DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2103-5042-0137

摘? 要：集成電路產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)弱是國(guó)家綜合實(shí)力強(qiáng)大與否的重要標(biāo)志。但是，我國(guó)集成電路自給率不到1/3，技術(shù)上受到以美國(guó)為首的西方國(guó)家的封鎖。為了解決“卡脖子”問題，2020年8月，國(guó)家發(fā)布了《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，教育部隨后將集成電路科學(xué)與工程設(shè)立為一級(jí)學(xué)科。該文從我國(guó)集成電路發(fā)展的現(xiàn)狀和高校集成電路專業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，分析集成電路學(xué)科的教材建設(shè)，以期能為促進(jìn)我國(guó)集成電路發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：集成電路? ?本科專業(yè)? ?人才培養(yǎng)? ?選題策劃

中圖分類號(hào)： G232.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）06（b）-0179-03

Thoughts on the Topic Selection of Integrated Circuit Science and Engineering Teaching Materials

XU Huairong

（Higher Education Press， Beijing， 100029? China）

Abstract： The strength of the integrated circuit industry is an important symbol of whether the country's comprehensive strength is strong or not. However， China's IC self-sufficiency rate is less than 1/3， which is technically blocked by western countries led by the United States. In order to solve the "bottleneck" problem， in August 2020， the state issued several policies to promote the high-quality development of integrated circuit industry and software industry in the new era， and the Ministry of Education subsequently established integrated circuit science and engineering as a first-class discipline. Starting from the current situation of integrated circuit development in China and the current situation of integrated circuit specialty in colleges and universities， this paper analyzes the textbook construction of integrated circuit discipline， in order to contribute to the development of integrated circuit in China.

Key Words： Integrated circuit; Undergraduate major; Talent training; Topic planning

1? 我國(guó)集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀

2020年全年，作為世界第一大貿(mào)易國(guó)，我國(guó)對(duì)外貿(mào)易總額達(dá)4.65萬億美元。但在某些領(lǐng)域，我國(guó)的逆差數(shù)額也很驚人。從2013年開始，集成電路取代了原油成為我國(guó)貿(mào)易逆差最大的產(chǎn)品。2020年，我國(guó)集成電路中的進(jìn)口額攀升至近3 800億美元，約占當(dāng)年進(jìn)口總額的18%。雖然過去10年我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實(shí)力顯著提升，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)日趨明顯，然而相比一些先進(jìn)國(guó)家來說，我國(guó)集成電路在高精尖技術(shù)方面還有一定距離，尤其在創(chuàng)新能力方面亟待提高。目前我國(guó)所應(yīng)用的高端芯片，仍然需要依靠國(guó)外進(jìn)口，對(duì)于國(guó)家產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)以及信息安全的保障方面極為不利。目前，我國(guó)的集成電路自給率不足1/3^[1]。習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)，核心技術(shù)是國(guó)之重器，而核心技術(shù)依賴、受制于他國(guó)則是當(dāng)前我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)所面臨的最大問題。要解決這一問題關(guān)鍵是對(duì)高素質(zhì)人才的培育，更是我國(guó)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要因素。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，現(xiàn)有集成電路人才總數(shù)是40萬人，預(yù)計(jì)到2020年集成電路產(chǎn)業(yè)總需求量將增至72萬人。而目前每年集成電路專業(yè)畢業(yè)生總供給數(shù)量大概在3萬人左右，那么到今年，我國(guó)集成電路人才缺口將近30萬，表明我國(guó)在該專業(yè)領(lǐng)域人才的需求極大^[2]。當(dāng)前我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入SOC時(shí)代，對(duì)于集成電路技術(shù)人才的能力水平提出了更高的要求，社會(huì)市場(chǎng)對(duì)于該領(lǐng)域技術(shù)人員除了要求具備基本技能與原理知識(shí)，更要具備高超專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)，并具備一定創(chuàng)新探究意識(shí)和能力。

