半导体及集成电路范文

关键词：电子管晶体管半导体集成电路

中图分类号：TN11文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0238-02

1电子管的诞生

1883年美国发明家爱迪生在进行提高电灯灯丝寿命的实验时在灯丝附近安放了一根金属丝，然后他意外地发现通电加热的灯丝和这根金属丝之间竟然出现了微弱的电流。通过进一步的实验，爱迪生发现当金属丝对灯丝的电压为正时有电流通过，而当电压为负时则没有电流。这种现象就是“爱迪生效应”，它成为后来发明电子管的基础。1897年，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生（J.JThomson，1856—1940）通过对阴极射线的研究，证明了从炽热灯丝会发射出一种带负电的粒子流，这就是电子。由于电子的发现，人们终于明白“爱迪生效应”就是真空中的热电子发射现象。

1889年英国工程师弗莱明（J.A.Fleming，1849—1945）在当时迅速兴起的电子学的基础上，开始对爱迪生效应进行了深入研究，终于在1904年发明了第一种电子元件：一种可用作电磁波检波器的二极电子管。二极管发明之后，美国无线电工程师德·福雷斯特（L.deForest，1873—1961）即对弗莱明的发明进行了深入研究。为了改进二极管的性能，福雷斯特于1906年进行了在二极管的负极加入一个电极的实验。实验结果发现，在正极负极之间加入一个金属丝支撑的栅极时，其检波效果最佳，不久还发现三极管对电流有放大作用。

二极电子管和三极电子管的发明奠定了电子元件的主要技术基础，是具有划时代意义的技术发明。由于电子元件技术的带动，另一电子基础技术——电子线路也得以迅速发展，两者一并为后来的广播、电视、雷达等电子应用技术的兴起提供了技术基础。虽然电子管作为20世纪前半期电子技术的基础，写下了光辉的一页，但它也暴露出一些弱点，主要是体积大、重量重、耗电多、寿命短、需预热等，这同电子设备的发展要求提供体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、起动迅速的元器件，形成了尖锐的矛盾。这就迫使人们去寻求新的性能更优异的电子器件。

2半导体物理学的兴起

半导体物理学是凝聚态物理学的主要分支之一，在第二次世界大战之后得到了迅猛发展。它的兴起与30年代中后期相关技术背景和相关科学基础的形成有直接的内在联系。

在技术背景方面，到30年代中后期的时候，以热机技术和电力技术为主要技术标志的第二次工业革命在德、美、英等国家已基本完成。以电子管为主要技术基础的电子技术经过从20世纪初到30年代中后期的发展，其技术已经基本成熟，其技术局限也日趋明显。

在科学基础方面，布洛赫提出的能带理论为半导体物理学的发展提供了重要的理论基础。所谓能带理论，是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。固体由原子组成，原子又包括原子实和最外层电子，它们均处于不断的运动状态。为使问题简化，首先假定固体中的原子实固定不动，并按一定规律作周期性排列，然后进一步认为每个电子都是在固定的原子实周期势场及其他电子的平均势场中运动，这就把整个问题简化成单电子问题。到1931年英国物理学家威尔逊提出区分绝缘体、半导体和导体的微观理论判据之后，半导体物理学已经开始呈现向半导体技术初步转化的态势。

晶体管的出现

由于半导体物理学的兴起以及电子管本身材料与技术的局限性，美国贝尔实验室研究部电子管分部主任、固体物理学家凯利（M.Kelly）敏锐地察觉到电子技术可能正面临着一场大革命。1939年，凯利组建了以肖克利（W.Shockley）、巴丁（J.Bardeen）、布拉顿（W.H.Brattain）和伍德里奇（D.E.Woodridge）等人为主要成员的半导体学物理小组。这是一个年富力强，既有深厚的固体物理理论素养，又有丰富的实验技术经验的科研集体。他们的目标是：探索半导体的导电机制，研制能消除电子管缺陷并具有放大功能的新型电子器件。

1947年12月，研究小组发现金属与半导体表面形成的两个充分靠近点接触的结，存在着相互作用。巴丁和布拉顿根据这个效应重新制订了方案，12月23日终于研制出世界上第一支晶体三极管，它是用半导体锗制成的点接触型晶体管。1956年，肖克利、巴丁、布拉顿三人由于晶体管的发明和半导体物理学的杰出贡献，共同获得了诺贝尔物理学奖。

