淺析分層遞進(jìn)式集成電路制造課程群的構(gòu)建

黃瑋，張海磊，戴志強(qiáng)

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214062）

0 引言

集成電路產(chǎn)業(yè)是國家支柱產(chǎn)業(yè)，也是國家長期支持和推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展中國自主的集成電路芯片迫在眉睫，但是目前集成電路產(chǎn)業(yè)的人才缺口還是很大。集成電路產(chǎn)業(yè)包括設(shè)計(jì)，制造，封測等環(huán)節(jié)，調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，到2022年前后集成電路制造業(yè)需求為26.43萬人；設(shè)計(jì)業(yè)人才需求將達(dá)到27.04萬人；封測行業(yè)需求為20.98萬人，如圖1所示。

圖1 集成電路企業(yè)人才需求情況預(yù)測

無錫地區(qū)是國家集成電路產(chǎn)業(yè)基地之一，擁有華潤微電子，華虹半導(dǎo)體，SK海力士等多家知名集成電路企業(yè)，對于集成電路技術(shù)應(yīng)用型人才的需求量很大，所以高職院校微電子技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)一定要從滿足供給側(cè)改革對新型人才的迫切需求出發(fā)，提高人才培養(yǎng)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的適配性，形成適應(yīng)集成電路產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)需求的課程體系[1]。

1 集成電路制造課程群的構(gòu)建

微電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)中與集成電路制造相關(guān)的課程包括微電子導(dǎo)論，集成電路制造工藝，集成電路封裝與測試，集成電路工藝仿真和集成電路工藝實(shí)訓(xùn)等五門課。其中集成電路制造工藝是面向集成電路制造崗位的核心專業(yè)課；集成電路封裝和測試課主要面向集成電路后道工藝，微電子導(dǎo)論是總述概論課，而集成電路工藝仿真和集成電路工藝實(shí)訓(xùn)是針對集成電路制造工藝課的實(shí)踐類課程。

在過往微電子技術(shù)專業(yè)的課程教學(xué)中，這五門課分了三個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，微電子導(dǎo)論在大一第一學(xué)期開課，集成電路制造工藝在大二第一學(xué)期開課，剩余三門課程均在大二第二學(xué)期授課。從實(shí)際教學(xué)效果來看，這種安排沒有充分考慮到課程間的聯(lián)系，僅顧及課程本身，課程安排時(shí)間存在一定的問題，不同課程之間有內(nèi)容重復(fù)或銜接不合理等情況。

通過走訪調(diào)研多家集成電路制造企業(yè)，以及對往屆畢業(yè)生的調(diào)研，重新分析了集成電路制造崗位對于專業(yè)人才的需求。從調(diào)研結(jié)果來看，相關(guān)企業(yè)對于集成電路電路工藝維護(hù)和異常處理能力、工藝參數(shù)檢測能力、工藝質(zhì)量分析能力、測試工藝操作能力、測試工藝分析和改進(jìn)能力等都有較高的要求。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，構(gòu)建集成電路制造工藝課程群。將微電子導(dǎo)論課作為課程群基礎(chǔ)課程，使學(xué)生對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，行業(yè)背景有明確認(rèn)知，對于集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程形成初步了解，能夠理解集成電路工藝制造的意義。

集成電路制造工藝是課程群中的核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握集成電路制造工藝相關(guān)理論，使學(xué)生具備實(shí)現(xiàn)集成電路工藝維護(hù)，參數(shù)分析等能力。而集成電路工藝仿真課主要是借助Silvaco TCAD軟件對工藝進(jìn)行仿真和優(yōu)化，使學(xué)生掌握集成電路制造的典型工藝流程。可以看出上面兩門課程之間具有一定的聯(lián)系，在具備集成電路制造基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上才能使用軟件進(jìn)行仿真，而對工藝進(jìn)行仿真又有利于掌握集成電路制造工藝相關(guān)知識(shí)和培養(yǎng)相關(guān)能力。此外，從企業(yè)崗位需求來看，對于技能人才的需求主要傾向于工藝維護(hù)和應(yīng)用方面，而不需要使用相關(guān)工具進(jìn)行工藝方案開發(fā)，所以在課程群建設(shè)中對課程進(jìn)行了整合，不再單獨(dú)開設(shè)集成電路工藝仿真課程，而是融入集成電路制造工藝課程中。

集成電路工藝實(shí)訓(xùn)課程是集成電路制造工藝課的配套實(shí)踐課，由于集成電路制造相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂貴，且工藝過程時(shí)間較長，所以在日常上課過程中，相關(guān)設(shè)備的使用和操作還是以教師演示及虛擬仿真為主。所以仍然需要開設(shè)專門的實(shí)踐課程，讓學(xué)生可以進(jìn)行分組練習(xí)，真正體驗(yàn)集成電路制造設(shè)備的操作和使用。集成電路封裝與測試主要涉及集成電路制造后道工藝，可以作為集成電路制造崗位的拓展延伸，如圖2所示。

