1微電子學(xué)與集成電路解讀

微電子學(xué)是電子學(xué)的分支學(xué)科，主要致力于電子產(chǎn)品的微型化，達到提升電子產(chǎn)品應(yīng)用便利和應(yīng)用空間的目的。微電子學(xué)還屬于一門綜合性較強學(xué)科類型，具體的微電子研究中，會用到相關(guān)物理學(xué)、量子力學(xué)和材料工藝等知識。微電子學(xué)研究中，切實將集成電路納入到研究體系中。此外，微電子學(xué)還對集成電子器件和集成超導(dǎo)器件等展開研究和解讀。微電子學(xué)的發(fā)展目標是低能耗、高性能和高集成度等特點。集成電路是通過相關(guān)電子元件的組合，形成一個具備相關(guān)功能的電路或系，并可以將集成電路視為微電子學(xué)之一。集成電路在實際的應(yīng)用中具有體積小、成本低、能耗小等特點，滿足諸多高新技術(shù)的基本需求。而且，隨著集成電路的相關(guān)技術(shù)完善，集成電路逐漸成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的重要部分。

2微電子發(fā)展狀態(tài)與趨勢分析

2.1發(fā)展與現(xiàn)狀

從晶體管的研發(fā)到微電子技術(shù)逐漸成熟經(jīng)歷漫長的演變史，由晶體管的研發(fā)→以組件為基礎(chǔ)的混合元件（鍺集成電路）→半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管→MOS電路→微電子。這一發(fā)展過程中，電路涉及的內(nèi)容逐漸增多，電路的設(shè)計和過程也更加復(fù)雜，電路制造成本也逐漸增高，單純的人工設(shè)計逐漸不能滿足電路的發(fā)展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的發(fā)展方向。現(xiàn)階段，國內(nèi)對微電子的發(fā)展創(chuàng)造了良好的發(fā)展空間，目前國內(nèi)微電電子發(fā)展特點如下：（1）微電子技術(shù)創(chuàng)新取得了具有突破性的進展，且逐漸形成具有較大規(guī)模的集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)規(guī)模。對于集成電路的技術(shù)水平在0.8~1.5μm，部分尖端企業(yè)的技術(shù)水平可以達到0.13μm。（2）微電子產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，隨著技術(shù)的革新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸生成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，上下游關(guān)系處理完善。（3）產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，更多企業(yè)參與到微電子學(xué)的研究和電路中，有效推動了微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使微電子技術(shù)得到了進一步的完善和發(fā)展。

2.2發(fā)展趨勢

摘要本文展望了21世紀微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。認為：21世紀初的微電子技術(shù)仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續(xù)快速發(fā)展；集成電路將逐步發(fā)展成為集成系統(tǒng)；微電子技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合形成一系列新的增長點，例如微機電系統(tǒng)（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設(shè)計技術(shù)、超微細光刻技術(shù)、虛擬工廠技術(shù)、銅互連及低K互連絕緣介質(zhì)、高K柵絕緣介質(zhì)和柵工程技術(shù)、SOI技術(shù)等將在近幾年內(nèi)得到快速發(fā)展。21世紀將是我國微電子產(chǎn)業(yè)的黃金時代。

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個信息社會的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟形態(tài)和社會、政治、文化等各個領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)。可以毫不夸張地說，沒有微電子技術(shù)的進步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個信息社會發(fā)展的基石。

50多年來微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設(shè)計的實驗，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機存儲器、CPU、非揮發(fā)存儲器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領(lǐng)域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個很關(guān)鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點，如MEMS，DNAChip等。

一、《微電子學(xué)與計算機》是介紹微電子學(xué)與計算機理論探索，展示微電子學(xué)與計算機方面學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用成果的專業(yè)刊物，計算技術(shù)、微電子技術(shù)中文核心期刊，中國科學(xué)技術(shù)引文數(shù)據(jù)庫來源期刊，為促進學(xué)術(shù)交流和科研成果的轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)和推動我國微電子學(xué)與計算機技術(shù)方面的發(fā)展，歡迎從事計算機與微電子學(xué)理論研究、教學(xué)和應(yīng)用的廣大科技人員及愛好者踴躍投稿。

