時間：2023-03-21 17:12:47
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關鍵詞微電子技術集成系統微機電系統DNA芯片
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。可以毫不夸張地說，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（siliconage）〖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（SystemOnAChip，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，DNAChip等。
221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GordonE．Moore1965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“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”。“bottomup”最重要的領域有二個方面：
(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）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小（αF），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－dotCellularAutomata)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“bottomup”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“Scalingdown”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（SystemOnAChip）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（SystemOnAChip，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（FunctionalPartitionTheory），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FlashMemory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。現在,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（gluelogictechnologies）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（GlueLogic）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。現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。現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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[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.
[3]張興、郝一龍、李志宏、王陽元。跨世紀的新技術－微電子機械系統。電子科技導報，1999，4：2
[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997
微電子論文3100字(一)：微電子控制機電設備在工業中的具體應用論文
摘要：在科學技術快速進步的背景下，工業自動化水平取得了比較明顯的提升，在機械制造方面表現的更加明顯，基于各種因素的影響，微電子技術得到了相對廣泛的應用。基于此，本文詳細分析了微電子控制機電設備在工業中的應用，希望能夠為實際提供良好的借鑒意義，以供參考。
關鍵詞：微電子；機電設備；工業；應用探討
信息技術的發展以及先進電子設備的產生催生了機電一體化時代的到來，所謂的機電一體化技術是把電工電子技術、機械技術、信息技術、微電子技術、接口技術、傳感器技術、信號變換技術等一系列技術結合，再綜合應用于實際的綜合技術，現代化自動生產設備可以說為機電一體化的設備。微型計算機在機電一體化系統的作用能夠總結成如下三點：第一，直接控制機械工業生產過程；第二，機械工業生產期間加強各物理參數的自動測試，進行測試結果的顯示記錄，在計算、存儲、分析判定并處理測量參數或指標；第三，進行機械生產過程的管理與監督。機電一體化系統里微電子控制機電設備怎樣進行適宜計算機選擇，怎樣設計硬件系統，怎樣組織軟件開發，怎樣對現有計算機系統等進行維護與使用是相當關鍵的，也是值得探索的
課題。
1微電子控制機電設備系統的組成和原理
在某微電子控制機電系統當中，主要是由PLC、管路壓力變送器、變頻器等多種設備組成的。在控制系統當中，管路壓力變送器主要是檢測控制輔助沖量、管路水壓、蒸發量等三個變量，接著將數據信號向PLC當中傳送，并且通過PLC進行分析和計算，將信號發送信號控制器，通過信號控制器來控制水泵運轉，在設計系統的過程中需要與實際情況合理的進行結合，并且對變頻器的輸出頻率進行確認，輸出頻率在整個系統設計過程中具有非常重要的意義，和系統的控制息息相關，在確定系統輸出頻率是需要綜合性的分析和考慮用水量以及揚程參數等。在整個系統當中控制流程的用水量變化，主要是通過壓力變送器向PLC傳送的通過PLC進行分析和計算，可以有效的調節循環泵的頻率，合理的分配能源，讓工作的效率提高，起到節約資源的
作用。
2微電子控制機電設備在工業中的具體應用
1）可編程序控制器（PLC）的應用。從PLC的角度進行分析，其主要優勢在于具有很強的控制能力，而且穩定性較高，機身體積相對較小，可以有效的和其他的配件進行組合。在工業生產的過程中，因為機電設備往往會占據一定的面積，如果想讓其廠房中的占比較高，就一定要注意讓廠房的空余面積加大，盡量讓控制器的數量減少，讓機電設備的數量增多，與此同時還需要注意PLC的節能性較高相比，其他的控制系統可以節約資源，讓工業生產的成本支出降低，讓企業的經濟效益增加，由于PLC設備可以有效的和其他設備之間進行組合，可以靈活方便的在廠房當中進行布設，讓一機多用。可以實現讓廠房的設備結構進一步得到簡化，對設備維護中耗費的人力物力進行控制，減少人力輸出，可以將人力有效的分配到工業生產當中，讓生產資料的利用效率提高。PLC的另一大優勢在于可以通過現場總線和生產設備之間
