集成電路設計的前景范文
時間:2023-10-12 17:18:31
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篇1
關鍵詞:城市道路;景觀設計;分析
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
一、城市道路景觀設計的內涵及其意義
從現代生態學和地理學角度而言,景觀(Landscape)既可以指地球表面的自然形態與地面風景風光,又可以指某個特定區域內的集審美性和綜合功能于一體的地表可見景觀景象。對于人類社會活動來講,景觀具有一定的可辨識性、空間異質性以及生態規劃設計的可重復性,對于影響人們的居住生活質量、審美情操具有重要意義。社會經濟的全面發展以及各種東西方環境設計理念的滲入為現代城市區域景觀設計規劃提供了更多可供參考的藍本。因此,景觀構建設計者應在景觀設計中融入較多的經濟價值因素、生態價值因素以及美學價值因素,通過特定的生態價值理論體系對具有視覺特征的地理實體進行規劃設計,以此重塑和優化地理區域與生態系統。景觀布局設計在現代城市道路規劃設計中發揮著愈加重要的作用,可以在更大程度上滿足現代化城市道路的多元化功能需求,從根本上體現“安全、舒適、快捷、美觀”的設計理念與指導性原則。
二、城市道路景觀設計的原則
1、城市布局的總體設計規劃原則。在對城市道路建設進行規劃的過程中,首先要對其綠化面積和環境容量比例進行科學量定,在此基礎上對城市建設用地進行分析研究。此外,景觀規劃設計的相關注意事項包括有:對城市道路建設可利用土地進行生態化方式的集中合理規劃,重點對需要保護的地段進行科學測定;對道路規劃范圍內所涉及到的水源、大氣、噪聲、生物危害以及侵蝕等因素進行綜合考慮;對城市道路區域開放空間系統下的綠地和空曠地進行重新分配設置;在城市空間活動系統中建立風景活動區;通過對城市建設中的相關功能進行分配來規定衛星城的轉移方向;盡量避開街道噪音的干擾,確保建立舒適、安靜的休閑活動空間。
2、適應城市道路的功能與性質。由于城市布局會受到諸如城市布局、地形條件、氣候特征、交通方式以及水文河流等因素的影響,不同的城市會呈現出不同的功能特征與產業類型。其中有工業型城市、旅游型城市、文化城市、政治經濟中心城市以及綜合性城市等類型。因此,城市道路景觀的設計要與城市本身的具體職責功能相匹配,從而設計出最佳合理景觀設計方案。
3、體現適應道路使用者的原則。城市道路景觀的欣賞效果會受到不同類型車流以及人流的影響,還會受到不同交通手段的制約與影響。因此,必須堅持“以人為本”的指導規劃原則來進行設計。
4、綜合效應原則。城市道路景觀設計原則不僅要體現出具體的整體規劃理念,并且還要對城市中的各類自然因素以及歷史文化因素進行規劃和設計,從而體現出更多的社會效益和經濟效益。
5、避免視覺污染的原則。視覺污染包括有城市道路本身色彩構成問題、道路本身的視線距離以及平縱線形分配等問題,并且還要對道路兩旁的交通標志牌、廣告牌以及道路垃圾等進行合理規定,增強行人的審美舒適度,提高整體服務水平。
三、城市道路景觀設計的思路
1、確定主景要素
主景要素的確定指的是城市道路景觀設計中的中心對象,其它要素都以其為參照,能夠成為主景要素的參照物可以有很多。具體而言,主景要素可包括古木、水面以及造型獨特、位置特殊,能讓人感到耳目一新的建筑物等。在系統設計城市景觀的時候,應當從整體上考慮主景要素的布局。要確定什么樣的建筑物能夠作為主景,什么樣的山水可以作為背景,以及哪些樹木可以作為主景要素等。除此之外,要確保道路類型和景觀類型的協調一致。
2、確定環境氛圍
城市道路景觀為整個城市景觀的一大組成部分,所以,城市道路景觀被賦予什么樣的文化特色非常重要。因此,道路景觀系統的配置,有必要依據城市的總體規劃和整體特色,依據城市整體文化特色的定位,對城市街道的環境氣氛予以仔細考量。
3、確定空間組合
空間組合指的是道路上多種交通建筑物的景觀設計以及道路兩面建筑物的景觀設計,比如,建筑物應占有的規模、形狀、大小以及互相之間的組合。具體而言,城市道路空間包括車輛通行的空間、行人行走的空間、商業購物空間、休息空間及欣賞空間等。交通性干道主要由車行交通空間和步行空間組成的對稱型道路橫斷面,而商業性街道則可利用休憩空間把車行交通空間與商業購物空間分割設置,臨近水面的道路則應盡量在靠近水面一側,布置休憩空間和觀賞性空間。
4、進行綠化設計
進行綠化設計是城市綠化景觀設計的重要方面。城市道路綠化對城市景觀的美化作用非常大。一般而言,城市道路的橫斷面空間主要是靠綠化來進行圍合,街景的設計和道路綠地的植物配置為達到具有藝術美的景觀,同樣應遵循繪畫藝術、造型藝術的基本原則,即統一、調和、均衡、韻律四大原則。
四、城市道路景觀設計的內容
1、道路的立體視覺效果設計。在城市道路景觀規劃設計過程中,道路的平縱橫立體設計比道路綠化設計占有更重要的分量,是城市建設的核心影響因素。因此,必須對城市道路的立體視覺效果進行合理設定,突出線條道路的層次感和整體優美視覺效果。
2、綠化設計內容。道路的綠化設計對于提升整個城市道路的審美水平和居民的幸福生活指數具有重要意義,并且科學合理的綠化設計能夠有效緩解行車司機與行人的視覺疲勞感,從而較少交通隱患的發生幾率,有利于構建文明、和諧城市生活。因此,道路綠化設計要體現出動態性的綠化景觀效果,以突出綠色植被的層次感和簡潔明快的特點,為此,可以使用具有陣列形式效果明顯的櫸樹隔離帶,并配有色彩鮮艷、四季分明的不同季節植物,使灌木、植被和隔離樹木形成層次分明的植物群落景觀,給路上行人以美感享受。
3、交通設施設計。城市道路交通設施的合理設計能夠對景觀綠化設計起到積極的影響作用,通過對道路交通標志標牌進行科學管理,采用適應城市特點的框架、宣傳語以及顏色合適的標線可以對交通起到有效的疏導作用,有利于城市各項功能的發揮。
4、街頭物品擺設的設計。需要對城市道路景觀設計元素中的街頭售貨亭、雕塑展示、花壇、椅凳、公交站廳、噴水池以及休息場所進行合理布置,突出城市街道各類街頭小品的形式、不同尺度和內容,以在最大限度上提升審美需求。
五、城市道路景觀設計中的植物配置
1、明顯季節變化
注意各個季節植物的搭配協調是城市道路植物配置的重要方面。城市道路植物配置的最優方案是:一年四季,綠色常在。因此,園林設計者一定要根據這種原則,設計不同種類,不同季節各有優勢的綠色植物。有綠還要有花,除了選擇應急綠色植物外,還要選擇應季花卉,做到四季有花,花卉常開。
2、多種植物配置
注意喬木、灌木、地被及草結合,高中低充分利用空間,增加葉面積指數,也能提高生態效益,有利于提高景觀質量。植物分層配置,用不同高度的植物搭配,使色彩和層次更加豐富,3m以上的喬木層可多選用開花植物,不同花期的種類分層配置,可使觀賞期延長。
3、色彩搭配鮮明
除了要注意各個季節植物的搭配協調外,還要考慮不同的色彩合理搭配。四季有綠、四季有花很必要,但綠中有異、花開萬象、姹紫嫣紅更能突出一種美感。城市道路景觀設計應綜合協調好道路功能、植物搭配、空間布局、綠化設計等方面的關系。具體而言,要全力做好主干道形式、步行道形式、植物配置、沿街建筑等方面的合理布局,在宏觀協調一致的前提下,盡量做好微觀操作方面的配置。
六、結語
進行城市道路綠化景觀的營造工作,象征著一座城市經濟的騰飛,有利于展現一座城市的人文氣息,有利于宣揚一座城市發展的宗旨,和諧、協調、理性,有利于弘揚一座城市的文化底蘊。因此,在進行城市建設的過程中,必須將道路的綠化景觀的營造工作擺在重要的位置,實現城市的全面協調發展。
參考文獻:
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篇2
關鍵詞:電子科學與技術;集成電路設計;平臺建設;IC產業
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)08-0270-03
國家教育部于2007年正式啟動了高等學校本科教學質量與教學改革工程(簡稱“質量工程”),其建設的重要內容之一就是使高校培養的理工科學生具有較強的實踐動手能力,更好地適應社會和市場的需求[1]。為此,我校作為全國獨立學院理事單位于2007年6月通過了ISO2000:9001質量管理體系認證[2],同時確立了“質量立校、人才強校、文化興校”三大核心戰略,深入推進內涵式發展,全面提高人才培養質量。對于質量工程采取了多方面多角度的措施:加強教學改革項目工程;鼓勵參加校內學生創新項目立項,(大學生創新基金項目);積極參加國家、省級等電子設計大賽;有針對性地對人才培養方案進行大幅度的調整,增大課程實驗學時,實驗學時占課程的比例從原來的15%提高到25%以上,并且對實驗項目作了改進,提高綜合性和設計性實驗的比重;同時增加專業實踐課程,強調學生的應用能力和創新能力;課程和畢業設計更注重選題來源,題目比以前具有更強的針對性,面向專業,面向本地就業市場。不僅如此,學院還建立了創業孵化中心、建立了實驗中心等。通過這些有效的措施,努力提高學生的綜合素質、創新和應用能力。除了學校對電子信息類專業整體進行統籌規劃和建設外,各個二級學院都以“質量工程”建設為出發點和立足點,從專業工程的角度出發,努力探索各個專業新的發展思路和方向。由于集成電路設計是高校電子科學與技術、微電子學等相關專業的主要方向,因此與之相關的課程和平臺建設成為該專業工程探索的重點。通過對當前國內外高校該專業方向培養方案分析,設置的課程主要強調模擬/數字電路方向,相應的課程體系為此服務,人才培養方案設置與之相對應的理論和實踐教學體系;同時建立相應的實習、實踐教學平臺。由此,依據電子科學與技術專業的特點,結合本專業學生的層次和專業面向,同時依據本地的人才需求深度和廣度,對以往的人才培養方案進行革新,建立面向中山IC產業的集成電路設計專業應用型的設計平臺。另外,從課程體系出發,強化IC設計的模擬集成電路后端版圖設計和驗證,使學生在實踐教學環節中得到實際的訓練。通過這些改革既可有效地幫助學生迅速融入IC設計業,也為進入IC制造行業提高層次到新高度。
一、軟件設計平臺在集成電路設計業的重要性