二、投稿要求如下：1．來稿內(nèi)容應(yīng)有較高學(xué)術(shù)水平，有創(chuàng)新之處，表達上做到主題突出、觀點明確、論據(jù)充分、結(jié)構(gòu)合理、層次清楚、語言通順、文字簡練。2．作者投稿需向編輯部提供一份聲明：稿件內(nèi)容屬于作者的科研成果，署名無爭議，且未公開發(fā)表過。3．來稿一般不超過8000字（含圖、表），內(nèi)容包括：中英文題目、中文作者姓名及漢語拼音的作者姓名、作者單位及英文譯名、作者簡介（性別、出生年份、學(xué)位、職稱及研究方向）、中英文摘要（250字左右）、關(guān)鍵詞（3～8個）、中圖分類號、正文、參考文獻。如為基金項目資助論文，請在文稿首頁注明，并列出批準文號。4．摘要應(yīng)說明論文的目的、方法、結(jié)果與結(jié)論。英文摘要的內(nèi)容需與中文一致。5．文中的量與單位應(yīng)符合國家標準和國際標準。外文字母必須分清大小寫、正斜體（包括黑正體、黑斜體及白正體、白斜體）；上下角的字母、數(shù)字和符號，其位置高低應(yīng)區(qū)分明顯。6．圖、表不超過6幅；圖、表須有名稱和編號，其內(nèi)容要與正文中的編號和說明一致；插圖和照片必須是清繪圖和原照片，繪制符合國家標準，最好控制在7．5cm×7．5cm內(nèi)；有坐標系的插圖，縱橫坐標上均要有適宜的刻度、對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并標注出其所代表的物理量和單位；表格盡量采用三線表的形式繪制。7．參考文獻只擇最主要的列入，一般不超過10條，未公開發(fā)表的資料請勿引用。文獻序號以文中出現(xiàn)的先后順序編排，文后須與正文中的一一對應(yīng)。文獻作者3名以內(nèi)應(yīng)全部列出，4名以上的只列出前3名，后加“等”字（或etal）；外文作者姓在前，名在后，名可用縮寫，但不加縮寫點。

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六、稿件一經(jīng)發(fā)表，贈送刊物兩冊。

摘要本文展望了21世紀微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。認為：21世紀初的微電子技術(shù)仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續(xù)快速發(fā)展；集成電路將逐步發(fā)展成為集成系統(tǒng)；微電子技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合形成一系列新的增長點，例如微機電系統(tǒng)（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設(shè)計技術(shù)、超微細光刻技術(shù)、虛擬工廠技術(shù)、銅互連及低K互連絕緣介質(zhì)、高K柵絕緣介質(zhì)和柵工程技術(shù)、SOI技術(shù)等將在近幾年內(nèi)得到快速發(fā)展。21世紀將是我國微電子產(chǎn)業(yè)的黃金時代。

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個信息社會的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟形態(tài)和社會、政治、文化等各個領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術(shù)的進步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個信息社會發(fā)展的基石。

50多年來微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設(shè)計的實驗，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機存儲器、CPU、非揮發(fā)存儲器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領(lǐng)域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個很關(guān)鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長點，如MEMS，DNAChip等。

摘要：針對目前微電子培養(yǎng)方案滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，闡述微電子學(xué)科及專業(yè)的特點，提出了專業(yè)培養(yǎng)方向應(yīng)有所側(cè)重的應(yīng)對方案，抓住芯片設(shè)計這一行業(yè)競爭關(guān)鍵因素，匹配企業(yè)對芯片人才的需求。同時，探討加強具備產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的“雙師”型師資建設(shè)，并對傳統(tǒng)的課程設(shè)置進行梳理和根本性調(diào)整，形成方向特色，從而適應(yīng)集成電路新工科的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求。

