對集成電路科學與工程專業教材選題策劃的思考

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

摘? 要：集成電路產業的強弱是國家綜合實力強大與否的重要標志。但是，我國集成電路自給率不到1/3，技術上受到以美國為首的西方國家的封鎖。為了解決“卡脖子”問題，2020年8月，國家發布了《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，教育部隨后將集成電路科學與工程設立為一級學科。該文從我國集成電路發展的現狀和高校集成電路專業現狀出發，分析集成電路學科的教材建設，以期能為促進我國集成電路發展貢獻一份力量。

關鍵詞：集成電路? ?本科專業? ?人才培養? ?選題策劃

中圖分類號： G232.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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? 我國集成電路的發展現狀

2020年全年，作為世界第一大貿易國，我國對外貿易總額達4.65萬億美元。但在某些領域，我國的逆差數額也很驚人。從2013年開始，集成電路取代了原油成為我國貿易逆差最大的產品。2020年，我國集成電路中的進口額攀升至近3 800億美元，約占當年進口總額的18%。雖然過去10年我國集成電路產業快速發展，整體實力顯著提升，產業集聚效應日趨明顯，然而相比一些先進國家來說，我國集成電路在高精尖技術方面還有一定距離，尤其在創新能力方面亟待提高。目前我國所應用的高端芯片，仍然需要依靠國外進口，對于國家產業核心技術以及信息安全的保障方面極為不利。目前，我國的集成電路自給率不足1/3^[1]。習近平總書記多次強調，核心技術是國之重器，而核心技術依賴、受制于他國則是當前我國信息產業所面臨的最大問題。要解決這一問題關鍵是對高素質人才的培育，更是我國產業創新的重要因素。

據統計，截至2017年底，現有集成電路人才總數是40萬人，預計到2020年集成電路產業總需求量將增至72萬人。而目前每年集成電路專業畢業生總供給數量大概在3萬人左右，那么到今年，我國集成電路人才缺口將近30萬，表明我國在該專業領域人才的需求極大^[2]。當前我國信息產業已經進入SOC時代，對于集成電路技術人才的能力水平提出了更高的要求，社會市場對于該領域技術人員除了要求具備基本技能與原理知識，更要具備高超專業能力和綜合素養，并具備一定創新探究意識和能力。

為了從根本上突破“卡脖子”問題，國家從教育入手，2020年7月27日，國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，對相關專業人才培育政策做出指示：“進一步加強高校集成電路和軟件專業建設，加快推進集成電路一級學科設置工作，緊密結合產業發展需求及時調整課程設置、教學計劃和教學方式，努力培養復合型、實用型的高水平人才。”即在高校中推進集成電路一級學科設置^[3]。同時，在師資團隊構建、實驗室建設等方面也有指導意見：“加強集成電路和軟件專業師資隊伍、教學實驗室和實習實訓基地建設。教育部會同相關部門加強督促和指導……支持示范性微電子學院和特色化示范性軟件學院與國際知名大學、跨國公司合作，引進國外師資和優質資源，聯合培養集成電路和軟件人才。”

就目前的情況來看，在院校教育中培養集成電路相關專業人才的重要性不言而喻，具體方法包括進行集成電路一級學科設置、建設示范性微電子學院、聯合國際知名院校等。設立集成電路一級學科已勢在必行，可以推動資源的整合，解決“卡脖子”問題。

2? 我國高校集成電路的專業現狀

自2020年8月集成電路產業質量發展的政策發布后，教育部首先公布了國家示范性微電子學院包括支持建設的9所高校和一批支持籌建的高校如表1所示。

2021年1月，國務院學位委員會批準，決定設置“集成電路科學與工程”（以下簡稱集成電路）一級學科（學科代碼為“1401”），集成電路作為一級學科，并將從電子科學與技術一級學科中獨立出來。國內開設電子科學與技術專業（專業代碼0809）的高等院校約215所^[4]。在集成電路被確立為一級學科后，預計近3年申請集成電路的學校將有爆發式增長。由于集成電路又具有多學科交叉、技術集成和融合的特點，傳統的電氣類、電子信息類、自動化類、測控類、計算機類、機械類專業院系也陸續開設相關課程。目前，國內開設集成電路相關專業的院校，在人才培育以及具體教學方案設計等方面，基本上都是參照國內有一定影響力的院校，但是不同院校的辦學優勢各不相同，在生源招收、培育目標等方面并不完全相適應。那么，也就暴露出現有的傳統教材難以滿足集成電路教學需求的問題，目前急需一系列適合用于該專業教學的高質量教材。