進行連接，有效的監控工業生產，可以動態化的監控生產的全過程，確保在生產過程中，第一時間解決生產時產生的故障，避免由于機械故障而導致生產進度停滯，讓設備的維護開支得到控制，PLC的計算速度很快，可以輕松的對生產時的任何變動進行管理和控制，有效的防止由于設備變化控制器無法及時應對而產生的問題，PLC還可以進行相關的升級，伴隨當前經濟快速發展，就算生產線當中的產品產生了變動，只需要正確的調整，控制程序也可以符合新產品生產的具體需求。
相比于其他編程操作，PLC控制器在編程的過程中較為方便，員工通過短時間的訓練就可以熟練的掌握編程的技巧，在實際操作的過程中工作步驟相對較為簡單，可以很容易的掌握設備的維修安裝以及操作，由于PLC自帶程序編輯器只需要工作人員了解梯形語言，就可以對其進行熟練的掌握。對控制器的工作語言進行了解，當出現故障的時候可以及時的調整和處理控制器。
2）變頻器調速器的作用。變頻器工作狀態分作自動與手動兩類，手動工作狀態即在PLC結束工作后展開的人工操作行為，經電位器調節能對變頻器輸出頻率進行給定。自動工作狀態實質是PLC輸出信號為變頻器輸出頻率展開控制。和傳統調節閥控制方式相比，PLC控制可節電，更好進行水泵磨損控制，在延長設備壽命與實現系統自動化水平提升中發揮了重要作用。
第一，和傳統正弦波控制技術相比，因變頻器用到了電壓空間矢量控制技術，先進性和獨特性在性能上得到充分凸顯，同時因其特有的低速轉矩大、運行穩定性強、諧波成分小等特征，這對我國電網而言輸出電壓自動調整功能能充分進行優勢發揮。第二，變頻器具備外部端子、鍵盤電位器與多功能段子等一系列操作方式，功能完善，可輸入多種模擬信號（如電流、電壓、頻率等效范圍檢測，轉速追蹤等）；并且變頻器可實現擺頻運行與程序運行等一系列模式。第三，因變頻器全系列元件應用的是西門子產品，有極強的保護性能，可靠穩定，能很好的避免過流、短路、過壓等問題，確保本機能正常運行。并且變頻器有良好的絕緣耐壓性，產品質量好，設定簡單等使得其有更強的適用性。
3）電路發揮的作用。在安裝PLC和變頻器的時候，保證電路的穩定是保障工作的必要。電路在安裝過程中，應該采取邊安裝邊測電的方式，這樣更能使電流穩定，這同樣屬于工作期間需引起重視的關鍵環節。在電路安裝完畢之后，不要急著通電，應該先再次檢查電路是否安裝正確，查看是否有少安裝或者多安裝的情況。另外，測量一下接觸元器件的連接點，這樣可以發現一些接觸不良的地方，若有漏電情況應該及時對此進行維修。電路在工業中也是起到了很大的作用，在安裝電路的時候，一定要小心謹慎，綜合考慮多方面因素，不要遺漏一些小問題，有時一些小問題也可能出大錯，保證電路的穩定才能更好地協調其他設備的安裝穩定。應認真復查電路，查看電路有無正確安裝，或存在設備多安裝或少安裝的現象，同時應認真檢測每個接觸元器件連接點，明確有無接觸不良或短路現象，若發生漏電務必要及時維修與處理。電路調試的具體流程總結如下：
第一，應認真查看明確電路整體狀況，了解電路面板線有無準確連接，有無看似連接實際并未連接的線，或易短路的線；是否存在兩條或多條線混淆的情況；此后，使用最小量程檔的萬用表對電路面板進行檢查，查看開路處和閉路處有無正確開路與閉路，地線是否漏接，電源連線連接的安全性等，同時需測量電源有無短路現象。測量期間可直接進行元器件連接點測量，如此可明確有無以上情況的同時又弄清楚是否存在接觸點不良現象。第二，電路調試過程的關鍵環節之一即硬件電路調試。調試期間務必要注意細小環節的把控，根據電路功能原理做好各個單元電路的調試，再作整體調試，后進行整個電路的調試。電路在工業生產里發揮的作用是相當大的，電路安裝過程里務必要綜合考量多方因素，認真謹慎，切不可遺漏或放過存在的小問題，確保電路穩定性得到保障。
3結束語
微電子控制機電設備的組成包括變頻調速器、可程序控制器等，由于操作相對簡便、效果好，在工業中發揮了不可忽視的作用。微電子控制機電設備在實踐中不斷完善，將理論與實踐相互結合，明確各個方面的要點，有效提升生產效率，在工業領域發揮出最大化價值，推動社會進步和發展。推動電子設備的可持續發展也是當今社會經濟發展所提出的必然要走的道路，順應經濟發展的趨勢，才能不落后于其他國家的工業化改革。
微電子畢業論文范文模板(二)：關于現階段國家示范性微電子學院建設的幾點思考論文
[摘要]文章淺述了國家示范性微電子學院的建設背景及歷程。借鑒示范性軟件學院建設經驗并結合現階段浙江大學示范性微電子學院建設經驗，從學科劃分、考核體系、校企合作、平臺建設和國家支持等方面進行思考和總結，闡述如何圍繞“以人才培養為中心”和“產學協同育人”這兩個核心問題，進行國家示范性微電子學院建設。
[關鍵詞]示范性微電子學院；集成電路；人才培養；產學協同
[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”。現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所高校籌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。可以大膽設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。“工程實踐”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
從軟件學院的建設經驗來看，建設成功與否與國家和學校的支持息息相關。因為軟件學院建設經費自籌，所以從建立之初，就面臨著資金的壓力。從十多年后的評估結果來看，發展得好的軟件學院與學校的長期支持密不可分；純粹依靠企業、學費等來進行市場化運作則很難實現。以浙江大學軟件學院為例，軟件學院之所以能在寧波辦學，首先與寧波市政府給予啟動資金、場地、師資、經費等全面的支持分不開，此外，與浙大持續的師資、運營等投入也密不可分，可以說寧波市政府和浙大的支持二者缺一，浙大軟件學院就不會有今天的規模。從產業性質來看，因為集成電路行業對硬件的要求要比軟件行業高很多，這就決定了微電子學院的硬件投入要比軟件學院投入要大得多，所以微電子學院勢必更需要從國家、從學校爭取更多可持續的資金，如專項經費、低息貸款等，這樣才有可能實現跨越式的發展。
ICICS 2013將為國內外信息安全學者與專家齊聚一堂，提供探討國際信息安全前沿技術的難得機會。作為國際公認的第一流國際會議，ICICS 2013將進一步促進國內外的學術交流，促進我國信息安全學科的發展。本次學術會議將由中國科學院軟件研究所、北京大學軟件與微電子學院和中國科學院信息工程研究所信息安全國家重點實驗室主辦，并得到國家自然基金委員會的大力支持。
