一、微电子工艺及微电子工艺实验教学基本内容解析
微电子技术是现代物理学的重大拓展和丰富,是随着大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。简单来说,现代微电子学就是在各种电路材料上,通过计算机控制、操作,将电路、器件等刻在微小的半导体材料中, 并实现其运行迅速、尺寸减小、便于安装携带的目的。微电子技术作为现代高科技和信息产业的核心技术,其发展经历了平面晶体管技术和金属真空涂膜技术的初级阶段,到晶体管理逻辑电路和发射极集合逻辑电路阶段, 再到以大规模集成电路为中心的新阶段,如今已经实现集成电路制造的计算机管理,发展速度十分快,发展势头迅猛。微电子技术发展要求高集成度、高精确度、高准确性、低能耗、高容量、低污染、超小型、超高频, 为现代信息技术生活提供了可能性,同时上述技术要求为微电子技术发展提供了充足的动力。
微电子技术基础上的微电子工艺是介绍半导体集成电路制造技术的课程,内容包括芯片的单项制造工艺、金属互联、工艺集成、发展趋势等,强调微电子技术的实际应用和制作。工艺二字突出了微电子的技术特征, 它不仅要求学习者或从业者具备丰富的微电子知识储备, 且要求学生能够在理论知识指引下,运用电子信息设备, 对相关微电子产品进行高精度地制作和研发。所以对微电子工艺教学提出了挑战,突出其工艺特征,满足微电子时代发展新需求,促进微电子技术创新进步,是微电子工艺教学应当思考的问题。现阶段,我国微电子工艺实验教学取得了重大进展,为学生学习微电子工艺发挥了极大作用,也为集成电路行业发展输送了大量人才。但由于试验设备的不足、投资经费的不足、学科难度的加大、教师思维的传统等因素,在进行微电子实验教学时, 并未取得预期的良好效果,学生学习兴趣差,探索热情低, 严重制约了微电子工艺在年轻一代中的发展创新。
二、新形势下微电子工艺实验教学改革的必要性
1.国际竞争、时代发展需要。首先,微电子技术对国民经济具有巨大的贡献。在发展微电子技术、培养微电子工艺人才的过程中,需要大量的半导体材料、试验设备、器具装置等,拉动其相关产业的发展,带来巨大的产值和收益,而且微电子技术产品的成功研制,促进了信息产品的更新换代,促进了经济的发展。其次,现代战争是以集成电路为关键技术、以电子战和信息战为主要内容的战争。因此,发展微电子工艺、改革微电子工艺实验教学是战争的需求,是保证国家安全,提升国际地位的要求。
2.科学进步的必然要求。微电子工艺自 20 世纪中期产生以来,其发展十分迅速,致力于微小化和超小型的集成电路研究取得了重大成果。微电子技术改变了过去电路的笨大、速度慢、容量小的特点,拓展了电子技术发展领域。越来越多其他相关科技的发展离不开微电子产品的运用。微电子工艺技术发展是科技进步发展的必然要求,科技进步的洪流给微电子技术发展带来更多的推动力,敦促微电子技术不断进步创新,以适应其他技术的发展,无形中实现了微电子技术的革新。
3.微电子技术具有广泛的渗透性。微电子技术具有广泛的渗透性,一是渗透在广大人民的日常生活之中, 二是深入渗透在其他科技领域之中。在现代生活中,科技已经融入人民生活的方方面面,并不断提高人民生活水平或改善人民生活条件。微电子工艺广泛应用于人民生活,以智能手机为例,一个小小的手机内含有众多芯片和微电子集成电路,智能手机才得以高速运转。现在很受欢迎的智能家电也与微电子工艺的发展密切相关。在科技领域,微电子技术是基础技术,包括大数据、信息技术、机械制造等等众多领域都需要微电子技术为其提供基本条件。微电子具有的广泛的渗透性,人民日常生活进步和其他科技发展会反向带动微电子技术的发展, 对微电子工艺人才培养提出更高的要求,从而加速微电子工艺实验教学改革,适应时代发展。