關(guān)鍵詞：微電子學(xué)，人才培養(yǎng)，芯片產(chǎn)業(yè)

最近工信部與教育部等部門提出推進設(shè)立集成電路一級學(xué)科[1]，進一步做實做強示范性微電子學(xué)院，加快建設(shè)集成電路產(chǎn)教融合協(xié)同育人平臺等措施。這說明從主管部門到教育、科技和產(chǎn)業(yè)界，都普遍關(guān)心微電子集成電路的人才培養(yǎng)問題，本文就微電子學(xué)科及專業(yè)的界定、產(chǎn)業(yè)需求和人才培養(yǎng)方向提出一管之見。

1微電子學(xué)科專業(yè)的重新界定

我國微電子專業(yè)開始于1950年代，學(xué)科名稱為半導(dǎo)體器件與物理，這個名稱與當時半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相契合。后來隨著集成電路的發(fā)展，學(xué)科名稱定為微電子學(xué)與固體電子學(xué)。之后，集成電路發(fā)展到超大規(guī)模階段，一個芯片就是一個系統(tǒng)，微電子學(xué)科專業(yè)的定義已經(jīng)滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以芯片設(shè)計為例，產(chǎn)業(yè)界更需要組合型人才（系統(tǒng)+微電子設(shè)計），導(dǎo)致有些企業(yè)寧愿招聘計算機、通信、軟件等專業(yè)畢業(yè)生。但這些人員又缺乏微電子專業(yè)基礎(chǔ)，從事芯片設(shè)計也受專業(yè)知識不足的限制。集成電路一級學(xué)科的設(shè)立及示范性微電子學(xué)院的實施，首先要認真考慮學(xué)科和專業(yè)界定。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈涉及工藝、設(shè)備、材料、封裝、設(shè)計、EDA工具、單元庫等方方面面，諸如設(shè)備和EDA工具等，與其他專業(yè)（如精密儀器、光學(xué)、機械制造和計算機等）有著更密切的聯(lián)系。因此，微電子學(xué)科方向應(yīng)有所取舍，主要以微電子器件物理（含材料及相關(guān)基礎(chǔ)研究），集成電路工藝，集成電路設(shè)計作為二級學(xué)科。我國目前各高校的微電子專業(yè)實際上都是側(cè)重微電子器件物理性質(zhì)，這一方面相對有優(yōu)勢，所以可以單獨保留這個方向。另一方面，要極大地加強集成電路工藝和集成電路設(shè)計專業(yè)兩方向。此外，還要注意到集成電路工藝和芯片設(shè)計嚴格地說并不是一個專業(yè)。就像出版社和印刷廠其實是分屬兩個不同的行業(yè)和部門。現(xiàn)在普遍把兩個方向混淆為一個專業(yè)，導(dǎo)致學(xué)生的專業(yè)學(xué)習難以深入，缺乏工藝和設(shè)計的訓(xùn)練與實踐，與產(chǎn)業(yè)界的需求脫節(jié)。芯片行業(yè)的現(xiàn)狀是芯片設(shè)計公司和制造公司都是分開的，全球只有極少數(shù)幾個公司既有設(shè)計，也有制造（如Intel,Samsung），但即使這些公司，其設(shè)計和制造都有單獨的子公司運營。99%的設(shè)計公司是沒有制造的，都是委托專業(yè)的芯片制造公司進行生產(chǎn)。鑒于集成電路工藝和芯片設(shè)計從專業(yè)培養(yǎng)角度看區(qū)別極大，再考慮到高校微電子工藝實驗條件越來越跟不上產(chǎn)業(yè)先進的工藝（見下節(jié)），我們建議大部分微電子學(xué)科應(yīng)以芯片設(shè)計為主要方向。這也是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國近年來嚴重缺“芯”的狀況都源于設(shè)計能力的不足，芯片設(shè)計是我國微電子產(chǎn)業(yè)目前最需要重視的環(huán)節(jié)。因為芯片開發(fā)單位才擁有芯片的所有權(quán)，終端企業(yè)是向設(shè)計公司購買芯片而不是向加工工廠購買，加工廠只有自行開發(fā)的芯片才自行銷售。芯片設(shè)計是集成電路行業(yè)競爭的主戰(zhàn)場，只有具備了基本的系統(tǒng)設(shè)計和芯片設(shè)計能力，其他環(huán)節(jié)包括先進的工藝、設(shè)備和設(shè)計工具才起作用。長期以來，這個簡單的道理卻被忽略了。當然微電子工藝方向也重要，但由于實驗條件的限制，需采取專門的措施，集中建設(shè)少數(shù)有條件的單位，辦成與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合、保持足夠先進性和開放性的研發(fā)中心和培訓(xùn)中心。好在微電子工藝與微電子器件物理基礎(chǔ)教學(xué)關(guān)聯(lián)度比較大，這兩個方向可以采用相似的教學(xué)大綱，再充分利用虛擬仿真的手段，與基礎(chǔ)的原理性實驗部分結(jié)合，加強工藝課程的教學(xué)效果，深化對工藝原理的認識。