會議論文集均由德國Springer出版社作為LNCS系列出版。ICICS2013歡迎來自全世界所有未發表過和未投遞過的原始論文，內容包括訪問控制、計算機病毒與蠕蟲對抗、認證與授權、應用密碼學、生物安全、數據與系統安全、數據庫安全、分布式系統安全、電子商務安全、欺騙控制、網格安全、信息隱藏與水印、知識版權保護、入侵檢測、密鑰管理與密鑰恢復、基于語言的安全性、操作系統安全、網絡安全、風險評估與安全認證、云安全、無線安全、安全模型、安全協議、可信計算、可信賴計算、智能電話安全、計算機取證等，但又不局限于此內容。
作者提交的論文，必須是未經發表或未并行地提交給其他學術會議或學報的原始論文。所有提交的論文都必須是匿名的，沒有作者名字、單位名稱、致謝或其他明顯透露身份的內容。論文必須用英文，并以 PDF 或 PS 格式以電子方式提交。排版的字體大小為11pt，并且論文不能超過12頁（A4紙）。所有提交的論文必須在無附錄的情形下是可理解的，因為不要求程序委員閱讀論文的附錄。如果提交的論文未遵守上述投稿須知，論文作者將自己承擔論文未通過形式審查而拒絕接受論文的風險。審稿將由3位程序委員匿名評審，評審結果為：以論文形式接受；以短文形式接受；拒絕接受。
ICICS2013會議論文集可在會議其間獲取。凡接受論文的作者中，至少有1位必須參加會議，并在會議上報告論文成果。
投稿截止時間：2013年6月5日 通知接受時間：2013年7月24日 發表稿提交截止時間：2013年8月14日
會議主席：林東岱 中國科學院信息工程研究所 研究員
程序委員會主席：卿斯漢 中國科學院軟件研究所、北京大學軟件與微電子學院 教授
Jianying ZHOU博士 Institute for Infocomm Research，新加坡
程序委員會：由國際和國內知名學者組成（參看網站 http：//icsd.i2r.a-star.edu.sg/icics2013/）
中職電子商務是一門既重理論又講究實踐操作的學科，其主要知識點包括Internet應用、網上支付、信息安全、網店開設推廣、商品知識、網店美工、電子商務物流和客戶服務等等。例如電子商務物流中不同材質商品的包裝，為了防止因商品包裝而產生的客戶投訴甚至退單的情況發生，不同類型商品均有其打包的注意事項和操作流程，如易變形易碎品需使用輕質填充物防止商品變形打碎，還有首飾類、衣服、鞋包、電子產品、液體類、書刊等商品，在教學中都會進行商品包裝實操訓練。因受場地和設備的限制，教師在全班演示操作后，不可能令所有學生看清楚并馬上掌握，大多學生即使在課堂上領會操作要點，但過后又可能忘記，還得再次請教老師或其他同學。教育理論表明，知識的掌握在于重復，這就要求學生在課堂上學到的知識，在課后要及時反復學習，溫故而知新。教師在組織電子商務項目教學時，可以利用微信的語音或圖文功能將學習任務的主題、要求和學習要點發送給學生，學生在完成項目學習任務過程中，可以隨時隨地的打開微信查看圖文，重聽教師的講授內容，從視覺和聽覺上開拓學習思路。這樣既能及時解答學生的疑問，又減輕了教師的工作量。上例中教師可以通過微信將不同商品包裝的教學演示視頻短片發給學生，使學生能夠隨時隨地拿出手機觀摩復習。學生反映，他們通過微信可以將課外的零碎時間利用來學習，如車站、廁所、宿舍、公交車、床上等都是他們學習的好地方，這對于學生熟練掌握初步習得的技能是非常有利的。
二、加強互動教學，拉近師生情感
中職電子商務教學質量的提高離不開良好的課堂教學，然而在課堂中學生不可能和教師有更多的交流，即使在課外也不可能有過多的時間交流。有些學生性格比較內向，平時不愿意和教師或同學面對面交流，加上中職學校教師一般都擔任多個班級的課程，工作量較大，沒有更多的時間與學生面對面的接觸和解答學生的疑問，師生之間缺少實時互動與交流。反而有很多學生喜歡通過微信與老師交流，教師利用微信的互動功能加強與學生的交流，了解學生的需要，解答學生的問題。微信可以將通訊錄中的一部分人組建在一起群聊，群成員的發言，其他成員可以及時聽到看到，還能一起對講，群聊中被人@到，也會收到提醒。教師在進行電子商務項目分組教學時，同組學生組建一個微信群，并給微信群起個響亮易記的名字，教師也是這個微信群的成員之一。成員可以隨時聯系，互相探討學習任務，教師在微信群能夠及時了解學生的學習情況和學習小組的任務完成進度，隨時解答學習小組的疑問和及時調整學習內容。同時，教師還要組建一個班級微信群，將所有學習小組的成員都拉進群，并邀請電子商務行業的專家加入。
在班級微信群，學習小組互相分享學習成果，交流學習心得和體會，還可以通過語音、圖文和拍照等功能形象生動地提問，并及時得到行業專家、老師和其他同學的解答，促進學習任務的完成，激發學生的潛能，培養學生協作學習的習慣。例如，在客戶服務課程教學過程中，教師可以利用微信群對全班學生進行分組，通過微信的語音交流功能，指導學生分組進行“接待客戶來電咨詢”、“處理客戶退換貨”的電話客服的教學。學生在不同地點分別扮演客戶、客服、發貨員等不同的電子商務角色，創設出近乎真實的工作場景，教師和其他同學還能夠在現場監聽語音內容，分析比較學習任務的完成效果，更好地改進學習。利用微信的語音功能，行業專家、老師和學生都能聽到對方親切的話語，在學習知識的同時，感受到對方的熱情，拉近了彼此之間的感情。良好的師生感情有利于增強學生學習的自信心，增加學生對教師的信賴，挖掘學生學習電子商務專業知識的動機，使學生真正“愛學”、“樂學”。
三、拓寬知識面，延伸知識深度
在有限的課堂教學中，教師為了完成教學計劃規定的任務，不可能在課堂中講授更多的電子商務最前沿的知識，也不可能在課堂中熟悉所有學生，了解學生的知識掌握程度，做到因材施教。電子商務是信息技術發展的產物，日新月異的互聯網技術造就了諸如O2O、跨境電子商務、移動電子商務等新型的電子商務模式。然而，中職學校電子商務專業受到教材、設備和教學軟件更新速度過慢的影響，同時中職學校電子商務的專業教師有很大一部分是非本專業出身或由計算機信息類專業、財經類專業的教師擔任，這二個原因導致電子商務專業的學生在學習電子商務專業知識時更多只能停留在教材內容范圍，根本不能適應電子商務的高速發展，更談不上以就業為導向了。微信的公眾平臺即微信公眾號，可以幫助教師和學生獲取電子商務的最新動態和前沿知識。公眾號分為服務號和訂閱號，服務號是企業開展業務、信息的公眾服務平臺；訂閱號為媒體和個人提供一種新的信息傳播方式，構建與讀者之間更好的溝通模式。因此，學生通過關注電子商務企業的服務號或訂閱號，比如“賣家吧”、“騰訊電商那些事”、“網迷電商”等，這些服務號或訂閱號都會定期推送電子商務最新的消息和技術給關注的微信用戶，教師和學生通過查閱這些消息就可以很方便地了解電子商務前沿新聞和最新動態，及時把握電子商務發展動向，有意識地拓寬學習的視野，往更深層次地理解電子商務知識。
