基于校企合作提高集成电路设计类课程教学质量的研究
虞致国+赵琳娜
[摘 要]校企合作提高集成电路设计类课程教学质量需要不断提升。针对微电子专业集成电路设计类课程的实践性强、教学内容更新快、条件建设昂贵等特点，进行校企合作提高集成电路设计类课程教学质量的探索。只有对校企合作教育进行创新模式的理性思考与实践探索，才能更好地提供优质的教学实践条件和实践资源，有效提高学生的实验动手能力与工程实践技能，培养更多的实用人才。
[关键词]校企合作；微电子专业；集成电路设计；教学质量
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）05-0106-02
微电子技术是信息技术的硬件支撑，也是我国优先发展的电子信息产业的核心，是当前发展最迅猛的技术之一；而集成电路（integrated circuit，IC）设计技术又为其中的核心。作为信息领域的核心专业，由于专业知识的快速发展，高校的人才培养建设常落后于市场化的发展需求，导致高校的人才培养质量和目标与企业需求对接度不高。IC设计是一个工程性和实践性很强的行业，要求教学应定位于使毕业生具有较高的工程素质、很强的实验技能和动手实践能力，而这些素质和能力需要通过实践教学来培养。[1]因此，迫切需要IC设计类课程紧跟技术步伐，不断更新教学方式，与市场接轨，培养出社会需要的高素质人才。
一、国内外微电子学科校企合作的基本情况
在通过校企合作提高教育质量方面，一些发达国家已具有上百年的历史，目前形成了较为先进的工作理念及管理体系。国外的相关法律，无一例外都是从法律层面出发，树立校企合作教育的重要性，明确学校和企业双方合作的权利和义务，如德国的《职业教育法》，美国的《莫雷尔法案》《高等教育法》，英国的《技术白皮书》《产业训练法》，日本的《日本科学技术基本法》等。[2]在专业开设方面，国外高校（如美国）一般并无独立的微电子系，从事相关研究的教授往往隶属于电气工程或电子工程（EE）、电气与计算机工程（ECE）、材料科学与工程（MSE）、物理或应用物理，甚至化工（如有机半导体材料与器件）或机械（如化学机械平坦技术）等系部，这也从一个侧面反映了本学科教学及研究方向的多样性和复杂性。
目前，国内职业教育对校企合作探讨已非常多[3]，但对于本科院校如何开展探讨还处于探索阶段[4-5]，特别是如何结合所在高校的发展和建设目标进行探讨方面。
二、课程的基本情况
在国内，许多院校相继开辟了微电子学专业。但是对于设计类的课程往往存在着一些共性的困难：课程实践环境的条件建设所需费用十分昂贵，比如一套EDA设计软件往往价值在数百万人民币以上（在大学计划下一套EDA软件也至少要数十万）。目前，只有极少数高校具备了微电子学科完整的教学条件，同时往往很大程度地依赖和相关企业、基地与园区的合作。
江南大学IC设计类课程主要是为微电子科学与工程专业开设“数字IC设计”、“模拟IC设计”、“微电子学专业实验”、“集成电路CAD”、“版图设计技术”、“VHDL程序设计”、“VLSI设计基础”等课程。同时，这些课程也供计算机科学与技术、物联网工程、通信工程等本科专业选修。目前，IC设计类课程的实验条件面临着一些问题：1.设计软件已经落后于时代的发展，与主流软件的版本、功能有一定的差距；2.EDA的教学软件不可能像商业公司一样配备齐全，近年来发展的新工具和流程有所缺乏，与设计公司有一定的差距；3.由于EDA软件的飞速发展，对存储服务器和计算机网络要求越来越高，原来的硬件系统已经不能满足现在的IC设计EDA软件的需要。因此，相关设计课程开展，一方面需要更新软硬件条件；同时，迫切需要基于校企合作建立新的IC设计实践教学平台，通过该平台学生可掌握较为全面的数模混合电路设计技术，并和企业界、工业界的最新需求、最新技术实现对接。
三、课程教学探索
（一）依托无锡微电子产业优势，优化课程教学目标
