王尚，馮佳運，張賀，劉威，田艷紅

（哈爾濱工業(yè)大學材料科學與工程學院，哈爾濱 150001）

1 引言

集成電路產(chǎn)業(yè)是支撐國家經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)，集成電路技術已成為實現(xiàn)科技強國、產(chǎn)業(yè)強國的關鍵技術之一[1]。在后摩爾時代，高密度三維集成、CMOS 技術與先進工藝成為支撐器件小型化、多功能化和高度集成化進程的關鍵技術。在當前國際形勢下，全球已開啟了新一輪半導體國際競爭。2022 年2 月，美國通過《2022 年美國競爭法案》，同月歐盟通過《芯片法案》。2021 年，日本、韓國也表示將在未來十年投入巨額資金，支持半導體產(chǎn)業(yè)。

與歐美日等發(fā)達國家、地區(qū)相比，我國在集成電路制造技術方面尚有一定差距，但是在電子封裝技術領域具有一定優(yōu)勢，尤其是在系統(tǒng)級封裝、晶圓級封裝和倒裝焊技術領域已基本接近國際先進水平，且我國具有全球規(guī)模最大、增長最快的市場需求，發(fā)展先進的芯片封裝測試產(chǎn)業(yè)，成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)制勝的關鍵。但與此同時，我國仍長期進口尖端芯片。2021年，我國的進口芯片貿(mào)易額仍在4 400 億美元左右，弱化了中國企業(yè)的原創(chuàng)能力。當前我國各類封裝人才緊缺，尤其是缺乏高端人才。我國芯片設計、芯片制造和封裝測試的人才缺口達54.1 萬人[2]。為了培養(yǎng)優(yōu)秀人才，縮短與發(fā)達國家的差距，我國相繼出臺了一系列政策，并成立了集成電路一級學科。在這一背景下，探索集成電路新興交叉學科人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新建設，培養(yǎng)適應國防和社會需求的新時代高端人才，成為電子封裝專業(yè)在新形勢下的主要目標之一。

2 海外集成電路人才培養(yǎng)政策與培養(yǎng)模式

集成電路技術不斷發(fā)展，新的技術不斷涌現(xiàn)，而且呈現(xiàn)出企業(yè)研發(fā)速度高于高?？蒲挟a(chǎn)出的趨勢。傳統(tǒng)的專門人才培養(yǎng)方式已不能滿足相關產(chǎn)業(yè)的需求。因此，外國政府、工業(yè)界和高校開始探索如何對集成電路人才培養(yǎng)體系進行革新，以滿足集成電路產(chǎn)業(yè)對人才的需求。集成電路產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達的日本、韓國充分利用自身半導體企業(yè)的優(yōu)勢，不斷強化產(chǎn)學研發(fā)展戰(zhàn)略。而高等教育發(fā)達的歐美國家鼓勵高校開展集成電路相關的教學、科研工作。

2.1 日韓集成電路人才培養(yǎng)政策與培養(yǎng)模式

日本的半導體產(chǎn)業(yè)起步較早，曾一度超過美國，占據(jù)全球半導體市場份額的一半，但由于美日貿(mào)易沖突等問題，其產(chǎn)業(yè)受到嚴重打擊。索尼、東芝等知名企業(yè)預測日本相關產(chǎn)業(yè)未來的工程師缺口約為3.5 萬人。2022 年起，上述企業(yè)與日本各工科院所合作，為芯片相關研究投入更多資金，設立更多的人才培養(yǎng)項目，以應對人才短缺的問題。

韓國也是半導體器件制造大國，其產(chǎn)能占全球芯片制造業(yè)的18%，在存儲領域優(yōu)勢顯著，擁有三星和SK 海力士兩大明星企業(yè)。為了促進相關領域的人才培養(yǎng)，韓國于2021 年5 月發(fā)布了國家級戰(zhàn)略《K－半導體戰(zhàn)略》，旨在增加27 萬芯片領域就業(yè)崗位，并在未來十年培養(yǎng)1.44 萬名學士、0.7 萬名碩士和博士、1.34 萬名實操型人才；利用其積累的半導體企業(yè)優(yōu)勢，聯(lián)合三星、SK 海力士等企業(yè)與韓國科學技術院共同開展產(chǎn)教融合的人才培養(yǎng)工作；聘請行業(yè)博士級教授，擴大產(chǎn)學合作和研究項目，同時大力拓展與海外世界一流大學人才交流的途徑。以三星半導體為例，其在2021 年與韓國科學技術院聯(lián)合培養(yǎng)半導體工程師，計劃在未來五年內(nèi)培養(yǎng)500 名行業(yè)人才，并與首爾大學簽約，資助AI 半導體聯(lián)合產(chǎn)業(yè)的相關研究。