3P-N结理论

肖克利及其小组成员在研制第一代晶体管的同时，在固体物理学已有的电子理论、量子理论和能带理论的基础上，对半导体物理的导电性进行了深入研究。1949到1950年间，他们提出了以半导体电子理论为基本内容的P-N结理论。P-N结理论主要有三个方面。

其一，半导体有N型半导体和P型半导体两种不同的类型。N型半导体参与导电的主要是带负电（negative）的电子。这些电子来自于半导体中的施主，如含有适量的五价元素砷、磷、锑的锗或硅，即是这种N型半导体。P型半导体参与导电的主要是带正电（positive）的空穴。这些空穴来自半导体中的受主，如含有适量的三价元素硼、铟、镓的锗或硅，即是这种P型半导体。

其二，N型半导体和P型半导体的交界层能形成P-N结。由于P-N结具有单向导电性，因此以P-N结为基础的二极管对电流具有整流作用。

其三，以P-N结为基础，可以形成PNP或NPN两种类型的组合P-N结。由于组合P-N结具有三极，因此以它为基础的三极管与电子三极管一样，对电流具有放大效应。

4晶体管的大规模生产

在肖克利及其小组成员提出P-N结理论之后，肖克利根据对晶体管工作机理的分析，又提出了PNP和NPN结型晶体管的理论。1950年贝尔电话实验室的斯帕克斯（M.Sparks）等人研制出了这种结型晶体管（或称面触型晶体管）。它同点接触型晶体管相比，结构简单、牢固可靠、噪声小、宜于大批量生产。

晶体管的大规模生产除了自身技术硬件指标达标外，原材料的数量和质量的供应以及产品的生产工艺也是决定晶体管能否大量生产的重要因素。1952年，范（W.G.Pfann）发明了生产高纯度锗的区域提纯熔炼工艺；1954年蒂尔（G.KTeal）和比勒（E.Buehler）改进了拉制单晶硅的工艺；同年，富勒（C.S.Fuller）研究出了一种新的掺杂方法——扩散工艺。他们均来自贝尔实验室。1959年，仙童公司的霍尔尼（J.A.Hoerni）发明了平面工艺，并制出了第一个平面型晶体管。这些成果为晶体管的大规模生产和半导体工业的发展创造了条件，尤其是扩散工艺和平面工艺，不但将晶体管的工作频率推到了超短波波段，而且使晶体管的管芯结构图形达到前所未有的精密和微小程度，从而为晶体管的微小型化开辟了道路。

5集成电路

晶体管可以大规模生产以后，其体积小、重量轻、能耗少、寿命长、可靠性高、不需预热、电源电压低等一系列优点使它全面取代了电子管。但是，晶体管取代电子管，还只是一个器件代替一个器件。对于大型电子设备，有时要用到上百万个晶体管，这就要几百万个结点，这些结点就成了出现故障的渊源；同时，生产部门和军事部门希望电子设备进一步微小型化，这都强烈地推动人们去开辟发展电子技术的新途径。

20世纪50年代，用硅取代锗作晶体管材料，以及制作晶体管的扩散工艺、平面工艺等，都相继研究成功，这就为集成电路的研制提供了技术基础，而掌握这些技术的美国德克萨斯仪器公司、仙童公司也就具备了更有利的条件。1959年初，美国德克萨斯公司的工程师基尔比（J.Kiby）利用扩散工艺，很快就在一块1.6×9.5平方毫米的半导体材料上，制成了包括1个台面晶体管、一个电容和3个电阻的移向振荡器，从而研制成功了第一块集成电路。与此同时，美国仙童公司的经理诺伊斯（R.N.Noyce）运用平面工艺制成了更专业化，更适合于工业生产的集成电路。1961年，集成电路即在美国实现了商品化生产。

同半导体分立电路相比，半导体集成电路具有容量大、体积小、组装快等优点。因此集成电路自问世以后，其发展速度可谓突飞猛进。自1961年以后的短短20余年内，集成电路的集成度便由最初的100个元器件以内发展到10万～100万个元器件之内。

