- 相關(guān)推薦
淺析微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的指導(dǎo)思想論文
當(dāng)前，全球微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，22nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)已量產(chǎn)，以微電子集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已成為全球第一大產(chǎn)業(yè)，而我國(guó)的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國(guó)外比還有較大的差距，集成電路設(shè)計(jì)和微電子工藝方面的人才比較匱乏。當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期，2014年6月我國(guó)發(fā)布了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》以加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并明確指出“重點(diǎn)支持集成電路制造領(lǐng)域”。因此，為適應(yīng)該領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才需求，亟須加強(qiáng)對(duì)微電子和集成電路相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生的工藝實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)其創(chuàng)新和實(shí)踐能力。
高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力重要基地，也是開(kāi)展教學(xué)、科研、生產(chǎn)實(shí)踐三結(jié)合的重要場(chǎng)所，特別是對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的微電子學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，建設(shè)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室并開(kāi)展實(shí)踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿(mǎn)足社會(huì)急需的微電子技術(shù)人才。
1微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指導(dǎo)思想
微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及人才的培養(yǎng)是以國(guó)家對(duì)微電子技術(shù)人才的需求為目的，以滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。近10多年來(lái)是我國(guó)微電子和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展時(shí)期，2000年和2011年國(guó)家先后出臺(tái)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》、《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，到2014年發(fā)布了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。在政策導(dǎo)向下，高校微電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的建設(shè)成就也十分顯著。但是，我國(guó)的微電子技術(shù)及產(chǎn)業(yè)同國(guó)外比還有較大的差距，這其中縮小差距重要的一點(diǎn)是縮小微電子實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的差距。因此，對(duì)于高校微電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展還需進(jìn)一步的改革創(chuàng)新。
微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)以《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》為導(dǎo)則，明確國(guó)家教育改革戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略主題是優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富社會(huì)實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，要著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。
在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的措施實(shí)施上，一是貫徹實(shí)施《高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程》，進(jìn)一步推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提升高等學(xué)校辦學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高教育質(zhì)量；二是貫徹實(shí)施《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃》，面向微電子產(chǎn)業(yè)，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力。
2微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
適應(yīng)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及社會(huì)對(duì)微電子專(zhuān)業(yè)人才的大量需求，從2002年起我校就對(duì)微電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了改造，并持續(xù)進(jìn)行了升級(jí)換代建設(shè)，截止到目前共計(jì)投入了800余萬(wàn)元的建設(shè)經(jīng)費(fèi)。我校的微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)主要包括2方面的內(nèi)容，一是微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，二是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，微電子實(shí)驗(yàn)室可滿(mǎn)足每年500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)模以及高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)。學(xué)生在此完成集成電路芯片設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過(guò)程，并對(duì)制造的芯片進(jìn)行測(cè)試和分析。