2.2 歐洲集成電路人才培養(yǎng)政策與培養(yǎng)模式

歐洲在與芯片設計和制造相關的特定領域擁有強大的能力，但整體產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善。因此，近年來歐洲陸續(xù)出臺了多項指導政策。如2020 年7 月的《歐洲技能公約》規(guī)定歐盟投資20 億歐元到歐洲電子產(chǎn)業(yè)集群中，超過25 萬名工人和學生的技能得到提升和再培訓?！兜仄骄€歐洲計劃》則強調(diào)重點投資與半導體材料和競爭前期的產(chǎn)學研合作，為一些高風險初創(chuàng)型企業(yè)提供擔保金和初創(chuàng)支持，其2021—2022 年投資預算為147 億歐元，預期到2027 年將達到850 億歐元，通過產(chǎn)學融合提升微電子行業(yè)的未來競爭力。2022 年2 月的歐盟《芯片法案》提出，到2030 年將歐洲占全球芯片市場的份額提高到20%。其中強調(diào)解決技能人才短缺的問題，提供高素質(zhì)的勞動力。在學術培養(yǎng)方面，歐洲國家推出了FabCat 計劃，旨在戰(zhàn)略性復蘇歐洲半導體工廠。赫羅納大學、加泰羅尼亞理工大學、巴塞羅那大學、羅維拉－威爾吉利大學、巴塞羅那商會、赫羅納商會、赫羅納新技術公司協(xié)會等加入了該計劃。同時，歐洲還利用產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢加強英特爾等國際半導體巨頭與歐洲大學、研究機構(gòu)的長期合作，如荷蘭的代爾夫特技術大學、比利時的歐洲微電子研究中心、法國的CEA-Leti 和德國的弗勞恩霍夫研究所等。

2.3 美國集成電路人才培養(yǎng)政策與培養(yǎng)模式

美國半導體產(chǎn)業(yè)占據(jù)全球主導地位，是“政府+研究型大學+企業(yè)”產(chǎn)學研深度融合的代表。美國政府、大學、企業(yè)等緊密合作、相互促進、面向市場競爭的產(chǎn)學研用一體化生態(tài)體系，也是促使美國發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)成功、長期領先全球的關鍵[3]。但在當前形勢下，美國在微電子創(chuàng)新和制造領域的主導地位正在下降，面臨著嚴重的芯片危機。因而近年來，美國再次開始大力發(fā)展微電子制造產(chǎn)業(yè)，美國廠商也在全球?qū)ふ覍谌瞬?。美國在政府層面推出了一系列政策，如《無盡前沿法案》規(guī)定了其向半導體、高性能計算、量子計算等最前沿技術領域提供物質(zhì)、經(jīng)濟支持，《CHIPS 法案》則明確其向半導體設計和制造領域提供520 億美元的聯(lián)邦投資，《FABS 法案》推動其建立半導體投資稅收抵免政策紅利，為教育、產(chǎn)業(yè)與勞動力市場提供支持，增加就業(yè)崗位。

美國的高校在相關領域深耕多年，具備雄厚的理論基礎，并一直積極與產(chǎn)業(yè)界合作，完善產(chǎn)學研培養(yǎng)體系。斯坦福大學與硅谷企業(yè)之間建立了命運與共的相互依存關系，對外形成技術授權(quán)和合作機制，對內(nèi)形成技術轉(zhuǎn)化服務體系。佐治亞理工大學的三維系統(tǒng)封裝研究中心擁有全球最先進的電子封裝研究中心，由封裝之父Rao R.Tummala 和現(xiàn)代半導體封裝之父汪正平領銜開展研究。該電子封裝中心致力于三維集成電路的設計和研發(fā)，擁有185 m2的超凈室和價值超過1 800 萬美元的設備；三維系統(tǒng)封裝研究中心則側(cè)重于系統(tǒng)級封裝的研究，已培養(yǎng)181 名學士、283 名碩士和198 名博士。該中心教授10 門本科課程和19 門研究生課程，與198 個公司、15 個政府機構(gòu)有合作關系并建立了4 個公司。馬里蘭大學的Center for Advanced Life Cycle Engineering（CALCE）建立于1986年，其中的電子產(chǎn)品及系統(tǒng)研究中心是該大學工程學院中最大的研究機構(gòu)之一。該機構(gòu)是失效物理研究方法的創(chuàng)始機構(gòu)之一，有效地推進了電子產(chǎn)品及系統(tǒng)的設計與分析工作，在器件可靠性研究領域居世界領先地位，與產(chǎn)業(yè)界合作密切。