為了從根本上突破“卡脖子”問題，國(guó)家從教育入手，2020年7月27日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，對(duì)相關(guān)專業(yè)人才培育政策做出指示：“進(jìn)一步加強(qiáng)高校集成電路和軟件專業(yè)建設(shè)，加快推進(jìn)集成電路一級(jí)學(xué)科設(shè)置工作，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時(shí)調(diào)整課程設(shè)置、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方式，努力培養(yǎng)復(fù)合型、實(shí)用型的高水平人才?！奔丛诟咝Ｖ型七M(jìn)集成電路一級(jí)學(xué)科設(shè)置^[3]。同時(shí)，在師資團(tuán)隊(duì)構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面也有指導(dǎo)意見：“加強(qiáng)集成電路和軟件專業(yè)師資隊(duì)伍、教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。教育部會(huì)同相關(guān)部門加強(qiáng)督促和指導(dǎo)……支持示范性微電子學(xué)院和特色化示范性軟件學(xué)院與國(guó)際知名大學(xué)、跨國(guó)公司合作，引進(jìn)國(guó)外師資和優(yōu)質(zhì)資源，聯(lián)合培養(yǎng)集成電路和軟件人才?！?/p>

就目前的情況來看，在院校教育中培養(yǎng)集成電路相關(guān)專業(yè)人才的重要性不言而喻，具體方法包括進(jìn)行集成電路一級(jí)學(xué)科設(shè)置、建設(shè)示范性微電子學(xué)院、聯(lián)合國(guó)際知名院校等。設(shè)立集成電路一級(jí)學(xué)科已勢(shì)在必行，可以推動(dòng)資源的整合，解決“卡脖子”問題。

2? 我國(guó)高校集成電路的專業(yè)現(xiàn)狀

自2020年8月集成電路產(chǎn)業(yè)質(zhì)量發(fā)展的政策發(fā)布后，教育部首先公布了國(guó)家示范性微電子學(xué)院包括支持建設(shè)的9所高校和一批支持籌建的高校如表1所示。

2021年1月，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)，決定設(shè)置“集成電路科學(xué)與工程”（以下簡(jiǎn)稱集成電路）一級(jí)學(xué)科（學(xué)科代碼為“1401”），集成電路作為一級(jí)學(xué)科，并將從電子科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科中獨(dú)立出來。國(guó)內(nèi)開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（專業(yè)代碼0809）的高等院校約215所^[4]。在集成電路被確立為一級(jí)學(xué)科后，預(yù)計(jì)近3年申請(qǐng)集成電路的學(xué)校將有爆發(fā)式增長(zhǎng)。由于集成電路又具有多學(xué)科交叉、技術(shù)集成和融合的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的電氣類、電子信息類、自動(dòng)化類、測(cè)控類、計(jì)算機(jī)類、機(jī)械類專業(yè)院系也陸續(xù)開設(shè)相關(guān)課程。目前，國(guó)內(nèi)開設(shè)集成電路相關(guān)專業(yè)的院校，在人才培育以及具體教學(xué)方案設(shè)計(jì)等方面，基本上都是參照國(guó)內(nèi)有一定影響力的院校，但是不同院校的辦學(xué)優(yōu)勢(shì)各不相同，在生源招收、培育目標(biāo)等方面并不完全相適應(yīng)。那么，也就暴露出現(xiàn)有的傳統(tǒng)教材難以滿足集成電路教學(xué)需求的問題，目前急需一系列適合用于該專業(yè)教學(xué)的高質(zhì)量教材。

3? 集成電路教材選題策劃的思考

集成電路教材的選題策劃，要求體現(xiàn)創(chuàng)新和突破，使其適應(yīng)并契合“新工科”需求。在我國(guó)高等教育領(lǐng)域，目前正進(jìn)行的“新工科”建設(shè)行動(dòng)。這是加快工程教育改革創(chuàng)新的重大舉措，同時(shí)也為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)?！靶鹿た啤斌w現(xiàn)為5個(gè)方面的“新”，包括教學(xué)理念、結(jié)構(gòu)設(shè)置、人才培養(yǎng)、教學(xué)成效以及專業(yè)分類等^[5]。

3.1 進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，確定選題范圍

目前，全國(guó)開設(shè)集成電路專業(yè)的高校已有近兩百所，由于不同院校的創(chuàng)建背景、辦學(xué)理念、探究基礎(chǔ)以及優(yōu)勢(shì)專業(yè)都各不相同，對(duì)于專業(yè)人才培養(yǎng)的方案設(shè)計(jì)以及課程安排也不一樣，所以應(yīng)以集成電路專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課為目標(biāo)，保證出版的教材能滿足更多院校教育教學(xué)的使用需求。

包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)以及西安交通大學(xué)等在內(nèi)的16所高校中的9所在其示范性微電子學(xué)院的官網(wǎng)中公布了集成電路專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃和課程設(shè)置情況。

