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关键词 电子科学与技术专业;实习基地;定向培养
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2014)02-0102-02
Exploration of School Enterprise Cooperation Mode of Electronic Science and Technology Specialty//Shi Jianxing, Xu Yanbin
Abstract Starting from the characteristics of Electronic Science and technology specialty, the training mode of school enterprise cooperation as a breakthrough point, to improve the students’ practical ability and training directly working talents as the goal, two aspects were summarized from the practice base construction and targeted training, explore the new road of school enterprise cooperation.
Key words electronic science and technology specialty; practice base; targeted training
2000年6月,国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发2000〔18号〕),明确提出软件产业和集成电路产业是国家战略性新兴产业,是国民经济和社会信息化的重要基础[1]。大力发展我国集成电路产业和软件产业,是克服我国集成电路人才短缺,抓紧培养集成电路专业人才方面的重大举措。随着集成电路产业的飞速发展,国家和企业对集成电路各类人才的需求越来越多,对人才的要求也越来越高,这些都对电子科学与技术专业的本科教学提出了新的挑战。高等学校在人才培养的模式上必须进行有效的改革,校企合作体制的实施和更深层次的建设是高校人才培养模式改革的重要方面之一。通过校企合作体制的开展和教学质量的不断提高,使毕业生在准备就业的时候不仅具有深厚的理论功底,而且能够学习和掌握相关的设计软件,具有相关工作经验和解决实际问题的能力,了解行业背景和企业需求,为培养直接上岗型人才打下了良好的基础。
1 学校目前存在的问题
电子科学与技术专业是为国家和社会培养集成电路产业人才的重要专业分类。河北大学电子科学与技术专业的学生主要学习集成电路工艺和集成电路设计两大类课程,其中集成电路设计又包括电路设计和版图设计。通过两年的专业基础课和专业课的讲授,学生可以了解和掌握集成电路制造过程中的各种工艺加工工序(如硅片的清洗、氧化、光刻和扩散等)、集成电路中常用的设计方法(如全定制、半定制、CPLD和FPGA等)和集成电路基本单元的版图结构(如电阻、电容、BJT管和MOS管等)。虽然在理论授课的基础上也开设了相应的实验课程,但是实验软件落后,以及与社会生产实际相脱节的状态十分严重。这里以集成电路版图实验为例来加以说明。
在集成电路版图实验教学过程中,由于经费的限制,只能通过免费或者低级的版图绘制软件来完成实验教学工作。由于使用软件功能上的落后,没有办法让学生更好地了解如何对版图进行设计规则检查和电学规则检查,不能清楚地知道设计规程检查文件,不明白版图后仿真和电路图与版图的比较过程中需要注意哪些事项,不知道实际生产中相关元件的版图绘制方法,只能简单地绘制出某个元器件的版图,造成学生只是学习到了版图设计中的一点儿皮毛,相关知识匮乏,不能很好地满足企业的需求。
2 校企合作方案探索
实习基地的建立 2003年7月,教育部下发《教育部、科技部关于批准有关高等学校建设国家集成电路人才培养基地的通知》,通知中要求高校要大力推进“国家集成电路人才培养基地”的教学改革[1]。为了培养应用型的集成电路设计人才,了解企业需求,河北大学跟北京芯愿景软件有限公司保定分公司签订了校企合作协议。这既能让学生接触到先进的设计软件,增长自身技能,又能为企业培养所需的人才。
在签订了校企合作协议之后,双方又制定了详细的实习基地实施方案,主要从以下几个方面入手。
首先,暑期毕业实习。学校的毕业生需要在大三之后大四之前的暑期进入实习单位完成毕业实习的工作。实习基地建立之后,企业可以接纳电子科学与技术专业的学生进入单位实习并对学生提供培训。学生要严格按照企业的上下班制度等要求自己。在为期一个月的实习过程中,学生开阔了眼界,增长了见识,掌握了实际生产中相关元件的版图实现方法,明白了集成电路产业中各个环节的作用和实现方法,为就业奠定了良好的基础。
其次,双向选择,深入了解。在暑假毕业实习完成之后,企业对实习的学生进行了综合评定,学生也对企业和集成电路产业有了进一步的认识。通过双向选择的方式,学生可以在大四下学期毕业设计阶段进入实习基地进行更深层次的学习。毕业设计实行双导师制,由学校的指导教师和企业的指导教师共同指导学生完成毕业设计和毕业论文,保障学生能够顺利毕业。这既能增加学生的工作经验,又能为企业本身培养所需的人才。
最后,除本科生的实习以外,还对集成电路工程的硕士生制定了实习计划,并聘请了北京芯愿景软件有限公司的两名高级工程师担任学校的兼职硕士生导师,对集成电路工程专业的硕士生进行联合培养。企业根据不同层次的学生提供不同的培训方案,以满足各自的需要。
