微電子教學(xué)實(shí)驗室建設的實(shí)踐研究論文
摘 要：該文介紹了微電子技術(shù)的背景、現狀以及未來(lái)的發(fā)展方向，立足于研究微電子學(xué)教學(xué)實(shí)驗室的建設規劃與內容。該實(shí)驗室的建設有利于提高學(xué)生的創(chuàng )新與實(shí)踐能力。
關(guān)鍵詞：微電子技術(shù) 實(shí)驗室建設 教學(xué)改革
微電子學(xué)是電子學(xué)的一個(gè)分支，是電子或離子在固體材料中的主要運動(dòng)和應用，并用它來(lái)實(shí)現信號處理的一個(gè)學(xué)科。微電子學(xué)不僅是一個(gè)綜合性強的邊緣學(xué)科，而且還是一個(gè)相對快速發(fā)展的學(xué)科。高集成低功耗、高性能、高可靠性是微電子未來(lái)發(fā)展的方向。同時(shí)，微電子學(xué)的滲透性強，與其他學(xué)科結合產(chǎn)生出了一些新的交叉學(xué)科。例如，發(fā)展起來(lái)具有較為廣闊的應用前景的技術(shù)代表生物芯片以及微電機系統等等。
1 微電子技術(shù)的發(fā)展歷史
微電子在一個(gè)國家的經(jīng)濟發(fā)展中起著(zhù)重要的作用，可以說(shuō)是國家發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。微電子產(chǎn)業(yè)是一個(gè)基礎性的產(chǎn)業(yè)服務(wù)，是信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，其發(fā)展的速度非常迅速，該項技術(shù)本身對國民的經(jīng)濟做出了巨大貢獻，這與它的滲透性有著(zhù)密切的聯(lián)系。微電子技術(shù)是一項現代化的技術(shù)，愛(ài)迪生在1883年把一根鋼絲電極封入燈泡，靠近燈絲，發(fā)現碳絲在經(jīng)過(guò)加熱后，銅絲上有較為微弱的電流通過(guò)，這就是著(zhù)名的“愛(ài)迪生效應”。然而，微電子技術(shù)的應用在改變人們的生活方式和社會(huì )生產(chǎn)方式是無(wú)處不在的，中國的信息產(chǎn)業(yè)部門(mén)也充分利用了經(jīng)濟發(fā)展的優(yōu)勢，努力使我國成為微電子強國。如今，微電子技術(shù)的人才培養已經(jīng)成為當前的重點(diǎn)大學(xué)中電子信息與人才培養的重點(diǎn)。
2 微電子教學(xué)實(shí)驗室的發(fā)展方向
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，自從進(jìn)入20世紀90年代以來(lái)，因為微型計算機的發(fā)展、普及與通信等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微電子專(zhuān)業(yè)人才的市場(chǎng)需求越來(lái)越大，國家也加大了對微電子產(chǎn)業(yè)的支持。微電子專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生供不應求，使微電子專(zhuān)業(yè)的發(fā)展再一次走向巔峰。微電子專(zhuān)業(yè)的建設與發(fā)展之間有著(zhù)密切的關(guān)系，為了能夠更好適應微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對微電子專(zhuān)業(yè)大學(xué)的實(shí)驗內容和課程進(jìn)行了更新和調整。微電子專(zhuān)業(yè)發(fā)展的未來(lái)方向可分為3個(gè)方面如下所述。
2.1 微電子器件
目前，微電子技術(shù)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(jìn)一步的進(jìn)行縮小，將會(huì )遇到很多物理上的問(wèn)題以及技術(shù)上的新挑戰，這就需要各大高校微電子專(zhuān)業(yè)培養的優(yōu)秀學(xué)生能進(jìn)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(jìn)行相關(guān)的研究與開(kāi)發(fā)。
2.2 集成電路
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，集成度的不斷提高，集成電路已經(jīng)開(kāi)始向系統芯片方面進(jìn)行發(fā)展，這就要求高校最終培養的微電子專(zhuān)業(yè)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(xué)科的結合
微電子技術(shù)與其他學(xué)科的結合將是21世紀的一個(gè)重要的發(fā)展方向。
比如，微電子學(xué)與機械材料力學(xué)進(jìn)行整合后出現了微機械電子學(xué)；在微電子進(jìn)入納米領(lǐng)域后的納米電子學(xué)的發(fā)展；微電子和光電子結合起來(lái)，集成光電子的誕生等。因此，要求我國各大高校微電子專(zhuān)業(yè)培養的學(xué)生能夠盡快的適應這樣一種多學(xué)科、跨學(xué)科相互進(jìn)行結合的要求。
3 微電子教學(xué)實(shí)驗室建設的實(shí)施及效果
