時間：2022-06-22 02:37:18
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在維修電子教學過程中，教師一般會根據實際情況設置一些障礙，然后讓學生進行專業分析、排除風險、診斷故障、整合維修。但是，在這種情況下，中職學生的主導地位不突出，根本無法培養學生面對維修電子的獨立判斷能力和深入檢修能力，而且還很容易降低中職學生的實踐操作能力。
1.2理論與實踐脫節
很多維修電子課程的專業教師不注重培養學生的實踐操作能力，進而造成了理論知識與實踐能力嚴重脫節的局面。對中職學生來說，僅注重理論知識的學習已經不能滿足社會的發展需求；再加上很多中職院校的師資力量出現斷層，不利于中職院校培養社會所需要的高素質應用型人才。
1.3無法及時反饋相關信息并做專業測評
無法實時測評和反饋學生學習維修電子課程的進度。在實踐操作的過程中，學生是否真正掌握了維修電子的專業知識，并具有獨立操作能力，這些都是無法專業測評的。而學生對維修電子的反饋信息也無法及時傳遞給教師，這種單項溝通也在一定程度上制約了維修電子教學的發展。
1.4維修電子教學實驗設備不足
維修電子的教學實踐活動往往會受實驗設備不足的影響。選擇以班級為單位的整體演示性操作模式，學生只是單純地看老師做實驗，自己很難進行專業操作，而教師也很難在維修電子教學過程中預測學生在操作時可能遇到的情況，無法有針對性的講解，無法讓學生深入了解維修電子的相關專業知識。
2理論與實踐相結合
中職教育與普通教學工作不同，它具有較強的職業性和針對性。它要求學生在學習課程期間，要具備相應的實踐能力，這樣進入社會后才能勝任崗位要求，進行專業操作。
2.1采用一體化的教學模式
一體化教學模式是以電子維修課堂教學為主軸，輔助教學設施設備為載體，把電子維修的理論知識與實踐能力充分結合在一起，集視覺、聽覺、行動能力、較強的心理素質于一體，讓中職學生及時發現問題，及時提問、溝通，實現良好的雙向溝通，將實踐教學活動貫穿于整個電子維修過程中，形成全方位的教學模式。這種教學模式的出發點是讓中職學生的實踐能力得到提升，以實踐能力為主線，遵循客觀的教學規律，采取一體化的教學模式，充分利用各項教學資源，深入學習，提高中職學生維修電子的專業能力。
2.2實行“理論＋實踐”的考核模式
中職院校的傳統考核模式側重于維修電子理論知識的培養，常常忽略了學生的實踐能力，這樣不利于提高學生的綜合素質，更不利于提高維修電子的教學質量，所以，這種新型的“理論＋實踐”對等的培養，激發了中職學生學習維修電子的興趣，也為學生樹立了學習的信心。在維修電子課程的考核過程中，“理論＋實踐”的考核模式——用專業知識引導實踐，用實踐操作能力鞏固理論知識，不僅可以激發學生的學習熱情，還提高了學生的維修電子實踐操作能力，更提高了學生的綜合素質。
2.3注重協作學習的培養
協作學習是以學生之間的團隊協作能力為宗旨，根據學生的日常表現、學習成績、興趣愛好和技能水平，隨機將其分成專業的維修電子小組。教師可以以小組的實踐情況作為綜合測評，及時發現學生在操作過程中存在的不足，積極引導，正面回應。這樣不僅可以提高維修電子的教學質量，還提高了學生學習的積極性。
1.2課堂時間有限。課時安排有限，加之學生的接受能力較差，課堂教學推進緩慢，學生接受起來較為吃力，僅憑課堂上的45分鐘進行教學，如果班級有45個學生，教師進行逐個指導的話，每人才1分鐘，學生能學到什么，可想而知。
1.3學生學習興趣不高。學生學習興趣不高，主動性不夠，學習能力不強，只依靠老師講授，不愿意去學，是當前普遍存在于職業學校學生在學習電工電子技術課程時的問題，電工電子技術課程容量較大，涉及到的知識面較廣，而且有些內容層次較深。
1.4教學目標不能很好的完成。不少學生對電工電子技術課程基本知識的掌握不夠，思考問題解決問題的能力不足，學習的態度不夠端正，學習的方法存在著一定的偏差。而教育的過程是循序漸進的，需要教師和學生兩方面相配合。
1.5學生的心理情況。因為大部分學生在此前的學習過程中基本沒有接觸過電工電子技術的相關知識或者是根本沒有學習過相關課程。還有一部分學生的基礎知識很差，這就使得學生從心理上、思想上對這門陌生的課程有了畏難情緒，覺得這門課是一門難學的課程，吃力的課程，結果就會有厭學的情緒，從而不能深入的學習，最后的不良結果就是學不好這門課。
2微時代下“微教學”的現狀分析
目前來看，國內外對于微教學單元方面的研究多集中于課堂應用方面。
2.1從國內研究來看，吳玉龍在《“微教學單元”高職教學策略研究———以“知識點”和“技能點”》就針對高職科目中的微教學單元進行闡述。王世群在《“微波爐”加熱教育--微博在教學中的應用探析》一文中介紹了作者于實習期間在所處班級進行的微博實驗教學活動。
2.2從國外研究來看，R.W.Lucky于2010年發表的“ToTwitterOrNottoTwitter?”，用情境導入的方式，介紹了微博教育前景。KellyWalsh在文章“100WaystoTeachwithTwitter”中則花費了大量的精力總結他人的研究成果，列舉推薦關于微博教育應用的100多種方法?？v觀國內外的研究，學者都是將微教學單元側重于微博教學上。而對于電工電子技術課程的教學研究是將課堂的微教學與借助于移動互聯網平臺的現代網絡微教學相結合，更具有研究價值和實踐價值。
3“微教學”在電工電子技術課程中的作用研究
目前來看，職業學校的學生幾乎每個人都有一部手機，基本每部手機都正常上網，而且學生對于現代移動互聯網平臺工具的應用爐火純青，如何根據學生的實際情況，有效的借助于移動互聯網平臺，把“微教學”在電工電子技術課程中的教學與輔導作用有效的利用起來，擬從以下幾個方面構建微教學單元：
3.1微課堂：針對電工電子技術課程某一知識點，開展5~10分鐘的針對性攻略，讓學生在短時間內集中精力，展開學習。慢慢地，在課題研究的過程中，通過課堂實施總結出一套更加適合電工電子技術課程學生情況的教學方式。舉例：5分鐘時間，集中學極管的伏安特性，舉一反三，深入滲透。
3.2微辯論：針對電工電子技術課程教學，開展3分鐘微辯論，將學生分為正方與反方，鼓勵學生大膽發言。對于中職學生來說，他們的好勝心比較強，當被冠以“角色”的擔子，他們會積極準備，認真學習，參與微辯論。舉例：液晶電視與高清電視的區別在什么地方。
3.3微實訓：電工電子技術課程是一門實踐性很強的專業，因此，在教學中需要將理論與實踐相結合。在實踐教學上，我們就某一點知識，開展微實訓教學。舉例：就三極管開關電路實驗為標準，讓學生3人一組，組內進行實踐訓練。
3.4微競賽：可以就某一電路設計或者某一知識點進行微競賽，通過微競賽來提高學生的參與度，不僅考核學生的知識，更是讓學生感受到了學習的樂趣。與日常競賽不同，微競賽的重點在于知識趣味性。舉例：就三極管放大電路的安裝展開小組競賽，既有組內合作，也有組組之間競賽。
3.5微考核：在課堂上，就學生表現和教學進程進行階段性考核，這樣的考核一改傳統的“以考試成績為衡量標準”的方式，隨時開展動態考核能夠讓學生隨時保持考核的狀態。舉例：針對二極管整流電路這一節內容，讓學生在課堂上做出一個整流電路的作品來，并檢驗其結果。
3.6微信圈：通過微博、微信等新媒體強化學生與教師、專家甚至企業家的溝通，通過媒體來獲取信息資源，在很大程度上可以開拓學生的視野。教師也通過微信圈及時的對學生做出的成績給予表揚，對學生還存在的問題給予糾正和點評。舉例：在13高職電子班建立微信圈，老師隨時發出問題，學生也可隨時和老師溝通。
4“微教學”在電工電子技術課程中研究目標
“微教學”在電工電子技術課程中的研究目標主要包括以下方面：
4.1培養學生學習電工電子技術課程的興趣。通過微教學單元在電工電子技術課程中的改革研究進一步提高學生參與電工電子技術課程學習的積極性，培養學生學習興趣，提高學生學習能力。一改傳統教學模式，讓學生能夠更主動投入到學習中去。
