微電子教學實驗室建設的實踐研究

王波

摘 要：該文介紹了微電子技術的背景、現狀以及未來的發展方向，立足于研究微電子學教學實驗室的建設規劃與內容。該實驗室的建設有利于提高學生的創新與實踐能力。

關鍵詞：微電子技術 實驗室建設 教學改革

中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0184-02

微電子學是電子學的一個分支，是電子或離子在固體材料中的主要運動和應用，并用它來實現信號處理的一個學科。微電子學不僅是一個綜合性強的邊緣學科，而且還是一個相對快速發展的學科。高集成低功耗、高性能、高可靠性是微電子未來發展的方向。同時，微電子學的滲透性強，與其他學科結合產生出了一些新的交叉學科。例如，發展起來具有較為廣闊的應用前景的技術代表生物芯片以及微電機系統等等。

1 微電子技術的發展歷史

微電子在一個國家的經濟發展中起著重要的作用，可以說是國家發展的一個關鍵因素。微電子產業是一個基礎性的產業服務，是信息產業的核心技術，其發展的速度非常迅速，該項技術本身對國民的經濟做出了巨大貢獻，這與它的滲透性有著密切的聯系。微電子技術是一項現代化的技術，愛迪生在1883年把一根鋼絲電極封入燈泡，靠近燈絲，發現碳絲在經過加熱后，銅絲上有較為微弱的電流通過，這就是著名的“愛迪生效應”。然而，微電子技術的應用在改變人們的生活方式和社會生產方式是無處不在的，中國的信息產業部門也充分利用了經濟發展的優勢，努力使我國成為微電子強國。如今，微電子技術的人才培養已經成為當前的重點大學中電子信息與人才培養的重點。

2 微電子教學實驗室的發展方向

科學技術是第一生產力，自從進入20世紀90年代以來，因為微型計算機的發展、普及與通信等產業的發展，微電子專業人才的市場需求越來越大，國家也加大了對微電子產業的支持。微電子專業的畢業生供不應求，使微電子專業的發展再一次走向巔峰。微電子專業的建設與發展之間有著密切的關系，為了能夠更好適應微電子技術的飛速發展，對微電子專業大學的實驗內容和課程進行了更新和調整。微電子專業發展的未來方向可分為3個方面如下所述。

2.1 微電子器件

目前，微電子技術正在逐步的完善，微電子器件的尺寸也能夠達到納米級的水平，要將微電子器件的尺寸進一步的進行縮小，將會遇到很多物理上的問題以及技術上的新挑戰，這就需要各大高校微電子專業培養的優秀學生能進行理論研究，從而在理論研究的基礎上，對新的器件結構、工藝和材料進行相關的研究與開發。

2.2 集成電路

隨著科學技術的發展，集成度的不斷提高，集成電路已經開始向系統芯片方面進行發展，這就要求高校最終培養的微電子專業人才不僅能從事集成電路設計，也可以從事到系統芯片的設計中去，研究系統芯片更好的設計方法。

2.3 微電子與其他學科的結合

微電子技術與其他學科的結合將是21世紀的一個重要的發展方向。

比如，微電子學與機械材料力學進行整合后出現了微機械電子學；在微電子進入納米領域后的納米電子學的發展；微電子和光電子結合起來，集成光電子的誕生等。因此，要求我國各大高校微電子專業培養的學生能夠盡快的適應這樣一種多學科、跨學科相互進行結合的要求。

3 微電子教學實驗室建設的實施及效果

實驗室是學校實踐教學的基礎，實驗室的建設是專業教學建設的重要組成部分。近年來，全國各大高校的微電子專業為我國的半導體工業輸送了大量的人才，做出了巨大的貢獻。但是由于之前對該專業的資金投入不足，導致微電子學專業實驗室的設施條件差，設備陳舊，不能夠讓學生進行更好的學習。這種情況目前已經引起了各大高校的重視。近年來，先后對微電子的教學實驗室進行了大量的投資以及改造。

3.1 微電子實驗室建設的主要過程

首先，一個微電子設計中心的建立，是微電子技術教學的重要內容，是開展大型綜合實驗教學設計的主要場所；此課程的教學目的主要是讓學生能夠更好地掌握超大規模的集成電路設計的基本方法與原理，初步掌握一些集成電路設計的軟件工具的使用方法。其次，重建微電子器件與制作工藝的實驗室。這也就是說，在原有實驗室的基礎上，通過購買新設備、器件參數的測試，制備各種電子材料和測試等來進行實施。

3.2 電子設計自動化實驗室建設

建立電子設計自動化實驗室是建立微電子設計中心的一個主要任務，這主要是勇于開展全定制的集成電路的設計和現場可編程門陣列/通用可編程邏輯器件的集成電路而設計實驗教學。采用基于芯片的系統硬件描述性語言的可編程邏輯器件的集成電路設計可以迅速發展強大，這是數字集成電路未來設計與應用分析的主要發展方向。

3.3 微電子器件與工藝技術實驗室的建設

與電子設計自動化實驗室的建設相比，微電子器件設備與工藝實驗室的建設更為困難，更加復雜。這主要是因為一條集成電路的工藝生產耗資巨大，每條投資均在上億元，這筆數目對于大多數的高校而言還是十分困難的。所以我國的大部分高校的微電子專業都只能購買一些制作精度比較低的設備和儀器來進行教學和實驗。但是在目前，隨著科學技術和計算機信息技術的飛速發展，實驗教學的方式發生了很大的變化。在以前一定要通過實際操作才能夠實現的一些實驗，目前就完全可以用計算機進行模擬、虛擬現實或者仿真等的方法來進行試驗和研究。所以，在微電子器件與工藝實驗室的建設過程當中，各大高校可以試一試從“軟硬件”兩個方面來進行規劃與建設：首先，對裝置的參數和工藝特點進行了分析和研究，即購買一些微電子器件和工藝仿真軟件；其次，各大高校可以考慮購買一些必要的儀器設備，例如擴散爐、磁控濺射設備、化學機械拋光設備以及光刻機和氫化爐等這些具有配套的設備。

3.4 從微電子教學實驗室建設中獲得的初步成績

近年來，微電子專業實驗室通過運行和建設，取得了顯著的成果，并取得了初步的成效。

第一，對各大高校的微電子學的教學大綱以及教材進行了深入改革與大范圍的修改調整，并將理論與實驗課相結合，這是對過去的一個實驗課程的改革，原始的參數測試，物理測試和芯片等技術將進行有機結合，充分地展示了整個實驗過程，讓學生們在能夠制造出半導體器件的同時，又能夠對實驗當中的操作工藝進行一個較為完整的實驗綜合分析。其次，經過一系列的改革之后，各大高校通過送出去的方法，把人才與有經驗的教師輸送到各個器件公司、進行一些較為專業的培訓，并且在校內也展開了一系列的相關活動，以此來推進師生們的專業素養，提高高校教師隊伍的綜合素質。

4 結語

綜上所述，微電子實驗室的建設是一項十分復雜的工程，也是一項長期的艱巨任務。目前隨著微電子學專業的教育改革，微電子實驗室正在不斷地完善當中，目前在教學、實驗以及研究等環節當中發揮著不可替代的作用。微電子實驗室經過不斷地實踐與改革，雖然已經取得一些階段性的成果，但與當初制定的目標仍存在較大的差距。微電子實驗室的建設，需要進行不斷地改革與總結經驗，進行創新與探索，促進微電子實驗室的建設更加的完善、先進。

參考文獻

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