2實驗條件和師資建設(shè)

【摘要】嵌入式系統(tǒng)的概念源于微型計算機的嵌入式應(yīng)用。早期的嵌入式系統(tǒng)探索過工控機、單板機、微機單片化的專用計算機的形式，隨后走上了獨立的發(fā)展道路。嵌入式系統(tǒng)不是專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)尚未形成獨立的學(xué)科體系，它的支柱學(xué)科是微電子學(xué)科、計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科與對象學(xué)科。四個支柱學(xué)科形成了平臺模式下的交叉與融合。剔除嵌入式系統(tǒng)的“專用計算機”觀念，有利于嵌入式系統(tǒng)的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)；學(xué)科體系；平臺模式；對象學(xué)科

一、嵌入式系統(tǒng)簡介

（一）嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)生

嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代，經(jīng)過微型計算機的嵌入式專用化的短暫探索后，便進入到嵌入式系統(tǒng)獨立的微控制器發(fā)展時代。直接在嵌入式處理器與外圍集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的帶處理器內(nèi)核的單片機，即微控制器的智能化電子系統(tǒng)。即便有處理器內(nèi)核，也是嵌入式處理器而非通用微處理器。

（二）專用計算機探索的失敗之路

摘要：隨著工藝的進步，微電子科學(xué)進入后摩爾時代，“MoreMoore”、“MorethanMoore”和“BeyondMoore”并存的發(fā)展趨勢對微電子專業(yè)人才提出了更高的要求。本文對如何培養(yǎng)滿足當下社會產(chǎn)業(yè)需求和未來專業(yè)發(fā)展需要的研究型人才，從培養(yǎng)方案頂層設(shè)計、交叉基礎(chǔ)學(xué)科知識補足、專業(yè)應(yīng)用能力深化、專業(yè)創(chuàng)新潛力增強、多元化復(fù)合型實踐體系構(gòu)建、專業(yè)視野拓展等幾方面提出了幾點思考，希望能對高校微電子專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)提供一點借鑒。

關(guān)鍵詞：后摩爾時代；微電子；人才培養(yǎng)