定向培养方案 校企合作的目的不仅仅是为了提高学生的能力,为就业打好基础,也是为了为合作企业培养合格的人才,实现双赢。因此,在专业课程教学过程中,根据校企合作协议以及市场对人才培养的需要,高校应该适时地调整教学方案。结合学校的实际情况,在本科教学过程中,从专业课开始到专业选修课,都融入了实际生产中会用到的相关内容。
如在数字集成电路原理与设计以及模拟集成电路原理与设计两个专业课的讲授过程中,凡是涉及集成电路设计方法和版图设计部分的内容时,都融入了芯愿景有限公司的相关书籍或资料作为补充内容,让学生更加直观地了解企业在进行集成电路设计时是如何进行综合考虑的。在数字集成电路综合实验和集成电路CAD课程设计这两门实验课中,采用芯愿景公司的软件和素材进行案例教学,让学生直观地感受到芯片制作过程中模块安排、虚拟结构单元、数字单元、模拟单元、有源器件、无源器件以及布局布线的相关知识,加深对集成电路芯片设计的认识。在集成电路版图设计和集成电路版图设计实验两门课程的开始过程中,从企业聘请了经验丰富的工程师进入课堂帮助任课教师进行理论教学和实验教学。
以上一系列的培养方案,使学生对集成电路设计流程有了更清楚的认识,让学生了解到了企业对毕业生的需求,为合作企业培养了所需的人才,使企业减少了招聘风险,降低了成本。
3 结束语
校企合作的实践教学模式,带给学生的不仅是对书本知识的深化和技能技巧的训练,更是一次记忆深刻的体验,是一次写在记忆中的成长经历[2]。校企合作协议签订半年多来,经过2009级电子科学与技术专业学生在毕业设计环节中的检验,学生深刻地感受到在理论知识与实际应用相结合的过程中自己还存在哪些方面的欠缺,校园里所学习的理论知识在实际工作中发挥了哪些作用。实习经历虽然短暂,但是学生收获颇丰,最终都找到了理想的工作。
笔者深信,随着校企合作的进一步开展和合作的进一步深入,致力于把合作真真正正地落到实处,带给学生的将是更加丰富的工作经验和待遇优越的就业岗位,带给企业的将是源源不断的就业生力军和企业品牌的进一步推广。
参考文献
一、完善课程设置
合理设置课程体系和课程内容,是提高人才培养水平的关键。2009年,黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系,经过这几年教学工作的开展与施行,发现仍存在一些不足之处,于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先,在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排,不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如:在原来的课程设置中,“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础,所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前,对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解,因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握,会影响学生的学习热情及教学效果;而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识,与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中,先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程,将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授,令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解;在随后“数字集成电路设计”课程的学习中,对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手,达到较好的教学效果,同时也避免了内容重复讲授的问题。此外,这样的课程设置安排,将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争,避免因学期课程的设置问题,导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程,从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况,致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后,本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼,在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验,具有较充足的参赛准备,通过团队合作较好地完成大赛的各项环节,赢取良好赛果,为学校、学院及个人争得荣誉,收获宝贵的参赛经验。其次,适当降低理论课难度,将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上,而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣,让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三,在选择优秀国内外教材进行教学的同时,从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容,激发学生的学习兴趣,实时了解前沿动态,使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO(构思、设计、实施、运行)理念,是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念,将工程创新教育结合课程教学模式,旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突。