6电子技术发展的内在逻辑

从电子管到集成电路，短短60余年间，电子技术就从电力技术的附属产物蜕变成整个社会的主流技术。爱迪生发现了“爱迪生效应”，但他却不能对这个现象做出完满的解释，于是便吸引着其他的科学家来解决问题，逐渐形成科学共同体。一项新技术其诞生必然源于自然现象，其发展必然会形成科学共同体。汤姆生发现电子，解释了“爱迪生效应”为电子技术的起步打下了理论基础。弗莱明发明了真空二极管、德弗雷斯特发明了真空三极管，他们成功的将理论转化为技术产品，其中的转化必然有现实需求的牵引。当电子管的元件缺陷与电子技术高速发展形成尖锐矛盾时，半导体物理学理论开始蓬勃发展起来，而半导体物理学的蓬勃发展又离不开电子技术这个载体。半导体物理学理论的发展促使晶体管的诞生，而P-N结理论则是研制晶体管的理论衍生物，又反过来促进了半导体物理学的发展。而从晶体管发展到集成电路，则是纯技术工艺上的进步。

纵观整个电子技术从“爱迪生效应”发展到集成电路，其科学技术轨迹可以大致概括为：发现现象探究现象形成理论衍生技术升华理论技术飞跃技术完善技术成熟。

另一值得注意的现象在电子技术的发展进程中，大部分的研究人员都是默默无名却又充满干劲的年富力强的青壮派科学家。如，参与研发出第一支晶体三极管并发表了P-N结理论的肖克利、巴丁和布拉顿三人在1956年获得诺贝尔奖时也才不到50岁。我认为导致这种现象的主要原因有三点：其一，电子技术的科学吸引力强。电子技术对于当时的学术界来说是非常前沿的，也充满了科学的神秘性，这种特性对那些刚毕业的青年才俊来说既能满足自己的好奇心，又能做比较时髦的研究，那是再好不过了。其二，电子技术相较其它领域容易出成果。电子技术是一门新兴的技术领域，探索的空间较其它传统领域更为宽阔，也更容易出成果，作为默默无名的青年科学家，自然想更快的成就一番事业。其三，电子技术的社会需求量大。由于当时的电力技术已经非常成熟，人们用电已经得到普及，相应电子产品的需求量也是极大，如收音机、电视等家用电子产品。广阔的市场需求使得资本家们将大量的资金注入电子行业以谋求更高的回报。毫无疑问高额的薪水和奖金对于急需金钱的年轻人来说是颇具吸引力的。

参考文献

[1]＼高达声.汪广仁.近现代技术史简编[M].北京：中国科学技术出版社，1994.

半导体及集成电路范文

改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其发展模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、台湾的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。

中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。

按“比较优势论”，这是客观经济规律所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。

技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的研究。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但科学界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。

投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币计算，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，

实施半导体产业追赶战略的讨论

国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业发展制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的问题。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：

需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划

首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微电子领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。

发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的科技规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划方法需要改进。

半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业应用具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。

要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。

制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。

要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。

抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向

我国目前科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。

当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（dram）和微处理器（mpu）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（asic）各控制应用领域；信息传输技术。

我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。

专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给企业寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。

依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和pc机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。

发挥政府主导作用，贯彻产业政策

要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。

·在发展规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。

我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。目前许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微电子园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。

·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和企业策略联盟。

·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。

·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。

放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。

·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证ic卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保ic卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。

深化经济体制改革，营造公平竞争环境

处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。

鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。

促进国企改革与重组，按现代企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。

稳定队伍，大力吸引海外优秀人才

高科技人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。

从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。

要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。

加强微电子科研与教育队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺研究人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。

充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。

几项具体措施的建议：

·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）

集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。ic专业生产厂和分散的无生产线（fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。

设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。

从战略角度看，国家有必要在突破cpu和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业发展有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。

要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（soc）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（ip）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进企业间技术联盟和建立技术共享机制。

·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。

·尽快建立国家微电子研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研

要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。

参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和研究所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。

要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。

要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和x射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）

同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。

有所为有所不为

所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、经济实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。