一、微電子學(xué)科的后摩爾時代

作為一個與社會經(jīng)濟生活聯(lián)系緊密的學(xué)科，發(fā)源于半導(dǎo)體物理的微電子專業(yè)聚焦于對電子器件和集成電路的研究，為整個電子產(chǎn)業(yè)和信息社會從基礎(chǔ)單元層面提供著支撐。從2000年的《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（18號文件），到2011年的《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（4號文件），再到2014年的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，國家持續(xù)不斷地給予鼓勵和引導(dǎo)，使得我國的微電子集成電路產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展。與此同時，隨著工藝尺度逐步進入納米級范疇，硅基工藝面臨的困難不斷增多，微電子技術(shù)工藝節(jié)點進步的速度逐步放慢。2016年，國際半導(dǎo)體路線圖組織（InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductor，ITRS）宣布從20世紀70年代起支撐微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展長達半個世紀的摩爾定律（Moore’sLaw）已不再適用[1]?！跋﹃柈a(chǎn)業(yè)”的危機一時間籠罩于整個微電子領(lǐng)域之上。臨此微電子學(xué)科的后摩爾時代，如何保持長期穩(wěn)定的發(fā)展，成為微電子學(xué)科的必答題，也是高校微電子人才培養(yǎng)所必須關(guān)注的問題。目前而言，廣受認可的微電子學(xué)科發(fā)展趨勢可分為以下三類：“MoreMoore”、“MorethanMoore”和“Be-yondMoore”。其中，“MoreMoore”沿著現(xiàn)行道路繼續(xù)前進，尋求對工藝尺度的進一步縮減，盡量挖掘成熟硅工藝的潛力。這一發(fā)展趨勢的優(yōu)點是方法成熟，近期效果較為確定，實用性強。例如，Intel、IBM和三星等正在積極推進7nm和5nm的硅工藝。其缺陷是由于硅在納米尺度下量子效應(yīng)的限制，進一步減小工藝尺寸的前景并不樂觀，終點似乎就在眼前。“MorethanMoore”是對現(xiàn)有主要依賴工藝進步的道路做出審視，從器件架構(gòu)、系統(tǒng)體系等多個角度尋求改變。例如，采用多層堆疊的形式提高單位面積的器件密度，使用多核或異構(gòu)體系提升系統(tǒng)的處理能力等。這一發(fā)展趨勢在不縮減工藝尺度的情況下延續(xù)了微電子器件和系統(tǒng)性能的提升，與現(xiàn)有工藝有較好的結(jié)合且具備一定的發(fā)展空間。“BeyondMoore”則更為激進。徹底跳出硅材料和傳統(tǒng)MOSFET結(jié)構(gòu)的限制，采用在納米尺度下具有優(yōu)良特性的新型材料（如碳納米管、石墨烯、二硫化鉬等低維材料），開發(fā)基于新物理機理的器件（如自旋器件、量子點器件等），走出一條全新的道路。這一發(fā)展趨勢不確定性強、難度大、現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱，但其為微電子學(xué)科的發(fā)展打開了一扇全新的大門，具備著廣闊的發(fā)展空間。