在实际教学过程中,结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程,基于“逐次逼近型模数转换器(SARADC)”的课题项目开展教学内容,将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联,使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内,以学生为主体、教师为引导的教学模式,令学生“做中学”,让学生有目的地将理论切实应用于实践中,完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程,使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时,通过以小组为单位,进行团队合作,在组内或组间的相互交流与学习中,相互促进提高,培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力,锻炼学生团队工作的能力及创新能力,并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外,该门课程的考核形式也不同,不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分,而是以毕业论文的撰写要求,令每一组提供一份完整翔实的数据报告,锻炼学生撰写论文、数据整理的能力,为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求,不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验,因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验,同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等,进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先,根据企业的技术需求,引进目前使用的主流EDA工具软件,让学生在就业前就可以熟练掌握应用,将工程实际和实验教学紧密联系,积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会,为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年,黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等,最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况,如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建,实现远程登录,则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要。其次,根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容,适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析,令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程,在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上,有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼,使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通,为今后就业做好充足的准备。第三,根据集成电路设计本科理论课程的教学内容,以各应用软件为基础,结合多媒体的教学方法,选取结合于理论课程内容的实例,制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册,如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程,都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件;通过网络平台,使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
教学内容安排在教学内容的选择上注重教学的延续性,以少、精、宽、新为原则。大幅度地削减小规模集成电路的内容,增加对中规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI)的讲解。对于中规模集成电路和大规模集成电路,其内部电路一般不作为重点,着重其外部功能及应用,集中精力对基础知识、基本原理和重点内容精心组织、精心讲授。引导学生建立系统的知识结构。从能力培养着眼,精讲多练,注重讲、练结合,加强综合训练,在授课的过程中除了讲解课程一般知识外,还要注重内容的广度。尽量多地教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,避免死记硬背、机械地理解问题。引导学生学会举一反三,掌握学习方法,培养自学能力乃至创新能力,注重理论知识和电路实际应用技能紧密结合,将电子技术新技术、新器件及时地纳入课程教学内容中,以适应电子技术发展需要。