自從1998年高等學校擴大招生以來,高校規模發展很快,在校大學生的人數比十五年前增長了10倍。高校的基礎設施和設備的投入呈現不斷增長的趨勢,學校的辦學條件不斷改善,同時,各個高校對實驗室的建設也在持續增大,然而在實驗室建設的過程中,盡管投入的資金量在不斷增大,但出現的現象是重視專業儀器和設備的投入,忽視專業設計軟件的購置,這可能是由于長期以來形成的重有形實體、輕無形設計軟件,然而這種意識給專業發展必將帶來不利影響。對于IC專業來說,該專業主要面向集成電路的生產、測試和設計,其中集成電路設計業是最具活力、最有增長效率的一塊,即使是在國際金融危機的2009年,中國的IC設計業不僅沒有像半導體行業那樣同比下降10%,反而逆勢增長9.1%;在2010年,國際金融危機剛剛緩和,中國IC設計業的同比增速又快速攀升到45%;2011年全行業銷售額為624.37億元,2012年比2012年增長8.98%達到680.45億元,集成電路行業不僅增長速度快,發展前景好,而且可以滿足更多的高校學生就業和創業。為了滿足IC設計行業的要求,必須建設該行業需求的集成電路軟件設計平臺。眾所周知集成電路行業制造成本相對較高,這就要求設計人員在設計電路產品時盡量做到一次流片成功,而要實現這種目標需要建設電路設計驗證的平臺,即集成電路設計專業軟件設計平臺。通過軟件平臺可以實現:電路原理拓撲圖的構建及參數仿真和優化、針對具體集成電路工藝尺寸生產線的版圖設計和驗證、對版圖設計的實際性能進行仿真并與電路原理圖仿真對照、提供給制造廠商具體的GDSII版圖文件。軟件平臺實際上已經達到驗證的目的,因此,對于集成電路設計專業的學生或工作人員來說,軟件設計平臺的建設特別重要,如果沒有軟件設計平臺也就無法培養出真正的IC設計人才。因此,在培養具有專業特色的應用型人才的號召下,學院不斷加大實驗室建設[3],從電子科學與技術專業角度出發,建設IC軟件設計平臺,為本地區域發展和行業發展服務。
二、建設面向中山本地市場IC應用平臺
近年來,學校從自身建設的實際情況出發,減少因實驗經費緊張帶來的困境,積極推動學院集成電路設計專業方向的人才培養。教學單位根據集成電路設計的模塊特點確定合適的軟件設計平臺,原理拓撲圖的前端電路仿真采用PSPICE軟件工具,熟悉電路仿真優化過程;后端采用L-EDIT版圖軟件工具,應用實際生產廠家的雙極或CMOS工藝線來設計電路的版圖,并進行版圖驗證。這種處理方法雖然暫時性解決前端和后端電路及版圖仿真的問題,但與真正的系統設計集成電路相對出入較大,不利于形成IC的系統設計能力。2010年12月國家集成電路設計深圳產業化基地中山園區成立,該園區對集成電路設計人才的要求變得非常迫切,客觀上推進了學院對IC產業的人才培養力度,建立面向中山IC產業的專業應用型設計平臺變得刻不容緩[4],同時,新的人才培養方案也應聲出臺,促進了具有一定深度的教學改革。
1.軟件平臺建設。從目前集成電路設計軟件使用的廣泛性和系統性來看,建設面向市場的應用平臺,應該是學校所使用的與實際設計公司或其他單位的軟件一致,使得所培養的IC設計人才能與將來的就業工作實現無縫對接,從而提高市場對所培養的集成電路設計人才的認可度,同時也可大大提高學生對專業設計的能力和信心[5]。遵循這個原則,選擇Cadence軟件作為建設平臺設計軟件,這不僅因為該公司是全球最大的電子設計技術、程序方案服務和設計服務供應商,EDA軟件產品涵蓋了電子設計的整個流程,包括系統級設計,功能驗證,IC綜合及布局布線,模擬、混合信號及射頻IC設計,全定制集成電路設計,IC物理驗證,PCB設計和硬件仿真建模,而且通過大學計劃合作,可以大幅度的降低購置軟件所需資金,從而從根本上解決學校實驗室建設軟件費用昂貴的問題。另外,從中山乃至珠三角其他城市的IC行業中,各個單位都普遍采用該系統設計軟件,而且選用該軟件更有利于剛剛起步的中山集成電路設計,也更加有利于該產業的標準化和專業化,乃至進一步的發展和壯大。
2.針對中山IC產業設計。定位于面向本地產業的IC應用型人才,就必須以中山IC產業為培養特色人才的出發點。中山目前有一批集成電路代工生產和設計的公司,主要有中山市奧泰普微電子有限公司、芯成微電子公司、深電微電子科技有限公司、木林森股份有限公司等,能進行IC設計、工藝制造和測試封裝,主要生產功率半導體器件和IC、應用于家電等消費電子、節能照明等。日前奧泰普公司的0.35微米先進工藝生產線預計快速投產,該單位的發展對本地IC人才需求有極大的推動力,推動學生學習微電子專業的積極性,而這些也有力地支持本地IC企業的長遠發展。因此,建立面向本地集成電路產業的軟件設計平臺,有利于專業人才的培養、準確定位,并形成了本地優勢和特色。
3.教學實踐改革。為了提高人才培養質量,形成專業特色,必須對人才培養方案進行修改。在人才培養方案中通過增加實踐教學環節的比例,實驗項目中除了原有驗證性的實驗外、還增加了綜合性或設計性的實驗,這種變化將有助于學生從被動實驗學習到主動實驗的綜合和設計,提高學生對知識的靈活運用和動手能力,從而為培養應用型的人才打下良好的基礎。除此之外,與集成電路代工企業及芯片應用公司建立合作關系。學生在學習期間到這些單位進行在崗實習和培訓,可以將所學的專業理論知識應用于實際生產當中去,形成無縫對接;而從單位招聘人才角度上來說,可以節約人力資源培訓成本,招到單位真正需要的崗位人才。因此,合作雙方在找到相互需求的基礎上,形成有效的合作機制。①課程改革。針對獨立學院培養應用型人才的特點,除了培養方案上增加多元化教育課程之外,主要是強調實踐教學的改革,增加綜合實驗課程,如:《現代電子技術綜合設計》計32學時、《微電子學綜合實驗》計40學時、《EDA綜合實驗》為32學時、《集成電路設計實驗》為40學時,其相應的課程學時數從以驗證性實驗為主的16個學時,增加到現在32學時以上的帶有綜合性或設計性實驗的綜合實踐課程。這種變化不僅是實踐教學環節的課時加大,而且是實驗項目的改進,也是實踐綜合能力的增強,有利于學生形成專業應用能力。②與單位聯合的IC設計基地。IC設計基地主要立足于兩個方面:一是立足于本地IC企業或設計公司;二是立足于IC代工和集成電路設計應用。前者主要利用本地資源就近的優勢,學生參觀、實習都比較方便,同時也有利于學校與用人單位之間的良好溝通,提高雙方的認可度和贊同感。如:中山市奧泰普微電子有限公司、木林森股份有限公司等。后者從生產角度和設計應用出發,帶領學生到IC代工企業參觀,初步了解集成電路的生產過程,企業的架構、規劃和發展遠景。也可根據公司的人才需要,選派部分學生到公司在崗實習[6]。如:深圳方正微電子有限公司、廣州南科集成電子有限公司等。通過這些方式不僅可以增強學生對專業知識的應用能力,而且有利于學生對IC單位的深入了解,為本校專業應用型人才找到一種行之有效的就業之路。
三、集成電路設計平臺的實效性
從2002年創辦電子科學與技術專業以來,學校特別重視集成電路相關的實驗室建設。從初期的晶體管器件和集成塊性能測量,硅片的少子壽命、C-V特性、方阻等測量,發展到探針臺的芯片級的性能測試,在此期間為了滿足更多的學生實驗、興趣小組和畢業設計的要求,微電子實驗室的已經過三次擴張和升級,其建設規模和實驗水平得到了大幅度的提升。另外,為培養本科學生集成電路的設計能力,提高應用性能力,學校還建立了集成電路CAD實驗室,以電路原理圖仿真設計為重點,著重應用L-Edit版圖軟件工具,進行基本的集成電路版圖設計及驗證,對提升學生集成電路設計應用能力取得了一定的效果。目前,為了大力提高本科教學質量,提升辦學水平,重點對實踐課程和IC軟件設計平臺進行了改革。學校開設了專門實踐訓練課程,如:集成電路設計實驗。從以前的16學時課內驗證設計實驗提升為32學時獨立的集成電路設計實驗實踐課程,內容從以驗證為主的實驗轉變為以設計和綜合為主的實驗,整體應用設計水平進行了大幅度的提升,有利于培養學生的應用和動手能力。不僅如此,對集成電路的設計軟件也進行了升級,從最初的用Pspice和Hspice軟件進行電路圖仿真,L-Edit軟件工具的后端版圖設計,升級為應用系統的專業軟件平臺設計工具Cadence進行前后端的設計仿真驗證等,并采用開放實驗室模式,使得學生的系統設計能力得到一定程度的提升,提高了系統認識和項目設計能力。通過IC系統設計軟件平臺的建設和實踐教學課程改革,使得學生對電子科學與技術專業的性質和內容了解更加全面,對專業知識學習的深度和廣度也得到進一步提高,從而增強了專業學習的興趣,提高了自信心。此外,其他專業的學生也開始轉到本專業,從事集成電路設計學習,并對集成電路流片產生濃厚的興趣。除此之外,學生利用自己在外實踐實習的機會給學校引進研究性的開發項目,這些都為本專業的發展形成很好的良性循環。在IC設計平臺的影響下,本專業繼續報考碩士研究生的學生特別多,約占學生比例的45%左右。經過這幾年的努力,2003、2004、2005、2006級都有學生在碩士畢業后分別被保送或考上電子科技大學、華南理工大學、復旦大學、香港城市大學的博士。從這些學生的反饋意見了解到,他們對學校在IC設計平臺建設評價很高,對他們進一步深造起到了很好的幫助作用。不僅如此,已經畢業在本行業工作的學生也對IC設計平臺有很好的評價:通過該軟件設計平臺不僅熟悉了集成電路設計的工藝庫、集成電路工藝流程和相應的工藝參數,而且也熟悉版圖的設計,這對于從事IC代工工作起到很好的幫助作用。現在已經有多屆畢業的學生在深圳方正微電子公司、中山奧泰普微電子有限公司工作。另外,還有許多學生從事集成電路應用設計工作,主要分布于中山LED照明產業等。
通過IC軟件設計平臺建設,配合以實踐教學改革,使得學生所學理論知識和實際能力直接與市場實現無縫對接,培養了學生的創新意識和實踐動手能力,增強了學生的自信心。另外,利用與企業合作的生產實習,可以使得學生得到更好的工作鍛煉,為將來的工作打下良好的基礎。實踐證明,建設面向中山IC產業的集成電路設計實踐教學平臺,尋求高校與公司更緊密的新的合作模式,符合我校人才培養發展模式方向,對IC設計專業教學改革,培養滿足本地區乃至整個社會的高素質應用型人才,具有特別重要的作用。
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篇3
論文關鍵詞:集成電路,特點,問題,趨勢,建議
引言