基于微信訂閱號對個人開放申請和良好的互動模式，教師在微信公眾平臺申請用于電子商務教學的訂閱號，要求電子商務專業的學生添加此訂閱號，教師就可以很方便地在網頁版的微信公眾平臺或通過手機微信公眾號助手的群發功能，將電子商務內容及時快速地推送到每位學生的手機、平板電腦等移動終端。教師還可以通過公眾平臺的編輯模式設置“消息自動回復”和“關鍵詞自動回復”，學生向訂閱號提問或回復，就能自動獲取想了解的電子商務內容，而且內容可以是文字、圖片、語音和視頻。例如，筆者申請開通了電子商務學習的訂閱號“studyec”，要求電子商務專業的學生添加并關注，筆者在用戶管理后臺將電子商務專業的學生按不同年級和知識層次進行分組，有針對性地按分組群發圖文、語音和視頻等形式的教學內容。比如使用語音方式布置課外作業和解答學生的疑問，鼓勵學生用心學習，設置自動回復消息開設O2O電子商務模式的專題知識拓展，學生只要回復相應的數字，即可獲得相應的知識內容或知識難點，延伸了課堂。學生學習的自由度大了，主動性也提高了，也能把零散的時間用在學習上，更重要的是滿足了不同層次學生的需要，真正做到“因材施教”。
四、分享學習成果，反思學習過程
微信朋友圈將微信的圈中好友緊密聯系在一起，通過朋友圈，能夠分享圖文、語音、視頻和鏈接，圈中好友點擊閱讀、參與評論。在學習電子商務項目任務的過程中，學生通過微信朋友圈“曬”照片、談心得、分享學習成果，圈中好友評論、回復，在分享和評論中反思學習過程，總結學習經驗，改進學習方式方法。例如，在學習簽名郵件和加密郵件收發的項目內容時，教師組織學生通過微信朋友圈分享如何收發簽名和加密郵件以及操作過程中最該注意的問題，分享學習的喜悅，反思學習過程中的不足，總結Outlook和Foxmail軟件進行簽名郵件和加密郵件收發的優缺點，師生們踴躍發言，或提出疑問，或解答迷惑，一個無形而卓有成效的分享討論圈就此展開。
五、輕松點贊，收獲評價
學生的學習任務完成得如何？學習成果有沒有達到教學目標？通常需要進行定性和定量評價，教師預先按照制定的評價量規設計學習過程或學習成果評價表，組織學生進行自評、他評和教師評，最后統計評價結果。在微信朋友圈發表觀點，分享有價值的信息，常常得到圈中好友的點贊，點贊越多，證明信息越受好友歡迎，越能體現信息主人的成就。教師可以巧妙地利用微信點贊的功能，快速有效地組織教學評價。例如，學生通過微信朋友圈分享簽名郵件和加密郵件的學習成果，教師組織學生在規定時間范圍內對學習成果進行點贊和評論，最后要求學生將點贊和評論結果截圖發送給老師和班級微信群，老師和全班同學都可以及時了解評價結果，反思和改進教學。點贊和評論的主體可以是學生本人、其他同學和老師，點贊的個數相當于定量評價，文字評論相當于定性評價，體現了評價的趣味性、評價主體的多樣性和評價方式的全面性。
六、微信在電子商務教學中應用的注意問題
第一，教學中不能過分依賴微信。
微信雖然給電子商務教學帶來便利，對電子商務知識的掌握起到促進作用，但是電子商務還是應該以課堂教學為主，微信只能起到輔助教學的作用，是課堂教學的有益補充。因此，教學中需要運用微信時一定要計劃周詳，突出教師的主導作用和學生的主體地位，以提高教學效果為前提。
第二，加強信息的管理和更新。
微信畢竟是基于移動互聯網的聊天交流工具，因此在利用微信進行電子商務教學過程中，教師應該嚴格控制學生使用微信時不偏離學習內容而轉為娛樂，要經常監聽學生發送的信息是否合法合理，絕對不允許胡言亂語和發送不切實際的信息。教師在利用微信公眾平臺時千萬不能因過分強調群發功能，卻忽視了電子商務知識的傳授和教學互動，還要兼顧不同層次學生的學習需求，否則就和垃圾郵件、垃圾短信沒什么區別了。同時，要注意教師訂閱號的信息更新，如果長時間不更新訂閱號的電子商務信息，粉絲就會流失，就會失去訂閱號的互動教學功能。因此，定期更新電子商務的新知識、新聞、動態，甚至電子商務人物的故事案例，對于師生用好微信教學都是極為關鍵的。
第三，盡可能使用語音交流，利于增進情感。
關鍵詞：特色專業建設；復旦大學；微電子學；創新人才培養
復旦大學“微電子學與固體電子學”學科有半個多世紀的深厚積累。20世紀50年代，謝希德教授領導組建了全國第一個半導體學科，培養了我國首批微電子行業的中堅力量。60年代研制成功我國第一個鍺集成電路。1984年，經國務院批準設立微電子與固體電子學學科博士點，1988年、2001年、2006年被評為國家重點學科。所在一級學科于1998年獲首批一級博士學位授予權，設有獨立設置的博士后流動站和長江特聘教授崗位，建有“專用集成電路與系統”國家重點實驗室，1998年和2003年被列入“211”工程建設學科，2000年被定為“復旦三年行動計劃”重中之重學科得到學校重點支持，2005年獲“985工程”二期支持，建設“微納電子科技創新平臺”。
長期以來復旦大學微電子學教學形成了“基礎與專業結合，研究與應用并重，創新人才培養國際化”特色。近年來，在教育部第二批高等學校特色專業建設中，我們根據國家和工業界對集成電路人才的要求，貫徹“國際接軌、應用牽引、注重質量”的教學理念，制定了復旦大學“微電子教學工作三年計劃大綱”并加以實施，在高端創新人才培養方面對專業教學的特色開展了深層的挖掘和拓展。
一、課程體系的完善和課程建設
微電子技術的高速發展要求微電子專業課程體系在相對固定的框架下不斷加以更新和完善。
我們設計了“復旦大學微電子學專業本科課程設置調查表”，根據對于目前工作在企業、大學和研究機構的專業人士的調查結果，制定了新的微電子學本科培養方案。主要修改包括：
（1）加強物理基礎、電路理論和通信系統課程。微電子學科，特別是系統芯片集成技術，是融合物理、數學、電路理論和信息系統的綜合性應用學科。因此，在原有課程基礎上，增加了有關近代物理、信號與通信系統、數字信號處理等課程，使微電子學生的知識覆蓋面更寬。
（2）面向研究、應用和學科交叉的需要，增加專業選修課程。如增加了電子材料薄膜測試表征方法、射頻微電子學、鐵電材料與器件、Perl語言、計算微電子學、實驗設計及數據分析等課程，為本科生將來進一步從事研究和應用開發打下基礎。
（3）強調能力和素質訓練，高度重視實驗教學。開設了集成電路工藝實驗、集成電路器件測試實驗、集成電路可測性設計分析實驗及專用集成電路設計實驗等從專業基礎到專業的多門實驗課。
在課程體系調整完善的同時，還對于微電子專業基礎課和專業必修課開展了新一輪的課程建設。包括：
（1）精品課程的建設。幾年來，半導體物理、集成電路工藝原理、數字集成電路設計經過建設已經獲得復旦大學校級精品課程。其中半導體物理和集成電路工藝原理課程獲得學校的重點資助，正在建設上海市精品課程。另有半導體器件原理和模擬集成電路設計正在復旦大學校級精品課程建設之中，有望明年獲得稱號。
（2）增加全英語教學和雙語教學課程。為了滿足微電子技術的高速發展和學生盡快吸收、學習最新知識的需求，貫徹落實教育部“為適應經濟全球化和科技革命的挑戰，本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學”的要求，在本科生專業課的教學中新增全英語教學課程3門，雙語教學課程4門。該類專業課程的開設也為微電子專業的國際交流學生提供了選課機會。