无锡是我国微电子产业的发祥地，有着优良的传统和深厚的基础。2011年以来，无锡的微电子产业实力及集成电路销售额一直居全国前列，特别在设计企业，数量、规模和质量上近年来更是得到了飞速发展。据统计，无锡市集成电路产业总体规模占到全国同业的五分之一，位居全国第二；其中，设计业位列全国第四。[5]因此，江南大学提出“做无锡的创新引擎和发展智库”，江南大学的教学、科研需加强与无锡本地的优势产业进行对接。[6]在校企合作背景下，结合无锡市的IC设计产业高速发展的现状，更新、优化IC设计类课程的教学目标，有效提高微电子类专业的本科教育质量成为江南大学物联网工程学院的重任。
（二）基于微电子学科卓越工程师计划的实施，探索校企合作的运行模式
江南大学微电子科学与工程专业学科作为卓越工程师实施专业，已与本地多个知名企业、研究所签订了校企合作计划，共同培养优秀人才，切实提高人才质量。如何更好的开展校企合作，使学生能更好地融入具体生产实践中，并通过合作有效提高自身的师资和培养能力，成为一个需要重点考虑的问题。可以根据时代的发展，企业和社会的不断的需求，及时更新教学资源和教学内容，有效提升学生的IC设计能力。通过与重点厂所建立研究生共同培养平台，充分利用企业的经验和硬件环境、学校的前沿基础性课题和技术资料，在良好沟通的基础上拟定双方满意的课题，争创共赢。
（三）基于与时代同步的校企合作项目，有效驱动教学质量的提高
2013年9月21日，无锡日报刊文指出，江南大学要以项目为平台，广泛开展校企合作，为地方科技创新和经济转型添砖加瓦，这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径。[7]微电子学科研究的内容具有多样性、复杂性及快速更新等特点，因此只有不断丰富校企合作教育的内容，探索与时代同步的校企合作课题，才能适应日新月异的职业需求和社会变化。通过加强校企合作，以项目合作为契机，给予学生相应IC设计方面的实习科研机会，将本科教育工作融入其中，从而有效提高教育质量和人才培养质量。同时，微电子作为无锡最主要的优势产业，给我们提供了切入无锡地方经济，加强校企合作的机会。
IC设计包括系统设计、软硬件协同设计、前端RTL（Register Transfer Level）设计、后端设计等流程。由于设计的各个过程之间存在反复迭代，因此很难在一个课程中完成一个真正的项目教学，不少课程都是阐述一个器件（如反相器）的设计过程。通过校企合作，教学以科研中产生的真实项目为纽带，通过教学和学生自我参与阐述各个阶段的项目实践活动，可以达到提高学生的设计能力的目的，同时也提高了教学质量。
（四）基于已完成的校企合作课题，开展IC设计的项目教学实践
IC设计是一种实践性、综合性、协作性非常强的教学过程；同时又是耗费非常大的过程，如流片成本非常大（动辄价值达十几万人民币）。因此，本科学生基本上不太可能获得流片机会，很难像其他课程一样获得实际的检验机会。更为关键的是，企业界又很重视是否有流片的经历，甚至把流片经历作为招聘的条件。因而IC设计课程比较难以有效开展，难以符合社会预期，同时学生往往觉得实践活动非常空泛，理论太强，学习的积极性不高。
我们的做法是，以若干个已获得成功的校企合作课题为基础，进行有效的去密处理，总结出若干的芯片设计或模块设计案例。这些案例有效涵盖系统设计、模拟设计、数字设计、代码编写、后端设计等教学内容。结合实践教学环境，以6-8人小组为单位，以IC设计流程为线索，系统地阐述设计方法，介绍主流的Cadence、Mentor、Synopsys设计平台及流行EDA软件，完成整个芯片设计项目的过程。通过这个项目实践教学，让学生较系统掌握IC设计领域的项目方法，有效整合学生的专业知识，有利于学生掌握专业技能，另一方面，通过上述的项目教学实践，也有效地提高了学生的团队合作性。
四、结束语
综上，无论是从政策导向、地区经济发展需求，还是从微电子科学与工程本专业自身的特色来看，校企合作都是提高本专业教育质量的主要途径。因此，探索在校企合作背景下如何提高微电子专业本科生的设计类课程的教学质量，具有非常重要的现实意义。只有对校企合作教育进行创新模式的理性思考与实践探索，才能提供更优质的教学实践条件和实践资源，从而有效提高学生的实验动手能力与工程实践技能，培养更多的实用人才。
[ 注 释 ]
[1] 阮颖. “集成电路版图设计”教学探索与实践[J].中国电力教育，2014（36）：125-126.