[中圖分類號]G64[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2020）07-0001-04
回顧整個中國特色社會主義建設歷程，作為高等教育中至關重要的一部分，工程教育在國家現代化進程中發揮著不可替代的作用。在國家經濟改革和世界范圍產業變革的過程中，我國的工程教育也在不斷改革創新。從工程教育專業認證制度的建立，到PBL和CDIO理念的引入，實施卓越工程師計劃和建立國家示范性軟件學院、微電子學院，再到加入《華盛頓協議》和新工科的提出，中國的工程教育一直在實踐中發展。在中國工程教育改革中，2001年開始的國家示范性軟件學院建設作為教育改革的“示范區”，發揮著重要的作用。本文在借鑒示范性軟件學院十多年建設經驗的基礎上，結合現階段示范性微電子學院的建設情況，對2015年開始實施的國家示范性微電子學院建設進行思考與總結。
一、示范性微電子學院成立背景
21世紀初，信息化在世界范圍內開始普及，軟件產業在世界社會發展中的地位和重要性開始顯現。軟件產業作為當時的新興產業，呈現出向發展中國家大規模轉移的趨勢，國內外巨大的軟件市場導致對軟件從業人員需求量的劇增。國家從當時國內外行業背景及國家發展戰略出發，于2001年由教育部正式設立國家示范性軟件學院，首批試點35所（后增加至37所），均由國家重點高校負責建設；2004年教育部針對高職類學校又設立了36所高職示范性軟件學院。其后，各省、市結合自身地方產業成立了省級示范性軟件學院50多所，對軟件人才進行儲備。從2001年至今，示范性軟件學院經歷了十多年的建設與發展，在人才培養和產業促進上都取得令人矚目的成就。在此期間，我國的軟件產業獲得了長足的發展，其中尤以華為、阿里巴巴、百度、騰訊等互聯網企業為代表。
經過十多年的積累和追趕后，我國不但解決了軟件產業發展初期規模弱小、產業單一、人才技術短缺等諸多問題，而且在部分領域超過了發達國家，并形成了中國特色的“互聯網+”新型經濟模式。接下來，國家開始效仿軟件產業發展模式，對信息領域更基礎、更關鍵但更薄弱的“卡脖子”短板——集成電路產業發起沖鋒。特別是近年來，在國際貿易保護主義抬頭和美國對華貿易戰的背景下，從晉華、中興到華為、大疆，以集成電路為代表的高科技產業形勢尤為嚴峻，發展變得刻不容緩。
2014年國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》（以下簡稱《綱要》），指出“集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業”?，F階段我國集成電路產業主要面臨核心技術缺乏、產業鏈不完善、資金投入不足、創新人才短缺4個核心問題。參考軟件產業發展模式，為解決集成電路產業4個核心問題中的人才短缺問題，示范性微電子學院應運而生。
二、示范性微電子學院的成立
《綱要》從組織領導、資金政策、金融稅收、人才保障等8個方面采取了保障措施，指出“加大人才培養和引進力度，建立健全集成電路人才培養體系，支持微電子學科發展，通過高校與集成電路企業聯合培養人才等方式，加快建設和發展示范性微電子學院和微電子職業培訓機構”。這是繼2011年國務院《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策》后，國家再次對高校示范性微電子學院建設提出的明確要求。
2014年教育部《關于試辦示范性微電子學院的預通知》。2015年六部委《關于支持有關高校支持建設示范性微電子學院的通知》（以下簡稱《通知》），明確支持清華、北大、浙江大學等9所高校建設示范性微電子學院，支持北京航空航天大學、南京大學等17所高?；I備建設示范性微電子學院，示范性微電子學院建設序幕自此開啟。
三、示范性微電子學院定位及現狀
《通知》指出：示范性微電子學院的建設要以人才培養為中心，深入開展產學合作協同育人，加快培養集成電路產業急需的工程型人才。可以看出，“以人才培養為中心”和“產學協同育人”是示范性微電子學院建設的兩個核心要求，“工程型”人才是示范性微電子學院培養人才的根本目標。
自2015年第一批示范性微電子學院成立至今，各個示范性微電子學院的建設歷程和辦學模式各不相同，有的是在原有信息學院或微電子學院的基礎上進行建設，有的是新設立微電子學院掛靠其他成熟學院運行，有的是整體新建并單獨運行。由于處于建設初期，不同學校都因地制宜、因時制宜地進行摸索，或大刀闊斧，或小步慢跑。目前，各個學校的微電子學院都在人才培養、師資規模、校企合作等方面都取得了一定的階段性成果。
與此同時，示范性微電子學院在建設的過程中，也都面臨一些共性的難題，如示范性微電子學院與一般學院的定位區別、如何進行“工程型”人才培養、如何擴大招生規模與影響、如何更好地與企業結合，以及如何對示范性微電子學院建設進行評價等，這些都是示范性微電子學院面臨或將要面臨的問題。
四、對示范性微電子學院建設的幾點思考
當然，示范性微電子學院建設也并非無樣板可以參考，2001年開始建設的示范性軟件學院就是很好的借鑒，特別是在辦學模式、人才培養、師資管理等諸多具體、常規問題上。然而，軟件行業和集成電路行業相差較大，而且當今的時代背景和2000年也完全不同，如何圍繞“人才培養為中心”“產學協同育人”這兩個核心來建設微電子學院，需要全體高等教育工作者進行與時俱進地思考和探索。本文從浙江大學（以下簡稱“浙大”）示范性微電子學院建設的實踐出發，分享一些經驗與思考。
（一）學科劃分與評估體系
學科劃分和評價問題是微電子學院建設能否成功的核心問題，關乎微電子學院的建設方向和結果。單獨的學科設置及評估體系，不僅能加強微電子學院的獨立性辦學，也能更有效地促進微電子學院建設的展開。
1.設置微電子一級學科
人才作為第一資源以及集成電路產業的核心，微電子學院成立的根本目的就是為產業培養急需的“工程型”人才。然而受招生名額等條件的限制，現階段我國高校每年培養的集成電路高級專業型人才不足萬人，而且缺口仍在擴大，可見，擴大集成電路招生名額勢在必行。以浙江大學為例，2014年以前學校集成電路每年碩士、博士的招生人數在30人左右，即使示范性微電子學院成立以后，新增了微電子本科專業，微電子學院每年本碩博招生也不足200人，以如此培養速度，根本不足以填補產業人才需求的缺口。由于我國大學招生名額是與學科劃分掛鉤的，這就涉及一級學科設置的問題。
目前，浙大微電子所在的一級學科是電子科學與技術，其下含有電路與系統、微電子學與固體電子學、電磁場與波、物理電子學四個二級學科，其中與微電子學院直接對應的兩個二級學科是：電路與系統、微電子學與固體電子學。研究領域分別對應集成電路的軟件部分和硬件部分，前者主要包括集成電路設計，后者主要涉及集成電路產業中的制造、封裝測試。
此外，微電子一級學科問題，除了與擴大招生名額相關外，也和微電子學院的建設成敗有關，因為這涉及微電子學院與高校原有信息學院的定位問題，以及在學校的學科地位問題。其實在建設示范性軟件學院時，由于學科劃分的問題，就存在著軟件學院與原有傳統計算機學院的“瑜亮之爭”，學科資源配置之爭。最終，2011年教育部將軟件工程提升為一級學科，這才在一定程度上解決了上述問題。從軟件學院的建設經驗來看，將微電子學與固定電子學、電路與系統等二級學科重整、提升為一級學科十分必要，且宜早不宜遲。
2.修訂學科評估體系
微電子學院建設要求以“人才培養為中心”，而傳統學科評估體系以“學科建設為中心”。因為“中心”的不一樣，在進行微電子學院建設時，學校在資源配置時就必須考慮效益比問題。如果微電子學院建設的投入無法對學校的學科發展形成促進作用，甚至因為分流限制了已有學科的建設，學校不僅不會支持微電子學院的建設，甚至可能還會限制其發展。因此，在現有學科評估體系下，示范性微電子學院很難做到完全以“教學”為中心，只能“教學科研”兼顧，最終微電子學院在很大概率上將會和傳統的信息學院同質化。上述情況在軟件學院建設時出現過，且仍未得到有效解決，這也是很多軟件學院選擇異地發展的原因，其目的是避免與本校原有的計算機學院分流資源。