实践环节的教学改革
实践教学内容的改革旨在提高学生的实际操作动手能力和技术应用能力。以能力培养为导向,制定本课程实践教学环节,提高实践环节比重,实验课程占总课程学时由原来的20.8%改为38.1%。
1.实验项目综合化实验项目内容在安排上围绕课程主线进行,[2]使理论课和实验课成为有机的整体,减少验证性实验项目,增加设计性综合性实验项目,加强实物制作类实验项目,同时改革传统实验考核方式,更加注重对实践技能的实施过程的考核,其目的要求如表1所示。单次实验成绩有两部分构成:电路设计、电路搭接、测试等实验操作成绩,占总成绩的60%;实验报告成绩,根据实验报告评定,占总成绩的40%。
2.课程设计实物化题目有针对性且行之有效,体现整个课程设计的完整性和先进性,强化工程综合应用意识。“电子技术课程设计”旨在使学生进行一次较全面的综合设计练习,[3]掌握电子电路设计、制作、调试的全过程,全面提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,为将来走上工作岗位打下良好基础。课程设计做到一人一题,且在学期开始就告知学生题目及指标要求等,使学生在明确目的及要求的情况下有充足的时间进行方案选择、电路设计、制作、调试等过程,体现柔性管理。
3.把提交专业作品列入课程要求依据电子信息工程专业人才培养模式改革,对于骨干专业课,要求学生在当学期完成1~2个专业综合作品。“数字电子技术”作为本专业的一门实践性很强的专业基础课,在当学期由教师拟定或学生自行提出实践项目(元器件数量介于20个至50个之间),要求学生独立完成电路的设计、元器件选择、电路制板、元器件安装、电路焊接及调试等过程,并达到规定指标。同时提交一份不少于2000字的设计报告,对电路原理、调试技术进行阐述,并重点对电路调试过程中出现的问题进行分析,提出一些优化方案。
课程考核方式改革
课程考核采取理论考核60%+实践考核40%相结合的方式。理论考核重点考核本课程的基本概念、基本知识、基本技能和知识应用能力,采用闭卷考试方式。实践考核包括平时实验成绩和期末实验考试两部分,比例为平时实验成绩占60%,期末实验成绩占40%,平时实验成绩中验证性实验占15%、设计性实验占45%、综合性实验占40%,依据实验操作和实验报告评定;期末考试项目并不是教师重新出题,而是学生做过的实验项目中的设计性或综合性实验,由学生抽签决定,要求学生在有限的时间内独立完成电路设计、元器件安装、调试等过程,由教师依据参数测试结果评定成绩。
教学模式与方法改革
为激发学生的学习热情,有效地组织课堂教学,课程组教师一直探索研究“数字电子技术”课程教学模式,形成了互动式、启发式等多种教学方法,以及板书+多媒体+网络相结合的双主互动的教学模式。重点实施“以问题为纲”的教学方法。
1.精心设计课堂教学模式,课堂教学“高思辨、高互动”,形成互动式、启发式教学高思辨是课堂教学过程中层层推理、循序渐进,适当设置悬念与疑问,并留给学生一定创新思维的空间。如讲到数字集成电路芯片时,对于内部结构作简化处理,重点在外部特性及功能上,由功能示意图、功能表到应用举例逐步进行,层层深入,在讲解完一个类型的举例后,适当增加辅助功能、设置悬念的问题,并留下作为思考,锻炼学生逻辑思维能力。高互动是课堂教学过程中,精心设计各种学生活动,大小结合,难易适度,师生对话与学生讨论相结合,能够体现学生为学习主体、以学生发展为本的教学思想。例如给出小型数字系统设计电路,由学生修改部分电路并更换部分元器件,并当堂讲解更换方案,学生学习积极性明显提高。
2.实施“以问题为纲”教学方法“以问题为纲”教学方法,即引导学生提出假设、提出问题、分析问题、解决问题,引导学生理解知识产生、发展的过程,即从实际生产和职场第一线中提出问题,结合教学内容进行分析问题、解决问题,并进行提升和推延,从而发现新的问题,再引入新问题的探讨,即把每一次讲授均变成一次创造研究的尝试和训练。此种方式在“数字电子技术”课程教学中的实践效果非常好。例如在讲解集成逻辑器件计数器及应用时,讲完计数器的概念就让学生举例生活中所见哪些是计数器,讲完计数器的功能时就提问日常生活中的数字时钟跟计数器有何联系,并逐层分析24小时60分60秒计数的功能如何用计数器实现。学生很快理解并能够灵活地在其他场合应用运用计数器了,效果很好。
3.板书+多媒体+网络相结合充分利用现代教育技术手段,可在同样的时间内讲授更多的教学内容,又可使一些抽象、难懂的内容变得形象生动,从而提高学生的学习兴趣的学习主动性,显著改善教学效果。同时利用网络教学,学生可获得关于该课程的各种信息,实现网上学习、网上答疑、网上作业、网上测评等。网络有机地结合板书教学,以扬长避短,获得最佳教学效果。
教学效果
【关键词】新专业 市场 可行性 分析 需求
【中图分类号】U472 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)04-0117-01
一、开设新专业的指导思想
在职业院校开设新的专业,应以市场为导向,以社会需求为准则,充分发挥地方资源优势和人才培养优势。积极地探寻市场、发现市场,把供需链条紧紧连在一起。在北京市同层次院校的专业中,做到人无我有,人有我强,人强我特,形成品牌,形成特色。专业设置逐步从“条件驱动”型向“发展需求驱动”型转变,即根据社会经济发展需求确定专业设置。从强调我能做什么,能培养什么样的人才,转变为强调需要我做什么,需要培养什么样的人才。本着以上指导思想,现提出开设微电子技术与器件专业的一些方案设想。
