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時(shí)間:2023-03-07 15:19:01
導(dǎo)言:作為寫(xiě)作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇微電子技術(shù)論文,它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
1.2課堂時(shí)間有限。課時(shí)安排有限,加之學(xué)生的接受能力較差,課堂教學(xué)推進(jìn)緩慢,學(xué)生接受起來(lái)較為吃力,僅憑課堂上的45分鐘進(jìn)行教學(xué),如果班級(jí)有45個(gè)學(xué)生,教師進(jìn)行逐個(gè)指導(dǎo)的話,每人才1分鐘,學(xué)生能學(xué)到什么,可想而知。
1.3學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,主動(dòng)性不夠,學(xué)習(xí)能力不強(qiáng),只依靠老師講授,不愿意去學(xué),是當(dāng)前普遍存在于職業(yè)學(xué)校學(xué)生在學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)課程時(shí)的問(wèn)題,電工電子技術(shù)課程容量較大,涉及到的知識(shí)面較廣,而且有些內(nèi)容層次較深。
1.4教學(xué)目標(biāo)不能很好的完成。不少學(xué)生對(duì)電工電子技術(shù)課程基本知識(shí)的掌握不夠,思考問(wèn)題解決問(wèn)題的能力不足,學(xué)習(xí)的態(tài)度不夠端正,學(xué)習(xí)的方法存在著一定的偏差。而教育的過(guò)程是循序漸進(jìn)的,需要教師和學(xué)生兩方面相配合。
1.5學(xué)生的心理情況。因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生在此前的學(xué)習(xí)過(guò)程中基本沒(méi)有接觸過(guò)電工電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)或者是根本沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)課程。還有一部分學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)很差,這就使得學(xué)生從心理上、思想上對(duì)這門(mén)陌生的課程有了畏難情緒,覺(jué)得這門(mén)課是一門(mén)難學(xué)的課程,吃力的課程,結(jié)果就會(huì)有厭學(xué)的情緒,從而不能深入的學(xué)習(xí),最后的不良結(jié)果就是學(xué)不好這門(mén)課。
2微時(shí)代下“微教學(xué)”的現(xiàn)狀分析
目前來(lái)看,國(guó)內(nèi)外對(duì)于微教學(xué)單元方面的研究多集中于課堂應(yīng)用方面。
2.1從國(guó)內(nèi)研究來(lái)看,吳玉龍?jiān)凇丁拔⒔虒W(xué)單元”高職教學(xué)策略研究———以“知識(shí)點(diǎn)”和“技能點(diǎn)”》就針對(duì)高職科目中的微教學(xué)單元進(jìn)行闡述。王世群在《“微波爐”加熱教育--微博在教學(xué)中的應(yīng)用探析》一文中介紹了作者于實(shí)習(xí)期間在所處班級(jí)進(jìn)行的微博實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。
2.2從國(guó)外研究來(lái)看,R.W.Lucky于2010年發(fā)表的“ToTwitterOrNottoTwitter?”,用情境導(dǎo)入的方式,介紹了微博教育前景。KellyWalsh在文章“100WaystoTeachwithTwitter”中則花費(fèi)了大量的精力總結(jié)他人的研究成果,列舉推薦關(guān)于微博教育應(yīng)用的100多種方法??v觀國(guó)內(nèi)外的研究,學(xué)者都是將微教學(xué)單元側(cè)重于微博教學(xué)上。而對(duì)于電工電子技術(shù)課程的教學(xué)研究是將課堂的微教學(xué)與借助于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)微教學(xué)相結(jié)合,更具有研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐價(jià)值。
3“微教學(xué)”在電工電子技術(shù)課程中的作用研究
目前來(lái)看,職業(yè)學(xué)校的學(xué)生幾乎每個(gè)人都有一部手機(jī),基本每部手機(jī)都正常上網(wǎng),而且學(xué)生對(duì)于現(xiàn)代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)工具的應(yīng)用爐火純青,如何根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況,有效的借助于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),把“微教學(xué)”在電工電子技術(shù)課程中的教學(xué)與輔導(dǎo)作用有效的利用起來(lái),擬從以下幾個(gè)方面構(gòu)建微教學(xué)單元:
3.1微課堂:針對(duì)電工電子技術(shù)課程某一知識(shí)點(diǎn),開(kāi)展5~10分鐘的針對(duì)性攻略,讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)集中精力,展開(kāi)學(xué)習(xí)。慢慢地,在課題研究的過(guò)程中,通過(guò)課堂實(shí)施總結(jié)出一套更加適合電工電子技術(shù)課程學(xué)生情況的教學(xué)方式。舉例:5分鐘時(shí)間,集中學(xué)極管的伏安特性,舉一反三,深入滲透。
3.2微辯論:針對(duì)電工電子技術(shù)課程教學(xué),開(kāi)展3分鐘微辯論,將學(xué)生分為正方與反方,鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言。對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō),他們的好勝心比較強(qiáng),當(dāng)被冠以“角色”的擔(dān)子,他們會(huì)積極準(zhǔn)備,認(rèn)真學(xué)習(xí),參與微辯論。舉例:液晶電視與高清電視的區(qū)別在什么地方。