在現有學科評估體系下，即使能做到以“教學”為中心，也很難滿足微電子學院“產學協同”的人才培養要求。因為現有學科評估體系偏向于理科化，重理論而輕實踐，無論是“教學”還是“科研”，學生注重“卷面”，教師注重“文章”。而微電子學院的建立要求緊貼產業，注重實踐，產學協同，因此培養“工程型”人才在現有體系下很難做到。
其實，2016年教育部提出新工科建設，其本質也是針對現有“理科化”學科評估體系與工科建設要求不相匹配的問題?？梢源竽懺O想對現有學科評估體系進行必要的改革，如對基礎性學科依舊使用現有“理科性”評估體系；對應用性學科，如新工科，則在原有的體系上建立新的“工科性”評估體系。這樣或許能從根本上改變我國“寫論文的太多，做應用的太少”、應用研究和理論研究比例失衡的現狀。為體現示范性，上述設想甚至可以率先在示范性微電子學院進行試點，實踐可行后再逐步推廣到新工科乃至其他工程性學科。
（二）師生考核體系
示范性微電子學院要求“堅持人才培養為中心”，在國家層面需要解決的是學科問題，具體到學校和學院操作時，就要考慮內部的考核與評價問題，其中主要涉及兩個方面，一是教師的考核，二是學生的考核。
1.教師考核體系
以人才培養為中心，要求教師的工作重心應該是教學，因此微電子學院教師在考核上應該與傳統學院有明顯區別，比如加大教學在考核中的比重。微電子學院培養的人才要強調工程性，所以在教學考核中，要突出工程實踐的教學內容。另外，在引進師資時，可以效仿軟件學院偏向引進有企業經驗或者工程項目經驗的教師，形成本校專職教師、企業兼職教師、適當比例外教的格局，這一點浙江大學微電子學院在人才引進時就尤為注重教師的行業或工程背景。
為了保證公平性，調動教師的積極性，可以實行聘崗制和聘期制，不同崗位考核不一樣、聘期不一樣，如在浙江大學，對不同類別的教師設置有：教學科研并重崗、工程教育創新崗、社會服務與技術推廣崗等，其中工程教育創新崗就是浙江大學針對工程教育改革新設置的崗位。
2.學生考核體系
微電子學院要培養“工程型”人才，因此針對學生的培養過程、考核過程、評價過程要緊緊圍繞“工程”來設置。微電子學院學生與傳統學生培養最本質的區別是“工程實踐”能力。在此之前，要提前區別一下其與動手能力的差別?！肮こ虒嵺`”能力與傳統工科學生在實驗室環境下的動手能力不同，是要在工業生產的背景下，通過“做中學”和“基于項目學習”，進而培養學生的“工程師式思維和行為”。這要求學校必須為學生提供企業的工程環境而非簡單的高校實驗室環境，兩者有著本質的區別。
正是因為微電子學院培養的人才需要工業生產背景，這就要求企業參與培養，這從源頭上保證了學生培養會緊貼產業。通過設置新的學生評價體系來保證和監督學生“工程實踐”能力的獲得，這一點至關重要。也只有這樣，學生畢業后進入企業才能立即上手，無須企業的再熏陶和培訓。
浙江大學微電子學院對于學生“工程實踐”能力的培養是根據學生的不同階段分步進行的。首先，針對低年級的本科生，加大培養方案中實驗課程的比例和學分，以此來培養學生的“動手操作”能力。其次，對于高年級的本科生，則是通過到企業實習、參與導師企業課題（學業導師制）、科創實驗（SRTP）、參加創新創業競賽等來初步熏陶學生的“工程實踐”能力。最后，到研究生階段，通過企業、導師聯合制定課題，學生選題并到企業培養或參與企業橫向課題等方法來完成“工程能力”的塑造。
（三）校企合作
校企合作是微電子學院建設的重點也是難點之一。傳統高校教學以學校為主，這在一定程度上導致了高校研究與產業發展脫節、高校培養的學生與企業需求脫節。高等工程教育改革的目的之一就是如何將高校與企業聯系緊密，互相促進，“如何引入企業參與到高校的人才培養”，從而達到“產學協同”。
校企合作的目的是互利共贏。中國高校以育人為宗旨，具有一定的公益性，而企業以利益為根本，公益性只是其附帶屬性，只投入不計回報的企業少之又少。如何讓兩個不同的主體做到有機結合，使得“企業愿意參與，高校愿意放開”是困難所在。從需求來看，高校育人，企業用人，高校和企業合作的紐帶在人——學生，解決好“如何以學生為紐帶將企業和高校緊密聯系在一起”是校企合作的關鍵所在。
從軟件學院的經驗看，多是通過校企理事會、共建實驗室和實踐基地、共建師資隊伍、共設課程等方式來開展校企合作。無論是以何種合作方式，想要長久有效就必須做到互惠互利，純粹的一方投入不可持續。從浙江大學專業學位研究生的培養經驗來看，比較有效的手段之一是：通過導師與企業的橫向合作為依托，以項目的形式將學生的培養參與其中。這是一種“基于項目的培養模式”，企業提出技術需求和課題資金，學校再給予學生名額、教學工作量等支持。通過一個個的具體項目，將學校、學生、企業串聯起來，形成規模效應后再以創建聯合實驗室、研發中心、實踐基地等方式進行深化。浙江大學成立工程師學院就是希望從學校層面來推進和引導校企合作。此外，不同地區的微電子學院在專業設置上也應針對當地企業需求開設專業，面向企業培養人，甚至可以對重點企業進行定向培養，吸引企業深度參與學院建設。
校企合作不僅僅是學校和企業的問題，政府的作用也尤為重要，因為政府掌握著核心的生產資料和分配政策。比如政府在審批、稅收減免、經濟補助、教育資金、就業引導等各方面都能非常有效調動企業和高校的積極性，促進雙方的結合。日本20世紀70年代半導體產業的興起，就是通過高校（實驗室）、企業、政府三方的共同發力，成立“VLSI技術研究組合”，從而打破美國的壟斷。20世紀80年代韓國三星的崛起也與韓國政府的大力扶持密不可分，所以在這一點上值得我們國家借鑒和學習。
（四）硬件建設及平臺共享
集成電路產業人才培養對硬件設施要求極高，這是其與軟件產業最大的不同之一。如小型工藝操作、流片、實訓等都需要高昂硬件和財力的支撐，因此微電子學院建設要格外重視大型共享平臺建設，并以共享平臺建設為契機將校企合作、校地合作、學生實踐培養進行有機連接。然而一般平臺投資都十分巨大，很難靠一己之力來進行建設，如浙江大學微納加工中心一期投入6000萬、工程師學院微電子實訓平臺投入近3500萬，紹興微電子研究中心投資近1億。微電子學院建設更應注重開放式辦學，嘗試通過國家出資、政府出地、企業出技術、學校出人等多重模式，把握本地發展機遇以產業園、孵化器、共享平臺的形式來共贏發展。
（五）國家和學校支持
本書編輯是一位在無線通訊、醫學成像、半導體器件和納米電子方面知名的新興技術國際專家，他管理著一個初創公司――Redlen技術公司的研發部門，他同時也是CMOS新興技術公司的執行主任。他曾在國際性專業雜志及會議上發表過100多篇論文，在各種國際場合中被邀請作為演講者，他擁有美國、加拿大、法國、德國和日本授予的18項國際專利。
本書可用作電氣工程、微電子學、CMOS線路設計及生物醫學器件專業研究生課程的補充材料。
胡光華，
退休高工
主管單位：工業和信息化部
主辦單位：南京電子器件研究所(中電科技集團公司第55所)
出版周期：雙月刊
出版地址：江蘇省南京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1000-3819
國內刊號：32-1110/TN
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創刊時間：1981
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中文核心期刊(1996)
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主管單位：中國科協
主辦單位：中國電子學會
出版周期：月刊
出版地址：北京市
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種：中文
開
本：大16開
國際刊號：0732-2112
國內刊號：11-2087/TN
郵發代號：2-891