二、社會需求與專業(yè)發(fā)展的并重

分析以上三條道路，其中任何一條都有著自己的優(yōu)勢和弱點，其相互結(jié)合并隨著學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變革而不斷調(diào)整才是最好的發(fā)展方式。例如，立足于滿足當下對電子信息社會發(fā)展支撐的需求，以“MoreMoore”為基礎(chǔ)輔以“MorethanMoore”的局部變革，是微電子產(chǎn)業(yè)界的主流趨勢。一方面，集成電路的主力設(shè)計節(jié)點繼續(xù)下沉，從0.18um，0.13um發(fā)展到95nm，70nm；另一方面，并行體系、異構(gòu)系統(tǒng)等新的設(shè)計思想不斷涌現(xiàn)，保證了微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展近期的穩(wěn)定性。而考慮到學(xué)科的發(fā)展和未來，推進對“BeyondMoore”的探索則尤為重要。目前，截止頻率高達數(shù)百GHz的石墨烯場效應(yīng)管[2]、電流密度超過硅的碳納米管陣列[3]均已在實驗室環(huán)境下實現(xiàn)了制備，微電子學(xué)科逐步過渡到“BeyondMoore”的道路已悄然顯現(xiàn)。在此微電子學(xué)科及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史變革之期，一方面，作為與社會經(jīng)濟生活緊密結(jié)合的工科專業(yè)，微電子專業(yè)人才需要滿足“MoreMoore”路線下對具備現(xiàn)行硅基微電子工藝和微電子設(shè)計技術(shù)的要求，擁有較好的實踐能力和應(yīng)用能力，能迅速投身到產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)之中。另一方面，面對“BeyondMoore”道路中微電子行業(yè)將來可能出現(xiàn)的原理和方法的重大變化，微電子專業(yè)人才需要掌握相關(guān)的新的科學(xué)知識及技術(shù)手段，具備適應(yīng)變化以致引領(lǐng)變化的能力，為其長遠的發(fā)展打下基礎(chǔ)。以上兩方面，需要使學(xué)生既能滿足社會對產(chǎn)業(yè)應(yīng)用能力的需求，又要適應(yīng)專業(yè)發(fā)展對學(xué)術(shù)研究能力的提升，這兩大需求無疑對微電子專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。在當今大力發(fā)展微電子產(chǎn)業(yè)的背景下，各高校在滿足社會需求方面大力探索，通過校企結(jié)合[4]、分段式培養(yǎng)[5]等方式在微電子應(yīng)用型人才的培養(yǎng)上做出了很多卓有成效的工作。但對于面向以“BeyondMoore”為代表的后摩爾時代微電子學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢，建立相應(yīng)的人才培養(yǎng)機制方面則需要大力加強，尤其對于研究型人才的培養(yǎng)。

摘要：論述挖掘企業(yè)的真實需求，探索校企深度融合，融入企業(yè)的發(fā)展，共建專業(yè)學(xué)院的途徑；開展理事會領(lǐng)導(dǎo)下的共建專業(yè)學(xué)院的體制機制創(chuàng)新，形成現(xiàn)代學(xué)徒和企業(yè)人員共同成長的共育人才平臺，支持企業(yè)發(fā)展；在專業(yè)學(xué)院的基礎(chǔ)上開展招生即招工，微電子專業(yè)的人才培養(yǎng)方案的制定，校企共建師資隊伍，校企共建實訓(xùn)基地，校企共同評價現(xiàn)代學(xué)徒制學(xué)生的探索；提出以企業(yè)兼職教師的關(guān)切點為核心，提升企業(yè)兼職教師教學(xué)積極性和主動性，優(yōu)化學(xué)程設(shè)計的解決方案；提出將現(xiàn)代學(xué)徒制學(xué)生的評價和企業(yè)星級工程師的評價對接，縮短學(xué)生進入評價體系時間限制，達到評價要求即落實工資待遇的實施方案，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)知識和技能的積極性和主動性。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代學(xué)徒制；產(chǎn)教融合；微電子；評價對接；職業(yè)教育

為貫徹落實全國職業(yè)教育工作會議精神和《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，扎實推進《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，持續(xù)做好現(xiàn)代學(xué)徒制試點工作，教育部先后啟動兩批現(xiàn)代學(xué)徒制試點工作，相關(guān)文件分別是《教育部關(guān)于開展現(xiàn)代學(xué)徒制試點工作的意見》（教職成〔2014〕9號）、《教育部辦公廳關(guān)于做好2017年度現(xiàn)代學(xué)徒制試點工作的通知》（教職成廳函〔2017〕17號）[1-3]。為有效開展現(xiàn)代學(xué)徒制試點工作，2015年開始，筆者所在學(xué)校進行了有序的研究和探索。根據(jù)相關(guān)文件，牽頭試點的主體可以是地級市、行業(yè)、企業(yè)及職業(yè)院校，我校從2015年開始現(xiàn)代學(xué)徒制試點探索，2017年成功申報教育部第二批現(xiàn)代學(xué)徒制試點項目，試點專業(yè)為電子信息工程技術(shù)專業(yè)（微電子方向），經(jīng)過學(xué)校和北京燕東微電子有限公司的深入合作，正式啟動了現(xiàn)代學(xué)徒制的試點，共同創(chuàng)新了現(xiàn)代學(xué)徒制“燕東微電子”模式。本文將結(jié)合我校實際情況，以職業(yè)院校和企業(yè)同時為主體，就現(xiàn)代學(xué)徒制試點研究與實踐情況進行闡述。