集成電路是工業化國家的重要基礎工業之一,是當代信息技術產業的核心部件,它是工業現代化裝備水平和航空航天技術的重要制約因素,由于它的價格高低直接影響了電子工業產成品的價格,是電子工業是否具有競爭力關鍵因素之一。高端核心器件是國家安全和科學研究水平的基礎,日美歐等國均把集成電路業定義為戰略產業。據臺灣的“科學委員會”稱未來十年是芯片技術發展的關鍵時期。韓國政府也表示擬投資600億韓元于2015年時打造韓國的集成電路產業。
集成電路主要應用在計算機、通信、汽車電子、消費電子等與國民日常消費相關領域因此集成電路與全球GDP增長聯系緊密,全球集成電路消費在2009年受金融危機的影響下跌9%的情況下2010由于經濟形勢樂觀后根據半導體行業協會預計今年集成電路銷售額將同比增長33%。
一、我國集成電路業發展情況和特點
有數據統計2009年中國集成電路市場規模為5676億元占全球市場44%,集成電路消費除2008、2009年受金融危機影響外逐年遞增,中國已成為世界上第一大集成電路消費國,但國內集成電路產量僅1040億元,絕大部分為產業鏈低端的消費類芯片,技術落后發達國家2到3代左右,大量高端芯片和技術被美日韓以及歐洲國家壟斷。
我國集成電路產業占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長遠遠超過國際上任何一個其他國家,是全球集成電路業的推動者,屬于一個快速發展的行業。從2000年到2007年我國集成電路產業銷售收入年均增長超過18%畢業論文提綱,增長率隨著經濟形勢有波動,由于金融危機的影響2008年同比2007年下降了0.4%,2009年又同比下降11%,其中集成電路設計業增速放緩實現銷售收入269.92億元同比上升14.8%,由于受金融危機影響,芯片制造業實現銷售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測試業實現銷售收入498.16億元同比下降19.5%。我國集成電路總體上企業總體規模小,有人統計過,所有設計企業總產值不如美國高通公司的1/2、所有待工企業產值不如臺積電、所有封測企業產值不如日月光。
在芯片設計方面,我國主流芯片設計采用130nm和180nm技術,65nm技術在我國逐漸開展起來,雖然國際上一些廠商已經開始應用40nm技術設計產品了,但由于65nm技術成熟,優良率高,將是未來幾年贏利的主流技術.設計公司數量不斷增長但規模都較小,屬于初始發展時期。芯片制造方面,2010國外許多廠商開始制造32nm的CPU但大規模采用的是65nm技術,而中國國產芯片中的龍芯還在采用130nm技術,中芯國際的65nm技術才開始量產,國產的自主知識產權還沒達到250技術。在封裝測試技術方面,這是我國集成電路企業的主要業務,也是我國的主要出口品,有數據顯示我國集成電路產業的50%以上的產值都由封裝產業創造,隨著技術的成熟,部分高端技術在國內逐步開始開展,但有已經開始下降的趨勢雜志網。在電子信息材料業方面,下一代晶圓標準是450mm,有資料顯示將于2012年試制,現在國際主流晶圓尺寸是300mm,而我國正在由200mm到300mm過渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料,壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領域無論是在研發還是在生產均較大落后于國外,總體來說我國新型元件材料基本靠進口。在半導體設備制造業方面畢業論文提綱,有數據統計我國95%的設備是外國設備,而且二手設備占較大比例,重要的半導體設備幾乎都是國外設備,從全球范圍來講美日一直壟斷其生產和研發,臺灣最近也有有了較大發展,而我國半導體設備制造業發展較為緩慢。
我國規劃和建成了7個集成電路產業基地,產業集聚效應初步顯現出來,其中長江三角洲、京津的上海、杭州、無錫和北京等地區,是我國集成電路的主要積聚地,這些地區集中了我國近半數的集成電路企業和銷售額,其次是中南地區約占整個產業企業數和銷售額的三分之一,其中深圳基地的IC設計業居全國首位,制造企業也在近一部壯大,由于勞動力價格相對廉價,我國集成電路產業正向成都、西安的產業帶轉移。
二、我國集成電路業發展存在的問題剖析
首先,我國集成電路產業鏈還很薄弱,科研與生產還沒有很好的結合起來,應用十分有限,雖然新聞上時常宣傳中科院以及大專院校有一些成果,但尚未經過市場的運作和考驗。另外集成電路產品的缺乏應用途徑這就使得研究成果的產業化難以推廣和積累成長。
其次,我國集成電路產業尚處于幼年期,企業規模小,集中度低,資金缺乏,人才缺乏,市場占有率低,不能實現規模經濟效應,相比國外同類企業在各項資源的占有上差距較大。由于集成電路行業的風險大,換代快,這就造成了企業的融資困難,使得我國企業發展緩慢,有數據顯示我國集成電路產業有80%的投資都來自海外畢業論文提綱,企業的主要負責人大都是從臺灣引進的。
再次,我國集成電路產業相關配套工業落后,產業基礎薄弱。集成電路產業的上游集成電路設備制造的高端設備只有美日等幾家公司有能力制造,這就大大制約了我國集成電路工藝的發展速度,使我國的發展受制于人。
還有,我國集成電路產成品處于產品價值鏈的中、低端,難以提出自己的標準和架構,研發能力不足,缺少核心技術,處于低附加值、廉價產品的向國外技術模仿學習階段。有數據顯示我國集成電路使用中有80%都是從國外進口或設計的,國產20%僅為一些低端芯片,而由于產品相對廉價這當中的百分之七八十又用于出口。
三、我國集成電路發展趨勢
有數據顯示PC機市場是我國集成電路應用最大的市場,汽車電子、通信類設備、網絡多媒體終端將是我國集成電路未來增長最快應用領域. Memory、CPU、ASIC和計算機外圍器件將是最主要的幾大產品。國際集成電路產業的發展逐步走向成熟階段,集成電路制造正在向我國大規模轉移,造成我國集成電路產量上升,如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后,2007年又投資25億美元在大連投資建廠預計2010年投產。
另外我國代工產業增速逐漸放緩,增速從當初的20%降低到現在的6%-8%,低附加值產業逐漸減小。集成電路設計業占集成點設計業的比重不斷加大,2008、2009兩年在受到金融危機的影響下在其他專業大幅下降的情況下任然保持一個較高的增長率,而且最近幾年集成電路設計業都是增長最快的領域,說明我國的集成電路產業鏈日趨完善和合理,設計、制造、封裝測試三行業開始向“3:4:4”的國際通行比例不斷靠近。從發達國家的經驗來看都是以集成電路設計公司比重不斷加大,制造公司向不發達地區轉移作為集成電路產業走向成熟的標志。
我國集成電路產業逐漸向優勢企業集中,產業鏈不斷聯合重組,集中資源和擴大規模,增強競爭優勢和抗風險能力,主要核心企業銷售額所占全行業比重從2004年得32%到2008年的49%,體現我國集成電路企業不斷向優勢企業集中,行業越來越成熟,從美國集成電路廠商來看當行業走向成熟時只有較大的核心企業和專注某一領域的企業能最后存活下來。
我國集成電路進口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進口量增速。預計2010年以后我國集成電路進口增速將小于出口增速,我國正在由集成電路消費大國向制造大國邁進。
四、關于我國集成電路發展的幾點建議
第一、不斷探索和完善有利于集成電路業發展的產業模式和運作機制。中國高校和中科院研究所中有相對寬松的環境使得其適合醞釀研發畢業論文提綱,但中國的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實驗室里,沒有一個循序漸進的產業運作和可持續發展機制,這就使得國產高端芯片在社會上認可度很低,得不到應用和升級。在產業化成果推廣的解決方面。可以借鑒美國的國家采購計劃,以政府出資在武器和航空航天領域進行國家采購以保證研發產品的產業化應用得以實現雜志網。只有依靠公共研發機構的環境、人才和技術優勢結合企業的市場運作優勢,走基于公共研發機構的產業化道路才是問題的正確路徑。
第二、集成電路的研發是個高投入高風險的行業是技術和資本密集型產業,有數據顯示集成電路研發費用要占銷售額的15%,固定資產投資占銷售額的20%,銷售額如果達不到100億美元將無力承擔新一代產品的研發,在這種情況下由于民族集成電路產業在資金上積累有限,幾乎沒有抗風險能力,技術上缺乏積累,經不起和國際集成電路巨頭的競爭,再加上我國是一個勞動力密集型產業國,根據國際貿易規律,資本密集型的研發產業傾向于向發達國家集中,要想是我國在未來的高技術的集成電路研發有一席之地只有國家給予一定的積極的產業政策,使其形成規模經濟的優勢地位,才能使集成電路業進入良性發展的軌道.對整個產業鏈,特別是產業鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風險投資,通過風險投資公司作為企業與政府的隔離,在成功投資后政府收回投資回報退出公司經營,不失為一種良策。資料顯示美國半導體業融資的主要渠道就是靠風險基金。臺灣地區之所以成為全球第四大半導體基地臺就與其6年建設計劃對集成電路產業的重點扶植有密切關系,最近灣當局的“科學委員會”就在最近提出了擬扶植集成電路產業使其達到世界第二的目標。
第三、產業的發展可以走先官辦和引進外資再民營化道路,在產業初期由于資金技術壁壘大人才也較為匱乏民營資本難于介入,這樣只有利用政府力量和外資力量,但到一定時期后只有民營資本的介入才能使集成電路產業走向良性化發展的軌道。技術競爭有利于技術的創新和發展,集成電路業的技術快速更新的性質使得民營企業的競爭性的優勢得以體現,集成電路每個子領域技術的專用化特別高分工特別細,每個子領域有相當的技術難度,不適合求小而且全的模式。集成電路產業各個子模塊經營將朝著分散化畢業論文提綱,專業化的方向發展,每個企業專注于各自領域,在以形成的設計、封裝、測試、新材料、設備制、造自動化平臺設計、IP設計等幾大領域內分化出有各自擅長的專業領域深入發展并相互補充,這正好適應民營經濟的經營使其能更加專注,以有限的資本規模經營能力能夠達到自主研發高投入,適應市場高度分工的要求,所以民間資本的投入會使市場更加有效率。