[2] 蔡志奇，黄晓珩.发达国家校企合作教育对我国应用型本科教育的启示[J].广东技术师范学院学报（自然科学），2013（3）：114-117.
[3] 吴尘，陈伟元.依托实训基地的高职微电子专业人才培养模式探索与实践[J].苏州市职业大学学报，2013（3）：72-74.
[4] 余华，杨世博.产学研结合的微电子专业培养方案研究[J].电气电子教学学报，2013（3）：18-19，24.
[5] 王福学，虞致国，肖少庆，等.校企合作提高本科教育质量的探索——以微电子学科为例[J].无锡职业技术学院学报，2014（4）：1-3.
[6] 无锡市信电局.无锡市微电子产业发展规划（2013—2020年）[EB/OL].http：//www.wuxi.gov.cn/zxzx/bmdt/6445510.shtml，2013-07-09.
[7] 渊博.江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济——做无锡的创新引擎和发展智库[N].无锡日报，2013-09-21（A01）.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]校企合作提高集成电路设计类课程教学质量需要不断提升。针对微电子专业集成电路设计类课程的实践性强、教学内容更新快、条件建设昂贵等特点，进行校企合作提高集成电路设计类课程教学质量的探索。只有对校企合作教育进行创新模式的理性思考与实践探索，才能更好地提供优质的教学实践条件和实践资源，有效提高学生的实验动手能力与工程实践技能，培养更多的实用人才。
[关键词]校企合作；微电子专业；集成电路设计；教学质量
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）05-0106-02
微电子技术是信息技术的硬件支撑，也是我国优先发展的电子信息产业的核心，是当前发展最迅猛的技术之一；而集成电路（integrated circuit，IC）设计技术又为其中的核心。作为信息领域的核心专业，由于专业知识的快速发展，高校的人才培养建设常落后于市场化的发展需求，导致高校的人才培养质量和目标与企业需求对接度不高。IC设计是一个工程性和实践性很强的行业，要求教学应定位于使毕业生具有较高的工程素质、很强的实验技能和动手实践能力，而这些素质和能力需要通过实践教学来培养。[1]因此，迫切需要IC设计类课程紧跟技术步伐，不断更新教学方式，与市场接轨，培养出社会需要的高素质人才。
一、国内外微电子学科校企合作的基本情况
在通过校企合作提高教育质量方面，一些发达国家已具有上百年的历史，目前形成了较为先进的工作理念及管理体系。国外的相关法律，无一例外都是从法律层面出发，树立校企合作教育的重要性，明确学校和企业双方合作的权利和义务，如德国的《职业教育法》，美国的《莫雷尔法案》《高等教育法》，英国的《技术白皮书》《产业训练法》，日本的《日本科学技术基本法》等。[2]在专业开设方面，国外高校（如美国）一般并无独立的微电子系，从事相关研究的教授往往隶属于电气工程或电子工程（EE）、电气与计算机工程（ECE）、材料科学与工程（MSE）、物理或应用物理，甚至化工（如有机半导体材料与器件）或机械（如化学机械平坦技术）等系部，这也从一个侧面反映了本学科教学及研究方向的多样性和复杂性。
目前，国内职业教育对校企合作探讨已非常多[3]，但对于本科院校如何开展探讨还处于探索阶段[4-5]，特别是如何结合所在高校的发展和建设目标进行探讨方面。