根據(jù)各校公布的培養(yǎng)方案可以看出，集成電路的專業(yè)基礎(chǔ)課主要有：電路、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子線路、數(shù)字電子線路、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理、C語言、微機(jī)原理、單片機(jī)等;專業(yè)核心課主要有（各個(gè)學(xué)校課程設(shè)置名稱有所不同）：微電子學(xué)概論、固體電子學(xué)、微電子器件、數(shù)字集成電路、模擬集成電路、集成電路分析與設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體工藝、微電子封裝、CAD設(shè)計(jì)等。

由此可知，集成電路的專業(yè)基礎(chǔ)課與電類其他的專業(yè)基礎(chǔ)課幾乎一致，在這些課程上，國(guó)內(nèi)有許多經(jīng)典教材，如邱關(guān)源版《電路》、吳大正版《信號(hào)與線性系統(tǒng)分析》、鄭君里版《信號(hào)與系統(tǒng)》、康華光版《電子技術(shù)基礎(chǔ)》等。所以，集成電路專業(yè)的教材建設(shè)重點(diǎn)應(yīng)放在專業(yè)核心課上。

3.2 適應(yīng)時(shí)代特點(diǎn)，確定出版方式

在技術(shù)發(fā)展迅猛的今天，專業(yè)核心課程的迭代很快，合適的出版方式將對(duì)集成電路專業(yè)建設(shè)的推動(dòng)起到巨大作用。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材已經(jīng)不能適應(yīng)“新工科”教學(xué)的需要，對(duì)比傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材出版，數(shù)字出版有更新快、周期短的特點(diǎn)。因此，集成電路專業(yè)的教材建設(shè)可以考慮以下兩種方式。

3.2.1 數(shù)字課程出版

以該專業(yè)現(xiàn)有各級(jí)精品課程、優(yōu)秀在線課程（如各級(jí)視頻公開課、資源共享課、MOOC等）為基礎(chǔ)進(jìn)行升級(jí)出版?？梢院w集成電路專業(yè)所有課程，包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。為滿足數(shù)字課程出版條件，課程建設(shè)初期即制定建設(shè)內(nèi)容，包括：基本涵蓋教學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)視頻，與教學(xué)視頻配套PPT，輔助教學(xué)的自測(cè)題或課后作業(yè)題。課程出版需包括但不限于以上基本內(nèi)容，可根據(jù)課程需要或者學(xué)校自身資源情況，加入其他類型資源，如實(shí)際案例分析、編程案例等。

3.2.2 新形態(tài)教材出版

新形態(tài)教材是紙質(zhì)教材為核心，加強(qiáng)整合數(shù)字資源，數(shù)字化資源、數(shù)字課程開發(fā)應(yīng)用相結(jié)合的新形教材出版模式。新形態(tài)教材可以通過掃碼進(jìn)入數(shù)字課程網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)+網(wǎng)絡(luò)教材相結(jié)合，提升課程教學(xué)成效^[6]。新形態(tài)教材在內(nèi)容實(shí)時(shí)更新等方面具有傳統(tǒng)教材不可比擬的優(yōu)勢(shì)，與集成電路專業(yè)的發(fā)展速度快相適應(yīng)。因此，在課程建設(shè)成熟的情況下啟動(dòng)教材建設(shè)，本著“成熟一批，出版一批”的原則，打造一批集成電路專業(yè)精品教材。

3.3 在選題策劃時(shí)還要注意的其他問題

（1）要主動(dòng)通過教育部電子信息類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工作平臺(tái)去了解人才培養(yǎng)的狀態(tài)，積極進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查研究;（2）根據(jù)選題以進(jìn)行信息搜集的方式和渠道要多元化，并對(duì)所采集的相關(guān)信息進(jìn)行篩選、判斷，擇優(yōu)而用;（3）不斷拓寬思路，汲取其他專業(yè)優(yōu)秀教材出版的經(jīng)驗(yàn);（4）邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)和影響力的編著人員參與教材的編著出版，提升教材出版質(zhì)量。

4? 結(jié)語

加快集成電路專業(yè)的教材出版，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)高校集成電路專業(yè)的建設(shè)將起到巨大作用。隨著國(guó)家政府的投入和相關(guān)政策的引領(lǐng)，在各位優(yōu)秀人才的努力之下，我國(guó)一定能盡快掌握集成電路的核心科技，不再受制于人。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：許懷镕（1973—），女，碩士，編輯，研究方向?yàn)殡娮与姎忸愓n程教學(xué)與教材出版。