圖2 集成電路制造課程群結(jié)構(gòu)

最終根據(jù)崗位需求，實(shí)現(xiàn)了從“基礎(chǔ)”到“核心”再到“拓展”，完成“分層遞進(jìn)式”集成電路制造課程群的構(gòu)建[2]。

2 集成電路制造課程群的教學(xué)實(shí)施

通過多方調(diào)研，根據(jù)企業(yè)崗位需求，將集成電路制造崗位相關(guān)的幾門專業(yè)課重新編排，構(gòu)建形成了集成電路制造課程群，課程群中共包含4門課程，分三個(gè)學(xué)期進(jìn)行授課[3]。大一入校后即開設(shè)微電子導(dǎo)論課，通過理論授課，實(shí)訓(xùn)基地參觀，系列講座等多種形式給學(xué)生展現(xiàn)集成電路芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)的全過程，明確集成電路制造崗位的職業(yè)面向等。在有了一定的專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)后，大二第一學(xué)期開設(shè)集成電路制造工藝課程，采用理實(shí)一體化教學(xué)模式，運(yùn)用虛擬仿真和現(xiàn)場教學(xué)等多種教學(xué)方法，改變了傳統(tǒng)的理論講解方式。采用以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教育理念，將枯燥的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合，借助虛擬仿真軟件等多種形式直觀展現(xiàn)相關(guān)工藝流程，更加有助于學(xué)生的理解和掌握[4]。在大二第二學(xué)期開設(shè)集成電路工藝實(shí)訓(xùn)和集成電路封裝與測試課程，一方面可以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，另一方面還能夠向后道工藝拓展，實(shí)現(xiàn)集成電路前后道工藝技能培養(yǎng)的全覆蓋。針對2019級實(shí)施集成電路制造課程群教學(xué)的過程中，主要有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

2.1 融入1+X職業(yè)技能證書，課程融通

引入集成電路開發(fā)與測試1+X職業(yè)技能證書，參考考證標(biāo)準(zhǔn)，將證書所要求的技能嵌入到課程教學(xué)內(nèi)容之中，使學(xué)生在獲取學(xué)歷同時(shí)獲得職業(yè)技能證書，讓學(xué)生真正掌握技能，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力。

2.2 虛擬仿真教學(xué)，提升課堂教學(xué)質(zhì)量

將集成電路工藝仿真課程與集成電路制造工藝課程進(jìn)行合并，利用Silvaco TCAD軟件模擬仿真擴(kuò)散，氧化，刻蝕，淀積等核心工藝工序，將仿真與理論結(jié)合，創(chuàng)建形象化的課程教學(xué)，通過在課堂上仿真演示，幫助學(xué)生理解領(lǐng)會(huì)重要的概念，通過仿真練習(xí)，可以更深刻的掌握工藝參數(shù)對工藝制造的影響，滿足崗位需求中對于集成電路工藝分析及維護(hù)能力的培養(yǎng)需求。

2.3 深度產(chǎn)教融合，改革實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)體系

依托學(xué)校具備的央財(cái)建設(shè)的微電子綜合實(shí)訓(xùn)基地和江蘇省集成電路產(chǎn)教深度融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開展實(shí)踐技能培養(yǎng)[5]。引入企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)，讓學(xué)生進(jìn)行測試車間進(jìn)行操作練習(xí)，與生產(chǎn)一線緊密結(jié)合，企業(yè)工程師參與課程標(biāo)準(zhǔn)的制訂，并承擔(dān)部分內(nèi)容的教學(xué)工作，使學(xué)生技能的培養(yǎng)充分滿足一線生產(chǎn)崗位的要求。

3 結(jié)語

集成電路產(chǎn)業(yè)是國家和社會(huì)發(fā)展的基石，培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)技能人才是非常必要的。集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，一方面行業(yè)人才缺口巨大，另一方面相關(guān)技能人才的培養(yǎng)又無法完全滿足行業(yè)崗位需求。因此，一定要對企業(yè)和行業(yè)專家以及畢業(yè)生等多個(gè)相關(guān)利益方進(jìn)行充分的調(diào)研，通過了解行業(yè)需求，以培養(yǎng)集成電路制造崗位技能人才為目標(biāo)，將相關(guān)課程重新整合，打造“分層遞進(jìn)式“的集成電路制造課程群，實(shí)現(xiàn)課程整體優(yōu)化，充分運(yùn)用多種信息化手段，提升教學(xué)質(zhì)量。