第四、技術引進吸收再創新將是我國集成電路技術創新發展的可以采用的重要方式。美國國家工程院院士馬佐平曾今說過:中國半導體產業有著良好的基礎,如果要趕超世界先進水平,必須要找準方向、加強合作。只有站在別人的基礎上,吸取國外研發的經驗教訓,并充分合作才是我國集成電路業發展快速發展有限途徑,我國資金有限,技術底子薄,要想快速發展只有借鑒別人的技術在此基礎上朝正確方向發展,而不是從頭再來另立門戶。國際集成電路產業鏈分工與國家集成電路工業發展階段有很大關系,隨著產業的不斷成熟和不斷向我國轉移使得我國可以走先生產,在有一定的技術和資金積累后再研發的途徑。技術引進再創新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國集成電路企業,美國等發達國家的經濟不景氣正好加速了人才向我國企業的流動,對我國是十分有利的。
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第一章政策目標
第一條通過政策引導,鼓勵資金、人才等資源投向軟件產業和集成電路產業,進一步促進我國信息產業快速發展,力爭到2010年使我國軟件產業研究開發和生產能力達到或接近國際先進水平。
第二條鼓勵國內企業充分利用國際、國內兩種資源,努力開拓兩個市場。經過5到10年的努力,國產軟件產品能夠滿足國內市場大部分需求,并有大量出口;國產集成電路產品能夠滿足國內市場大部分需求,并有一定數量的出口,同時進一步縮小與發達國家在開發和生產技術上的差距。
第二章投融資政策
第三條多方籌措資金,加大對軟件產業的投入。
(一)建立軟件產業風險投資機制,鼓勵對軟件產業的風險投資。由國家扶持,成立風險投資公司,設立風險投資基金。初期國家可安排部分種子資金,同時通過社會定向募股和吸收國內外風險投資基金等方式籌措資金。風險投資公司按風險投資的運作規律,以企業化方式運作和管理,其持有的軟件企業股份在該軟件企業上市交易的當日即或進入市場流通,但風險投資公司為該軟件企業發起人的,按有關法律規定辦理。
(二)“十五”計劃中適當安排一部分預算內基本建設資金,用于軟件產業和集成電路產業的基礎設施建設和產業化項目。在高等院校、科研院所等科研力量集中的地區,建立若干個由國家扶持的軟件園區。國家計委、財政部、科技部、信息產業部在安排年度計劃時,應從其掌握的科技發展資金中各拿出一部分,用于支持基礎軟件開發,或作為軟件產業的孵化開辦資金。
第四條為軟件企業在國內外上市融資創造條件。
(一)盡快開辟證券市場創業板。軟件企業不分所有制性質,凡符合證券市場創業板上市條件的,應優先予以安排。
(二)對具有良好市場前景及人才優勢的軟件企業,在資產評估中無形資產占凈資產的比例可由投資方自行商定。
(三)支持軟件企業到境外上市融資。經審核符合境外上市資格的軟件企業,均可允許到境外申請上市籌資。
第三章稅收政策
第五條國家鼓勵在我國境內開發生產軟件產品。對增值稅一般納稅人銷售其自行開發生產的軟件產品,2010年前按17%的法定稅率征收增值稅,對實際稅負超過3%的部分即征即退,由企業用于研究開發軟件產品和擴大再生產。
第六條在我國境內設立的軟件企業可享受企業所得稅優惠政策。新創業軟件企業經認定后,自獲利年度起,享受企業所得稅“兩免三減半”的優惠政策。
第七條對國家規劃布局內的重點軟件企業,當年未享受免稅優惠的減按10%的稅率征收企業所得稅。國家規劃布局內的重點軟件企業名單由國家計委、信息產業部、外經貿部和國家稅務總局共同確定。
第八條對軟件企業進口所需的自用設備,以及按照合同隨設備進口的技術(含軟件)及配套件、備件,除列入《外商投資項目不予免稅的進口商品目錄》和《國內投資項目不予免稅的進口商品目錄》的商品外,均可免征關稅和進口環節增值稅。
第九條軟件企業人員薪酬和培訓費用可按實際發生額在企業所得稅稅前列支。
第四章產業技術政策
第十條支持開發重大共性軟件和基礎軟件。國家科技經費重點支持具有基礎性、戰略性、前瞻性和重大關鍵共性軟件技術的研究與開發,主要包括操作系統、大型數據庫管理系統、網絡平臺、開發平臺、信息安全、嵌入式系統、大型應用軟件系統等基礎軟件和共性軟件。屬于國家支持的上述軟件研究開發項目,應以企業為主,產學研結合,通過公開招標方式,擇優選定項目承擔者。
第十一條支持國內企業、科研院所、高等院校與外國企業聯合設立研究與開發中心。
第五章出口政策
第十二條軟件出口納入中國進出口銀行業務范圍,并享受優惠利率的信貸支持;同時,國家出口信用保險機構應提供出口信用保險。
第十三條軟件產品年出口額超過100萬美元的軟件企業,可享受軟件自營出口權。
第十四條海關要為軟件的生產開發業務提供便捷的服務。在國家扶持的軟件園區內為承接國外客戶軟件設計與服務而建立研究開發中心時,對用于仿真用戶環境的設備采取保稅措施。
第十五條根據重點軟件企業參與國際交往的實際需要,對企業高中級管理人員和高中級技術人員簡化出入境審批手續,適當延長有效期。具體辦法由外交部會同有關部門另行制定。
第十六條采取適應軟件貿易特點的外匯管理辦法。根據軟件產品交易(含軟件外包加工)的特點,對軟件產品出口實行不同于其他產品的外貿、海關和外匯管理辦法,以適應軟件企業從事國際商務活動的需要。
第十七條鼓勵軟件出口型企業通過GB/T19000--ISO9000系列質量保證體系認證和CMM(能力成熟度模型)認證。其認證費用通過中央外貿發展基金適當予以支持。
第六章收入分配政策
第十八條軟件企業可依照國家有關法律法規,根據本企業經濟效益和社會平均工資,自主決定企業工資總額和工資水平。
第十九條建立軟件企業科技人員收入分配激勵機制,鼓勵企業對作出突出貢獻的科技人員給予重獎。
第二十條軟件企業可允許技術專利和科技成果作價入股,并將該股份給予發明者和貢獻者。由本企業形成的科技成果,可根據《中華人民共和國促進科技成果轉化法》規定,將過去3至5年科技成果轉化所形成的利潤按規定的比例折股分配。群體或個人從企業外帶入的專利技術和非專利技術,可直接在企業作價折股分配。
第二十一條在創業板上市的軟件企業,如實行企業內部高級管理人員和技術骨干認股權的,應在招股說明書中詳細披露,并按創業板上市規則的要求向證券交易所提供必要的說明材料。上述認股權在公開發行的股份中所占的比例由公司董事會決定。
第七章人才吸引與培養政策
第二十二條國家教育部門要根據市場需求進一步擴大軟件人才培養規模,并依托高等院校、科研院所建立一批軟件人才培養基地。
(一)發揮國內教育資源的優勢,在現有高等院校、中等專科學校中擴大軟件專業招生規模,多層次培養軟件人才。當前要盡快擴大碩士、博士、博士后等高級軟件人才的培養規模,鼓勵有條件的高等院校設立軟件學院;理工科院校的非計算機專業應設置軟件應用課程,培養復合型人才。[Page]
(二)成人教育和業余教育(電大等)應設立或加強軟件專業教學,積極支持企業、科研院所和社會力量開展各種軟件技術培訓,加強在職員的知識更新與再教育。在有條件的部門和地區,積極推行現代遠程教育。在工程技術人員技術職稱評定工作中,應逐步將軟件和計算機應用知識納入考核范圍。
(三)由國家外國專家局和教育部共同設立專項基金,支持高層次軟件科研人員出國進修,聘請外國軟件專家來華講學和工作。
第二十三條進入國家扶持的軟件園區的軟件系統分析員和系統工程師,凡具有中級以上技術職稱,或有重大發明創造的,由本單位推薦并經有關部門考核合格,應準予本人和配偶及未成年子女在該軟件園區所在地落戶。
第二十四條實施全球化人才戰略,吸引國內外軟件技術人員在國內創辦軟件企業。國內高等院校、科研院所的科技人員創辦軟件企業,有關部門應給予一定的資金扶持,在人員流動方面也應放寬條件;國外留學生和外籍人員在國內創辦軟件企業的,享受國家對軟件企業的各項優惠政策。
第八章采購政策
第二十五條國家投資的重大工程和重點應用系統,應優先由國內企業承擔,在同等性能價格比條件下應優先采用國產軟件系統。編制工程預算時,應將軟件與技術服務作為單獨的預算項目,并確保經費到位。
第二十六條企事業單位所購軟件,凡購置成本達到固定資產標準或構成無形資產的,可以按固定資產或無形資產進行核算,經稅務部門批準,其折舊或攤銷年限可以適當縮短,最短可為2年。
第二十七條政府機構購買的軟件、涉及國家和經濟安全的軟件,應當采用政府采購的方式進行。
第九章軟件企業認定制度
第二十八條軟件企業的認定標準由信息產業部會同教育部、科技部、國家稅務總局等有關部門制定。
第二十九條軟件企業實行年審制度。年審不合格的企業,即取消其軟件企業的資格,并不再享受有關優惠政策。
第三十條軟件企業的認定和年審的組織工作由經上級信息產業主管部門授權的地(市)級以上軟件行業協會或相關協會具體負責。軟件企業的名單由行業協會初選,報經同級信息產業主管部門審核,并會簽同級稅務部門批準后正式公布。
第三十一條信息產業部、國家質量技術監督局負責擬定軟件產品國家標準。
第十章知識產權保護
第三十二條國務院著作權行政管理部門要規范和加強軟件著作權登記制度,鼓勵軟件著作權登記,并依照國家法律對已經登記的軟件予以重點保護。
第三十三條為了保護中外著作權人的合法權益,任何單位在其計算機系統中不得使用未經授權許可的軟件產品。
第三十四條加大打擊走私和盜版軟件的力度,嚴厲查處組織制作、生產、銷售盜版軟件的活動。自2000年下半年起,公安部、信息產業部、國家工商局、國家知識產權局、國家版權局和國家稅務總局要定期開展聯合打擊盜版軟件的專項斗爭。
第十一章行業組織和行業管理
第三十五條各級信息產業主管部門對軟件產業實行行業管理和監督。
第三十六條信息產業主管部門要充分發揮軟件行業協會在市場調查、信息交流、咨詢評估、行業自律、知識產權保護、資質認定、政策研究等方面的作用,促進軟件產業的健康發展。
第三十七條軟件行業協會開展活動所需經費主要由協會成員共同承擔,經主管部門申請,財政也可適當予以支持。
第三十八條軟件行業協會必須按照公開、公正、公平的原則,履行其所承擔的軟件企業認定職能。
第三十九條將軟件產品產值和出口額納入國家有關統計范圍,并在信息產業目錄中單獨列出。
第十二章集成電路產業政策
第四十條鼓勵境內外企業在中國境內設立合資和獨資的集成電路生產企業,凡符合條件的,有關部門應按程序抓緊審批。
