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西安电子科技大学是以信息和电子学科为主,工、理、管、文、经多学科协调发展的全国重点大学,直属国家教育部,是国家列入“211工程”重点建设的高校之一。

西安电子科技大学的半导体专业始建于1959年,是全国首批建立半导体专业的工科院校之一。经过50年的建设与发展,西电科大已经成为我国培养微电子专门人才的重要基地。现有“微电子学与固体电子学”、“集成电路系统设计”等博士、硕士学科点,有“微电子学”、“集成电路设计与集成系统”和“电子科学与技术”等本科专业。“微电子学与固体电子学”2001年被评为国家重点学科,2007年通过了首批国家重点学科评估,同时所属一级学科“电子科学与技术”也被评为国家重点学科。2003年西电科大成为全国首批设立的9家国家集成电路人才基地之一,是得到教育部、科技部资助的5家基地之一。

理论与实践的高度结合是微电子科学的核心所在,实验教学是培养高水平、高素质、强能力的微电子合格人才的重要环节。西安电子科技大学微电子实验教学中心起源于1959年建立的“半导体物理与器件”实验室和“半导体材料”实验室,以及1968年建立的“半导体集成电路工艺试验线”。经过50年来与西电科大微电子学科的同步发展和持续建设,已经形成一个教学体系相对完整、教学设施齐全、师资力量雄厚、带头示范作用显著、在我国高校具有代表性的微电子实验教学基地。

一、实验教学体系

中心自成立以来,始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引,遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络,通过理论教学与实验教学相结合来加强基础,以物理、工艺和设计相结合来拓宽口径,以教学与科学研究、学科建设和对外交流相结合来促进发展,致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才,以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。

中心已经建立了一套相对完整并行之有效的微电子实验教学体系。该体系由半导体专业基础实验、EDA实验、工艺实验、创新实践四大模块所组成,覆盖现代微电子产业技术链的主要环节,兼顾物理、器件、工艺、设计等多方面的微电子人才培养要求,具有综合性、适用性和创新性等鲜明特色。

专业基础实验侧重于半导体物理效应、半导体材料基本特性和半导体器件基本参数的测试与分析,目的是加深学生对半导体基本理论的理解,掌握半导体特性的测试方法和测试仪器的使用方法,完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。

工艺实验要求学生自己动手完成半导体基本工艺的操作,制造出具备一定功能的微电子器件,并对其进行测试验证。基本工艺包括扩散、氧化、蒸发、光刻、刻蚀、金属化等,可制作的器件包括晶体三极管、集成电路放大器等,目的是培养学生对半导体器件与集成电路制造流程的认识与感知,完成形式主要是生产实习、工艺课实习等。

设计实践则要求学生自行设计集成电路和半导体分立器件的版图,并进行各种仿真验证,目的是让学生初步掌握微电子器件的设计流程和典型设计软件的使用方法,完成形式包括EDA实践课、课程设计、理论课程的上机实践等。

微电子技术的发展日新月异,对微电子人才的要求不断提升,所以微电子实验教学也必须与时俱进。中心积极开展实验技术、内容、方法和手段的研究与探索,不断推动微电子实验教学的改革与创新,取得了丰硕的成果。中心教师近5年来共承担了教育部和陕西省的教学改革与教学研究项目14项,发表教学研究和改革论文18篇,获得陕西省教育教学成果奖4项、精品课程1门、双语教学示范课程1门,获得校级精品课程2门。目前中心正在积极探索将微电子器件的设计、验证、分析、制造、测试等有机结合起来的“一条龙”式实验教学体系,使微电子的各个实验教学环节前后贯通,相互衔接,进一步提升实验教学的综合性和系统性。

二、实验教学设施

微电子实验教学中心以西安电子科技大学国家集成电路人才培养基地和微电子学院为依托,已拥有较为齐全的实验教学仪器设备和软硬件条件,为微电子人才培养提供了良好的实验训练平台。中心由“专业基础实验室”、“超净工艺实验室” 、“EDA中心”和“创新实践实验室”四部分所组成,分别与培养体系中“基础实验”、“EDA应用”、“综合训练”以及“研究创新”四个层次相对应。现有实验室总建筑面积约3370平方米,设备总价值达6730万元,

“专业基础实验室”具备半导体物理效应测试、半导体材料特性测试、半导体器件结构参数测试和集成电路基本参数测试等仪器设备条件,建筑面积590平方米,仪器设备280台套,已开设实验项目37个,可供200个学生同时进行实验,年接纳学生人数为5000多人次,面向微电子类专业,也对材料类、物理类、光电子类等专业开放。

“超净工艺实验室”具有半导体器件与集成电路关键制造工艺设备,涵盖清洗、氧化、扩散、蒸发、溅射、光刻、CVD、刻蚀等11道主要工序,建筑面积1800平方米,设备总价值超过6000万元,可供微电子类、材料类、物理类、精密仪器类等专业的学生进行生产实习和毕业设计,每年接纳学生能力为1200人次左右。目前,西安电子科技大学是国内拥有较完整的“超净工艺实验室”的少数高校之一。

EDA中心”具备性能先进的集成电路设计硬件和功能齐全的集成电路设计软件,可以完成各种集成电路的逻辑设计、结构设计、电路设计、版图设计和仿真验证。该中心建筑面积为910平方米,不仅为微电子专业学生提供上机实践、课程设计和毕业设计的条件,而且为电路类、计算机类、通信类、信息处理类等专业的学生提供设计实践服务,每年接纳学生能力为15000人次左右。