2.1微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室主要開(kāi)展超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)以及微電子器件仿真和工藝模擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)目的是使學(xué)生掌握超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的基本原理和方法，初步掌握用于集成電路設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(electronicdesignautomation)軟件工具的使用，以及掌握用于半導(dǎo)體工藝流程模擬和微電子器件仿真的工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)TCAD(technologycom-puteraideddesign)軟件工具的使用。我校共計(jì)投資300余萬(wàn)元用于微電子設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建立了配備40臺(tái)SUNBlade工作站、面積100m2的專(zhuān)用教室，并專(zhuān)門(mén)建立了EDA、TCAD軟件校內(nèi)共享第二層交換網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以同時(shí)使用授權(quán)EDA、TCAD軟件。
微電子設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)包括以下內(nèi)容：
一是開(kāi)設(shè)VHDL(高速硬件描述語(yǔ)言）程序?qū)嶒?yàn)，要求學(xué)生編寫(xiě)邏輯電路的VHDL代碼，對(duì)程序代碼進(jìn)行仿真綜合。目的使學(xué)生掌握運(yùn)用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)的技能。
二是開(kāi)設(shè)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將綜合后的網(wǎng)表文件下載到FPGA器件中，對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行硬件驗(yàn)證。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的FPGA物理實(shí)現(xiàn)方法，以及應(yīng)用示波器等調(diào)試儀器對(duì)電路進(jìn)行診斷排錯(cuò)的技巧。
三是開(kāi)設(shè)ASICAPR(專(zhuān)用集成電路自動(dòng)布局布線(xiàn)）版圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將通過(guò)硬件驗(yàn)證過(guò)的電路設(shè)計(jì)，借助半定制的ASIC設(shè)計(jì)EDA工具，結(jié)合代工廠(chǎng)提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)布局布線(xiàn)，得到所設(shè)計(jì)電路的物理版圖。目的是使學(xué)生掌握電子設(shè)計(jì)的AISC實(shí)現(xiàn)方法。
四是開(kāi)設(shè)工藝模擬和器件仿真實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過(guò)TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，并指定產(chǎn)生的器件結(jié)構(gòu)，在滿(mǎn)足制造設(shè)備的能力和精度下（即給定工藝參數(shù)范圍內(nèi)），讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。
2.2微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
微電子技術(shù)的發(fā)展是以集成電路制造技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)為標(biāo)志，遵循摩爾定律，變化日新月異。雖然理想的工程教育要求教學(xué)最新最前沿的技術(shù)，但是不斷升級(jí)換代，昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備費(fèi)用是任何高校都負(fù)擔(dān)不起的。況且，每一代集成電路制造技術(shù)的工藝流程都具有類(lèi)似性，因此，單純追求工藝先進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是沒(méi)有必要的。所以，結(jié)合實(shí)際教學(xué)資源情況，建設(shè)主流、典型工藝技術(shù)的工藝實(shí)驗(yàn)線(xiàn)，并開(kāi)展理論聯(lián)系實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是微電子工藝實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)。
我校先后投入500余萬(wàn)元建設(shè)微電子工藝教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，建立了面積300m2的凈化室，具有主流CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝和具有代表性的雙極工藝完整流程，最小工藝線(xiàn)寬為1^m。并且，由于工藝設(shè)備條件的限制，因地制宜地開(kāi)發(fā)了鋁柵CMOS工藝。這2類(lèi)工藝實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)都為40學(xué)時(shí)，學(xué)生根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向選擇具體工藝類(lèi)型。
微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力，并通過(guò)實(shí)踐掌握集成電路制造工藝流程。
首先，通過(guò)TCAD軟件的學(xué)習(xí)熟悉集成電路制造工藝流程，按指定器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并加以仿真實(shí)現(xiàn)。并且，TCAD軟件是基于物理的器件仿真，不僅能夠得到最終的電學(xué)特性，還可以了解器件工作時(shí)內(nèi)部物理機(jī)制，能夠直觀(guān)分析器件內(nèi)部能帶、電場(chǎng)、電流以及載流子等的分布和變化，有助于學(xué)生分析工藝參數(shù)的變化對(duì)器件物理特性影響，從而最終導(dǎo)致電學(xué)參數(shù)的改變，從而有利于學(xué)生深入理解工藝原理與器件機(jī)理的聯(lián)系。
然后，根據(jù)設(shè)計(jì)的器件尺寸參數(shù)，采用L-edit圖形編輯器進(jìn)行器件版圖設(shè)計(jì)，并且選用已設(shè)計(jì)的器件單元來(lái)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的集成電路，如倒向器、或非門(mén)、與非門(mén)等電路。最后是進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，采用設(shè)計(jì)的版圖制作掩膜版。微電子工藝實(shí)驗(yàn)課程的工程化能力要求也主要體現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)，一方面是工程化的理念，另一方面就是相應(yīng)的實(shí)踐能力。在這一過(guò)程既要培養(yǎng)實(shí)際操作能力，更要培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，分析工藝過(guò)程中的原因以及造成芯片測(cè)試參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)差別的原因。
2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)
2.3.1實(shí)驗(yàn)教材編寫(xiě)