第四十一條對增值稅一般納稅人銷售其自產的集成電路產品(含單晶硅片),2010年前按17%的法定稅率征收增值稅,對實際稅負超過6%的部分即征即退,由企業用于研究開發新的集成電路和擴大再生產。
第四十二條符合下列條件之一的集成電路生產企業,按鼓勵外商對能源、交通投資的稅收優惠政策執行。
(一)投資額超過80億元人民幣;
(二)集成電路線寬小于0.25微米的。
第四十三條符合第四十二條規定的生產企業,海關應為其提供通關便利。具體辦法由海關總署制定。
第四十四條符合第四十二條規定的生產企業進口自用生產性原材料、消耗品,免征關稅和進口環節增值稅。由信息產業部會同國家計委、外經貿部、海關總署等有關部門負責,擬定集成電路免稅商品目錄,報經國務院批準后執行。
第四十五條為規避匯率風險,允許符合第四十二條規定的企業將準備用于在中國境內再投資的稅后利潤以外幣方式存入專用帳戶,由外匯管理部門監管。
第四十六條集成電路生產企業的生產性設備的折舊年限最短可為3年。
第四十七條集成電路生產企業引進集成電路技術和成套生產設備,單項進口的集成電路專用設備與儀器,按《外商投資產業指導目錄》和《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》的有關規定辦理,免征進口關稅和進口環節增值稅。
第四十八條境內集成電路設計企業設計的集成電路,如在境內確實無法生產,可在國外生產芯片,其加工合同(包括規格、數量)經行業主管部門認定后,進口時按優惠暫定稅率征收關稅。
第四十九條集成電路企業的認定,由集成電路項目審批部門征求同級稅務部門意見后確定。
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關鍵詞應用型人才IC設計需求分析
隨著我國IC產業的迅速發展,相應人才的需求量也日益增加。根據上海半導體和IC研討會公布的數據,08年中國IC產業對設計工程師的需求將達到25萬人,但目前國內人才數量短缺這個數字不止幾十倍。例如我們熟知的威盛雖然號稱IC設計人才大戶,但相對于其在內地業務發展的需要還是捉襟見肘,其關聯企業每年至少需要吸納數百名IC設計人才,而目前培養規模無法滿足。而在人才的需求中,應用型IC設計人才更加受到歡迎。
一、IC設計人才短缺
2008年,全國集成電路(IC)人才需求將達到25萬人,按照目前IC人才的培養速度,今后10年,IC人才仍然還有20多萬人的缺口。這是08年4月21日在沈陽師范大學軟件學院舉行的國家信息技術緊缺人才培養工程——CSIP-AMD集成電路專項培訓開班儀式上了解到的。同樣有數據表明,近日,從清華大學、電子科技大學、北京航空航天大學了解到,目前全國高校設有微電子專業總共只有10余個,每年從IC卡設計和微電子專業畢業的碩士生也只有二三百人。在國內大約僅有不足4000名設計師,而2008年,IC產業對IC設計工程師的需求量達到25萬-30萬人。有專家預測,到2008年底僅北京市IC及微電子產業就將超過2000億元人民幣,而到了2010年我國可能需要30萬名IC卡設計師[1]。未來我國IC卡設計人才需求巨大。目前中國每年從IC設計和微電子專業畢業的高學歷的碩士生只有數百人。中國現有400多所高校設置了計算機系,新近又特批了51所商業化運做的軟件學院。但這些軟件學院和計算機系培養的是程序員。中國目前只有十來所大學能夠培養IC設計專業的學生。因此IC設計專業人才處于極其供不應求的狀態。可以這樣說,這是因為我國很大程度上是沒有足夠的IC設計人才。
專家指出,我國IC設計人員不足的一個重要的原因是IC設計是新興學科,國內在此之前很少有大專院校開設IC設計專業,現在從事IC設計專業的人才,大部分是微電子、半導體或計算機、自動控制等相鄰領域的理工專業畢業生,但是和實際的IC工作比起來,還是有差距,學校并不了解企業需要的是什么樣的人才。所以,許多IC設計企業只能經常從應屆畢業生中直接招聘人才再進行培訓。此外,IC設計的實驗環境要求,恐怕所有的高校都沒有能力搭建。據了解,建一個供30人使用的IC實驗室,光是購買硬件設備就需要15萬美元。
最新研究指出:到2010年中國半導體市場將占世界總需求量的6%,位居全球第四。未來幾年內中國芯片生產有望每年以42%的速度遞增,這大大高于全球10%的平均增長速度。僅就IC卡一項來看,我國IC卡設計前景廣闊。身份證IC卡的正式應用,將是十億計的數量,百億計的銷售額,此外讀卡機及其系統將有成倍的產值。半導體理事長俞忠鈺說,2002年全國的IC設計單位已達到了240家,根據北京市發展微電子產業的建設規劃,到2010年,北京市要逐步建成20條左右大規模高水平的芯片生產線,200家高水平的IC卡專業設計公司。據預測,北京市IC產業將超過2000億元。巨大的商機也同時帶來了市場對IC卡設計人才的巨大需求。
二、應用型IC設計技術人才需求日切
IC產業飛速發展,現在的焦點已經移到了IT產業的核心技術IC設計上。據北京半導體協會負責人董秀琴表示,IC卡設計工程師在軟件行業是現在公認的高收入階層。目前我國IC卡人才缺口巨大,在我國的高等教育里,這一塊發展十分緩慢。按照中國現在的市場行情,一個剛畢業、沒有任何工作經驗的IC設計工程師的年薪最少也要在8萬元左右。為什么會出現這樣的情況呢?董秀琴講,這是因為一方面是現有IC設計人才的嚴重缺乏;另一方面是國內外市場對IC卡設計人才尤其是合格的IC設計師的大量需求。
由此我們可以看出,對于應用型的設計人員來講,是備受集成電路行業歡迎的。例如常見的EDA公司、IC設計服務公司、IC設計公司和IDM或Fundry4種類型的公司需要那些IC設計人才呢?他們需要的是熟悉IC設計的技術支持工程師,涵蓋IC設計的所有方面,通常包括:系統設計、算法設計、數字IC前端邏輯設計與驗證、FPGA設計、版圖設計、數字IC后端物理設計、數字后端驗證、庫開發,甚至還有EDA軟件的開發與測試,嵌入式軟件開發等,其中對IC物理設計工程師的需求量會多一些[2]。
目前,需求量最大、人才缺口最大的主要有模擬設計工程師、數字設計工程師和版圖設計工程師三類。另外,設計環節還需要工藝接口工程師、應用工程師、驗證工程師等。IC版圖設計師的主要職責是通過EDA設計工具,進行集成電路后端的版圖設計和驗證,最終產生送交供集成電路制造用的GDSII數據。版圖設計師通常需要與數字設計工程師和模擬設計工程師隨時溝通和合作才能完成工作。一個優秀的版圖設計師,即要有電路的設計和理解能力,也要具備過硬的工藝知識。模擬設計工程師作為設計環節的關鍵人物,模擬設計工程師的工作是完成芯片的電路設計。由于各個設計企業所采用的設計平臺有所不同,不同材料、產品對電路設計的要求也千差萬別,模擬設計工程師最核心的技能是必須具備企業所需的電路設計知識和經驗,并有豐富的模擬電路理論知識。同時還需指導版圖設計工程師實現模擬電路的版圖設計。
由此我們可以看出,在IC人才的需求中,應用型IC設計人才的需求更大,而且他們也是推動集成電路產業迅速發展的生力軍。
三、以社會需求為導向,培養應用型IC設計人才
國家對IC卡設計人才培養也很重視。據北京半導體協會卓洪俊部長說,到2010年,全國IC產量要達到500億塊,銷售額達到2000億元左右,將近占世界市場份額的5%,滿足國內市場50%的需求。同時,國務院頒布《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》的18號文件,支持和鼓勵軟件和IC產業加速發展,加快IC設計人才培養。
IC人才需求問題的解決首先還是從高校開始,2001年,清華大學微電子研究所開設了“集成電路設計與制造技術專業”第二學士學位班,2001年的IC專業二學位班已經有64名學員在讀。清華大學還分別與宏力半導體、有研硅、首鋼合作培養IC人才。2002年,成都電子科大也開始招收“微電子技術專業”的二學位學員,同時擴招微電子專業的本科生。為了更好地實施學校加速IC人才培養的戰略,電子科大還成立了微電子與固體電子學院,并建立了面積為1500平米的IC設計中心。同濟大學開始實施IC人才培養規劃,提出了“研究生、本科生、高職生”的多層次培養體系。
作為人才培養的搖籃,高校在這一方面應進一步加快改革,制定可行的、新的人才培養計劃,以社會需求為導向,加強教學、實驗和實訓投入,多渠道、多方式地進行應用型IC設計人才的培養。
參考文獻
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――首鋼NEC參觀感受
2007年7月4日,今天早上九點我們微電子04級全體同學在首鋼NEC門口集合,在姜老師和鞠老師的帶領下跟隨首鋼NEC工作人員開始了我們的參觀實習。雖然天氣炎熱,但是同學們秩序井然,而且大家參觀的熱情高漲,充滿了興奮與好奇。
在工作人員的陪同下,我們來到了首鋼NEC的小禮堂,進行了簡單的歡迎儀式后,由工作人員向我們講解了集成電路半導體材料、半導體集成電路制造工藝、集成電路設計、集成電路技術與應用前景和首鋼NEC有限公司概況,其中先后具體介紹了器件的發展史、集成電路的發展史、半導體行業的特點、工藝流程、設計流程,以及SGNEC的定位與相關生產規模等情況。
IC產業是基礎產業,是其他高技術產業的基礎,具有核心的作用,而且應用廣泛,同時它也是高投入、高風險,高產出、規模化,具有戰略性地位的高科技產業,越來越重視高度分工與共贏協作的精神。近些年來,IC產業遵從摩爾定律高速發展,越來越多的國家都在鼓勵和扶持集成電路產業的發展,在這種背景下,首鋼總公司和NEC電子株式會社于1991年12月31日合資興建了首鋼日電電子有限公司(SGNEC),從事大規模和超大規模集成電路的設計、開發、生產、銷售的半導體企業,致力于半導體集成電路制造(包括完整的生產線――晶圓制造和IC封裝)和銷售的生產廠商,是首鋼新技術產業的支柱產業。公司總投資580.5億日元,注冊資金207.5億日元,首鋼總公司和NEC電子株式會社分別擁有49.7%和50.3%的股份。目前,SGNEC的擴散生產線工藝技術水平是6英寸、0.35um,生產能力為月投135000片,組裝線生產能力為年產8000萬塊集成電路,其主要產品有線性電路、遙控電路、微處理器、顯示驅動電路、通用LIC等,廣泛應用于計算機、程控和家電等相關領域,同時可接受客戶的Foundry產品委托加工業務。公司以“協力·敬業·創新·領先,振興中國集成電路產業”為宗旨,以一貫生產、服務客戶為特色,是我國集成電路產業中生產體系最完整、技術水平最先進、生產規模最大的企業之一,也是我國半導體產業的標志性企業之一。