一依托行業(yè)背景，挖掘企業(yè)需求，解決企業(yè)難題，融入企業(yè)發(fā)展，夯實合作基礎(chǔ)，成立專業(yè)學(xué)院，形成育人平臺

首先，雙方具有合作基礎(chǔ)。北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院依靠行業(yè)辦學(xué)，是全額撥款的事業(yè)單位，學(xué)校和北京燕東微電子有限公司都隸屬于北京電子控股有限責任公司，北京電控是北京市國資委管理的市屬大型國有企業(yè)，并同時地處北京酒仙橋地區(qū)，酒仙橋地區(qū)曾是我們國家的第一個電子工業(yè)基地，學(xué)校和燕東保持著良好的溝通和交往關(guān)系，現(xiàn)在企業(yè)生產(chǎn)一線的骨干員工基本都來自我校，由于這種天然的關(guān)系，學(xué)校對企業(yè)的了解比較深入。隨著國家整個集成電路產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，燕東進入了發(fā)展快車道，企業(yè)隨著新產(chǎn)線的投產(chǎn)以及產(chǎn)線的升級換代，急需補充大量新員工，同時要對現(xiàn)有員工進行培訓(xùn)，對現(xiàn)有員工的培訓(xùn)主要有以下幾個方面：（1）對出國到馬來西亞參加培訓(xùn)人員的英語口語能力的培訓(xùn)；（2）現(xiàn)有員工的提升，主要針對學(xué)歷是中職層次的員工，這部分人已經(jīng)有豐富的實踐經(jīng)驗，但電路原理、電子線路等方面的基礎(chǔ)比較薄弱，急需提高。完成（1）和（2）兩項工作是學(xué)校的強項，利用學(xué)校的師資和實訓(xùn)室完全能夠高質(zhì)量完成，并且針對中職層次的員工，學(xué)校還可通過與成人教育的對接實現(xiàn)其學(xué)歷的提升，為企業(yè)提供切實的服務(wù)。其次，學(xué)校具備為企業(yè)培訓(xùn)員工所需設(shè)備設(shè)施。企業(yè)對員工進行培訓(xùn)，企業(yè)內(nèi)部也沒有好的培訓(xùn)設(shè)施作保障，特別是一些重要的培訓(xùn)，要讓不同地點的員工都能參加，又不影響生產(chǎn)，同時避免員工路途奔波，需要培訓(xùn)教室具備現(xiàn)場直播功能，大型的培訓(xùn)教室和網(wǎng)絡(luò)直播功能這些基礎(chǔ)設(shè)施學(xué)校全部具備，基于學(xué)校的優(yōu)勢，學(xué)校全部承接了燕東的這些培訓(xùn)，解決了企業(yè)難題，融入到企業(yè)的發(fā)展之中，有力支持了企業(yè)的發(fā)展，夯實了合作基礎(chǔ)。第三，校企雙方業(yè)已搭建共同育人平臺。燕東企業(yè)星級工程師的評價需要一個培養(yǎng)平臺，從而完成對員工的繼續(xù)教育和評價；同時，燕東是國內(nèi)多所高校研究生的培養(yǎng)基地，要實現(xiàn)在燕東公司的框架下和高校的對接，也需要一個平臺。學(xué)校要開展現(xiàn)代學(xué)徒制試點，也需要搭建一個平臺，突出現(xiàn)代學(xué)徒制試點的特點。學(xué)校為了將企業(yè)在職員工的培訓(xùn)和現(xiàn)代學(xué)徒制學(xué)生的教育基于同樣的文化進行培養(yǎng)，決定提供500平米的場地保障，開展育人環(huán)境的文化建設(shè)?；谝陨隙鄠€方面的考慮，經(jīng)過反復(fù)論證，雙方?jīng)Q定成立企業(yè)冠名的“燕東微電子學(xué)院”，構(gòu)筑共同育人的平臺。在上級主管單位的領(lǐng)導(dǎo)下，成立理事會，制定章程，制定議事規(guī)則和經(jīng)費管理辦法，燕東微電子學(xué)院運行機制為理事會領(lǐng)導(dǎo)下的院長負責制；工作地址北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院和北京燕東微電子有限公司同時授牌“燕東微電子學(xué)院”，日常工作地址設(shè)在北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與自動化工程學(xué)院。“燕東微電子學(xué)院”專業(yè)學(xué)院的成立，使校企雙方進一步明確了各自的職責、權(quán)利，該平臺為現(xiàn)代學(xué)徒制的試點奠定了堅實基礎(chǔ)。