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1962
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
SA 科學文摘(英)(2009)
SCI 科學引文索引(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
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中文核心期刊(1996)
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期刊簡介
《電子學報》（月刊）創刊于1962年，是中國電子學會主辦的高級學術刊物, 刊登電子與信息科學及相鄰領域的原始（original）科研成果。 本刊的辦刊宗旨是反映中國電子與信息科學領域內的新理論、新思想、新技術，具有國內外先進水平的最新研究成果和技術進展，為促進國內外學術交流，促進中國電子與信息科學技術的快速發展服務。
本刊的辦刊宗旨是反映中國電子與信息科學領域內的新理論、新思想、新技術，具有國內外先進水平的最新研究成果和技術進展，為促進國內外學術交流，促進中國電子與信息科學技術的快速發展服務。
本刊設有：學術論文，科研通信，綜述評論等欄目。凡以電子與信息科學為主體（交叉學科論文必須側重電子與信息領域），在理論與應用實踐上具有創新的，代表我國研究水平的學術論文，有科學依據和可靠數據的技術報告，階段性成果報告，以及屬于前沿學科，并對學科發展有指導意義的展望評論性文稿，均可向本刊投稿。
本書共有4章。1 離子激勵工藝方法；2 借助帶電粒子的半導體嬗變摻雜；3 利用輻射缺陷的半導體摻雜；4 隱埋多孔及損傷層的形成。
本書是世界科技出版社出版的《電子學和系統問題精選》叢書第37卷。本書的第一作者在圣彼得堡理工大學任教，第二作者在俄羅斯RAS俄羅斯科學院所屬微電子學與高純度材料研究所任職。本書引用的參考資料超過400種。對半導體電子學和固態輻射物理感興趣的科學家、技術人員和學生將會從中受益。
胡光華，高級軟件工程師
J054 天津理工大學學報
G508 天津醫科大學學報
G076 天津醫藥
G626 天津中醫藥
* G914 天津中醫藥大學學報
T611 天然產物研究與開發
L518 天然氣地球科學
L029 天然氣工業
T074 天然氣化工
E023 天文學報
E114 天文學進展
X517 鐵道標準設計
X521 鐵道工程學報
X545 鐵道建筑
X007 鐵道科學與工程學報
X005 鐵道學報
G238 聽力學及言語疾病雜志
* R042 通信技術
R065 通信學報
G965 同濟大學學報醫學版
J032 同濟大學學報自然科學版
Q003 同位素
N061 圖學學報
T103 涂料工業
V029 土木工程學報
V035 土木工程與管理學報
V019 土木建筑與環境工程
H043 土壤
H057 土壤通報
H012 土壤學報
Y025 推進技術
G601 外科理論與實踐
G996 皖南醫學院學報
R070 微波學報
S005 微處理機
R057 微電機
R064 微電子學
R004 微電子學與計算機
R098 微納電子技術
F004 微生物學報
F011 微生物學通報
F225 微生物學雜志
G651 微生物與感染
R085 微特電機
E052 微體古生物學報
S033 微型電腦應用
G210 微循環學雜志
G079 衛生研究
G800 胃腸病學
G326 胃腸病學和肝病學雜志
G702 溫州醫學院學報
D003 無機材料學報
D023 無機化學學報
T072 無機鹽工業
N044 無損檢測
W014 武漢大學學報工學版
A024 武漢大學學報理學版
1 引言
微電子學是在物理學、電子學、材料科學、計算機科學、集成電路設計制造學等多種學科和超凈、超純、超精細加工技術基礎上發展起來的一門新興學科，是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。微電子技術是電子工程和信息科學技術的基礎及核心，是世界高科技競爭的熱點，是國家基礎性戰略性的產業[1][2]。其中超大規模通信專用集成電路是現代通信設備的心臟，它的設計開發能力和大生產升級技術的掌握與提高，對于我國通信新產品的研發與創新起著決定性的作用。作為電子通信類高校，南京郵電大學建校近50年來，正朝著信息科技類大學進軍。我們不僅需要繼續培養大量工程實用型人才，而且當前特別需要培養大量理論基礎較扎實、具有開拓創新精神的高素質人才，在江蘇省這樣一個將信息產業作為重點發展的大省，微電子技術必須大力發展[3-5]。
學科建設是高等學校的根本任務，是不斷提高學校辦學能力、提高教學質量和科學研究水平的基礎，并決定著學校的辦學水平和特色。加強學科建設，可以形成高校自己的優勢和特色，提高學校的影響力、教育質量、科研工作水平、效益等，使高校具有更強的競爭力和生命力。如果學校的學科水平不高，就會制約教學、科研和學校整體發展，進而影響人才培養的質量[6]。
2 加強微電子專業的學科建設措施探討
每一所高校都有自身的辦學特色，每一個學科都有自身的歷史傳統。只有實事求是地綜合分析學校已有的學科基礎、特色、優勢和不足，才能明確學科發展的科學定位，才能走出有自身特色的學科建設之路[6]。
微電子專業在我校還是一個新專業，如何把這個新專業做大做強，搞好學科建設工作，真正體現出南京郵電大學的微電子專業的專業特色，是一個值得探討的問題。根據我們學校長期為IT行業培養人才和我們系的基礎和優勢，設置以通信集成電路設計為主要方向，并對專業方向的發展作了規劃，同時兼顧工藝設計與器件設計。與此同時，確立我校微電子專業的建設目標為:根據學校的辦學指導思想，樹立“理科本科教育以培養應用基礎和理工融合型人才為主，在堅持人才培養質量統一要求的基礎上，鼓勵學生個性化、多樣化發展，強化學生的創新精神和實踐能力培養”的教學工作指導思想。
加強本專業的學科建設，主要包涵以下幾個方面的建設:
2.1 對學科進行科學的規劃
要想做好學科的規劃工作就要先明確自己的定位，也就是要先明確本校是主要培養什么方向的人才，要求他們必須要具備什么樣的知識結構和創新能力，從而體現特色、明確的專業方向。這就需要我們認真分析本校的辦學歷史及現狀，了解國內外其他高校的相應學科的發展水平和經驗，結合本校的實際情況和特色，構建自己的學科體系，進行科學的規劃，制定一系列切實可行的有效措施。
在微電子專業正式招生之前，我們組織教師到國內不少高校進行調研，并與多所學校的教師進行了交流。在廣泛調研的基礎上，我們了解了國內外、省內外的同類專業的發展狀況和我校微電子專業的實力、優勢及所處的地位，我校微電子專業起源于半導體專業，后又同電路與系統專業相互融合和交叉，形成了一個獨具特色的專業。其特點是專業涵蓋面寬，包括集成電路理論與技術、半導體器件理論與技術和半導體工藝理論與技術三大主要方向，如何體現專業特色，是本項研究的內容之一。為此我們提出通訊集成電路和新型微電子器件作為我們的專業方向和特色，并在教學和科研中體現出來。針對江蘇省和南京市的集成電路發展特色，以及南京郵電大學的學科特點和電子科學與工程學院的實際情況，適當加強通訊集成電路、新型微電子器件和光電集成的課程，體現專業特色。注重更新教學內容，優化課程體系，打破學科課程間的壁壘，加強課程與課程體系間在邏輯和結構上的聯系與綜合，精選經典教學內容，不斷充實反映科學技術和社會發展的最新成果，注意把體現當代學科發展特征的、多學科間的知識交叉與滲透反映到教學內容中來。此外還擬通過建立微電子專業實驗室，開設微電子和半導體測試實驗課，在培養學生理論知識的同時，加強實踐能力的培養，培養既有較深理論基礎，又有一定動手能力的全面發展的學生。