二、课程的基本情况
在国内，许多院校相继开辟了微电子学专业。但是对于设计类的课程往往存在着一些共性的困难：课程实践环境的条件建设所需费用十分昂贵，比如一套EDA设计软件往往价值在数百万人民币以上（在大学计划下一套EDA软件也至少要数十万）。目前，只有极少数高校具备了微电子学科完整的教学条件，同时往往很大程度地依赖和相关企业、基地与园区的合作。
江南大学IC设计类课程主要是为微电子科学与工程专业开设“数字IC设计”、“模拟IC设计”、“微电子学专业实验”、“集成电路CAD”、“版图设计技术”、“VHDL程序设计”、“VLSI设计基础”等课程。同时，这些课程也供计算机科学与技术、物联网工程、通信工程等本科专业选修。目前，IC设计类课程的实验条件面临着一些问题：1.设计软件已经落后于时代的发展，与主流软件的版本、功能有一定的差距；2.EDA的教学软件不可能像商业公司一样配备齐全，近年来发展的新工具和流程有所缺乏，与设计公司有一定的差距；3.由于EDA软件的飞速发展，对存储服务器和计算机网络要求越来越高，原来的硬件系统已经不能满足现在的IC设计EDA软件的需要。因此，相关设计课程开展，一方面需要更新软硬件条件；同时，迫切需要基于校企合作建立新的IC设计实践教学平台，通过该平台学生可掌握较为全面的数模混合电路设计技术，并和企业界、工业界的最新需求、最新技术实现对接。
三、课程教学探索
（一）依托无锡微电子产业优势，优化课程教学目标
无锡是我国微电子产业的发祥地，有着优良的传统和深厚的基础。2011年以来，无锡的微电子产业实力及集成电路销售额一直居全国前列，特别在设计企业，数量、规模和质量上近年来更是得到了飞速发展。据统计，无锡市集成电路产业总体规模占到全国同业的五分之一，位居全国第二；其中，设计业位列全国第四。[5]因此，江南大学提出“做无锡的创新引擎和发展智库”，江南大学的教学、科研需加强与无锡本地的优势产业进行对接。[6]在校企合作背景下，结合无锡市的IC设计产业高速发展的现状，更新、优化IC设计类课程的教学目标，有效提高微电子类专业的本科教育质量成为江南大学物联网工程学院的重任。
（二）基于微电子学科卓越工程师计划的实施，探索校企合作的运行模式
江南大学微电子科学与工程专业学科作为卓越工程师实施专业，已与本地多个知名企业、研究所签订了校企合作计划，共同培养优秀人才，切实提高人才质量。如何更好的开展校企合作，使学生能更好地融入具体生产实践中，并通过合作有效提高自身的师资和培养能力，成为一个需要重点考虑的问题。可以根据时代的发展，企业和社会的不断的需求，及时更新教学资源和教学内容，有效提升学生的IC设计能力。通过与重点厂所建立研究生共同培养平台，充分利用企业的经验和硬件环境、学校的前沿基础性课题和技术资料，在良好沟通的基础上拟定双方满意的课题，争创共赢。
（三）基于与时代同步的校企合作项目，有效驱动教学质量的提高
2013年9月21日，无锡日报刊文指出，江南大学要以项目为平台，广泛开展校企合作，为地方科技创新和经济转型添砖加瓦，这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径。[7]微电子学科研究的内容具有多样性、复杂性及快速更新等特点，因此只有不断丰富校企合作教育的内容，探索与时代同步的校企合作课题，才能适应日新月异的职业需求和社会变化。通过加强校企合作，以项目合作为契机，给予学生相应IC设计方面的实习科研机会，将本科教育工作融入其中，从而有效提高教育质量和人才培养质量。同时，微电子作为无锡最主要的优势产业，给我们提供了切入无锡地方经济，加强校企合作的机会。