作为发展

半导体及集成电路范文篇3

关键词：课程体系改革；教学内容优化；集成电路设计

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）34-0076-02

以集成电路为龙头的信息技术产业是国家战略性新兴产业中的重要基础性和先导性支柱产业。国家高度重视集成电路产业的发展，2000年，国务院颁发了《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（18号文件），2011年1月28日，国务院了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，2011年12月24日，工业和信息化部印发了《集成电路产业“十二五”发展规划》，我国集成电路产业有了突飞猛进的发展。然而，我国的集成电路设计水平还远远落后于产业发展水平。2013年，全国进口产品金额最大的类别是集成电路芯片，超过石油进口。2014年3月5日，国务院总理在两会上的政府工作报告中，首次提到集成电路（芯片）产业，明确指出，要设立新兴产业创业创新平台，在新一代移动通信、集成电路、大数据、先进制造、新能源、新材料等方面赶超先进，引领未来产业发展。2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》，加快推进我国集成电路产业发展，10月底1200亿元的国家集成电路投资基金成立。集成电路设计人才是集成电路产业发展的重要保障。2010年，我国芯片设计人员达不到需求的10%，集成电路设计人才的培养已成为当前国内高等院校的一个迫切任务[1]。为满足市场对集成电路设计人才的需求，2001年，教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业[2]。

我校2002年开设电子科学与技术本科专业，期间，由于专业调整，暂停招生。2012年，电子科学与技术专业恢复本科招生，主要专业方向为集成电路设计。为提高人才培养质量，提出了集成电路设计专业创新型人才培养模式[3]。本文根据培养模式要求，从课程体系设置、课程内容优化两个方面对集成电路设计方向的专业课程体系进行改革和优化。

一、专业课程体系存在的主要问题

1.不太重视专业基础课的教学。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路设计的专业基础课，为后续更好地学习专业方向课提供理论基础。如果基础不打扎实，将导致学生在学习专业课程时存在较大困难，更甚者将导致其学业荒废。例如，如果没有很好掌握MOS晶体管的结构、工作原理和工作特性，学生在后面学习CMOS模拟放大器和差分运放电路时将会是一头雾水，不可能学得懂。但国内某些高校将这些课程设置为选修课，开设较少课时量，学生不能全面、深入地学习；有些院校甚至不开设这些课程[4]。比如，我校电子科学与技术专业就没有开设“晶体管原理”这门课程，而是将其内容合并到“模拟集成电路原理与设计”这门课程中去。

2.课程开设顺序不合理。专业基础课、专业方向课和宽口径专业课之间存在环环相扣的关系，前者是后者的基础，后者是前者理论知识的具体应用。并且，在各类专业课的内部也存在这样的关系。如果在前面的知识没学好的基础上，开设后面的课程，将直接导致学生学不懂，严重影响其学习积极性。例如：在某些高校的培养计划中，没有开设“半导体物理”，直接开设“晶体管原理”，造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“半导体物理”课程的基础，很难进入状态，学习兴趣受到严重影响[5]。具体比如在学习MOS晶体管的工作状态时，如果没有半导体物理中的能带理论，就根本没办法掌握阀值电压的概念，以及阀值电压与哪些因素有关。

3.课程内容理论性太强，严重打击学生积极性。“专业物理”、“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”这些专业基础课程本身理论性就很强，公式推导较多，并且要求学生具有较好的数学基础。而我们有些教师在授课时，过分强调公式推导以及电路各性能参数的推导，而不是侧重于对结构原理、工作机制和工作特性的掌握，使得学生（尤其是数学基础较差的学生）学习起来很吃力，学习的积极性受到极大打击[6]。

二、专业课程体系改革的主要措施

1.“4+3+2”专业课程体系。形成“4+3+2”专业课程体系模式：“4”是专业基础课“专业物理”、“半导体物理”、“固体物理”和“晶体管原理”；“3”是专业方向课“集成电路原理与设计”、“集成电路工艺”和“集成电路设计CAD”；“2”是宽口径专业课“集成电路应用”、“集成电路封装与测试”，实行主讲教师负责制。依照整体优化和循序渐进的原则，根据学习每门专业课所需掌握的基础知识，环环相扣，合理设置各专业课的开课先后顺序，形成先专业基础课，再专业方向课，然后宽口径专业课程的开设模式。