圍繞著如何培養和造就適應微電子技術飛速發展、微電子產業突飛猛進、集成電路向系統芯片(SOC)發展、器件尺寸不斷縮小和設計思想不斷更新的需要，具有創新精神和實踐能力的高素質人才這一根本任務，積極探索，形成了“加強基礎、注重素質、拓寬知識、增強適應性”的教學工作思路，將“微電子學”專業建成國內同類專業色鮮明、人才質量高、廣受社會歡迎的專業，“十一五”期間，形成1個強勢學科和研究方向;在培養優秀的本科生基礎上，積極建設微電子學科碩士點。在省內具有一定影響。在8年內成為校品牌專業，再經過5年的建設成為江蘇省特色專業。
因此，只有明確了學科的現狀、清楚自己的位置和優缺點，這樣才能作出有效科學的學科建設規劃。
2.2 學科隊伍及師資隊伍的建設
學科隊伍是學科建設中的極為重要的部分，沒有高水平的學科隊伍，學科建設也只能是紙上談兵。而且高校的主要任務就是能培養具有良好的學習、工作和創新的高級專門人才，因此從這個方面來講，沒有年齡結構、學歷結構、職稱結構合理的高水平師資隊伍，也是不能完成高校所承擔的任務的。
為了實現師資隊伍建設目標和人才培養目標，必須建立一支素質好、質量高、勤奮工作、忠誠于黨的教育事業的師資隊伍。師資隊伍建設的總體目標:全面提高教師的政治、業務素質，逐步建設一支適應現代化建設需要和辦學規模發展需要，素質優良、結構優化、高效精干、充滿活力、忠誠于黨的教育事業的師資隊伍。
(1)積極培養學科帶頭人
學科建設必須以人為本，要注重培養高精尖的師資隊伍，培育創新型人才就要統籌考慮學科直接承擔的教學、科研、服務三大職能的關系，加速建設首席教授、學科帶頭人、重點骨干教師和優秀青年教師4個層次的學術梯隊。以中青年學科(術)帶頭人的培養為重點，并加大向青年骨干教師和一線教師傾斜的力度，創造一個公開、平等、競爭、擇優的用人環境，營造一個和諧、寬松、溫馨的工作氛圍，培養和引進，形成一批整體素質高、學術實力強、結構合理、具有團結協作精神的學術梯隊，使其在學科建設中發揮突出作用。
(2)為年輕教師的成長創造條件
目前，我校的微電子技術系擁有教師7名，平均年齡35歲以下，年輕教師占了90%以上。因此學校要為年輕教師的成長創造良好的條件就顯得尤為重要。
可以把年輕教師送出去攻讀學位，鼓勵教師深造的同時，能適當減免正常的教學工作量，同時享受基本的工資福利待遇。目前我系全體教師中四人具有博士學位，三人具有碩士學位。計劃在四年內將專業師資力量從7人提高到10人，博士率達到70%。力爭八年內將專業師資增加到15人，博士學位人員比例達到90%。也可以把他們送到國內外高校去做訪問學者，積極參加國內外舉辦的國際會議，從而了解專業的最新發展、前沿問題，并開闊了眼界。
設立?？罱⑶嗄杲處熍囵B基金，資助青年教師開展教學科研工作。
(3)改善教師的福利待遇
很多年輕教師工作不久，都承擔著工作和家庭的雙重壓力，學院可以采取一系列的措施來消除教師們工作時的后顧之憂。適當提高教師們的工資福利待遇，設法解決青年教師的住房、交通等生活問題，達到良好的生活水平。這樣才能保證教師們能以更飽滿的姿態全心全意地投入到工作中去。
2.3 加強科學研究的建設
良好的科研環境是學科建設的主要內容，學科建設的成果主要包括高水平的文章、專利、獲獎成果等，這些成果的取得都是基于良好的科研環境來完成。因此也只有通過學科建設才能改善科研環境。
(1)加強開展科研工作的硬件平臺的建設
要做好科學研究，就必須要有好的硬件平臺。這包括實驗中心、專業實驗室等的建設。經費適當向這方面的建設傾斜，建立起良好的硬件平臺，才有利于各項科研項目的順利開展，逐步形成濃厚的學術氛圍，吸引更多的人才加入到我們的科研團隊中來。
(2)加強科學研究
教師只有通過科學研究才能提高自己的教學水平和科研水平，使自己成長為骨干教師甚至是學術帶頭人。因此必須要承擔一定的科研項目。作為學院，可以動員或采取一定的向科研傾斜的措施來鼓勵教師積極申報各項縱向科研項目。為此我校設立了?？罱ⅰ扒嗨{”工程，資助青年教師開展教學科研工作，并逐步積累申報省部級、國家級項目的條件。
從事科研能力強的教師申請的項目，反過來又能進一步支撐科研，如此形成良性循環。
(3)發表高檔次的文章
高水平的論文是學科建設水平的重要指標。因此鼓勵教師多發文章，發好文章是搞好學科建設的一個必經的途徑。比如，我校出臺了經濟獎勵、增加業績點的方式鼓勵大家發高檔次的文章。文章的數量和質量也直接有利于各項項目的申報。
只要通過以上措施，把師資隊伍建設等工作常抓不懈，經過一定的階段一定會形成包括教授、副教授、講師、助教的，年齡結構、學歷結構、職稱結構和學緣結構都較為合理的師資梯隊，同時取得在國內具有一定影響力的科研和教學成果。
3 小結
總的來說，新專業的學科建設中存在很多機遇和挑戰，存在很多問題需要探討和嘗試。重要的是，如何根據我們學院長期為IT行業培養人才和我們學院自身的基礎和優勢，對專業方向的發展作出合理的規劃，制定切實可行的學科建設規劃，采取各項有效的教學改革措施，把微電子這個新專業做大做強，真正體現出南京郵電大學的微電子專業的專業特色，是我們目前必須常抓不懈的工作。
參考文獻
[1] 楊宏，王鶴.微電子機械技術的發展與現狀.微電子學，2001，31(6):392-394.
[2] 嚴兆輝.微電子的過去、現在和未來.武漢工程職業技術學院學報，2003，15(2):30-34.
[3] 李斌，黃明文.微電子技術專業創新教育探索.中山大學學報論叢，2002，22(1):108-109.
1 引 言
綜觀人類社會發展的文明史，一切生產方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學發現和新技術的產生而引發的，科學技術作為革命的力量，推動著人類社會向前發展。從50多年前晶體管的發明到目前微電子技術成為整個信息社會的基礎和核心的發展歷史充分證明了“科學技術是第一生產力”。信息是客觀事物狀態和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數字化和網絡化作為特征。數字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網絡化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數字化和網絡化為特征的信息技術同一般技術不同，它具有極強的滲透性和基礎性，它可以滲透和改造各種產業和行業，改變著人類的生產和生活方式，改變著經濟形態和社會、政治、文化等各個領域。而它的基礎之一就是微電子技術?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術的進步，就不可能有今天信息技術的蓬勃發展，微電子已經成為整個信息社會發展的基石。
50多年來微電子技術的發展歷史，實際上就是不斷創新的過程，這里指的創新包括原始創新、技術創新和應用創新等。晶體管的發明并不是一個孤立的精心設計的實驗，而是一系列固體物理、半導體物理、材料科學等取得重大突破后的必然結果。1947年發明點接觸型晶體管、1948年發明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、cmos技術、半導體隨機存儲器、cpu、非揮發存儲器等微電子領域的重大發明也都是一系列創新成果的體現。同時，每一項重大發明又都開拓出一個新的領域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產、生活方式產生了重大的影響。也正是由于微電子技術領域的不斷創新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續發展幾十年。自1968年開始，與硅技術有關的學術論文數量已經超過了與鋼鐵有關的學術論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（silicon age）〖1〗。因此可以說社會發展的本質是創新，沒有創新，社會就只能被囚禁在“超穩態”陷阱之中。雖然創新作為經濟發展的改革動力往往會給社會帶來“創造性的破壞”，但經過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創新循環，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發展。