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，要求體現創新和突破，使其適應并契合“新工科”需求。在我國高等教育領域，目前正進行的“新工科”建設行動。這是加快工程教育改革創新的重大舉措，同時也為應對新一輪科技革命和產業變革的挑戰。“新工科”體現為5個方面的“新”，包括教學理念、結構設置、人才培養、教學成效以及專業分類等^[5]。

3.1 進行市場調研，確定選題范圍

目前，全國開設集成電路專業的高校已有近兩百所，由于不同院校的創建背景、辦學理念、探究基礎以及優勢專業都各不相同，對于專業人才培養的方案設計以及課程安排也不一樣，所以應以集成電路專業的專業基礎課和專業核心課為目標，保證出版的教材能滿足更多院校教育教學的使用需求。

包括北京大學、清華大學、上海交通大學、東南大學、華中科技大學以及西安交通大學等在內的16所高校中的9所在其示范性微電子學院的官網中公布了集成電路專業的培養計劃和課程設置情況。

根據各校公布的培養方案可以看出，集成電路的專業基礎課主要有：電路、信號與系統、模擬電子線路、數字電子線路、半導體物理、半導體器件物理、C語言、微機原理、單片機等;專業核心課主要有（各個學校課程設置名稱有所不同）：微電子學概論、固體電子學、微電子器件、數字集成電路、模擬集成電路、集成電路分析與設計、半導體工藝、微電子封裝、CAD設計等。

由此可知，集成電路的專業基礎課與電類其他的專業基礎課幾乎一致，在這些課程上，國內有許多經典教材，如邱關源版《電路》、吳大正版《信號與線性系統分析》、鄭君里版《信號與系統》、康華光版《電子技術基礎》等。所以，集成電路專業的教材建設重點應放在專業核心課上。

3.2 適應時代特點，確定出版方式

在技術發展迅猛的今天，專業核心課程的迭代很快，合適的出版方式將對集成電路專業建設的推動起到巨大作用。傳統的紙質教材已經不能適應“新工科”教學的需要，對比傳統的紙質教材出版，數字出版有更新快、周期短的特點。因此，集成電路專業的教材建設可以考慮以下兩種方式。

3.2.1 數字課程出版

以該專業現有各級精品課程、優秀在線課程（如各級視頻公開課、資源共享課、MOOC等）為基礎進行升級出版。可以涵蓋集成電路專業所有課程，包括專業基礎課和專業課。為滿足數字課程出版條件，課程建設初期即制定建設內容，包括：基本涵蓋教學課程知識點的教學視頻，與教學視頻配套PPT，輔助教學的自測題或課后作業題。課程出版需包括但不限于以上基本內容，可根據課程需要或者學校自身資源情況，加入其他類型資源，如實際案例分析、編程案例等。

3.2.2 新形態教材出版

新形態教材是紙質教材為核心，加強整合數字資源，數字化資源、數字課程開發應用相結合的新形教材出版模式。新形態教材可以通過掃碼進入數字課程網站，實現紙質+網絡教材相結合，提升課程教學成效^[6]。新形態教材在內容實時更新等方面具有傳統教材不可比擬的優勢，與集成電路專業的發展速度快相適應。因此，在課程建設成熟的情況下啟動教材建設，本著“成熟一批，出版一批”的原則，打造一批集成電路專業精品教材。

3.3 在選題策劃時還要注意的其他問題

（1）要主動通過教育部電子信息類教學指導委員會工作平臺去了解人才培養的狀態，積極進行市場調查研究;（2）根據選題以進行信息搜集的方式和渠道要多元化，并對所采集的相關信息進行篩選、判斷，擇優而用;（3）不斷拓寬思路，汲取其他專業優秀教材出版的經驗;（4）邀請業內有經驗和影響力的編著人員參與教材的編著出版，提升教材出版質量。

4? 結語

加快集成電路專業的教材出版，對于促進我國高校集成電路專業的建設將起到巨大作用。隨著國家政府的投入和相關政策的引領，在各位優秀人才的努力之下，我國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

[1] 聯辦財經研究院課題組.中國必須成為集成電路強國[J].中國對外貿易，2020（5）：28-30.

[2] 向建軍.技術和人才是做強“中國芯”的關鍵[N].四川日報，2020-06-16（6）.

[3] 新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策[N].中國電子報，2020-08-07（3）.

[4] 殷樹娟.面向應用型人才培養目標的集成電路設計本科課程改革[J].教育教學論壇，2016（14）：59-60.

[5] 黃寶忠.從“大工程觀”到“大教材觀”：“新工科”人才培養與教育出版創新[J].浙江大學學報：人文社會科學版，2018，48（5）：105-117.

[6] 劉鑫.集成電路測試向量的調度與優化[D].成都：電子科技大學，2020.

作者簡介：許懷镕（1973—），女，碩士，編輯，研究方向為電子電氣類課程教學與教材出版。