通過工作人員的詳細講解,我們一方面回顧了集成電路相關的基礎理論知識,同時也對首鋼日電的生產規模、企業文化有了一個全面而深入的了解和認識。隨后我們在工作人員的陪同下第一次親身參觀了SGNEC的后序工藝生產車間,以往只是在上課期間通過視頻觀看了集成電路的生產過程,這次的實踐參觀使我們心中的興奮溢于言表。
由于IC的集成度和性能的要求越來越高,生產工藝對生產環境的要求也越來越高,大規模和超大規模集成電路生產中的前后各道工序對生產環境要求更加苛刻,其溫度、濕度、空氣潔凈度、氣壓、靜電防護各種情況均有嚴格的控制。
為了減少塵土顆粒被帶入車間,在正式踏入后序工藝生產車間前,我們都穿上了專門的鞋套膠袋。透過走道窗戶首先映入眼簾的是干凈的廠房和身著“兔子服”的工人,在密閉的工作間,大多數IC后序工藝的生產都是靠機械手完成,工作人員只是起到輔助操作和監控的作用。每間工作間門口都有嚴格的凈化和除靜電設施,防止把污染源帶入生產線,以及靜電對器件的瞬間擊穿,保證產品的質量、性能,提高器件產品成品率。接著,我們看到了封裝生產線,主要是樹脂材料的封裝。環氧樹脂的包裹,一方面起到防塵、防潮、防光線直射的作用,另一方面使芯片抗機械碰撞能力增強,同時封裝把內部引線引出到外部管腳,便于連接和應用。
在SGNEC后序工藝生產車間,給我印象最深的是一張引人注目的的海報“一目了然”,通過向工作人員的詢問,我們才明白其中的奧秘:在集成電路版圖的設計中,最忌諱的是“一目了然”版圖的出現,一方面是為了保護自己產品的專利不被模仿和抄襲;另一方面,由于集成電路是高新技術產業,毫無意義的模仿和抄襲只會限制集成電路的發展,只有以創新的理念融入到研發的產品中,才能促進集成電路快速健康發展。
在整個參觀過程中,我們都能看到整潔干凈的車間、纖塵不染的設備、認真負責的工人,自始至終都能感受到企業的特色文化,細致嚴謹的工作氣氛、一絲不茍的工作態度、科學認真的工作作風。不可否認,我們大家都應該向他們學習,用他們的工作的態度與作風于我們專業基礎知識的學習中,使我們能夠適應目前集成電路人才的需求。
這次參觀,由于集成電路生產自身的限制,我們只能通過遠距離的參觀,不能進一步向技術工人請教和學習而感到遺憾,總的來說,這次活動十分圓滿。
篇7
《微電子封裝與測試》課程是微電子專業的一門重要的專業基礎課,同時又涉及到高度交叉的諸多技術領域,包括電子、機械、材料、化工和物理等專業技術,是理論與實踐并重的技術基礎課程。隨著集成電路產業的發展,電子封裝越來越受到人們的重視。國內的微電子封裝技術教育已經得到國家及相關部委的重視,國家教委設置了“微電子制造工程”目錄外專業,國防科工委設置了“電子封裝技術”目錄外緊缺專業。許多高校的材料學、材料加工、機械制造方面的研究也逐漸向電子封裝的材料、工藝和裝備轉移,陸續創辦了許多獨立的電子封裝技術或微電子制造專業。
湖北大學于2006年申請增設“微電子學”專業,專業掛靠物理學與電子科學學院,2007年開始招生,每年招收規模70人。從2007年起已經有4個班級近三百名學生從該專業畢業,并大都從事與專業相關的工作崗位。作為新開設專業,如何立足學校的辦學定位,服務于國家和地方經濟社會發展,都對新開微電子專業本科教育提出了更大的挑戰,也帶來了難得的機遇,同時對微電子課程體系建設和專業特色課程教學內容的選取都提出了較高要求。筆者根據對已畢業學生的走訪反饋和四年間的教學實踐活動,結合在湖北大學微電子專業方向的《微電子封裝與測試》課程教學工作,以及在課程建設中的一些心得體會,以《微電子封裝與測試》這一專業特色課程為例,就如何開展微電子專業的專業課程教學進行探討。
一、強化專業特色,優選教學內容
不同高校不同專業對電子封裝課程教學內容偏重點有所不同,“985”和“211”高校重在培養研究型人才,偏重于傳授理論知識。湖北大學在微電子專業中開設了《微電子封裝與測試》課程,和其他高校重在培養研究型人才而偏重于傳授理論知識不同,為了能夠使畢業生有較好的就業前景,湖北大學的培養目標定位于培養滿足微電子材料與器件制造等高新技術產業需求的高素質創新人才。因此,更希望課堂上學生能夠在接受本專業知識外,同時擴大知識范圍。
《微電子封裝與測試》課程是一門學時數為54學時的專業必修課,根據教學培養計劃,《微電子封裝與測試》課程開設在大三下學期,在此之前,學生以學習公共基礎課和專業基礎課為主。為了緊盯培養目標,突出學科重點,我們設計優選的《微電子封裝與測試》理論課程體系總體分為七個部分:①電子制造概述,介紹電子制造整個過程以及微電子封裝在其中所處的階段,包括微電子封裝的意義、功能及發展趨勢;②封裝材料,包括高分子封裝材料、陶瓷封裝材料、焊接材料、引線框架材料等;③封裝工藝過程,包括芯片貼裝、芯片互連、引線鍵合等;④封裝設計,包括電設計和熱控制設計;⑤先進封裝技術,主要包括BGA技術、CSP技術、WLP技術及MCM技術等;⑥可靠性設計及封裝測試;⑦封裝技術展望。我們在授課中盡量刪除繁瑣的理論推導,如焊點過程中的受力過程理論分析、鍵合過程中熱量的分布等,對部分過時的技術知識也做了相應的調整,主要是以必需和夠用為度。另外,還增加一些熱門專題,如光電子、LED封裝、液晶顯示等的封裝知識及國際國內相關法律法規等,并通過PPT及相關視頻展示,進一步開拓學生對新興先進的封裝知識的了解。
二、結合科研實踐,開設創新實驗
湖北大學物理學與電子科學學院以前的儀器設備配套以物理、電工電子、功能材料制備、集成電路器件與工藝等實驗室為主。為了結合已有的實驗條件和目前的科研基礎,增強微電子專業的實踐教學條件,我們正在開展以下相關工作:
1.在原有EDA實驗室的基礎上擴建專業集成電路設計實驗室,建立集成電路設計EDA實驗與驗證平臺,主要用于集成電路設計的仿真和正確性的驗證,包括超大規模可編程邏輯器件EDA設計與驗證實驗、硬件制作實驗。我院已有20套EDA驗證板,并已開設多個專業設計實驗。隨著新專業的成立和學生人數的增加,計劃增加30套FPGA(或CPLD器件)驗證板,并增加示波器、任意型號發生器等輔助工具。
2.集中建立集成電路工藝與微加工技術平臺。湖北大學“鐵電壓電材料與器件”省重點實驗室及“材料物理與化學”省重點學科現有離子刻蝕、真空鍍膜、光刻、退火等分散工藝。擬增設擴散等基本工藝,集中建立半導體工藝實驗室,讓學生能夠實踐掌握并研究發展集成電路與微加工工藝的整個流程。
3.爭取能與產業結合,聯合辦學,直接培養企業需要的高層次專業人才。為企業服務,并為企業提供科研支撐。
同時,實踐教學模式也將進行調整。改目前的一課一師為一課多師,實行一崗多師的團隊教學,實現學生為主體和教師為主導的教學模式。課時安排采用分組教學(3~5人/組)、組間大循環、組內小循環的輪崗實訓制。
三、產學研結合,注重實踐、實(見)習基地建設
實踐才是工科專業教育的根本已成為國際高等工程教育界的共識。美、日等國工科專業的實踐教學時數已占總學時的35~40%。近年來隨著新的教學計劃的修訂,我國實驗和實訓等環節在整個教學計劃中的比重明顯增大。實踐教學是《微電子封裝與測試》課程的重要組成部分,是培養學生動手能力、認知能力和創新能力的重要環節。為了培養具有較強創新和實踐能力的、符合社會需求、高素質復合應用型工程技術人才,伴隨著2007年 “微電子學”專業的組建,我們加強了實(見)習和實訓教學環節建設,將原有EDA實驗室、“鐵電壓電材料與器件”省重點實驗室、高性能計算實驗室等進行了改建和擴建。同時,聯合校外企事業單位,如蘇州固緯電子有限公司、東莞呈威電子有限公司、天津港東科技發展有限公司以及江蘇綠揚電子儀器集團有限公司等,建立了具有本校特色的校內外微電子封裝與測試生產實(見)習基地,通過參觀相關企事業增強學生對生產過程的初步直觀認知。同時,采取與企業實際生產接軌的流水線式實習安排,讓每個同學負責生產制造過程中某一項工序,并定期進行輪換工作,適時地對學生進行安裝、組裝、貼裝和封裝等具體工藝的實訓,而這些實訓內容是微電子封裝課程和“微電子學”專業的必備技能。通過這些實訓和實習,進一步增強學生對封裝工藝的感性認識和體驗。
實(見)習等基地建設是實現加強實踐教學,提高實踐教學質量水平,推進產學研相結合研究的基本保證。其目的是為學生創造更多機會進入實踐基地學習鍛煉,進一步加強實踐能力和創新能力的培養,同時實現資源共享,提高設備的利用率。加強現有實踐基地的建設,同時開辟新的實踐基地,不僅有利于產學研相結合研究的發展,而且有利于實踐教學基地的長效運轉。湖北省以光電子產業、數字化3C(計算機、通信、消費電子)產業、專用集成電路和軟件產業、新型元器件及新材料產業為發展重點。武漢市東湖開發區內武漢中原電子有限公司、武漢富士康、武漢新芯電子有限公司與我校有著良好的合作傳統,并且已經接納了部分微電子專業方向的學生就業。隨著以上產業在武漢市的進一步發展和相關國際大公司在武漢的設廠,我們將進一步拓展相關的實踐、實(見)習基地,為微電子專業方向的學生創造更多進入實踐基地學習鍛煉的機會。
四、考核方式的改革
《微電子封裝與測試》課程評價的根本目的是為了讓學生掌握目前主要的封裝工藝以及相關評價封裝效果性能優劣的參數。課程評價應準確反映學生的學習水平和學習狀況,全面落實課程目標。目前,我們采用的考核方式包括態度紀律考核標準和單元實踐考核標準。態度紀律考核標準是以考勤、作業、參與實踐的積極性等方面作為平時成績,而單元實踐考核標準是以課后作業作為單元實踐考核標準,兩者構成了課程的平時成績。以平時成績占40%,期末考試成績占 60%,最終得到學生《微電子封裝與測試》課程的評定成績。這種考察方式存在檢查手段單一,不能客觀公正地反應學生的實習技能和所掌握的知識。由于單元實踐考核存在不同程度的互相抄襲現象,考試較難反映出學生的動手能力。所以,我們將根據不同學習內容的知識結構特點,按照不同結構的課程目標和能力訓練,抓住關鍵,突出重點,采用合適方式,提高評價效率,具體內容如下:
1.恰當運用多種評價方式。學習過程中的評價關注學習過程,有利于及時揭示問題、及時反饋、及時改進教與學活動。最終評價關注學習結果,有利于對教學活動作出總結性的結論。學習過程中的評價和最終評價都是必要的,應加強學習過程中的評價,注意收集反映學生學習與發展的資料。