三、微电子工艺实验教学改革的意义
1.有利于微电子技术发展。微电子工艺实验教学培养了大量微电子学专业学生,促进微电子实验教学改革, 有利于培养出更高质量的专业人才,为促进微电子技术的发展提供大量后备军。同时,在教学过程中,运用创新的思维和新颖的教学方法,容易激发学生的积极性, 师生共同研究某一方面内容时容易碰撞出思维的火花, 做出微电子工艺技术创新或设计出技术成果,提高了高校的科研水平,直接促进了微电子工艺的发展。
2.有利于学生适应社会发展。微电子工艺实验教学改革的最大受益者是学生。在改革环境下,学生拥有了更丰富全面系统的学科知识,真正拥有一技之长,有利于适应社会发展。这个适应一方面是指社会生活瞬息万变,更好掌握微电子相关技术知识能够使学生更好地适应日常生活中的渗入,以及对未来社会发展趋势和科技发展方向的把握。另一方面是指有利于学生日后踏上工作岗位,适应其职业发展。微电子技术无疑具有广阔发展前景,通过教学改革让学生拥有更加现代化的知识和技术,为学生日后踏入职场,敏锐感知微电子技术发展方向,拓展个人职业发展的无限可能,打下了坚实的基础。
3.有利于提高学校和学科办学实力。对于学校而言, 微电子工艺实验教学改革有利于提升其微电子教学水平,增强办学实力,提高学校知名度,以吸引更多优秀学生报考。在微电子技术发展迅猛的时代里,各高校微电子专业教学遍地开花,学校想要获得更大的学科发展空间和办学条件支持,就必须提高微电子工艺教学的竞争力, 不断进行微电子工艺实验教学改革,从而提高学校和学科办学实力。
四、微电子工艺实验教学改革的具体方法措施
1.加强实验设备投入,搭建现代化实验平台。实验设备投入是实验研究的基础。部分学校实验设备陈旧, 甚至老化损坏,不能跟上时代发展的步伐,为微电子实验教学带来极大的阻碍。因此,微电子实验教学改革的第一步是加强实验设备的购买和使用。落后的实验设备无法使学生接受最前沿、最尖端的微电子发展技术,甚至无法满足学生的基本需求,更无法使学生日后适应工作岗位的设备使用。具备尖端的实验设备,如微电子机械系统、硅片湿法清洁系统等,才能更好满足学生实验需要,提升学生实验的顺畅性,提高学生进行微电子实验的兴趣。因此,加大硬件实验设备投入,搭建现代化实验平台是微电子工艺实验教学改革的第一步。
2.坚持学生主体地位。微电子工艺实验教学改革的目的是使学生更好掌握知识,适应时代发展要求。在实验教学中,学生始终是课堂和实验的主体,要让广大学生拥有更多参与实验的机会。老师讲解到一定程度后, 应该将思考和动手的部分留给学生,在实践中提升学生能力。这是微电子工艺实验教学改革的基本要求,也是微电子技术工作岗位对新的微电子工作者的基本要求。
3.实验教学方法改进,推行“教师引导、学生探索” 的自主渐进课堂学习模式。新形势下,需要加强微电子工艺实验的开放性和设计性。实验教学改革要求构建以学生为主体的自主构建知识、增长知识、发展能力的知道思想和教学思路。即教师要改变传统的演示角色,学生要改变之前的观看者角色。学生应该是实验过程的践行者,自主编写实践方案,编写实验流程,分析实验结果, 而教师应该成为学生实验过程的观看者和记录者,辅助学生发现和分析实验出现的问题。在这种课堂模式的建设下,教师要注意对学生实验难易程度的规定,由易到难, 在学生能力范围内设置实验项目,并力求达到拓展创新的目的,让学生在实践过程中感受到成就感。
结束语
新形势下微电子工艺实验教学存在着许多问题,但是时代也赋予了微电子工艺实验教学更多改革和发展创新的机会。微电子技术相关专业要抓住发展机遇,促进微电子工艺实验教学改革,培养出更多微电子技术人才, 促进我国科技、经济的综合发展。