“创新实践实验室”以学生课外科技学术活动为载体,以专设的创新实践实验室和其它实验室为平台,按照动员、培训、选拔、训练、项目实施与验收等程序有计划地开展创新实践活动,培养学生的创新意识与能力。

中心积极促进实验教学与科学研究、学科建设的互促共赢,同时与国内外微电子知名企业建立合作共建关系,不仅稳定和加强了教师队伍,而且拓宽了实验室建设与维护经费的来源,使中心步入良性循环的发展轨道。近五年来,学校为中心投入“211工程”学科建设资金、实验室建设专项经费等928万元;国际知名微电子企业英飞凌公司赠送给中心的刻蚀机和晶圆检测机,价值达65万美元;871厂赠送中心二手工艺设备12台套。另外,借助于国家集成电路人才基地的校企合作计划,中心获得了世界三大EDA厂商免费赠送的全套EDA设计软件,大大增强了中心的集成电路设计训练能力。

三、实验教学队伍

中心目前已形成了一支学术水平高、理论与实验结合能力强、年龄与知识结构合理、勇于创新、爱岗敬业的师资队伍,现有专职教师22人,兼职教师21人,其中具有博士学位的教师占教师总数的58%,具有硕士学位的教师占教师总数的93%以上。

中心主任庄奕琪教授、博士生导师,曾在我校半导体集成电路工艺实验线工作12年,具有丰富的微电子教学经验,负责中心总体的规划、建设和管理。

中心副主任张玉明教授、博士生导师,长期从事微电子领域的教学和研究工作,负责中心具体教学过程的实施。

中心教学指导委员会主任张鹤鸣教授、博士生导师,是西电科大半导体专业实验室的创始人之一,具有40多年微电子实验教学经历,主要负责中心教学计划的制订与审核以及教学实施过程的监督指导。

柴常春教授、博士生导师,著有《微电子学实验教程》和《微电子技术实验教程》等实验教材,主要负责南校区专业基础实验室的建设和管理。

李跃进教授,长期工作在微电子工艺实验的第一线,主要负责中心超净工艺实验室的建设和管理。

马佩军副教授,在集成电路设计方面具有丰富的教学和研究经验,主要负责EDA实践中心的建设和管理。

中心倡导“理论联系实际、学术与技术并重、基础教学与科学研究相结合”的良好教风,鼓励教师积极参加科学研究,取得丰硕成果。近五年来,中心教师共承担了科研项目219项,年均科研经费超过2000万元,获得国家科技进步二等奖1项,省部级科技成果奖9项,授权发明专利14项,在国内外重要刊物发表SCI/EI检索论文341篇,出版教材和专著13部,编写讲义5, 其中“十一五”国家级规划教材2部。实验教学与科学研究的紧密结合,推动了教学内容和教学方法的与时俱进,加强了实验教学的先进性和创新性,也促进了中心教师学术水平和技术能力的不断提高。

中心重视实验教学队伍能力的提高,并采取了具体有效的措施。如鼓励青年教师在职攻读博士学位,派遣青年教师赴国内外培训,邀请校内外具有丰富教学和实验经验的专家、学者来中心示范讲学,举办青年教师讲课竞赛和课件评比,使青年教师的教学水平不断提升。

为促进实验教学的内容和形式符合产业发展的需求,中心积极邀请国外微电子知名企业的专家前来中心授课、举办学术讲座或进行专项培训。英飞凌(西安)有限公司的富保罗博士每年为中心讲授《数字集成电路低功耗设计》课程,其中有30学时为上机实践。

四、实验教学成效

经过中心的实验教学训练,学生们掌握了半导体的基本测试技术、微电子器件的工艺流程和集成电路设计的主要工具,锻炼了实验动手能力,加深了专业基础知识的理解,拓宽了知识面,同时也培养了自主学习能力和创新发展意识,推动了相近学科知识的交叉融合,达到了良好的教学效果。

2007年,在教育部组织对全国15家国家集成电路人才培养基地阶段检查中,西安电子科技大学“国家集成电路人才培养基地”被评为优秀,名列第三。

中心主要服务的本科专业 “微电子学”、“集成电路设计与集成电路系统”和“电子科学与技术”均为陕西省名牌专业。其中,“微电子学”和“集成电路设计与集成系统”专业在2007年分别被评为国家级一类特色专业和国家级二类特色专业。连续五年,这三个专业的本科毕业生的上研率达到48.5%,就业率达到98.5%以上,居国内同类院校先进行列。

近五年以来,在各项大学生科技实践活动中,中心教师指导的学生表现突出,共获得各类学科竞赛奖467872人次,其中获国家级以上奖4772人次,省级奖77174人次。

经过多年的建设与发展,微电子实验教学中心的影响力逐步增强,服务范围日益扩大。在校内,正在从面向微电子专业转变为面向全校所有相关专业;在校外,正在从面向本校转变为面向全省具有微电子专业的高校提供实践教学服务,如西北大学、西安理工大学、陕西科技大学、西安邮电学院、西安科技大学等。

展望未来,微电子实验教学中心将抓住我国微电子产业飞速发展的大好机遇,凝聚各方资源,加快实验教学设施的建设和实验教学手段的改革创新。中心将立足西电,服务全省,面向全国,为全校微电子相关专业提供实验教学服务,带动陕西省高校微电子相关专业实验教学的发展,力争使中心成为国家集成电路人才培养基地的实验教学示范单位。


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