2.注重評價主體的多元與互動。應注意將教師的評價、學生的自我評價及學生之間的相互評價相結合,加強學生的自我評價和相互評價,促進學生主動學習,自我反思。評價要理解和尊重學生的自我評價與相互評價。根據課程的需要,將來可讓從事微電子封裝行業的專業人員等適當參與評價活動,爭取讓學生獲得來自企業一線的準確評價。
湖北大學“微電子學”專業在2007年開始首屆招生以來,教學計劃已經進行了兩次較大修訂,最大變化是物理、電子類課時減少,技術基礎課時增加,實驗門數和學時大幅度增加。優化后的課程體系對學生能力培養與社會需求更加接近,主要體現厚基礎、增后勁、適應社會需求強等特點。而《微電子封裝與測試》課程作為“微電子學”專業的主干課程,其重要性更是得到了專業教師的普遍認可。
由于電子封裝技術的自身特點,決定其教學內容和教學手段與其他學科相比,有其特殊的要求。另外,不同層次的學校、不同專業對于《微電子封裝與測試》課程的教學要求也有所不同,教師在授課過程中要根據本校定位、專業特點以及學生情況因材施教,優選課程教學內容,并結合自身專業的教學目標,合理選擇課程教學手段。以培養學生分析問題的能力、知識應用能力和創新意識,提高其工程職業實踐能力,以滿足社會對專業人才的需要。但教學探索改革要做的工作還很多,所以《微電子封裝與測試》課程的教學還需要長期、深入的研究和探討。
篇8
一、創新工業設計,植入“智慧”基因
工業設計是現代制造業與創新創意高度集成的“智慧產業”。2000年,江南大學設計學院幾位學者,在協助無錫市科技局籌辦第一屆“設計周”時突發奇想,提出利用無錫人才優勢,設立一個產學研結合園區,把學院的設計產品變為現實產品。這一設想很快轉化為市領導的決策,落在了蠡園經濟開發區——即今天的“孵化基地”上。決策看似平常,卻反映了無錫市委、市政府對機遇的敏銳嗅覺和把握能力,折射出他們對發展形勢的深刻認識。
——發展工業設計符合國際潮流。世界經濟發展史表明,工業設計是推動工業化發展的重要力量,其本身也是工業化的重要內容之一。發達國家在工業化過程中、后工業化時期乃至今天,都很重視工業設計。一些發達國家至今把發展工業設計作為國策,出政策、出資金予以扶持。
——發展工業設計切合自身需求。工業設計源于工業又提升工業。無錫是我國鄉鎮工業的重要發祥地,工業經濟基礎雄厚。但多年來形成的高投入、高能耗、高污染的粗放型增長模式,使經濟發展與人口資源環境間的矛盾日益突出。大量工業企業迫切需要借助工業設計,提升產品附加值,實現產業升級換代。
——發展工業設計具有獨特優勢。工業設計是各種創新創意資源集合的結晶。設計園地處蠡湖之濱,自然風光優美。毗鄰而居的江南大學,是國內第一所設立設計學院的高校,其工業設計、視覺傳達設計等專業在國內處于領先地位,可以為設計園源源不斷提供創意設計專門人才。
二、發展創意產業,打造“智慧”寶庫
致力于打造發展載體。近年來,設計園在建設實踐中,結合工業設計特點,探索形成了產業向高端、空間向高層的“雙高”發展戰略,有效破解了土地資源稀缺、發展資源受限的困境,走出了一條組團型模式、緊湊型布局、集約型發展的嶄新道路。“十一五”期間,建成了“三創”載體130萬m2,在建152萬m2,120萬m2的RBD高端研發商務中心順利推進,逐步形成了工業設計孵化基地、創意產業園區、國家集成電路設計中心、專業化研發樓宇群和生活休閑配套區等五大功能區域。
致力于建設一流平臺。設計園先后投資8400萬元,建成了8000m2的“江蘇省工業設計公共服務平臺”,成為國內第一個為工業設計企業和設計師提供專業化、系統化服務的公共服務平臺。近年來,園區進一步加大平臺建設力度,將自我建設與合作引進相結合,拓寬了技術服務層次,更好地滿足了企業需求。
致力于優化特色服務。園區在做好招商、工業設計人才培訓等服務的同時,設立專利服務站,引進知識產權中介服務機構,為企業知識產權事務提供“保姆式”服務。2009年10月,成為無錫首個國家級知識產權園。近3年來,園區累計申請專利1100余件、授權近千件,年增率保持在10%以上,擁有馳名商標1件、著名商標4件,軟件版權登記50余項。
致力于對外交流合作。2004年以來,設計園連續參辦8屆無錫國際工業設計博覽會,積極展示自身發展特色,吸引了美、英等多個國家的著名企業及設計機構前來參展。同時,加強與國際工業設計組織的合作與互訪,簽署了多個合作協議,開辟了國際合作通道。
三、注重環境美化,激發“智慧”靈感
做美自然環境。設計需要靈感,而靈感常常來自創意環境的激發。園區地處太湖之濱、蠡湖之畔,周圍有蠡湖、太湖十八灣等自然風景保護區,自然風光優美、景色怡人。設計園牢固樹立“只有綠水青山,才有金山銀山”的發展理念,在抓好環保、修復生態的同時,不遺余力推進產業結構調整和環境優化發展戰略,基本實現產業結構生態化、空氣質量優良化、綠色創建普及化、環保投入常態化,在省級開發區中率先通過IS09001和IS014000國際標準認證。
做好人丈環境。針對設計人才特點,設計園大力打造創意時尚社區、創意產業街,吸引國內外酒吧餐飲、時尚、影視創意等商家簽約入駐,為創意精英們營造良好的休閑娛樂聚會場所。大力弘揚吳文化、工商文化等文化精髓,著力營造“四尊四創”風尚,激勵探索者,善待失敗者,形成了兼收并蓄、開放包容的文化環境,極大地調動了設計人才的創作激情。
做優設計環境。圍繞創意設計,設計園積極引進和培育文化創意類企業,大力集聚創新創意元素。依托中國(無錫)藝術產業園,以及入駐的江南油畫雕塑院、當代藝術研究院、蠡湖紫砂、動漫設計公司等,大力發展油畫、雕塑、紫砂、動漫等文化創意產業,利用園區現有技術資源和載體優勢,打造創意設計生態鏈,為工業設計靈感的產生營造了觸類旁通、相互激發的良好環境。
四、結合自身特色。培育“智慧”果實
設計園自覺遵循產業發展規律,圍繞引進設計企業特點,結合自身產業發展定位,精心培育工業設計產業。近年來,以汽車、傳統工業、集成電路設計為主要特色的工業設計產業呈穩步增長態勢。
一是汽車設計產業穩步增長。以國內整車設計的龍頭企業——無錫同捷汽車設計有限公司為引領,園區積極構筑以汽車外形、結構、零部件、模型及生產流水線的整體汽車設計產業鏈,形成了以同捷汽車設計、派獅威汽車設計、易維模型設計、福源自動化系統工程等企業為代表的產業格局。
二是傳統工業設計展現活力。設計園有無錫萬象、無錫尚格等10家從事傳統消費電子產品設計的工業設計企業。無錫萬象主要從事產品定位、產品設計、工藝分析、圖紙制作、生產監管等產品總體方案設計。無錫尚格專業從事城市個人交通產業設計,主導設計方向為自行車、電動自行車及相關產業,公司設計的“旅行箱式折疊自行車”為全球首創,最近又與法國雪鐵龍公司達成新的研發項目。
篇9
北京的一只蟾蜍縮腿或伸腿,通過神經電信號傳輸,借助3G網絡,遠在千里之外的南京,另一只蟾蜍也作出了同樣的動作。
在1月20日的一個實驗演示上,東南大學射頻與光電集成電路研究所所長王志功帶領的項目組成功實現了南京和北京兩地的蟾蜍神經電信號遠程傳輸。
“我們的理念可能比《阿凡達》里那種武裝機器人更先進。”王志功說,“電影中那個上校是站在機器人里面來操縱機器人做出各種動作,而我們將來有可能做到人無論在哪里,只要無線連通,就可以讓機器人復制動作。
的確,“動作識別”已經不能算是什么新東西,王志功帶領的跨學科團隊在進行更先進的研究――將生物的神經電信號采集出來,通過通信網絡傳輸。
“這只是第一步,它驗證了神經可以通過微電子器件來相互橋接。”王志功說,“我們的最終目標是希望截癱患者能夠重新恢復肢體功能。從長遠來看的話,讓使用者在遠程通過動作信號來控制機器人也是可行的。”
神經電信號和微電子器件
如果把人體比做一個世界,那么神經系統也許可以看成是蔓延交錯的互聯網。從腦出發的下行神經信號將運動指令送到神經―肌肉接頭,皮膚上的感受器將溫度壓力觸覺等等感覺信息轉換為神經信號上行傳遞給大腦。在神經系統中,也像互聯網一樣,主要通過電信號來傳遞信息。
但這并不意味著我們可以用一段銅絲來取代神經。神經纖維纖細且脆弱,即使是人體最粗的脊髓神經束,也只不過手指般粗細,但卻承載了成千上萬路的下行和上行信號。這給因為脊髓神經受損導致截癱的病^帶來了很大的治療難題――這些神經纖維像是―大捆沒有標號的網線扎在一起,而其中的每一根都只有幾十分之一到幾百分之一毫米。將這些神經纖維一一連接起來是異常艱巨的任務,而病人那些本來能夠正常工作的肌肉和皮膚上的感受器,也就無法和腦連接起來。就像是網絡中斷了―樣。
“所以我們有了‘微電子神經橋’的設想,”王志功說,“就是將受損的神經兩端用微電子器件連接,將一端神經上傳遞的電信號提取出來,濾除無用信息、放大,然后再接到另一端神經上,來恢復神經的功能。”
這項工作描述起來很簡單,但卻包含了三個循序漸進、越來越難的目標。第一步,是能夠通過微電極和微電子芯片讓神經之間相連,為信號傳遞做好準備;接下來,要讓神經電信號通過搭建起來的連接進行傳遞;最后,要確保信號經過這樣的交換之后傳遞到正確的神經纖維上,不至于搭錯線。這三個目標,也是王志功帶領的項目組攻關的方向,他們已經進行了十年的研究。
“現在我們已經能做到八路信號傳輸,上行四路,下行四路。但是在動物身上做實驗會有些問題,動作信號傳遞比較容易驗證,但是感覺信號就有些麻煩――畢竟小動物也不會告訴你哪里感覺到了什么。”王志功說,“而且只做到這些還不夠。我們要做的還有很多,比方說做到更多路的信號傳輸,比方說允許電極之間可以任意切換,這樣可以控制某兩組神經之間的連接。就像計算機的跳線一樣,選擇某組神經對上另一組神經。”
當達到王教授的目標時,脊椎神經受損的截癱病人將可以重新像正常人一樣感受世界,人們可以通過動作神經信號來遙控機械工作,相戀的人可以像電影《阿凡達》中那樣,通過網絡感受到彼此的觸摸。
“最近我們課題組去看了《阿凡達》,”王志功笑著說,“聽說這部電影也花了十年。這樣看來,我們大概是同期開始的工作,只不過他們做的是科幻,我們做的是科學實驗。”
一個“有點科幻”的項目
2004年,王志功以“植入式中樞神經重建SOC的設計與實驗研究”為題申請國家自然科學基金時,引發了評審專家的熱烈討論。“他們一致認為這個課題很有創新性,但是也有一些疑慮:是不是有點太科幻了?”