3 我國集成電路人才培養(yǎng)模式

先進封裝技術是集成電路制造領域的關鍵技術之一，通過封裝技術能夠?qū)崿F(xiàn)電子產(chǎn)品的小型化、輕量化，進而降低電子產(chǎn)品的功耗、提升電子產(chǎn)品的帶寬、減少信號的傳輸延遲。自20 世紀中期芯片誕生后，封裝技術也應運而生，并從最初的直插型封裝演進到了目前最新的2.5D、3D 封裝技術?？梢哉f，一代封裝技術成就一代芯片，集成電路的發(fā)展離不開封裝技術的支持和革新。在集成電路學科建設背景下繼續(xù)發(fā)展電子封裝技術專業(yè)，并依托電子封裝技術專業(yè)培養(yǎng)復合型集成電路人才，將為解決我國新形勢下的電子信息產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展瓶頸提供又一條道路。

3.1 我國電子封裝技術專業(yè)人才培養(yǎng)體系建設與發(fā)展現(xiàn)狀

為滿足日益增長的電子封裝人才需求，我國于2007 年開設了電子封裝技術專業(yè)。作為目錄外國防緊缺專業(yè)，全國首批設立該專業(yè)的僅有2 所高校，分別是哈爾濱工業(yè)大學和北京理工大學。隨后西安電子科技大學、桂林電子科技大學、華中科技大學、江蘇科技大學、廈門理工學院等高校也相繼開設了相關專業(yè)，開設電子封裝技術專業(yè)的高校和主干課程設置情況如表1 所示。電子封裝技術專業(yè)學科交叉高度融合，涉及到材料科學、微電子學、物理、力學、化學等多學科，各高校在電子封裝人才培養(yǎng)方式上也經(jīng)歷了漫長的探索[4]。

表1 開設電子封裝技術專業(yè)的高校和主干課程設置情況（排名不分先后）

北京理工大學注重培養(yǎng)學生具備材料工程學科、電子封裝學科的有關基礎理論知識與應用能力，并能夠從事電子領域的科研教學工作，以及技術開發(fā)、產(chǎn)品設計制造、企業(yè)管理等方面工作。其開設的主干課程包括4 類課程群：電子類課程群、材料類課程群、機械類課程群、專業(yè)課程群。在實踐教學方面，引入了成果導向教育方法，基于已有的教學平臺和實驗資源，搭建了電子封裝工藝實踐系列平臺。包括芯片互聯(lián)工藝平臺、半導體制造工藝平臺、表面組裝工藝平臺、印刷線路板制造工藝平臺、微觀分析平臺、封裝材料性能檢測平臺和焊接工藝試驗平臺。同時通過創(chuàng)新項目、“挑戰(zhàn)杯”項目等活動激發(fā)學生的創(chuàng)新潛力，使其做到學以致用，通過實踐獲得扎實的理論基礎和工程能力[5]。

西安電子科技大學以“電”為特色，相關專業(yè)設置于機電工程學院，從微電子工程、機械電子工程和工程熱物理角度進行人才培養(yǎng)，設置了集中實踐環(huán)節(jié)和能力素質(zhì)拓展模塊，通過電裝實習、專業(yè)實驗、機電一體化綜合開發(fā)實驗等實踐平臺培養(yǎng)學生的工程實踐能力；在企業(yè)合作方面，與中興通訊等企業(yè)建立了聯(lián)合實驗室，面向生產(chǎn)實際培養(yǎng)專門人才[6]。

桂林電子科技大學的電子封裝技術專業(yè)設立于機電學院，對學生的實踐環(huán)節(jié)進行改革，摒棄了“學生按照指導書做，教師按照指導書講”的流水線式實驗方式，基于專業(yè)課程案例庫，建立集電子器件設計、工藝研究、仿真分析于一體的實訓平臺，以學習實踐小組的形式開展實驗，并將實驗項目化，由學生自主設計實驗方案，讓學生主動將課堂所學應用于實踐之中。此外，針對教師開展新工科教育理念培訓工作，培育了一批教改項目和一流課程。通過教師的能力提升與實踐平臺的不斷完善，面向高端電子領域培養(yǎng)高素質(zhì)人才[7-8]。