（3）教材建設。為了配合課程體系的完善和補充更新專業知識，除了選用一些國際頂級高校的教材之外，還依據我們的課程體系組織編寫了一系列專業教材和論著。有已經出版的《深亞微米FPGA結構與CAD設計》、《Modern Thermodynamics》、《現代熱力學－基于擴展卡諾定理》，列入出版計劃的《半導體器件原理》、《超大規模集成電路工藝技術》和《計算機軟件技術基礎》。另外根據課程體系的要求對實驗用書也進行了更新。
為了傳承復旦微電子學的豐富教學經驗和保證教學質量，建立了完備的教學輔導制度，如課前試講、課中聽課及聘請經驗豐富的退休老教師與青年教師結對子輔導等。每學期聽課總量和被聽課教師分別均超過所授課程和任課教師人數的50%以上。對所有聽課結果進行了數據分析，并反饋給任課教師，為教師改進教學提供了有益的幫助。在保證教學內容的情況下，鼓勵教師嘗試新的教學手段，實現所有必修課程的電子化，建立主要必修課程的網頁，完全公開提供所有課件信息，部分課件獲得超過15000次的下載量。青年教師還獨創了“移動課堂”的授課新方法，該方法能夠完整復制課堂教學，既能高清晰展示教學課件的內容，又能把教師課上講解的聲音、動作及臨時板書全部包含在內，能夠使用大眾化的多媒體終端進行播放，隨時隨地完美重現課堂講解全過程。
通過國際合作的研究生項目及教師出國交流，復旦大學微電子學專業教師的教學水平得到進一步提升。在研究生的聯合培養項目（如復旦-TU Delft碩士生項目、復旦-KTH碩士生/博士生項目等）中海外高校教師來到復旦全程教授所有課程，復旦配備青年教師跟班聽課和擔任課程輔導。這使得青年教師的授課理念、授課方式及授課水平都有大幅提高。同時，由于聯合培養項目及其他合作項目，復旦的青年教師也被邀請參與海外高校的教學，擔任對方課程的主講，青年教師利用交流的機會，引進海外高校的一些課程用于補充復旦微電子的培養方案。這些都為集成電路專業特色的挖掘和拓展起到重要的作用。
經過幾年的努力，微電子專業的教學水平普遍得到提升，在教學評估中得到各個方面的好評。
二、培養方法的改進和創新
培養適應時代要求的微電子專業創新人才也需要在培養方法上加以改進和創新。
針對微電子工程的特點，在堅持扎實的理論的基礎上，強調理論聯系實際，開展實踐能力訓練。在學校的支持下，教學實驗室環境得到及時更新，幾個方面的實驗教學在國內形成特色。
（1）本科的集成電路工藝實驗可以在學校自己的工藝線上完成芯片的清洗、氧化、擴散、光刻、蒸發、腐蝕等基本工藝制作步驟，為學生完整掌握集成電路制造的基本能力提供了很好的實際訓練。
（2）在集成電路測試方面，結合自動化測試機臺（安捷倫SoC93000ATE），開設了可測性設計課程，附帶實驗。
（3）集成電路設計課程都附帶課程項目實踐，培養了學生實際設計能力和素質，取得很好效果。
通過課程教學訓練學生創新思維和分析問題的能力。嘗試開設了部分本科生和研究生同時共同選修的研討型課程。在課程學習的過程中，本科生不僅可以得到研究生的指導，在課堂上就某些課程內容進行探究，還可以在開展課程設計時在小組內和研究生同學共同開展小型項目研究，對于提高本科生進一步學習微電子專業的興趣和培養他們發現問題解決問題的能力有很大的幫助。
參加科研無疑是培養學生創新能力的一個最為有效的途徑。配合復旦大學的要求，微電子學專業在本科階段，持續設置多種科研計劃，給予本科生進實驗室開展科研以支持。
（1）大一的“啟航”學術體驗計劃。計劃鼓勵大一學生在感興趣的領域進行探究式學習和實踐，為學生打造一個培養創新意識，鍛煉學術能力的資源平臺。“啟航”學術體驗計劃的所有學術實踐項目均來自各個微電子專業的導師，學生通過對感興趣的項目進行申報與自薦的形式申請加入各學術實踐小組。引導學生領略學科前沿，體驗研究樂趣。
（2）二、三年級曦源項目。項目建立在學生自主學習和創新思想的基礎上，鼓勵志同道合的同學組成研究團隊，獨立提出研究方向，尋找合適的指導教師。加入自己感興趣的研究方向的團隊。在開放課題列表中尋找合適的課題方向，并向該課題指導教師進行申請。還有更多的學生在大三甚至更早就進入各個研究小組，參與教授領導的各類國家級、省部級項目及來自企業、海外等的合作項目的研究。在完成的計劃和項目成果之外，學生們還在收集文獻資料、獲取信息的能力，發現問題、獨立思考的能力，運用理論知識解決實際問題的能力，設計和推導論證、分析與綜合的能力，科學實驗、發明創造的能力，寫作和表說的能力等方面，都有不同的收獲。
通過學生參加國際交流活動及外籍教師講授課程給學生提供國際化的培養，提供層次更高、路徑多元的培養方案，培養了學生的國際化眼光，開拓了學生的培養渠道。
幾年來，微電子學專業學生的出國交流人數逐年增長，從2008年起，共有20位本科生赴國外多個高校交流學習。交流的項目包括雙學位、長學期和暑期項目等，交流時間從3個月到2年不等，交流學校包括美國（耶魯、UCLA等）、歐洲（伯明翰、赫爾辛基等）、日本（早稻田、慶應等）及我國港臺高校。大多數同學在交流期間的學習成績達到交流學校的優秀等級，同時積極參加交流學校教授小組的科研工作，得到了很好的評價。個別同學由于表現優異在交流結束回國后被對方教授邀請再次前去完成畢業論文；也有同學交流期間）參加國際級大師的科研小組工作，獲益匪淺，直研后表現出強于一般研究生的科研能力。可以看到，國際交流不僅為同學們提供了專業知識和研究能力的不同培養模式，也為他們提供了更加廣闊的視野和體驗多種文化的機會，為他們今后的發展和進步打下了很好的基礎。自特色專業建設以來，每學期均新開設“前沿講座”課程，課程內容不固定，授課人為聘請的海外教師，有的來自海外高校，有的來自海外企業，課程均為全英語課程或雙語教學課程。這類課程直接引進了海外高校的課程和教學方式，不僅學生受益，同時也培養了復旦微電子專業的青年教師。企業還提供與課程內容直接相關的軟件，在改善教學環境的同時，還為學生參加科研提供了培訓。
經過2年多特色專業項目的建設，復旦微電子學專業在鞏固已有教學特色基礎上，在高端創新人才培養方面進行了深層的挖掘和拓展，取得了一系列的成果。
英文名稱：System Simulation Technology
主管單位：中華人民共和國教育部
主辦單位：同濟大學
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1673-1964
國內刊號：31-1945/TP
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：2005
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
聯系方式
