這也將產(chǎn)生底層制造工藝方面的新技術(shù)需求。

總之，微電子制造技術(shù)正處于歷史上一個關(guān)鍵的節(jié)點，在此新老技術(shù)交替的時間點上，新技術(shù)的發(fā)展必然引發(fā)對傳統(tǒng)微電子課程體系的挑戰(zhàn)，如何適應技術(shù)的發(fā)展，適應產(chǎn)業(yè)對人才的需求，成為微電子人才培養(yǎng)面臨的緊迫的問題。

二、微電子科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)高校注重基礎(chǔ)理論的培養(yǎng)，相應的熱學，力學，電磁學等理論課程較多，培養(yǎng)出的學生學科基礎(chǔ)寬泛，更適合于往學術(shù)型的道路上發(fā)展。而對于新技術(shù)的引入及新技術(shù)實踐應用能力的培養(yǎng)較為滯后。學生在學校中往往沒有微電子工藝實踐的經(jīng)歷，實踐能力不強。因此，如何在實踐課程中融入納米電子學理論和實踐能力的培養(yǎng)，使學生具備應對技術(shù)變革的知識儲備和實踐能力，是目前微電子專業(yè)課程設計需要解決的問題。

三、微電子科學與工程專業(yè)實踐課程的設計

以學生大四學年實踐課程為例，探索以學生為中心，以產(chǎn)出為向?qū)У恼n程設計方法，進行課程教學改革。

（一）以實踐項目為中心的課程組織形式。實踐課程的組織以量子阱紅外探測器件的設計模擬項目為主項目，培養(yǎng)學生器件設計能力，并通過EDA工具進行工藝仿真和器件特性仿真，來驗證器件性能是否滿足要求。以學生能力培養(yǎng)為中心，安排課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。

圍繞課程培養(yǎng)目標，根據(jù)器件設計的基本流程。學生首先需要具有器件設計的理論知識，包括微電子理論和量子力學基本理論，其次還需要半導體材料知識、器件結(jié)構(gòu)知識、半導體工藝知識、軟件模擬知識。將這些相關(guān)知識劃分成四個課程單元：設計基礎(chǔ)單元、器件設計單元、工藝設計單元和器件仿真單元，每個單元設計獨立的單元實踐項目，分別對主項目進行支撐。學生在每一單元獲得碎片化的能力，完成所有單元便可以拼接出課程主項目需要的全部能力，進而完成最終項目。

（二）以產(chǎn)出為導向的課程考核機制。課程建立基于OBE（Outcomes-based Education，基于產(chǎn)出的教育模式）思想的課程考核評價體系。意圖準確反映學生的學習效果。為了能夠真實的考核出每個學生不同能力點的達成情況，必須以課程能力點為出發(fā)點，首先為每個能力點在本課程中的培養(yǎng)權(quán)重設定了比例系數(shù)，其次為每個能力點的達成分配了課程資源，最后確定每個能力點在哪些課程資源中進行考核，以及每項考核的分值比例。因此，每個能力點具體的考核方式和分值就可以確定，最終通過學生的得分情況可以回溯得到每項能力點達成的情況。

時，考核點的設置不拘泥于期末筆試一種形式。對不同能力點的考核會分散到教學各個環(huán)節(jié)之中，在教學過程實施中便進行不同能力的考核。例如，對軟件實現(xiàn)能力的考核可以在工藝設計實踐和性能仿真實踐單元項目中進行；對全方位思維能力的考核可以在主項目成果答辯活動中以提問的形式進行。階段性考核點的設置將課程整體劃分成獨立的任務，不僅可以保證學生的學習緊迫感，也可以幫助教師掌握學生學習進度和學習效果，有效實施教學指導。

（三）課程設計的持續(xù)改進。課程將PDCA管理模式（Plan-Do-Check-Action）貫徹進教學質(zhì)量持續(xù)改進與跟蹤過程?；贠BE的教學理念，將授課教師、聽課質(zhì)量委員、學生反饋意見、同行及領(lǐng)導反饋意見、專業(yè)課程組與專業(yè)團隊相結(jié)合，從存在的問題為出發(fā)點，形成PDCA持續(xù)改進方法，使教學改革與過程監(jiān)控目的性、針對性更強，使教師主導的課程的持續(xù)改進自成閉環(huán)，更有利于發(fā)揮授課教師的積極性和主動性。

微電子科學與工程專業(yè)課程建設的核心在于以學生為中心，以產(chǎn)出為導向。在新技術(shù)革命的大趨勢下，微電子科學與工程專業(yè)教育應該不斷更新課程設計思想，引入新理論、新材料、新器件和新工藝，為社會培養(yǎng)新一代微電子制造類人才，發(fā)展我國微電子事業(yè)。