编者按:集成电路产业的发展,创新产品的开发都离不开人才。也需要企业,研究机构,高等院校的紧密结合。本刊将陆续介绍国内外,有关研究机构,高等院校的情况。本期介绍的是我国微电子集成电路人才培养基地之一——清华大学微电子与纳电子系的办学宗旨,教学理念,课程设置以及教学方法等方面的情况。本刊衷心期望其他学校,和研究机构也陆续将他们的情况介绍给我们
1概况
清华大学微电子与纳电子学系(简称微纳电子系)于2004年3月在清华大学微电子学研究所(1980年成立)的基础上成立的。
本科生招生专业为信息学院“电子信息科学类”的“微电子学”专业。研究生招生专业一级学科为“电子科学与技术”,下设两个二级学科,分别为“微电子学与固体电子学”、“集成电路与系统”。微纳电子系是我国微电子与固体电子学的全国重点学科, 国务院首批批准的硕士、博士研究生培养点和博士后流动站。是中国高素质微电子集成电路人才的重要培养基地之一。
目前(2006年底)有教授、研究员22名(其中中科院院士1名,博士生导师14名,含),副教授、副研究员21名。全系教职员工共102人,具有博士学位的教师42人。20多年来,培养学士1300余名,硕士与博士510多名,自1999年起已有两位博士生获得全国(百篇)优秀博士论文。
现在校本科生约300人,硕士生295人,博士生81人。
微纳电子系由4个教学科研实验室组成,分别为:
1. 微纳器件与系统研究室
2. 集成电路工艺研究室(附工业性试验线 )
3. 集成电路与系统研究室
4. CAD与半导体物理研究室
2办学理念
人才培养工作是科学发展的根源和基石,培养高素质、高水平人才是高等院校办学的首要目标。秉承人才培养为首位的发展理念,微纳电子系致力于培养21世纪创新型微电子学与纳电子学人才,一方面从人才培养方面促进中国微电子学研究迈进世界一流水平,并领先发展中国的纳电子学科研究,另一方面为中国的集成电路设计与制造产业提供高水平的工程研究人员及管理人员。
基于以上的办学思路,微纳电子系的学生培养目标是微纳电子与集成电路领域的高级人才,包括工程,管理与科学研究。学生在校共8学期,学生通过学习数理,外语,计算机基础知识,及微电子学科专业知识,并积极广泛的参加课堂实验,SRT计划(清华大学大学生研究训练计划,STUDENTS RESEARCH TRAINING),校外实习及参与部分教师的科研项目,最后通过一个学期的毕业设计,把前7个学期从书本中学到的理论知识应用到实践中去,从而扎实的掌握微电子学专业的基本知识与研究方法。
微纳电子系学科特点和学科研究规律要求特别重视实践能力和动手能力的培养,微纳电子系拥有国内第一条1微米级超大规模集成电路工艺研制线, 微纳器件与系统实验室,国内一流的EDA集成电路设计平台,及新建成的测试实验平台等,本科生在教师的悉心指导下通过有效的利用优秀的软硬件资源,实践能力可得到很大程度的提升。
清华大学定位为研究型大学。除人才培养工作外,科研工作也极为重视。学生在教师的带动和指导下,培养早期研究意识,通过参与实际的研究工作,加深对专业知识的理解与掌握。科研工作中的一些成果经过凝练提取可以转化为教学内容,用以促进学生理解课本中的专业知识;学生参与科研工作,也可为科研工作注入新鲜的思路和活力,促进科研工作的开展,达到“科研”“教学”互相推动和发展。
微纳电子系从政治思想教育和专业知识两个方面着重抓本科生的培养质量。政治思想教育与良好的心理素质培养一直贯串着整个大学教学过程,一贯倡导任课教师和学生工作系统在课程教学和课余活动中教育学生热爱祖国,陶冶民族精神,培养团队工作精神。设立教学指导小组和教学督导组指导管理教学环节中重大问题,研究培养质量提高的方法,制定严格的新课开课审定程序,新上岗教师培训和管理程序,加强学生培养工作中质量管理的规范化、科学化。
鼓励和推动本科生积极参加体育锻炼,参与课外科技和社会活动,积极组队参加各项科技类竞赛活动,承担社会工作。
3 学科专业建设
优势学科专业情况:
微纳电子系的微电子与固体电子学学科。在2006年全国一级学科评估中,微纳电子系隶属的“电子科学与技术”学科获得了“整体水平”第一名的好成绩,其中“科学研究”和“学术声誉”排名第一,“人才培养”排名第二。
微纳电子系教学与科研设施先进,现有一个教学实验室,三个科研开发平台。
微纳电子学教学实验室有多台半导体器件测试仪,一台功能齐全的集成电路测试设备(覆盖数字、模拟与数模混和电路)。并有齐全的半导体工艺,器件模拟程序供学生实验用。
1989年建成的国内第一条1微米级超大规模集成电路工艺研制线,经多年的建设可以实现嵌入式EEPROM、CMOS 硅栅0.8μm全套工艺,单项工艺0.35μm,Bipolar双极工艺包括 SiGe HBT、BiCMOS工艺,目前仍然是全国高等院校中唯一拥有完整工艺研制线的单位。工艺研制线内有集成电路工艺设备128余台套。