在微電子技術發展的前50年，創新起到了決定性的作用，而今后微電子技術的發展仍將依賴于一系列創新性成果的出現。我們認為：目前微電子技術已經發展到了一個很關鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術的發展趨勢和主要的創新領域主要有以下四個方面：以硅基cmos電路為主流工藝；系統芯片（system on a chip，soc）為發展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如mems，dna chip等。
2 21世紀上半葉仍將以硅基cmos電路為主流工藝
微電子技術發展的目標是不斷提高集成系統的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導體器件特征尺寸的動力源泉。以mos技術為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數目的晶體管，將結構更加復雜、性能更加完善的電子系統集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成電路發明以來，為了提高電子系統的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發展基本上遵循了intel公司創始人之一的gordon e．moore 1965年預言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預測這種發展趨勢將減緩，但是微電子產業三十多年來發展的狀況證實了moore的預言[2]。而且根據我們的預測，微電子技術的這種發展趨勢還將在21世紀繼續一段時期，這是其它任何產業都無法與之比擬的。
現在，0．18微米cmos工藝技術已成為微電子產業的主流技術，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞0．1微米技術階段，相應的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64gdram產品將投入批量生產。
21世紀，起碼是21世紀上半葉,微電子生產技術仍將以尺寸不斷縮小的硅基cmos工藝技術為主流。盡管微電子學在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據科學技術的發展規律，一種新技術從誕生到成為主流技術一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術自1947年發明晶體管1958年發明集成電路,到60年代末發展成為大產業也經歷了20多年的時間。另外，全世界數以萬億美元計的設備和技術投入，已使硅基工藝形成非常強大的產業能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產業能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內仍起重要作用，人們不會輕易放棄。
目前很多人認為當微電子技術的特征尺寸在2015年達到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術時代的結束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術之外，還有設計技術、系統結構等方面需要進一步的大力發展，這些技術的發展必將使微電子產業繼續高速增長。即使是加工工藝技術，很多著名的微電子學家也預測，微電子產業將于2030年左右步入像汽車工業、航空工業這樣的比較成熟的朝陽工業領域。即使微電子產業步入汽車、航空等成熟工業領域，它仍將保持快速發展趨勢，就像汽車、航空工業已經發展了50多年仍極具發展潛力一樣。
隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結構、關鍵工藝、集成技術以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規律等科學問題的認識還停留在集成電路誕生和發展初期所形成的經典或半經典理論基礎上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，sio2柵介質材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統器件結構也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發展新型的器件結構和微細加工、互連、集成等關鍵工藝技術。具體的需要創新和重點發展的領域包括：基于介觀和量子物理基礎的半導體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結構，高k柵介質材料和新型柵結構，電子束步進光刻、13nmeuv光刻、超細線條刻蝕，soi、gesi／si等與硅基工藝兼容的新型電路，低k介質和cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術等。
3 量子電子器件（qed）和以分子原子自組裝技術為基礎的納米電子學將帶來嶄新的領域
在上節我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基cmos工藝技術，可稱之為“scaling down”，與此同時我們必須注意“bottom up”?！癰ottom up”最重要的領域有二個方面：
(1)量子電子器件（qed—quantum electron device）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機理控制一個或幾個電子運動，由于系統能量的改變和庫侖作用，一個電子進入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時要求電容極?。é羏），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。
因此，目前可以認為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。
(2)以原子分子自組裝技術為基礎的納米電子學。這里包括量子點陣列（qca—quantum－dot cellular automata)和以碳納米管為基礎的原子分子器件等。
量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據電子占據量子點的狀態形成“0”和“1”狀態。它在本質上是一種非晶體管和無線的方式達到陣列的高密度、低功耗和實現互連。其基本優勢是開關速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。
以碳納米管為基礎的原子分子器件是近年來快速發展的一個有前景的領域。碳原子之間的鍵合力很強，可支持高密度電流，而熱導性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質類金屬和半導體，特別是它有三種可能的雜交態，而ge、si只有一個。這些都使碳納米管（cnt）成為當前科研熱點，從1991年發現以來，現在已有大量成果涌現，北京大學納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的cnt并提出“t形結”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設計性能的cnt器件，更難以集成。