實(shí)驗室是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的基礎，實(shí)驗室的建設是專(zhuān)業(yè)教學(xué)建設的重要組成部分。近年來(lái)，全國各大高校的微電子專(zhuān)業(yè)為我國的半導體工業(yè)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(zhuān)業(yè)的資金投入不足，導致微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室的設施條件差，設備陳舊，不能夠讓學(xué)生進(jìn)行更好的學(xué)習。這種情況目前已經(jīng)引起了各大高校的重視。近年來(lái)，先后對微電子的教學(xué)實(shí)驗室進(jìn)行了大量的投資以及改造。
3.1 微電子實(shí)驗室建設的主要過(guò)程
首先，一個(gè)微電子設計中心的建立，是微電子技術(shù)教學(xué)的重要內容，是開(kāi)展大型綜合實(shí)驗教學(xué)設計的主要場(chǎng)所；此課程的教學(xué)目的主要是讓學(xué)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(shí)驗室。這也就是說(shuō)，在原有實(shí)驗室的'基礎上，通過(guò)購買(mǎi)新設備、器件參數的測試，制備各種電子材料和測試等來(lái)進(jìn)行實(shí)施。
3.2 電子設計自動(dòng)化實(shí)驗室建設
建立電子設計自動(dòng)化實(shí)驗室是建立微電子設計中心的一個(gè)主要任務(wù)，這主要是勇于開(kāi)展全定制的集成電路的設計和現場(chǎng)可編程門(mén)陣列/通用可編程邏輯器件的集成電路而設計實(shí)驗教學(xué)。采用基于芯片的系統硬件描述性語(yǔ)言的可編程邏輯器件的集成電路設計可以迅速發(fā)展強大，這是數字集成電路未來(lái)設計與應用分析的主要發(fā)展方向。
3.3 微電子器件與工藝技術(shù)實(shí)驗室的建設
與電子設計自動(dòng)化實(shí)驗室的建設相比，微電子器件設備與工藝實(shí)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(chǎn)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(zhuān)業(yè)都只能購買(mǎi)一些制作精度比較低的設備和儀器來(lái)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)驗。但是在目前，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和計算機信息技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗教學(xué)的方式發(fā)生了很大的變化。在以前一定要通過(guò)實(shí)際操作才能夠實(shí)現的一些實(shí)驗，目前就完全可以用計算機進(jìn)行模擬、虛擬現實(shí)或者仿真等的方法來(lái)進(jìn)行試驗和研究。所以，在微電子器件與工藝實(shí)驗室的建設過(guò)程當中，各大高�？梢栽囈辉噺摹败浻布眱蓚�(gè)方面來(lái)進(jìn)行規劃與建設：首先，對裝置的參數和工藝特點(diǎn)進(jìn)行了分析和研究，即購買(mǎi)一些微電子器件和工藝仿真軟件；其次，各大高�？梢钥紤]購買(mǎi)一些必要的儀器設備，例如擴散爐、磁控濺射設備、化學(xué)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(xué)實(shí)驗室建設中獲得的初步成績(jì)
近年來(lái)，微電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室通過(guò)運行和建設，取得了顯著(zhù)的成果，并取得了初步的成效。
第一，對各大高校的微電子學(xué)的教學(xué)大綱以及教材進(jìn)行了深入改革與大范圍的修改調整，并將理論與實(shí)驗課相結合，這是對過(guò)去的一個(gè)實(shí)驗課程的改革，原始的參數測試，物理測試和芯片等技術(shù)將進(jìn)行有機結合，充分地展示了整個(gè)實(shí)驗過(guò)程，讓學(xué)生們在能夠制造出半導體器件的同時(shí)，又能夠對實(shí)驗當中的操作工藝進(jìn)行一個(gè)較為完整的實(shí)驗綜合分析。其次，經(jīng)過(guò)一系列的改革之后，各大高校通過(guò)送出去的方法，把人才與有經(jīng)驗的教師輸送到各個(gè)器件公司、進(jìn)行一些較為專(zhuān)業(yè)的培訓，并且在校內也展開(kāi)了一系列的相關(guān)活動(dòng)，以此來(lái)推進(jìn)師生們的專(zhuān)業(yè)素養，提高高校教師隊伍的綜合素質(zhì)。
4 結語(yǔ)
綜上所述，微電子實(shí)驗室的建設是一項十分復雜的工程，也是一項長(cháng)期的艱巨任務(wù)。目前隨著(zhù)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的教育改革，微電子實(shí)驗室正在不斷地完善當中，目前在教學(xué)、實(shí)驗以及研究等環(huán)節當中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。微電子實(shí)驗室經(jīng)過(guò)不斷地實(shí)踐與改革，雖然已經(jīng)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(shí)驗室的建設，需要進(jìn)行不斷地改革與總結經(jīng)驗，進(jìn)行創(chuàng )新與探索，促進(jìn)微電子實(shí)驗室的建設更加的完善、先進(jìn)。
參考文獻
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