二急企業(yè)之所急，提供人才保障，落實招生即招工燕東公司新的生產(chǎn)線的投產(chǎn)需要大批一線技術(shù)技能人才

1.微電子技術(shù)概述

1.1認識微電子

微電子技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學(xué)習微電子，認識微電子，使用微電子，發(fā)展微電子，是信息社會發(fā)展過程中，當代大學(xué)生所渴求的一個重要課程。生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術(shù)產(chǎn)品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)品與設(shè)備中都有基本的微電子電路。微電子的本領(lǐng)很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經(jīng)細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發(fā)射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發(fā)送給對方，甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現(xiàn)雙方及時通信?！拔㈦娮印辈皇恰拔⑿偷碾娮印?，其完整的名字應(yīng)該是“微型電子電路”，微電子技術(shù)則是微型電子電路技術(shù)。微電子技術(shù)對我們社會發(fā)展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會?！靶畔⒔?jīng)濟”和“信息社會”是伴隨著微電子技術(shù)發(fā)展所必然產(chǎn)生的。

1.2微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料——取之不盡的硅

位于元素周期表第14位的硅是微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，硅的優(yōu)點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質(zhì)擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結(jié)合起來制成各種結(jié)構(gòu)的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯(lián)的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環(huán)境影響而導(dǎo)致性能退化。第三個優(yōu)點是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴散系數(shù)。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。

1.3集成電路的發(fā)展過程

[摘要]自從1946年世界上第一臺電子計算機誕生以來，計算機的體積不斷變小，性能、速度卻在不斷提高。人類的追求是無止境的，科學(xué)家們一刻也沒有停止研究更好、更快、功能更強的計算機。伴隨著計算機性能的不斷提高，計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向更加廣闊。文中就計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個領(lǐng)域的發(fā)展狀況做以詳細的介紹。主要包括：企業(yè)計算、嵌入式系統(tǒng)，人工智能等幾個方面。

[關(guān)鍵詞]計算機信息產(chǎn)業(yè)嵌入式系統(tǒng)企業(yè)計算人工智能

一、企業(yè)計算的發(fā)展狀況

1.企業(yè)計算的含義

企業(yè)計算（EnterpriseComputing）主要是指企業(yè)信息系統(tǒng)，如ERP軟件（企業(yè)資源規(guī)劃）、CRM軟件（客戶關(guān)系管理）、SCM軟件（供應(yīng)鏈管理、即物流軟件），銀行證券軟件，財務(wù)軟件，電子商務(wù)/政務(wù)（包括各種網(wǎng)站），數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)挖掘，商務(wù)智能等企業(yè)信息管理系統(tǒng)。

2.企業(yè)計算的發(fā)展