二、市场需求分析
微电子技术与器件专业,其就业导向涵盖了集成电路和半导体材料产业。根据首都“十一五”电子信息产业发展规划,集成电路、TFT?鄄LCD、计算机及网络设备、移动通信产业、数字电视产业、半导体照明材料产业和智能交通及汽车电子产业等7个产业是信息产业下一步发展的重点领域。其中集成电路排在了第一位,半导体照明材料排在了第六位。早在2000年,北京市委、市政府就首次向全球宣布:北京将建设中国北方微电子产业基地。从那时到现在,北京集成电路产业走过了蓬勃兴起的10年,初步建立起了集成电路设计、制造、封装测试以及装备材料互动协调发展的良好格局,确立了北京在全国集成电路产业中的重要地位。
以2010年为例,该年北京集成电路产业全产业链实现销售收入245亿元,比2009年增长了31%,产业规模是2000年的20倍左右,占全国的17%。在北京市,电子信息产业产品销售收入排名位居全市工业第一,占全市工业23%,而集成电路产业全产业链的销售就占了近四分之一。
目前,北京有各类集成电路设计企业约80多家,年总销售收入约90亿元,占全国的1/4。集成电路制造企业3-4(大型)家,实现总销售收入约60亿元,约占全国14%。集成电路封装测试企业2-3家(大型),实现总销售收入约90亿元,约占全国15%。集成电路装备制造企业3-4家(大型),实现销售20多亿元,多项装备在全国处于领先地位。另外,还建有生产集成电路关键原料的硅材料科研、生产基地。
当前,北京集成电路产业正迎来跨越式发展的新机遇。国务院2011年4号文为集成电路产业的发展提供优越的外部环境。相信要不了多久北京就会建成具有全球影响力的集成电路产业基地。
政府的大力支持,坚实的产业基础,广阔的发展前景,优惠的国家政策,可以说集成电路产业在北京具有得天独厚的条件。产业的发展必然伴随着人才的巨大需求,虽然集成电路产业是知识和资金密集型产业,但它同样需要大量应用型技术人才。比如集成电路设计,需要大量的程序录入和辅助支持技术人员;集成电路制造,需要大量的高科技设备仪器操作员、工艺技术员、质量检验员和设备维护技术人员;集成电路封装测试,同样需要大量的高科技设备仪器操作员、工艺技术员、质量检验员和设备维护技术人员。另外,半导体硅材料及单晶硅片的生产等,都需要大量的应用型技术人才。
三、可行性分析
在我院设置微电子技术与器件专业具有非常好的条件并且可行,其理由主要有以下几个方面:
1.我院在中专学校升高职院校之前,南校区就有这个专业。因此,在师资力量、教学资源、实训资源、招生分配等方面都有一定的基础和经验,设置微电子技术与器件专业可以说是驾轻就熟。
2.该专业的设置符合国家产业政策,契合北京“十一五”电子信息产业发展规划,因此,获得上级单位批准的几率大。
3.在北京“十一五”电子信息产业发展规划中,7个重点发展领域,集成电路产业排第一,半导体照明材料产业排第六,因此,设置该专业可获得国家和北京市资金的大力支持。
4.分配就业前景良好,正如市场需求分析中所提到的,集成电路产业在整个电子信息产业已经占到了四分之一左右,而且,今后将跨越式发展,必然需要大量的应用型技术人才,因此,该专业毕业学生的就业前景良好。
四、困难及解决途径
在我院设置微电子技术与器件专业也会遇到一些困难,仔细分析有以下几个方面:
1.生源问题。微电子技术与器件这一名称,属于比较新的科技名词,一般人在日常生活中很少接触,理解起来有一定困难,不知道这一专业到底学什么,毕业后干什么。因此,会出现专业招生困难,或招不到相对高素质的学生。
解决办法:一是改专业名称,起一个即通俗易懂,又能代表专业含义的名称,这有一定困难。二是加强宣传,在招生时,宣传材料、现场解说、视频资料等全方位进行,使考生了解北京市的产业政策和就业前景,提高对该专业的认知度。
2.实训问题。微电子技术与器件专业的实训环节比较困难,我们知道现在强调实训模拟真实场景,而集成电路产业链的工序非常多,每一道工序的设备仪器都非常昂贵,动则几百万,建立校内实训基地,场地和资金都是问题。
解决办法:一是计算机模拟,现在多媒体教学设备完善,各种模拟软件很多,通过购买和教师制作等方式来模拟实际工艺,替代昂贵的真实设备仪表。二是下厂实训,校企合作办学是学院发展的方向,我院有良好的基础和得天独厚的条件,北京分布着众多的集成电路设计、生产、测试企业可供我们选择实习参观,而且,我院已经和许多这方面的企业签有校外实训基地协议,如中国电子集团微电子所,北京飞宇微电子科技有限公司,中国科学院微电子所,燕东微电子有限公司等。我院应充分利用这一优势,解决微电子技术与器件专业的实训问题。
参考文献:
[1]尹建华,李志伟 半导体硅材料基础,北京.化学工业出版社,2012
假如桌上放着半杯水,那么你关注的重点是水还是空了一半的杯子?樊晓华明显属于前者。
我国是世界上最大的芯片消耗国,但自己提供的芯片不足10%。我国的芯片产业在最近十年里发展迅猛,但产品依然90%依赖进口,每年进口额甚至超过石油。
根据海关统计,仅2012年1~11月,我国集成电路进口额就达到1724.99亿美元,同比增长11.8%;进口量为2197.17亿个,同比增长11.7%。
只要对这个产业稍加了解,就能列举出我国在集成电路这一领域存在的一系列劣势:产业规模不大,自给能力不足,产品国内市场占有率仍然较低,企业规模小且分散,持续创新能力不强,核心技术少,与国外先进水平有较大差距……
如此看来,中国集成电路产业何止是空了一半的“半杯水”,这水似乎刚刚占满杯底。
中科院微电子所无线通讯射频技术实验室主任樊晓华却说,“我们并不像我们想象的那么‘悲催’。”
此话怎讲?在他看来,我国的芯片设计企业正在进入快速发展阶段,积累的能量正在迸发出来。
那么,这能量来自哪里?