何進，北京大學教授，博士生導師。1988年獲天津大學學士學位，1993，1999年先后獲電子科技大學碩士、博士學位。2001～2005年在美國加州大學伯克利分校電子和計算機科學系器件研究室作訪問學者和研究科學家。2005年8月歸國，現任北京大學微電子學研究院教授，主持北京大學納太器件和電路研究室工作。
近年來，在國內外重要期刊上發表SCI論文70余篇，El論文1 50多篇。2005年8月回國后，成為國際研究項目Nano-Device Modeling Initiative的研究成員，被國際期刊Recent Patents on Engineering，Open Nano Sci-ence Journal，Recent Patents on Electrical Engineering等聘為編委會成員。
2008年5月，北京大學信息科學技術學院教授何進博士接到了一份期盼已久的邀請函，它來自美國電子和信息技術聯合會麾下的國際集成電路模型標準化委員會，該委員會主席邀請何進參加于6月5-6日在美國波士頓舉行的關于新一代ULTRA-SOI集成電路國際標準模型選擇的CMC會議，并攜帶北京大學自主研發的新SOI電路模型，競爭高科技IT技術一納米SOI集成電路模型的國際標準。
ULTRA-SOI是北京大學研究的，針對SOI器件和電路的創新性納米尺寸絕緣柵場效應晶體管模型。它使用了新的物理核心和工程模型結構來模擬納米尺寸的SOI MOSFET行為。與國際上的同類研究相比，ULTRA-SOI具有明顯的科學創新性和高技術特色，有望在國際主流的集成電路設計EDA工具中得到實際使用，此次獲邀參加國際標準競爭，顯示了北京大學微電子研究在該領域基礎研究方面的前沿地位，以及在集成電路工程技術開發方面所發揮的先鋒作用。
何進說：“這一成果得到認可，遠比在知名刊物上發表幾篇文章更有說服力，也更有價值。”
科學研究的意外機遇和收獲
回望自己的科研之路，何進說：“不管是做研究，還是我的個人發展，都是一步一步地走出來的。人生沒有坦途，奮斗終有收獲。”
其實，今天在微電子學領域嶄露頭角的何進起初并沒有對科學研究抱有太大的期許。當年，能邁進大學的門檻，何進很滿足。然而，一進大學，中學時那種極度封閉、狹小的天地一下敞開了，何進才發現原來天地是如此廣闊，世界是如此豐富。時間總是不夠，他有太多的事情可以做：去圖書館看書，跑學術廳聽演講，忙于各種課外活動……他的腦子里開始不斷地冒出思想的火花，他甚至憧憬著去當一個哲學家。
現實常常讓所謂的哲學家必須低下高昂的頭顱去面對腳下的小路。大學本科畢業以后，何進被分配到一個無線電廠工作。當工作像流水線作業一樣越來越熟悉的時候，他發現自己無法適應這種單調、重復的生活，于是又考上了研究生。碩士上完了，何進還是忘不了自己哲學家的夢，于是他準備報考宗教學的博士。沒想到，家里人的堅決反對讓一心想成為哲學家的何進終于“還了俗”：“他們怕我以后畢業了連個飯碗都找不到，我就只好向現實妥協。”
何進開始很不情愿地讀起了微電子學的博士。或許是因為他本科、碩士都不是學微電子專業的，所以到了博士生的科研階段，反而使他可以從不同的角度看待自己的專業，從別人司空見慣的舊材料中不斷發現新的問題。讀書，在何進看來并不難，他認為難的是找到自己的人生目標。正因為這次轉折，何進正式開始了自己的科研之路，他在這里找到了自己的人生歸屬。2001年，何進赴美國加州大學伯克利分校電子和計算機科學系器件研究室訪問研究。
幸運的是，何進在求學和工作的過程中遇到了幾位讓他終身受益的老師。中國科學院院士、電子科技大學的陳星弼教授，中科院院士，北京大學的王陽元教授，中科院外籍院士、美國工程院院士、美國加州大學伯克利分校的胡正明教授，IEEE終身院士古默爾(H.K Gummel)博士等，都曾先后做過何進的導師和合作者。在何進看來，導師們嚴謹的治學態度，他們的博學、睿智都是他終身學習的榜樣。
2005年9月，何進結束了在美國加州大學伯克利分校的多年研究后回國。他有幸獲得了北京大學及教育部留學回國人員科研啟動基金和國家自然科學基金的資助，何進不僅迅速建立了納太器件和電路研究室，使自己的研究工作聚焦在納米CMOS新結構，納米MOSFET的量子傳輸和準彈道輸運，深亞微米芯片仿真物理模型，電子材料和相關器件等，也先后參加了國家“973”、“863”、自然科學基金等研究項目。他領導的研究小組已成為國際納米CMOS器件物理和模型研究舞臺的一支重要力量，在納米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列國際矚目的重要進展。
2007年9月，何進小組的CMOS集成電路用納電子器件模型成果發表在國際電氣和電子工程師協會電子器件領域最權威的學術期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《納電子器件模型和模擬專輯》上。該專輯的相關背景是：為了應對納米集成電路發展中的挑戰，反映最近一兩年來納電子器件模擬和仿真技術的快速發展，IEEE電子器件協會(EDS)在2007年初面向全球，征集該領域的頂尖研究成果，向全世界展示該方向的最新研究成果。經過激烈競爭和嚴格的多輪專家評審，《納電子器件模型和模擬專輯》在全世界范圍內最后僅僅錄用了20篇投稿論文。何進研究小組在該專輯的上發表了關于納米環柵CMOS器件模型基本解的研究論文。這是中國大陸、臺灣和香港地區入選該專集的惟一論文。
這也是何進研究小組繼2006年在該權威期刊《先進模型和45納米模型挑戰專輯》上，發表納米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效應模擬兩篇重要論文以來，在微納電子和集成電路器件模型領域取得的又一新進展。
做現實的理想主義者
雖然出國前已經是北京大學的副教授，但是從伯克利回國以后，何進還是很明顯地感到國內、國外的差距：“和國外比起來，我們缺的不是硬件，缺的不是勤奮，而是眼光。”
回國之后的何進把自己的研究定位在國際前沿上，他已經取得的系列成果使他成為國際微電子學術界和工程領域享有聲譽的中國科學家，他是國際集成電路界工業標準CMOS模型BSIM4.3.0的主要研發者，模型手冊的主要作者(BSIM4.3.0經被國際半導體工業界廣泛采用，促進了國際集成電路產業的發展)；BSIM5首席研究者，模型手冊第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近發表在IEEE T-ED上的綜述文章稱為“何氏模型”，是全世界4個典型代表。提出的納米CMOS參數提取新技術，被發表在Micro-electronics Reliability上有關閾值電壓的綜述文章稱為“何氏方法”，為近年來11種典型方法之一。
距離何進在北京大學的研究室不遠處，就是微電子所的器件測試實驗中心，何進和他的團隊整天在實驗中心和研究室之間忙碌著。采訪時，測試中心的寧保俊老師笑著說：“何進可是我們這兒的寶貝，學生都樂意跟著何老師做研究生!”
