谈谈我对微电子学的认识

谈谈我对微电子学的认识

电气信息1002 王少波201046830209

微电子学该专业主要培养在集成电路设计、半导体物理与器件和微电子工艺技术领域具有创新能力和国际竞争力的高素质人才。其所属的“微电子学与固体电子学”学科是国家重点学科，具有博士、硕士学位授予权。该专业是国家设立的15个国家集成电路人才培养基地之一。

微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支。

作为电子学的分支学科，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。微电子学又是信息领域的重要基础学科，在这一领域上，微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学，是研究信息获取的科学，构成了信息科学的基石，其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。

微电子学是一门综合性很强的边缘学科，其中包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试等多方面的内容；设计了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试和加工、图论、化学等多个领域。

微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向。信息技术发展的方向是多媒体（智能化）、网络化和个体化。要求系统获取和存储海量的多媒体信息、以极高速度精确可靠的处理和传输这些信息并及时地把有用信息显示出来或用于控制。所有这些都只能依赖于微电子技术的支撑才能成为现实。超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境追求的目标，是微电子技术迅速发展的动力。

微电子学渗透性强，其他学科结合产生出了一系列新的交叉学科。微机电系统、生物芯片就是这方面的代表，是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新技术。

近30年来，集成电路技术一直按照"摩尔定律"向前发展。集成电路工艺中的特征尺寸更小（<100nm），集成密度更高，集成电路材料趋于多元化（不再仅仅是硅基、二氧化硅和铝引线等），集成的元件种类更多（各种传感器），集成的系统更为复杂、庞大，集成电路的功能更为完善和强大（一个芯片就是一个独立完整的系统--SOC），集成系统的功耗更低，成为半导体工业（微电子工业）基本发展趋势。我国的集成电路发展起步于1965年，由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。从市场份额来看，2002年国产芯片年销售额为130.3亿元，占世界芯片产量的0.7%左右；从技术上看，总体上还有两代左右的差距。2002年，我国芯片自给率才25%，其他75%均需要进口，进口集成电路耗资33.6亿美元，特别是技术含量高

的产品，基本上依靠进口。由于２０世纪80年代国内经济的迅速发展和半导体行业的相对滞后，许多高校已停止了半导体工艺人才培养，导致集成电路工艺人才更是奇缺。当今世界经济已从工业化进入信息化的发展阶段，微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，成为当前新经济时代的基础产业。它在国民经济、国防建设以及现代信息化社会中起着极其重要的战略意义。我国微电子产业与国际水平相比还属于幼稚工业，无论技术水平、产品水平还是综合实力都无法与发达国家同行的实力相抗衡。

一、微电子学专业发展的简要历史和成就回顾

中国微电子学专业的教育历史应追朔到1956年。1956年，由北京大学、复旦大学、南京大学、吉林大学和厦门大学五校联合在北京大学创办了中国第一个半导体物理专门化。最早由这个专业培养的许多毕业生都成为我国微电子领域的权威或领导。半导体专业发展的第二个高峰在1970年前后，随着对半导体器件需求量的增加，尤其是大型电子计算机对集成电路需求的推动，促进了国内半导体工业的发展以及对专业人才的需求，全国很多高校都先后增加了半导体专业。但是进入20世纪80年代，由于国内半导体器件和集成电路生产还缺乏竞争力，受到进口元器件的冲击，很多半导体器件厂下马或转产，相应地很多高校的半导体或微电子专业也被迫取消。进入90年代中期，由于微型计算机的发展、普及以及通信等信息产业的发展，对集成电路芯片的需求量越来越大，国家加大了对微电子行业的支持力度，对微电子专业毕业生的需求也不断增加，微电子专业的发展迎来了第三个高峰。国家"十五"计划和2010年远景规划提出以信息化带动工业化，加快微电子产业建设的高新技术发展策略。目前，许多高校以及一些专科学校都纷纷建立微电子专业。各学校的办学特点不尽相同，但主要培养目标基本围绕三方面：集成电路工艺开发，集成电路中的器件和材料研究，以及集成电路设计，其招生规模不断扩大。