我校物理与电子科学学院本科生实行信息科学大类培养模式，也就是三个本科专业大学一年级、二年级统一开设课程，主要开设高等数学、线性代数、力学、热学、电磁学和光学等课程，重在增强学生的数学、物理等基础知识，为各专业后续专业基础课、专业方向课的学习打下很好的理论基础。从大学三年级开始，分专业开设专业课程。为了均衡电子科学与技术专业学生各学期的学习负担，大学三年级第一学期开设“理论物理导论”和“固体物理与半导体物理”两门专业基础课程。其中“固体物理与半导体物理”这门课程是将固体物理知识和半导体物理知识结合在一起，课时量为64学时，由2位教师承担教学任务，其目的是既能让学生掌握后续专业方向课学习所需要的基础知识，又不过分增加学生的负担。大学三年级第二学期开设“电子器件基础”、“集成电路原理与设计”、“集成电路设计CAD”和“微电子工艺学”等专业课程。由于“电子器件基础”是其他三门课程学习的基础，为了保证学习的延续性，拟将“电子器件基础”这门课程的开设时间定为学期的1～12周，而其他3门课程的开课时间从第6周开始，从而可以保证学生在学习专业方向课时具有高的学习效率和大的学习兴趣。另外，“集成电路原理与设计”课程设置96学时，由2位教师承担教学任务。并且，先讲授“CMOS模拟集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为6～17周；再讲授“CMOS数字集成电路原理与设计”的内容，课时量为48学时，开设时间为8～19周。大学四年级第一学期开设“集成电路应用”和“集成电路封装与测试技术”等宽口径专业课程，并设置其为选修课，这样设置的目的在于：对于有意向考研的同学，可以减少学习压力，专心考研；同时，对于要找工作的同学，可以更多了解专业方面知识，为找到好工作提供有力保障。

2.优化专业课程的教学内容。由于我校物理与电子科学学院本科生采用信息科学大类培养模式，专业课程要在大学三年级才能开始开设，时间紧凑。为实现我校集成电路设计人才培养目标，培养紧跟集成电路发展前沿、具有较强实用性和创新性的集成电路设计人才，需要对集成电路设计方向专业课程的教学内容进行优化。其学习重点应该是掌握基础的电路结构、电路工作特性和电路分析基本方法等，而不是纠结于电路各性能参数的推导。

在“固体物理与半导体物理”和“晶体管原理”等专业基础课程教学中，要尽量避免冗长的公式及烦琐的推导，侧重于对基本原理及特性的物理意义的学习，以免削弱学生的学习兴趣。MOS器件是目前集成电路设计的基础，因此，在“晶体管原理”中应当详细讲授MOS器件的结构、工作原理和特性，而双极型器件可以稍微弱化些。

对于专业方向课程，教师不但要讲授集成电路设计方面的知识，也要侧重于集成电路设计工具的使用，以及基本的集成电路版图知识、集成电路工艺流程，尤其是CMOS工艺等相关内容的教学。实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。因此，在专业方向课程中要增加实验教学的课时量。例如，在“CMOS模拟集成电路原理与设计”课程中，总课时量为48学时不变，理论课由原来的38学时减少至36学时，实验教学由原来的10学时增加至12个学时。36学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。12个学时的实验教学中2学时作为EDA工具学习，留给学生10个学时独自进行电路设计。从而保证学生更好地理解理论课所学知识，融会贯通，有效地促进教学效果，激发学生的学习兴趣。

三、结论

集成电路产业是我国国民经济发展与社会信息化的重要基础，而集成电路设计人才是集成电路产业发展的关键。本文根据调研结果，分析目前集成电路设计本科专业课程体系存在的主要问题，结合我校实际情况，对我校电子科学与技术专业集成电路设计方向的专业课程体系进行改革，提出“4+3+2”专业课程体系，并对专业课程讲授内容进行优化。从而满足我校集成电路设计专业创新型人才培养模式的要求，为培养实用创新型集成电路设计人才提供有力保障。

参考文献：

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