在微纳电子器件与系统研究方面具有先进的科研与教学设施。拥有一个新型微纳器件与系统实验室,具备1微米的CMOS工艺加工条件,同时拥有完整的MEMS与微系统的设备,可进行体硅、表面微机械加工等工艺。同时,具备集成铁电器件、磁电子器件、生物传感器、量子信息器件等新型微纳电子器件与系统的研究条件。实验室拥有微纳电子工艺、测试设备100余台套。
集成电路设计室的科研与教学设施先进,目前拥有二台Sun服务器20余台工作站以及Synopsys、Cadence、Mentor等主流EDA公司的全套集成电路设计分析软件。此外,还拥有Agilent数字存储示波器及逻辑分析仪等先进测试设备。
4课程体系及教学方式
4.1 课程体系描述
本科生课程分为公共课程、信息学院平台课程和专业课程。
4.2 课程设置
本科生课程:
●公共课程(≥40 学分)
(1)两课:14学分
思想道德修养与法律基础
中国近现代史纲要
马克思主义基本原理
毛泽东思想、邓小平理论
和‘三个代表’重要思想概论
(2)体育 4学分
(3)军事理论与技能训练 3学分,入学教育期间完成
(4)外语6学分
(5)文化素质课13学分
● 信息学院平台课程(≥80 学分)
(1)数学与自然科学基础课 (不少于 40 学分)
①必修11 门课,不少于 31 学分
a)数学7门 不少于21学分
4.4 双语教学
开设双语课2门,同时开设同名中文课2门,既满足了部分优秀本科生在学习专业知识同时提高专业方面外语水平,增强外语听说能力,又为一般本科生深入理解专业知识提供了保障。
● 信息学院平台课《微电子器件与电路》,教科书:Donald A. Neamen, An Introduction to Semiconductor Devices, McGraw-Hill, 2006
● 《数字集成电路分析与设计》,Jan Rabaey (UCB),Digital Integrated Circuits, 2nd ed., Prentice Hall, 2002
4.5 实践教学
4.5.1 SRT (Scientific Research Training)实践活动发展迅速,如:
1) “FRAM集成工艺中的氢致损伤及氢隔离层技术研究”
2)“ MEMS微动器件测量的计算机软件开发”
3)“MEMS器件形貌测量的计算机测控软件开发
通过SRT阶段的训练,可激发学生对该学术领域的研究兴趣,为研究生阶段的学习和科研工作打下了良好的基础。
4.5.2 微纳电子实验
目前已建立了一个配合平台课、相应专业课和全校任选课的面向信息学院及全校开放的平台实验室——微纳电子学教学实验室。实验内容覆盖半导体物理、集成电路设计、器件制造与测试和纳电子学。
已经开设的实验有:MOS高频C-V特性测量和分析;MOS反型沟道中载流子的霍尔迁移率测量;单晶硅中过剩载流子寿命测量;MOSFETs I-V特性测量和分析;半导体材料的霍耳效应测量;数字IC功能、工作频率和各种直流参数测量;集成电路工艺模拟、器件模拟和Spice模型参数提取;量子点红外探测器参数(暗电流、光电流、响应度等)测量等。
4.5.3. 毕业设计
本科毕业设计是本科生完成3年半课程学习后,在指导教师帮助下,把课程中学到的理论知识和分析设计方法运用到专业设计实践当中去的实践训练过程,在此过程当中,部分本科生在教师的指导和协助下,掌握了基本的科研方法,取得了令人满意的成果。
4.6 教学方式
任课教师在教学活动中遵循微电子学科教学规律,根据所开设课程的专业特色,在教学活动中使用多种多样的教学方式,普遍使用多媒体课件,注意在课堂上调动学生参与教学活动的积极性,使得课堂教学活动深入浅出,生动有趣,促进了学生对专业知识的理解。以清华大学开发的网络学堂系统为强大后盾,处理课后作业,并以网上方式进行问题的交流,給学生提供了更便利的学习机会。
例如:
a) 在为本专业本科三年级学生开设的专业核心课《微电子工艺技术》中,除了课堂上讲授和上机模拟实验外,还安排了参观清华大学微电子学研究所集成电路工艺线期间,让学生到真正的工艺线中现场理解工艺原理和过程,并自行录制了《集成电路芯片制造工艺与设备》录像,在课堂和参观时播放。通过课堂讲授、上机模拟、观看录像和工艺线现场讲解相结合,使学生掌握集成电路制造工艺的基本理论,并了解相关的制造与测试设备。
b) 依托教学实验室的强大软硬件平台支持,在《数字集成电路分析与设计》、《模拟集成电路分析与设计》、《超大规模集成电路CAD》、《集成电路课程设计》等课程中安排上机实验和大作业,使得学生有机会接触主流的专业设计工具,深入理解掌握专业基础知识,了解专业分析和设计方法。
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