這個“有點科幻”的項目,實際上早在20年前就已萌芽。當時王志功夫婦都在德國工作,王志功專攻集成電路設計,妻子呂曉迎則進行醫學方面的研究。而當時呂曉迎的妹妹也在德國參加一個歐盟資助的科研項目,使用集成電路技術捕捉面前的影像,再將影像轉化為電信號,刺激視神經,最終目標是讓盲人重見光明。這個項目的研究內容與王志功夫婦的研究領域都有些關系,通過在家中的討論交流,他們對植入式微電子神經芯片有了了解和興趣。
1997年回國后,王志功將大量時間精力投入到射頻與光電集成電路研究所的建設工作當中,但是依然關注生物電子學和微電子技術的結合。他們夫婦在2001年分別指導自己的本科畢業設計學生進行了“生物用集成電路的發展和應用狀況研究”和“視覺修復電路設計”的課題研究。“當時我們考慮將神經方面的內容和微電子方面的內容結合起來,但是并沒有選擇特定的神經類型。”
一個重大的轉折出現在2003年。在江蘇省自然科學基金評審會上,王志功與時任南通醫學院院長、江蘇省神經再生重點實驗室主任顧曉松相識。在午餐桌上,兩位教授談起專業話題,對于王呂二位思考的問題,顧曉松建議考慮從脊髓神經切入――因為他的項目組已經在外周神經生物學方法再生研究中取得了一系列進展,而脊髓神經再生卻依然是―個世界級難題。
也就是從這時開始,王志功夫婦、顧曉松三人組成的這個橫跨集成電路設計、生物電子學和神經生物學三個領域的研究團隊,為一個共同的目標走到了一起。2004年,在評審時得到王力鼎、侯朝煥等幾位院士的大力支持的這個項目,得到了國家自然科學基金“半導體集成化芯片系統基礎研究”重大項目中的80萬元資助。從2004年到2006年,經過了十幾次大鼠和兔子的動物實驗,驗證了大鼠與兔子坐骨與脊髓神經橋接的可行性,并且申請了一項國家專利和一項國際專利。受到專家的好評,國家自然科學基金委員會又給予了80萬元滾動資金,支持王志功團隊將研究繼續推進。
跨領域的團隊
現在就任東南大學生物電子學國家重點實驗室副主任的呂曉迎,主要研究方向有材料生物相容性新技術、生物傳感器和生物微電子器件,包括植入式神經電極的制作、修飾和生物相容性、神經信號處理、降噪、體內外無線供電技術等等;而顧曉松的團隊則主攻脊髓形態學測量和動物神經微手術。最近建立合作關系的中國康復研究中心脊柱脊髓神經功能重建科,則在杜良杰主任的帶領下,直接從事脊髓神經功能重建的工作。
“我這里主要做的是微電子芯片和電子神經混合系統信息學方面的研究。我們這是個跨領域的合作團隊。”王志功說。
這也是個研究領域跨越了生物和非生物界限的團隊。從1924年的那個夏天,德國醫生漢斯?貝格爾從人腦表面測到微弱電流開始,人們開始明白,人類的意識也是由神經細胞之間的電信號傳遞來形成的。這展示了一種全新的可能:當人們能夠破譯出這些電信號的含義時,也許就意味著可以使用其他設備來替換或者連接神經系統,甚至可以直接讀懂別人的想法。
這是一個美好的前景,但直到現在,人們也還沒能實現這個目標。而在這個過程中派生出來的“腦機接口”領域卻開始蓬勃發展,希望能夠通過檢測腦電波或者特定腦區的供血量變化,來判斷人的行動意圖,并且由此來控制計算機或者其他機械。
篇10
我校微電子科學與工程專業是在應用物理學專業微電子方向的基礎上,于2009年提出申請,同年9月經陜西省教育廳批準,于2010年增設的,專業代碼為080704,屬于工學大類,電子信息類。學制四年,授予理學學士學位。本專業培養具備微電子科學與工程專業扎實的自然科學基礎、系統的專業知識和較強的實驗技能與工程實踐能力,能在微電子科學技術領域從事研究、開發、制造和管理等方面工作的專門人才。
二、微電子科學與工程的專業特征
通過實驗、技能訓練和到實習基地頂崗實習,本專業畢業生應具備以下能力:(1)掌握數學、物理等方面的基本理論和基本知識;(2)掌握固體電子學、微電子器件和集成電路設計與制造等方面的基本理論和基本知識,掌握集成電路和其他半導體器件的分析與設計方法,具有獨立進行版圖設計、器件性能分析的基本能力;(3)了解相近專業的一般原理和知識;(4)熟悉國家電子產業政策、國內外有關的知識產權及其他法律法規;(5)了解VLSI和其他新型半導體器件的理論前沿、應用前景和最新發展動態,以及微電子產業發展狀況;(6)掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的實驗設計,創造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。微電子科學與工程專業具備以下特征:兼容性:本專業是理工兼容的專業,融合了物理學、化學、電子學、材料科學、計算機科學、集成電路設計制造學等多個學科的基本知識、基礎理論;交叉性:微電子科學與工程專業是超凈、超純、超精細加工等多種技術交叉的基礎上發展起來的學科;基礎性:微電子科學與工程專業是電子科學技術、信息科學技術、計算機科學技術的先導和基礎,是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。
三、學科建設的實踐與探索
學科建設是一個長期積累、不斷提高的過程,重在建設和積累。我們在建設過程中以教學團隊為抓手,以課程群為載體,以課堂教學為主渠道,以深化改革為手段,以培養學生實踐創新能力、持續提高教學質量為目標。將教學團隊建設、課程群建設和教學改革緊密結合,作為系統工程整體推進,實現成效的最大化。教學團隊建設、師資隊伍建設和青年教師培養相結合。教學團隊從師資隊伍中產生,不能孤立于師資隊伍建設之外,師資隊伍建設需要高水平教學團隊的帶領和引導,需要傳幫帶。為了使教學團隊具備堅實的基礎,同時發揮其輻射引領作用,必須提高教師的整體教學水平和大面積教學質量,必須大力狠抓師資隊伍建設,對于開辦時間不長的新專業而言,更要特別注重新進青年教師的培養。首先,理念引導,認識到位。我們始終堅持教學是人才培養的第一要務的宗旨,確立了教學的重要地位,為了把教學這個良心活做好,我們在教學活動中一再強調換位思考,希望任課教師要像當年要求自己的教師那樣要求自己,以對學生、學校、家長、專業、社會高度負責的態度講好每一節課。教師們教學態度端正、認識到位,責任心強,這是搞好教學工作的前提。其次,建立長效機制。通過建立一系列行之有效的規章制度、運行機制和政策措施,如青年教師培訓培養機制、教學信息交流反饋機制、資源經驗共享互用機制,通過互相聽課、針對性聽課、隨機聽課、學生評教等渠道了解、檢查教師的教學情況,做到有問題及時反饋、溝通并督促限期整改。針對新近開辦專業青年教師多的現狀,我們著力培養青年教師的教學基本功,定期、不定期召開青年教師座談會,交流治學、教學、科研經驗,要求他們跟班聽課并要聽不同教師的講課,博采眾長。同時,要求青年教師根據工作需要,結合個人特長選定主講課程(至少兩門),扎實練就教學基本功。鼓勵和支持年輕教師到國內外進修學習,加速他們的成長。
1.課程群建設、教學團隊建設與課堂教學相結合。
教學團隊不能脫離課程而單獨存在,課程群需要高水平的教學團隊去建設。目前課堂教學仍是本科教學的主渠道,因此必須將課程群建設、教學團隊建設融入課堂教學,才能把建設落到實處,并在具體的課堂教學中體現建設效果。微電子教學團隊和課程組認真研究了半導體物理、半導體器件、集成電路設計原理等這幾門課程之間的區別、聯系、共性和互補性,對傳統的教學內容進行了整合、改革,以促進各課程之間的相互滲透、優勢互補和資源共享,更好地處理理論教學、實驗教學和實際應用之間的關系。把教學團隊和課程群建設的成果有效地落實到課堂教學中,接受課堂和學生的檢驗,并做到互相促進,增強了整體效果。
2.課程建設與科學研究、教學研究、教學改革相結合。
只有深入開展教學研究,才能有效地推進教學改革和課程建設。我們對教學研究常抓不懈,常研常新,從教學內容、教學方法、教學手段和方案實施等方面全方位抓起,不斷深化教學研究和教學改革。對于課程內容的研究與改革,從宏觀上把握課程的科學體系和各部分之間的關系、理清主線、抓住要點;從微觀上對教材的具體內容進行深入研究,如MOS場效應管與現行手機屏之間的關系,由于和實際生活非常近,非常受學生的歡迎。教學方式與手段的研究與改革方面,可以閱讀科學史和科學家傳記,從中受到啟發,如楊振寧的老師泰勒水平很高,但往往無暇備課,上課時總是現想現推,有時就會陷入困境或誤入歧途,恰恰是在他擺脫困境和糾錯的探索中,讓細心的學生有機會親眼看到老師的思維過程和分析、解決問題的方法。這是鮮活的問題解決式教學,泰勒是無意的,有經驗的教師難道不可以有意而為嗎?教學的關鍵和難處在于揭示前人的發現過程和思想脈絡,這就需要任課教師了解相關的歷史和教育學原理,在發揮教師主導作用的同時,通過提問、專題討論等方式活躍課堂氣氛,促使學生積極思考,讓其從知識的被動接受者轉變為主動參與者和糾結探索者,發揮學生的主體作用。進而微電子科學與工程專業的教師把自己現有的縱橫向科研課題帶入課堂教學中去,讓學生感受科學研究的氛圍,并通過專業課程的熏陶培養學生的科學美感。
3.理論教學、模擬實驗、實驗教學與生產實踐相結合。
實踐性教學環節包括:認識實踐、畢業實踐和畢業設計等幾方面。加強實踐教學環節,突出微電子學應用型人才培養特色。提高校內實驗實踐基地建設的規模與水平;加強與校外教學實踐基地合作,提升校外合作教育基地的層次和聯系緊密度,實行“雙師型”教學模式,加強實踐教學環節,提高學生的實踐能力。形成先進的實踐教學理念,堅持不斷的實訓,構建以學生為主體的實踐教學模式,以取代傳統的教師主體式的模式,構建主動適應社會發展所需人才的培養體系。加大力度組織學生參加各類科技競賽,力求每年參與創新創業實踐和學科競賽活動的學生比例逐年遞增的趨勢。生產實踐是學生學以致用、鍛煉能力、增強創新的重要活動,通過不斷加強實驗性、實踐性、應用性、創新性教育環節,使學生自己體驗學、用微電子的樂趣,有效地提高了學生的實踐能力和創新意識。
四、結語
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