顶尖产业汇集顶尖智慧
《集成电路产业“十二五”发展规划》中指出:“集成电路(IC)产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业,是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的核心与基础,是转变经济发展方式、调整产业结构、保障国家信息安全的重要支撑……”
“战略性、基础性和先导性”的核心产业自然需要顶尖的头脑。
2001年,樊晓华从中科院微电子所研究生毕业,赴美留学。当时的中国微电子产业,可以说力量比较单薄:“没有太多企业与科研力量,每年毕业的微电子专业学生数量有限,研发技术水平整体不高,相对落后。”
事隔十多年后,在中科院微电子研究所叶甜春所长、周玉梅副所长以及射频集成电路研究室张海英主任的大力支持下,樊晓华再以无线通讯射频技术实验室主任的身份回到中科院微电子所,感受如今的行业发展,他说了四个字:“天翻地覆”—集成电路领域,已经走过了当初可以跑马圈地的年代。如今,任何一个领域都有或大或小的公司与科研团队在做,都可以找到一起赛跑的同路者,“竞争压力很大”。
樊晓华十分惊喜地看到这一领域人才储备的日益丰富。以微电子所为例,十年之前约有100名左右研发人员,而现在拥有超过1000人的专业人才储备。
这得益于教育部、科技部于2003年筹建的“国家集成电路人才培养基地”。也得益于心系我国集成电路产业发展的“海外兵团”的加盟。
在人才日益充足、竞争日益激烈的背后,是生机勃勃的行业发展态势。十多年来,中国电子信息产业在市场需求和政策牵引的双重推动下取得了长足的发展,特别是国家出台系列鼓励产业发展政策以来,集成电路产业规模不断扩大,在世界集成电路市场中所占份额不断提高。
樊晓华说,从技术能力上,“我们也得承认,海外目前要领先一些,但是差距已经越来越小。”“中国集成电路比外国差,但我想强调的是,我们没有想象中的那么差。”
落后是相对的,而进步是进行时,也是大势所趋。有业内人士估计,到2015年,中国芯片市场规模将超过1万亿元。樊晓华也认为,本土芯片企业在未来将“大有作为”。
顶尖智慧专注顶尖追求
虽然和集成电路的缘份,是“先结婚,后恋爱”的“爱我所选”型,但是樊晓华仍然在这一领域摸爬滚打了20年。动力何在?樊晓华也说,“这是一个智慧比较集中的领域。竞争非常激烈,我喜欢挑战。”
从目前的形势来看,这一产业要向前行,面临的挑战有哪些呢?
在樊晓华看来,首先是科研价值导向追求短期效益,耐心不够。其次,目前仍有部分企业认为国产芯片在技术上与国外产品存在很大差距,只能用在低端产品上,或者仅作为低成本替代方案,从而限制了本土芯片的应用。政府应该积极推动产业界采用国产芯片,从而使政策真正成为国内电子产业链上下游积极互动的催化剂。
2012年5月23日,北京市科学技术委员会了《关于公布2011年度认定北京市重点实验室和北京市工程技术研究中心名单的通知》,“新一代通信射频芯片技术北京市重点实验室”落户中国科学院微电子研究所。
2012年6月,樊晓华回到国内,担任无线通讯射频技术实验室主任一职。一年的时间里,在原有基础上组建起一个更加强大的科研团队,拥有在国内数一数二的科研实力。目前,团队中有10名博士,其中两人为留美归国人员,20多名在读研究生。
通信技术是信息社会的神经系统,为现代化的生活提供各种便利,越来越成为生活、工作所必需的一项技术。随着通信质量要求的提高,通信射频技术的更新换代愈加频繁,对于射频技术的要求也越来越高。而他对于团队在研究上的要求也是“取法乎上”:做中国最好的集成电路设计团队和实验室,在无线射频通讯领域做出切合国家发展、在国际上有创新性的标志性的成果。
“科研不是闭门造车,要解决人们生活中和工业界、产业界的重大难点,当然还包括一部分前瞻性研究。”兼具学术与工业界双重背景的樊晓华,对于工业界发展方向极为敏感,同时在方案可操作性方面具有优势。樊晓华说,集成电路领域有其自身特点,科研和工业的区别不像其他行业那么大。他给团队定位就是,要满足两方面的需求,既要在科研上有突破,又能满足产业界的发展。并为产业下一步发展做知识积累。
近年来,团队承担了多项国家重大科技专项和863及北京市重点科技项目,与国内外兄弟单位结成战略合作伙伴,共同致力于先进通信技术研发及相关产业发展。经过多年的发展与积累,从2G(第二代通信标准)到4G(第四代通信标准),从2.4GHz到太赫兹,都有着深入细致的研究,并获得显著进展。