微電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的難點(diǎn)之一是實(shí)驗(yàn)步驟繁多，學(xué)生操作起來(lái)較為困難。其原因是國(guó)內(nèi)外缺乏針對(duì)本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，而EDA工具廠(chǎng)商提供的操作指南過(guò)于繁瑣，本科學(xué)生難以掌握。為配合上述實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，課程組組織相關(guān)有實(shí)際ASIC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的教師編寫(xiě)了《VLSI自動(dòng)布局布線(xiàn)（APR)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》實(shí)驗(yàn)教材，從操作原理、操作步驟、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告撰寫(xiě)等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，力求做到學(xué)生通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)教材就能按圖索驥，自行完成實(shí)驗(yàn)流程。因此在教材的編寫(xiě)上，不厭其詳，采用了大量的EDA工具實(shí)際操作的截面圖，力爭(zhēng)反映出每一個(gè)操作細(xì)節(jié)。
對(duì)于微電子工藝實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)工藝線(xiàn)實(shí)際條件開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一是要具有代表性，二是要根據(jù)實(shí)際情況建立工藝流程。因此，也沒(méi)有現(xiàn)成的教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書(shū)可供選擇。課程組組織具有豐富工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件編寫(xiě)了對(duì)應(yīng)的、適用的《微電子器件設(shè)計(jì)與制造綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》實(shí)驗(yàn)教材。
多媒體資料制作教學(xué)信息載體的多樣化，包括文字、圖片、音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)等載體，這是現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體資料可以充分調(diào)動(dòng)教學(xué)要素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，融教與學(xué)為一體。
為了讓學(xué)生對(duì)集成電路設(shè)計(jì)和微電子制造工藝有直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。課程組結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，制作了全程相關(guān)單項(xiàng)工藝原理、流程及設(shè)備操作視頻演示多媒體資料。多媒體資料將動(dòng)畫(huà)、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理，做到圖文聲像并茂。由于微電子實(shí)驗(yàn)課程是與實(shí)際聯(lián)系很緊密的課程，形象化教學(xué)素材十分豐富，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量非常有益。同時(shí)制作器件、集成電路電路的設(shè)計(jì)、仿真視頻演示多媒體資料，讓學(xué)生能快速熟悉設(shè)計(jì)軟件并理解設(shè)計(jì)方法。在熟悉微電子器件基本理論和集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，掌握器件和集成電路的設(shè)計(jì)方法，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作制作芯片并測(cè)試。
3微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成效
充分發(fā)揮了以學(xué)生為主的教學(xué)形式，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)制作再到測(cè)試驗(yàn)證整個(gè)過(guò)程。每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)了各自結(jié)構(gòu)的器件，因此在器件制作過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生就會(huì)切實(shí)關(guān)注每步工藝對(duì)器件性能的影響，在實(shí)際工藝過(guò)程中的操作鍛煉了動(dòng)手能力，在實(shí)踐過(guò)程中了解哪些工藝因素可能對(duì)器件造成影響。微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論與實(shí)踐結(jié)合、創(chuàng)新與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
微電子實(shí)驗(yàn)采用理論聯(lián)系實(shí)際的方式在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了“微電子工藝原理”課程的完整實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并因此而獲得2004年四川省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。此外，我�！半娮涌茖W(xué)與技術(shù)”在2012年全國(guó)學(xué)科評(píng)估中排名全國(guó)第一，其中微電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本學(xué)科本科教學(xué)的重要組成部分。
我校微電子實(shí)驗(yàn)室除了滿(mǎn)足每年本校500人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還向其他高�；蚨�(jí)學(xué)院開(kāi)設(shè)微電子實(shí)驗(yàn)課程，如西南交通大學(xué)和電子科技大學(xué)成都學(xué)院，起到了教學(xué)資源共享，以及輻射帶動(dòng)作用。
4結(jié)束語(yǔ)
建設(shè)功能完備、運(yùn)行良好的微電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)平臺(tái)，才能更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛力，鍛煉實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。微電子實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜并需要與時(shí)倶進(jìn)的系統(tǒng)工程，我校微電子實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展取得了一些階段性成果，但還需不斷探索和實(shí)踐，建立綜合性、開(kāi)放式、有層次的具有特色和國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)基地，以滿(mǎn)足在我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展之際，更多、更有效地培養(yǎng)滿(mǎn)足社會(huì)急需的微電子專(zhuān)業(yè)人才。
【淺析微電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的指導(dǎo)思想論文】相關(guān)文章：
淺析環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理論文06-15
淺析高校臨床醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理08-02
微電子封裝業(yè)和微電子封裝設(shè)備論文09-06
微電子產(chǎn)業(yè)的變遷論文09-22
關(guān)于微電子的專(zhuān)利保護(hù)論文07-21
淺析中小學(xué)舞蹈教育建設(shè)與發(fā)展論文07-08
新聞傳播實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討論文10-28
射頻和微波微電子封裝論文08-01