目前“bottom up”的量子器件和以自組裝技術為基礎的納米器件在制造工藝上往往與“scaling down”的加工方法相結合以制造器件。這對于解決高集成度cmos電路的功耗制約將會帶來突破性的進展。
qca和cnt器件不論在理論上還是加工技術上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領域，我們期待它們將創出一個新的天地。
4 系統芯片（system on a chip）是21世紀微電子技術發展的重點
在集成電路（ic）發展初期，電路設計都從器件的物理版圖設計入手，后來出現了集成電路單元庫（cell－lib），使得集成電路設計從器件級進入邏輯級，這樣的設計思路使大批電路和邏輯設計師可以直接參與集成電路設計，極大地推動了ic產業的發展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統才能發揮它的作用。ic芯片是通過印刷電路板（pcb）等技術實現整機系統的。盡管ic的速度可以很高、功耗可以很小，但由于pcb板中ic芯片之間的連線延時、pcb板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統的性能受到了很大的限制。隨著系統向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網絡化、移動化的發展，系統對電路的要求越來越高，傳統集成電路設計技術已無法滿足性能日益提高的整機系統的要求。同時，由于ic設計與工藝技術水平提高，集成電路規模越來越大，復雜程度越來越高，已經可以將整個系統集成為一個芯片。目前已經可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術的發展，21世紀的微電子技術將從目前的3g時代逐步發展到3t時代（即存儲容量由g位發展到t位、集成電路器件的速度由ghz發展到燈thz、數據傳輸速率由gbps發展到tbps，注：1g=109、1t=1012、bps：每秒傳輸數據位數）。
正是在需求牽引和技術推動的雙重作用下，出現了將整個系統集成在一個微電子芯片上的系統芯片（system on a chip，簡稱soc）概念。
系統芯片（soc）與集成電路（ic）的設計思想是不同的，它是微電子設計領域的一場革命，它和集成電路的關系與當時集成電路與分立元器件的關系類似，它對微電子技術的推動作用不亞于自50年代末快速發展起來的集成電路技術。
soc是從整個系統的角度出發，把處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個（或少數幾個）芯片上完成整個系統的功能，它的設計必須是從系統行為級開始的自頂向下（top－down）的。很多研究表明，與ic組成的系統相比，由于soc設計能夠綜合并全盤考慮整個系統的各種情況，可以在同樣的工藝技術條件下實現更高性能的系統指標。例如若采用soc方法和0．35μm工藝設計系統芯片,在相同的系統復雜度和處理速率下，能夠相當于采用0．18～0.25μm工藝制作的ic所實現的同樣系統的性能；還有，與采用常規ic方法設計的芯片相比,采用soc設計方法完成同樣功能所需要的晶體管數目約可以降低l～2個數量級。
對于系統芯片（soc）的發展，主要有三個關鍵的支持技術。
（1）軟、硬件的協同設計技術。面向不同系統的軟件和硬件的功能劃分理論（functional partition theory），這里不同的系統涉及諸多計算機系統、通訊系統、數據壓縮解壓縮和加密解密系統等等。
（2）ip模塊庫問題。ip模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結構設計；和硬核，基于工藝的物理設計、與工藝相關，并經過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。cmos的cpu、dram、sram、e2prom和flash memory以及a／d、d／a等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎，在速度與功耗上經過優化并有最大工藝容差的模塊最有價值?，F在,美國硅谷在80年代出現無生產線（fabless)公司的基礎上，90年代后期又出現了一些無芯片（chipless）的公司,專門銷售ip模塊。
（3）模塊界面間的綜合分析技術,這主要包括ip模塊間的膠聯邏輯技術（glue logic technologies）和ip模塊綜合分析及其實現技術等。
微電子技術從ic向soc轉變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術新發展的里程碑。通過以上三個支持技術的創新,它必將導致又一次以系統芯片為主的信息技術上的革命。目前，soc技術已經嶄露頭角，21世紀將是soc技術真正快速發展的時期。
在新一代系統芯片領域，需要重點突破的創新點主要包括實現系統功能的算法和電路結構兩個方面。在微電子技術的發展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設計技術的發展起到了非常重要的作用,目前神經網絡、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結構可以帶動一系列的應用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領域,因此算法應是今后系統芯片領域研究的重點學科之一。在電路結構方面,在系統芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結構已經不是傳統意義上的cmos結構，因此需要發展更靈巧的新型電路結構。另外，為了實現膠聯邏輯（glue logic）新的邏輯陣列技術有望得到快速的發展,在這一方面也需要做系統深入的研究。
5 微電子與其他學科的結合誕生新的技術增長點
微電子技術的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產出具有高可靠性和高精度的微電子結構模塊。這種技術一旦與其它學科相結合,便會誕生出一系列嶄新的學科和重大的經濟增長點，這方面的典型例子便是mems（微機電系統）技術和dna生物芯片。前者是微電子技術與機械、光學等領域結合而誕生的，后者則是與生物工程技術結合的產物。
微電子機械系統不僅是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合，實現了微電子與機械融為一體的系統。mems將電子系統和外部世界聯系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉換成電子系統可以認識的電信號，而且還可以通過電子系統控制這些信號，發出指令并完成該指令。從廣義上講，mems是指集微型傳感器、微型執行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統以及電源于一體的微型機電系統。mems技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，它幾乎涉及到自然及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、光學、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等〖3〗。