同時，華中科技大學、江蘇科技大學、廈門理工學院等高校也開設了電子封裝技術專業(yè)課程，部分研究所開展了大量的先進電子封裝技術研究，且均與其自身優(yōu)勢相結(jié)合而各具特色。

3.2 我國集成電路方向人才培養(yǎng)體系建設情況分析

集成電路學科包含了物理、化學、材料等基礎學科，并與電子信息、儀器科學與技術、電氣工程和機械工程等工程學科深度交叉融合，具備“厚基礎、強實踐”的特點。經(jīng)過十余年的摸索，我國電子封裝人才的培養(yǎng)已經(jīng)初成體系，在一定程度上緩解了對人才的迫切需求。但在集成電路大學科發(fā)展的背景下，依靠綜合各領域人才解決封裝問題的模式已經(jīng)不能適應技術發(fā)展的需求，需要根據(jù)其交叉學科的特點建立完整的人才培養(yǎng)體系。當前集成電路高端人才嚴重缺乏，未來之路仍然任重而道遠?；谏鲜霰尘?，清華大學、北京大學、中國科學院大學、復旦大學、西安電子科技大學、上海交通大學、浙江大學、東南大學、電子科技大學、華中科技大學、北京理工大學等高校相繼開設了集成電路一級學科，其學科和專業(yè)設置情況如表2 所示。

表2 各大高校集成電路學院的學科和專業(yè)設置情況（排名不分先后）

清華大學目前建設有“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”、“國家示范性微電子學院”、“國家集成電路產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺”、“固體器件與集成技術教育部工程研究中心”等高水平教育科研基地，并依托于此成立了集成電路學院，設立了集成電路科學與工程一級學科博士、碩士學位授權(quán)點。其中，本科生培養(yǎng)采用書院培養(yǎng)與大類培養(yǎng)相結(jié)合的模式，研究生通過與各領域企業(yè)深度合作開展產(chǎn)教融合培養(yǎng)。學院還設置集成納電子科學、集成電路設計與設計自動化和集成電路制造工程3 個二級學科，為國家集成電路相關人才培養(yǎng)提供支撐。

北京大學集成電路學院設立有“國家集成電路產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺”、微米/納米加工技術國家級重點實驗室等前沿研究實驗環(huán)境，主要研究方向包括新型微納電子器件與集成、設計自動化（EDA）技術、高端芯片設計、MEMS 與集成微納系統(tǒng)、寬禁帶材料與器件、集成電路制造與先進封裝、集成電路關鍵設備與材料等；與計算機、數(shù)學、物理、化學、材料等多個優(yōu)勢學科進行交叉融合，同時也與集成電路相關企業(yè)深度合作，構(gòu)建“人才培養(yǎng)、科學研究、產(chǎn)業(yè)促進”三位一體的集成電路創(chuàng)新培養(yǎng)模式。

中國科學院大學依托原有的微電子學院建設集成電路學院。該學院設置有微電子學與固體電子學、計算機應用技術學術碩士及博士培養(yǎng)點以及電子信息工程碩士培養(yǎng)點。除了理論授課，學院還聘請了企業(yè)高管、部門經(jīng)理或技術主管等企業(yè)導師參與研究生的培養(yǎng)指導，使學生在校時能夠接受富有工程實踐和技術管理能力的訓練，面向行業(yè)需求培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

目前設立有集成電路學院的高校均發(fā)揮自身特色與優(yōu)勢學科，構(gòu)建了多學科交叉的培養(yǎng)體系，同時也強調(diào)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合進行產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)。但對比表1和表2 可以發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)開設集成電路一級學科的高校中，僅有西安電子科技大學、華中科技大學和北京理工大學3 所高校開設有電子封裝技術類專業(yè)。當前各大高校在集成電路學院的學科建設和專業(yè)設置上，對電子封裝技術在集成電路制造中的重要性關注不足，同時在人才培養(yǎng)與企業(yè)結(jié)合方面仍有欠缺。