二、与微电子学专业相关行业的发展趋势及对本专业构成的挑战、要求

1．进入21世纪，与微电子专业学科相关的集成电路产业发展趋势

（1）器件尺寸不断缩小，目前器件特征尺寸已进入纳米量级。器件尺寸继续缩小将遇到很多物理问题和技术挑战，为了解决这些问题和挑战，必须进行新器件、新结构、新工艺等研究。

（2）集成度不断提高，目前已经可以把整个电子系统或子系统集成在一个芯片里，形成集成系统芯片（SOC）。系统芯片与集成电路的设计思想和方法是不同的。这就要求微电子专业培养的人才不仅能从事IC设计，还能从事SOC设计，研究SOC的设计方法。

（3）与集成电路技术相关的新材料不断涌现，高K栅介质、低K互连介质、新型化合物半导体材料等都成为目前的研究热点。

（4）微电子与其他学科结合诞生新的交叉学科，也是21世纪的重要发展方向，例如集成光电子学、微机械电子学（MEMS）、纳电子学等。因此，要求微电子专业培养的学生能适应这种跨学科、多学科结合发展的需求。

2．微电子技术面临的困难与挑战

按照微电子技术的发展趋势，在材料、工艺、设计、测试、封装等方面都面临着困难和挑战。在国际半导体技术路线图中，将微电子技术分为12个相对独立的部分：(1) 设计，(2) 测试与测试设备，(3) 工艺集成、器件和结构，(4) 前端工艺，(5) 光刻，(6) 互连线，(7) 工厂集成，(8) 组装与封装，(9) 环境、安全与健康，(10) 成品率，(11) 计量，(12) 模型与模拟。

3．国内微电子技术现状与社会需求

根据国家有关权威部门的预测，2010年我国微电子产业的产值将达到3000亿人民币，占到当时全世界集成电路产值的6％，其中芯片制造业的产值约为1500亿元，设计业和封装业1500亿元。根据国际上的一般规律，一个10亿元产值的集成电路设计公司大约需要1500名左右的工程师；一条年产3万片的8英寸集成电路制造生产线的年产值约30亿人民币，需要1000名工程师和1000名配套人员。这样，未来10年我国集成电路设计业需要20～25万设计人才，芯片制造业产值约需要10万名工艺技术人才，而目前我国集成电路人才奇缺，设计人才全国不足万人，因此今后10年对微电子方面的人才的需求是极为迫切的。从2003集成电路行业年会的数字显示，国内IC设计从业人员实际不足5000人，其中真正完全成熟的系统设计工程师不过1000人；每年从各大学微电子专业毕业的研究生只有300多人，本科生也不过10000人，对比上海半导体和IC研讨会发布的2008年大陆IC产业对IC设计工程师需求量250000人，这不过是杯水车薪。

微电子学专业养具有坚实的数理基础，掌握微电子专业基本理论和实验技术，掌握集成电路和集成系统以及其他新型半导体器件的设计方法和制造工艺，熟悉电子技术和计算机技术，具有一定的科学研究和实际工作能力的科学技术和工程技术人才。

微电子学专业的主要课程微电子学专业的课程主要有数学物理基础（高等数学，基础物理和现代物理），电子电路基础（模拟电路，数字电路和电路实验等），计算机和软件技术（计算机概论，微机原理，计算机系统与结构等）和专业课（半导体物理，半导体器件物理，集成电路原理和设计，集成电路工艺等）等四大类。

微电子学专业毕业薪酬指数

微电子学专业毕业1年薪酬指数

微电子学专业46%的微电子学专业学生毕业1年后的薪酬在2000元以下，薪酬在3000元以上的比例为28%。按照十分制计算，微电子学专业毕业1年后的薪酬指数为4.31，与其他专业相比，薪酬属于中等偏上。微电子学专业毕业2年薪酬指数

42%的微电子学专业学生毕业2年后薪酬在2000元以下，薪酬在3000元以上的比例为34%。按照十分制计算，微电子学专业毕业2年后的薪酬指数为4.08，与其他专业相比，薪酬属于中等偏上。

微电子学专业毕业3年薪酬指数

28%的微电子学专业学生毕业3年后的薪酬在2000元以下，薪酬在3000元以上的比例为51%。按照十分制计算，微电子学专业毕业3年后的薪酬指数为4.18，与其他专业相比，薪酬属