何進說：“目前，國家的政策、北京大學的政策都是越來越好。但是一個學科的發展，不是一個人所能決定的，它需要一個強大的團隊，需要努力勤奮的學生，更需要更多的資源。即使在北大，要想干事情，也要從社會上去爭取更多的資源，也會有很多不熟悉的地方……”
當何進在為如何發展團隊，如何學會爭取各種資源而思考的時候，他還要面對另外一個困難的現實――自己的研究生大多在忙著準備出國。“我帶的12個研究生5個在忙著準備托福、GRE考試，快成出國預備班了……以前學生要出國，我可以理解，因為我們缺少和國際前沿對接的途徑，但現在不同了。看到他們把學習重心放在了學外語、出國上，我還是覺得有些痛心。”他說，“國內的學生在勤奮程度、主動學習和掌握正確的方法這三個方面都還做得不夠。美國的學生到了研究生階段非常勤奮，半夜兩三點鐘在實驗室干活并不稀奇，很拼命。而且他們的學習主動性很強。而我們的學生常常是老師給什么，學生做什么。方法也很重要，沒有正確的方法，就沒有效率。”
關鍵詞 半導體物理學 課程探索
中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）02-0001-01
信息技術的基礎是微電子技術，隨著半導體和集成電路的迅猛發展，微電子技術已經滲透到電子信息學科的各個領域，電子、通信、控制等諸多學科都融合了微電子科學的基礎知識。《半導體物理學》是微電子技術的理論基礎，是電子科學與技術、微電子學等專業重要的專業基礎課，其教學質量直接關系到后續課程的學習效果以及學生未來的就業和發展。但是，《半導體物理學》具有理論性強、教學模式單一、教學內容更新慢等特點，使得學生在學習過程中存在一定的難度。因此，本文從課堂教學實踐出發，針對目前教學過程中存在的問題與不足，對微電子專業的《半導體物理學》課程進行探索。
一、教學內容的設置
重慶郵電大學采用的教材為電子工業出版社劉恩科主編的《半導體物理學》，該教材具有知識體系完善、涉及知識點多、理論推導復雜、學科交叉性強等特點，需要學生有扎實的固體物理、量子力學、統計物理以及數學物理方法等多門前置學科的基礎知識。另外，我們開設的學生對象為微電子相近專業的學生，因而在課程內容設置時有必要考慮學生知識水平及其知識結構等問題。雖然微電子學相近專業開設了大學物理等課程，但是大部分專業未開設量子力學、固體物理及熱力學統計物理等前置課程，學生缺少相應的背景知識。因此，我們在《半導體物理學》課程內容設置上，需要將部分量子力學、固體物理學及統計物理學等相關知識融合貫穿在教學中，避免學生在認識上產生跳躍。
從內容上，依據課程大綱《半導體物理學》主要分為兩大部分，前半部分著重介紹半導體的電子狀態及對應的能帶結構，電子有效質量、雜質和缺陷能級、載流子的統計分布，半導體的導電性與非平衡載流子，在此基礎上進一步闡述了費米能級、遷移率、非平衡載流子壽命等基本概念；后半部分對典型的半導體元器件及其性能進行了深入分析。基于以上分析，半導體物理課程對授課教師要求較高，需要教師采用多樣化的教學手段，優化整合教學內容，注重理論推導與結論同相關電子元器件的實際相結合，使學生較好地理解并掌握相關知識。
二、教學方法與教學手段
為了讓學生能較好地掌握《半導體物理學》中涉及的理論及模型，需要采用多樣化的教學方法和手段。基于《半導體物理學》課程的特點，在傳統黑板板書基礎上，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件，實物模型等多種信息化教學手段，模擬微觀過程，使教學信息具體化，邏輯思維形象化，增強教學的直觀性和主動性，從而達到提高課堂教學質量的目的。
三、考核方式的改革
為了客觀地評價教學效果和教學質量，改革考核方式是十分必要的。針對《半導體物理學》課程特點，對考核方式作如下嘗試：（1）在授課過程中，針對課程的某些重點知識點，設計幾個小題目，進行課堂討論，從而增強學生上課積極性及獨立思考能力；（2）學期末提交針對課程總結的課程論文，使學生在對課程有更深入了解的同時激發學生的創造積極性。
《半導體物理學》是微電子技術專業重要的專業基礎課，為后續專業課程的學習打下理論基礎。要實現《半導體物理學》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。
參考文獻：
[1]湯乃云.微電子專業“半導體物理”教學改革的探索[J].中國電力教育，2012，（13）.