4 哈爾濱工業(yè)大學在集成電路人才培養(yǎng)模式上的探索

哈爾濱工業(yè)大學的電子封裝技術專業(yè)的設立依托于先進焊接與連接國家重點實驗室。其前身為先進焊接與連接國家重點實驗室所屬的微連接與電子封裝研究室，從1987 年開始進行與電子制造相關的微連接技術研究。1997 年，為適應封裝技術發(fā)展的需要，研究室的目標開始轉(zhuǎn)向集成電路和微電子封裝技術，系統(tǒng)開展了電子產(chǎn)品的先進封裝材料、互連技術、封裝結(jié)構(gòu)、可靠性和關鍵裝備的研究。自專業(yè)成立以來，通過搭建生產(chǎn)實習與教學實踐平臺，與日月光、大陸汽車電子等知名企業(yè)合作，建立生產(chǎn)實習基地，打造了完備的本科教學和實踐平臺；同時還注重培養(yǎng)學生的工程能力與國際視野，與國際電子工業(yè)聯(lián)接學會合作，開展電子封裝國際標準工程師認證培訓，至今已有12 屆畢業(yè)生，其中完成認證培訓的畢業(yè)生有100 余人，且就業(yè)率為100%，為行業(yè)輸送了急需的專業(yè)人才[4,9]。

隨著專業(yè)的不斷發(fā)展，電子封裝技術專業(yè)利用學?！耙恍Ｈ齾^(qū)”的教育研究資源與哈工大鄭州研究院的實踐平臺，在集成電路一級學科建設過程中，積極探索本－研結(jié)合的方法，將本科生教學和研究生培養(yǎng)進行貫通融合，強調(diào)本科階段打基礎，碩士階段強化研究實踐，通過課程設置引導學生的科研興趣。電子封裝專業(yè)本－研結(jié)合的培養(yǎng)課程體系如圖1 所示。

圖1 哈工大電子封裝專業(yè)本－研結(jié)合的培養(yǎng)課程體系

2022 年，哈爾濱工業(yè)大學面向國家戰(zhàn)略急需、面向集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵環(huán)節(jié)，交叉融合電子、材料、儀器等學科相關方向，成立卓越工程師學院并設立集成電路專項（集成電路卓越工程師班）。目前，集成電路卓越工程師班共設置6 個研究方向，包括集成電路設計與EDA、先進封裝與系統(tǒng)集成、微納器件與微系統(tǒng)、集成電路制造與測試裝備、電子器件空間環(huán)境可靠性和柔性電子材料與器件。相應核心課程包括半導體器件物理、超大規(guī)模集成電路、集成系統(tǒng)與SOC、微電子工程學、集成電路封裝與可靠性、半導體材料與器件、現(xiàn)代傳感技術、精密控制及智能化等課程。專項通過鄭州研究院建設集成電路實踐平臺，打造產(chǎn)學研一體的培養(yǎng)模式，將集成電路設計、制造、裝備、封測貫通，搭建了從理論課程、國際合作培養(yǎng)到工程實踐的完整培養(yǎng)體系，產(chǎn)學研三位一體的人才培養(yǎng)體系如圖2 所示[10]。

圖2 產(chǎn)學研三位一體的人才培養(yǎng)體系

目前，上述改革措施取得了良好的社會反響，2022 屆電子封裝方向碩士畢業(yè)生人均取得3 個以上錄用通知，最終去向包括中國電子科技集團有限公司、中國航天科技集團公司、北京微電子技術研究所等優(yōu)質(zhì)央企、科研院所，以及華為、英特爾、阿里平頭哥、臺積電、歌爾聲學、中興微電子、TP-LINK 和紫光展銳等優(yōu)質(zhì)硬件公司或半導體頭部企業(yè)。未來本專業(yè)還將繼續(xù)探索國際化培養(yǎng)方法，繼續(xù)深化專業(yè)改革，以培養(yǎng)能夠適應時代、引領科技發(fā)展的復合型封裝人才。

5 結(jié)束語

各國間的政治、經(jīng)濟與技術競爭的核心仍是人才的競爭。中華民族的偉大復興離不開我國高等教育培養(yǎng)的杰出人才，為國育人是包括集成電路學科在內(nèi)的每一個學科肩負的使命與擔當。電子封裝技術專業(yè)基于國防重大需求而生，現(xiàn)階段在集成電路一級學科的建設背景下更應站在潮頭，依托自身特色，促進學科交叉、積極搭建產(chǎn)教融合平臺，在課程設置上注重實踐環(huán)節(jié)，并與研究生課程銜接，通過產(chǎn)學研三位一體培養(yǎng)模式培養(yǎng)具備綜合能力的集成電路高端復合型人才。