mems的發展開辟了一個全新的技術領域和產業。它們不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統所不能完成的任務。正是由于mems器件和系統具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優異及功能強大等傳統傳感器無法比擬的優點,因而mems在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應用于制導、衛星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統（abs）、穩定控制和玩具；微流量系統和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息mems系統將在射頻系統、全光通訊系統和高密度存儲器和顯示等方面發揮重大作用；同時mems系統還可以用于醫療、光譜分析、信息采集等等?，F在已經成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。
mems技術及其產品的增長速度非常之高，目前正處在技術發展時期，再過若干年將會迎來mems產業化高速發展的時期。2000年，全世界mems的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關的市場達到1000億美元。
目前，mems系統與集成電路發展的初期情況極為相似。集成電路發展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發展。集成電路技術的進步,加快了計算機更新換代的速度，對cpu和ram的需求越來越大,反過來又促進了集成電路的發展。集成電路和計算機在發展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命?，F階段的微機電系統專用性很強，單個系統的應用范圍非常有限,還沒有出現類似于cpu和ram這樣量大面廣的產品。隨著微機電系統的進步，最后將有可能形成像微電子技術一樣有廣泛應用前景的新產業，從而對人們的社會生產和生活方式產生重大影響。
當前mems系統能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統理論與基礎技術方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎技術可以高效地設計制造出所需的微系統；第二是找準應用突破口，揚長避短，以特別適合微系統應用的重大領域為目標進行研究,取得突破，從而帶動微系統產業的發展。在mems發展中需要繼續解決的問題主要有：mems建模與設計方法學研究；三維微結構構造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學和熱學研究；mems的表征與計量方法學；納結構與集成技術等。
微電子與生物技術緊密結合誕生的以dna芯片等為代表的生物芯片將是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。它是以生物科學為基礎，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品系，并與工程技術相結合進行加工生產，它是生命科學與技術科學相結合的產物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關注。目前最有代表性的生物芯片是dna芯片。
采用微電子加工技術，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達萬種dna基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內檢測或發現遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。
dna芯片的基本思想是通過生物反應或施加電場等措施使一些特殊的物質能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前stanford和affymetrix公司的研究人員已經利用微電子技術在硅片或玻璃片上制作出了dna芯片〖4〗。他們制作的dna芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層dna纖維。不同的dna纖維圖案分別表示不同的dna基因片段，該芯片共包括6000余種dna基因片段。dna（脫氧核糖核酸）是生物學中最重要的一種物質，它包含有大量的生物遺傳信息，dna芯片的作用非常巨大，其應用領域也非常廣泛：它不僅可以用于基因學研究、生物醫學等，而且隨著dna芯片的發展還將形成微電子生物信息系統，這樣該技術將廣泛應用到農業、工業、醫學和環境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的ic芯片一樣無處不在。
目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術及超分子自組裝技術，在固體芯片表面構建的微分析單元和系統，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞以及其它生物組分的準確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現技術、基于生物芯片的生物信息學以及高密度生物芯片的設計、檢測方法學等等。
6 結 語
在微電子學發展歷程的前50年中，創新和基礎研究曾起到非常關鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學的出現、新一代soc的發展、mems和dna芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創新成果的誕生。
回顧20世紀后50年，展望21世紀前50年，即百年的微電子科學技術發展歷程，使我們深切地感受到，世紀之交的微電子技術對我們既是一個重大的機遇，也是一個嚴峻的挑戰，如果我們能夠抓住這個機遇，立足創新，去勇敢地迎接這個挑戰，則有可能使我國微電子技術實現騰飛，在新一代微電子技術中擁有自己的知識產權，促進我國微電子 產業的發展，為迎接21世紀中葉將要到來的偉大的民族復興奠定技術基礎，以重鑄中華民族的輝煌！
參考文獻
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獲得自費生獎學金對我是一項崇高的榮譽。在國外攻讀博士學位期間，遇到了種種的困難，包括語言障礙、儀器操作、撰寫論文等，但是在導師的指導、家人的關愛和朋友的幫助下，克服了所有的難題。在此特別感謝所有幫助過我的人，尤其要感謝祖國的支持與培養。——白振華
白振華，2011年“國家優秀自費留學生獎學金”獲獎者。1983年出生，2005年獲內蒙古大學電子科學與技術專業學士學位，2008年獲河北工業大學微電子學與固體電子學專業碩士學位，2012年獲日本神戶大學光學工程專業博士學位。畢業后在新加坡南洋理工大學進行1年博士后研究，目前在美國艾奧瓦州立大學繼續研究工作。研究方向為開發高效的可見及紅外光區域熒光納米材料，應用于激光及生物成像方面。留學期間，在國際知名學術期刊上發表文章13篇，其中7篇為第一作者。
在美國留學的5年，是學業充實的5年，也是充滿艱辛和坎坷的5年。能夠獲得自費生獎學金，我十分感激國家對海外學子的殷切關懷。它不僅是對我們學業成就的一種肯定，更激勵著我們今后在科研的道路上披荊斬棘，有朝一日運用自己所學為祖國的繁榮發展添磚加瓦?！?/p>
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