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申明:本網站內容僅用于學術交流，如有侵犯您的權益，請及時告知我們，本站將立即刪除有關內容。 王潤聲（右）在美國接受IEEE獎項并與電子器件協會（EDS）主席合影
2013年，美國IEEE電子器件青年科學家獎（IEEE EDS Early Career Award）公布獲獎名單，一位中國青年學者的名字出現在其中，他就是北京大學信息科學技術學院副教授王潤聲。
IEEE（電氣電子工程師協會）有五十多年歷史。多年來，該協會一直致力于推動電子和信息技術在理論發展和應用方面的進步，它被認為是科技革新的催化劑，也是太空、計算機、生物醫學、電氣及電子工程領域的權威組織。
經過了推薦、提名、網評、專家討論等考核環節后，王潤聲成為IEEE該獎項歷史上首位來自非美國機構的獲獎者。“學校和實驗室的平臺好，加上近期國家對科研項目的支持力度很大，甚至一些美國同行也都羨慕我們。”王潤聲說，“只要平臺是良性發展的、機制是不斷完善的，換作其他科學家，也一樣能取得成果、獲得獎勵。”
在王潤聲尚年輕的學術生涯中，IEEE電子器件青年科學家獎是重要節點，直接促使他在半導體新器件研究領域的地位更加令人關注。對于這個風華正茂的年輕學者來說，一場在晶體管研究領域的漫長巡禮才剛剛開始。
北大人的成長
王潤聲是北大“土著”，從小成績優秀，是令人艷羨的“別人家的孩子”。起初，王潤聲的興趣是物理學，但當年北大物理系在安徽不招收高考生，考慮到當時物理系與微電子系有部分課程交叉共享，王潤聲因此認為，由微電子專業轉向物理專業應該“比較容易”。憑借這個樸素的判斷，王潤聲憧憬著一個物理學家的夢，成了北京大學2001級微電子專業的學生。然而，此后一直到他讀博乃至后來成為北大老師，他卻都沒有再換專業，反倒在微電子的路上越走越遠。
王潤聲是他這一代青年科學家成長之路的典型代表：少了許多國家計劃層面的約束，基本可以輕松自由地選擇發展方向。他聰明，興趣廣，喜歡對新鮮事物躍躍欲試。在北大，他擔任了一年的乒乓球協會會長，后來又加入了學校網球隊。這時，王潤聲常常思考的問題是，“我的專業究竟有什么用？未來有什么發展？”那是青年學子一個迷茫善變的階段，他的目標不再局限于轉戰物理專業，還專門用了大半年時間跑到中文系聽課，甚至還打算考到中文系讀研。他困惑于選擇，思考一條最適合自己的專業之路。
回憶起那段日子，王潤聲說，人之所以對一件事情感興趣，也許是因為不用面對任何壓力，可以自由地做，因為你不必依賴這些有創造性的業余愛好來謀生。但是，如果把興趣變成工作，你的愛好受到了物質刺激，也許會發現自己逐漸不那么喜歡做這些事了。愛好也不再是用來放松頭腦的富有創造性的追求，它變成了養家糊口的工具。而這些壓力最終會充滿抱怨與不滿，最后你會發現自己不但沒有工作好，還失去了一個愛好。正如麥克勞德告誡我們的：不要把自己在閑暇時的消遣變成從早八點到晚五點要做的正常工作。經過一番深思熟慮，王潤聲徹底打消了轉專業的念頭，繼續學習微電子學。
2005年，王潤聲獲推免資格，成為北大微電子專業碩士生。王潤聲的導師、時任系主任的黃如教授是微納電子學領域的權威學者。在她的影響和指導下，王潤聲開啟了一段全新的科研之旅。不久后，他的論文先后在學科頂級期刊TED和頂級會議IEDM上發表，當時這在學生中尚屬罕見。黃如發現了他的天賦和科研潛力，著意栽培他;于是，王潤聲選擇繼續攻讀微電子學與固體電子學的博士學位。
2008年，國家通過教育部“國家建設高水平大學公派研究生計劃”向國外輸送第二批公派研究生，王潤聲也是其中的一員。他訪問的是美國普渡大學（Purdue University）電子與計算機工程（ECE）學院。普渡大學的微電子專業在全美排名靠前，并且很早就與北京大學建立了交流關系。“我是國內培養的‘土鱉’，但在美國，我發現國內微電子領域研究條件其實不錯;與國外同行相比，發現自己的專業水平也不錯。這說明我們國家自己培養的科研人員并不比別人差，因此我對自己更有信心了。”王潤聲說。
因為心系國內未完成的研究項目，王潤聲在普渡大學訪問一年后回到北大，于2010年4月師從王陽元院士進入博士后流動站深造，并得到了中國博士后基金的特別資助。2012年3月，王潤聲被聘為北京大學信息科學技術學院講師。至此，他由一名北大學生變成了北大的老師，成為一名“徹底”的北大人。
瓶頸與變革
王潤聲認為，微電子學科發展正處于瓶頸期。最突出的表現是，不論個人電腦、移動通信，還是智能手機，制造商都在拼功耗，因為功耗是目前最大的難題。“什么時候一塊手機電池能用一周？”王潤聲最大的愿望，就是在晶體管器件層面創新，做出更好的晶體管。“產業技術發展不能停滯，否則就變成了傳統行業。”
“瓶頸就意味著新的變革即將產生。”王潤聲的主要工作是新型晶體管研究，這需要同時透徹了解電子學和物理學，并且及時跟進行業前沿最新成果。近年來，以英特爾、IBM、臺積電等巨頭為代表的微納電子新技術在行業內持續，產品功耗不斷降低。“對未來，5年后、10年后的技術，該如何設計、如何制作，如何在傳統的基礎上創新？這是我們思考的主要問題。”王潤聲說。
2014年，王潤聲的“新型低功耗多柵MOS器件的實驗與理論研究”獲2014年教育部高等學校科學技術獎自然科學一等獎，個人排名第二。這是一項適用于未來集成電路技術的研究，揭示了納米尺度多柵器件中的系列特殊物理現象及根源，提出了新的實驗與特性表征方法，并延拓了低功耗應用能力，得到了國際半導體產業界的關注。
根據王潤聲介紹，在技術層面降低晶體管的功耗，主要有三個方面的變革：一是做新的器件結構，二是用更合適的材料替換原有材料，三是改變其工作原理。王潤聲從本科畢業論文即開始針對新結構器件展開研究。他告訴記者，這方面最有代表性的一項成果是從英特爾22納米技術代的CPU芯片開始采用的三維晶體管，業內叫做FinFET，外形像魚鰭（Fin）一樣，所以叫作鰭式晶體管;這種結構具有很強的靜電學控制能力，從而功耗很低。新材料方面，從英特爾45納米技術代開始，業界采用氧化鉿取代了傳統的氧化硅作為柵極絕緣介質材料，從而大大降低了柵極泄漏電流產生的功耗。新原理方面，目前北大正在研究利用量子力學隧穿原理改進原有晶體管的開關機制，以期從物理本質上進一步降低器件功耗。
后摩爾時代的創新
晶體管在傳統的電子產品應用中，遵循著名的“摩爾定律”不斷地等比例縮小以提高集成度，但如前所述，現在已經遇到了發展瓶頸。在后摩爾時代，除了傳統的應用，晶體管還可以在物聯網、智能傳感器、生物醫療（比如可穿戴和可植入的芯片）等新應用中大展身手。在后摩爾時代，晶體管該如何創新、如何發展、如何提高性價比？王潤聲同黃如教授等組成的團隊針對上述問題做技術研究，并有中芯國際等多個大型企業作為合作對象。“產業應用是我們的最終目的。”王潤聲說，信息產業已經成為國民經濟的支柱產業之一，而半導體集成電路產業是信息產業的基石，它的出現使電子設備向著微型化、智能化、高性能和低功耗的方向發展。
像多數科學家一樣，王潤聲也時常陷入困境。比如“有時會陷入一個問題，不停地繞圈”，他的經驗是，這時不能輕易放棄，堅持下去才會有突破。“就像打乒乓球。”他說：“有的時候，某一階段練球會覺得不僅進步緩慢、甚至還有退步，這種情況往往表明是快要‘長球’了，再堅持一下水平就會有明顯提高。”