IC设计包括系统设计、软硬件协同设计、前端RTL（Register Transfer Level）设计、后端设计等流程。由于设计的各个过程之间存在反复迭代，因此很难在一个课程中完成一个真正的项目教学，不少课程都是阐述一个器件（如反相器）的设计过程。通过校企合作，教学以科研中产生的真实项目为纽带，通过教学和学生自我参与阐述各个阶段的项目实践活动，可以达到提高学生的设计能力的目的，同时也提高了教学质量。
（四）基于已完成的校企合作课题，开展IC设计的项目教学实践
IC设计是一种实践性、综合性、协作性非常强的教学过程；同时又是耗费非常大的过程，如流片成本非常大（动辄价值达十几万人民币）。因此，本科学生基本上不太可能获得流片机会，很难像其他课程一样获得实际的检验机会。更为关键的是，企业界又很重视是否有流片的经历，甚至把流片经历作为招聘的条件。因而IC设计课程比较难以有效开展，难以符合社会预期，同时学生往往觉得实践活动非常空泛，理论太强，学习的积极性不高。
我们的做法是，以若干个已获得成功的校企合作课题为基础，进行有效的去密处理，总结出若干的芯片设计或模块设计案例。这些案例有效涵盖系统设计、模拟设计、数字设计、代码编写、后端设计等教学内容。结合实践教学环境，以6-8人小组为单位，以IC设计流程为线索，系统地阐述设计方法，介绍主流的Cadence、Mentor、Synopsys设计平台及流行EDA软件，完成整个芯片设计项目的过程。通过这个项目实践教学，让学生较系统掌握IC设计领域的项目方法，有效整合学生的专业知识，有利于学生掌握专业技能，另一方面，通过上述的项目教学实践，也有效地提高了学生的团队合作性。
四、结束语
综上，无论是从政策导向、地区经济发展需求，还是从微电子科学与工程本专业自身的特色来看，校企合作都是提高本专业教育质量的主要途径。因此，探索在校企合作背景下如何提高微电子专业本科生的设计类课程的教学质量，具有非常重要的现实意义。只有对校企合作教育进行创新模式的理性思考与实践探索，才能提供更优质的教学实践条件和实践资源，从而有效提高学生的实验动手能力与工程实践技能，培养更多的实用人才。
[ 注 释 ]
[1] 阮颖. “集成电路版图设计”教学探索与实践[J].中国电力教育，2014（36）：125-126.
[2] 蔡志奇，黄晓珩.发达国家校企合作教育对我国应用型本科教育的启示[J].广东技术师范学院学报（自然科学），2013（3）：114-117.
[3] 吴尘，陈伟元.依托实训基地的高职微电子专业人才培养模式探索与实践[J].苏州市职业大学学报，2013（3）：72-74.
[4] 余华，杨世博.产学研结合的微电子专业培养方案研究[J].电气电子教学学报，2013（3）：18-19，24.
[5] 王福学，虞致国，肖少庆，等.校企合作提高本科教育质量的探索——以微电子学科为例[J].无锡职业技术学院学报，2014（4）：1-3.
[6] 无锡市信电局.无锡市微电子产业发展规划（2013—2020年）[EB/OL].http：//www.wuxi.gov.cn/zxzx/bmdt/6445510.shtml，2013-07-09.
[7] 渊博.江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济——做无锡的创新引擎和发展智库[N].无锡日报，2013-09-21（A01）.
[责任编辑：钟 岚]