3.3微實(shí)訓(xùn):電工電子技術(shù)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè),因此,在教學(xué)中需要將理論與實(shí)踐相結(jié)合。在實(shí)踐教學(xué)上,我們就某一點(diǎn)知識(shí),開(kāi)展微實(shí)訓(xùn)教學(xué)。舉例:就三極管開(kāi)關(guān)電路實(shí)驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn),讓學(xué)生3人一組,組內(nèi)進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。
3.4微競(jìng)賽:可以就某一電路設(shè)計(jì)或者某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行微競(jìng)賽,通過(guò)微競(jìng)賽來(lái)提高學(xué)生的參與度,不僅考核學(xué)生的知識(shí),更是讓學(xué)生感受到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。與日常競(jìng)賽不同,微競(jìng)賽的重點(diǎn)在于知識(shí)趣味性。舉例:就三極管放大電路的安裝展開(kāi)小組競(jìng)賽,既有組內(nèi)合作,也有組組之間競(jìng)賽。
3.5微考核:在課堂上,就學(xué)生表現(xiàn)和教學(xué)進(jìn)程進(jìn)行階段性考核,這樣的考核一改傳統(tǒng)的“以考試成績(jī)?yōu)楹饬繕?biāo)準(zhǔn)”的方式,隨時(shí)開(kāi)展動(dòng)態(tài)考核能夠讓學(xué)生隨時(shí)保持考核的狀態(tài)。舉例:針對(duì)二極管整流電路這一節(jié)內(nèi)容,讓學(xué)生在課堂上做出一個(gè)整流電路的作品來(lái),并檢驗(yàn)其結(jié)果。
3.6微信圈:通過(guò)微博、微信等新媒體強(qiáng)化學(xué)生與教師、專(zhuān)家甚至企業(yè)家的溝通,通過(guò)媒體來(lái)獲取信息資源,在很大程度上可以開(kāi)拓學(xué)生的視野。教師也通過(guò)微信圈及時(shí)的對(duì)學(xué)生做出的成績(jī)給予表?yè)P(yáng),對(duì)學(xué)生還存在的問(wèn)題給予糾正和點(diǎn)評(píng)。舉例:在13高職電子班建立微信圈,老師隨時(shí)發(fā)出問(wèn)題,學(xué)生也可隨時(shí)和老師溝通。
4“微教學(xué)”在電工電子技術(shù)課程中研究目標(biāo)
“微教學(xué)”在電工電子技術(shù)課程中的研究目標(biāo)主要包括以下方面:
4.1培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)課程的興趣。通過(guò)微教學(xué)單元在電工電子技術(shù)課程中的改革研究進(jìn)一步提高學(xué)生參與電工電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力。一改傳統(tǒng)教學(xué)模式,讓學(xué)生能夠更主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)中去。
微電子機(jī)械系統(tǒng)所指的就是在大小毫米量級(jí)之下,最終形成的可以控制能夠運(yùn)動(dòng)的微型機(jī)電裝置是由單元尺寸需要在可控制的微米和納米之間,是一個(gè)整體的系統(tǒng),把微機(jī)構(gòu)、微傳感器,以及微執(zhí)行器還有信號(hào)處理系統(tǒng)等等構(gòu)成。在不同的國(guó)家對(duì)于微電子機(jī)械系統(tǒng)的稱(chēng)呼有所不同,
2微電子機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展歷程
微機(jī)械器件以及微電子機(jī)械系統(tǒng)在生產(chǎn)加工的過(guò)程中需要對(duì)其深加工技術(shù)進(jìn)行研究和重視。在研究中開(kāi)始逐漸的形成了微電子加工技術(shù)和微機(jī)械裝置加工技術(shù)。并隨著對(duì)技術(shù)的細(xì)分,開(kāi)始形成了體微機(jī)械技術(shù)以及外輪廓表面微機(jī)械裝置技術(shù),并同時(shí)也產(chǎn)生了LIGA機(jī)械裝置技術(shù)以及高標(biāo)準(zhǔn)的LIGA機(jī)械裝置技術(shù)。對(duì)其體微機(jī)械技術(shù)按照實(shí)施的目標(biāo)對(duì)象機(jī)械能分析,可以得出體硅單晶體為核心構(gòu)成體并在其物理測(cè)量厚度的10到999單位內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)則布局分離,為其核心的技術(shù)策略單位。并對(duì)其技術(shù)中存在的腐蝕以及吻合問(wèn)題進(jìn)行布局的考慮。對(duì)其技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析得出,其裝置的工藝相對(duì)不繁瑣,但其操控性和調(diào)控性數(shù)值偏低。在表面微機(jī)械裝置中,進(jìn)行相應(yīng)的IC技術(shù)加工,如采用擴(kuò)散光學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)尺寸對(duì)應(yīng)光刻以及復(fù)膜層疊等技術(shù)運(yùn)用中,其都會(huì)對(duì)原有的厚度比率進(jìn)行微調(diào),對(duì)其在剝離技術(shù)中和進(jìn)行切割技術(shù)的分析[1]。其技術(shù)的有點(diǎn)在于對(duì)IC技術(shù)有相對(duì)完整的包容性,但存在的不足點(diǎn)也較為顯著,如切割的縱向厚度單位偏低,在電光鑄模和縮微成型以及耐溫差等方面存在一定的技術(shù)局限。LIGA技術(shù)在德文X射線進(jìn)行曝光和電光鑄模中有其良好的優(yōu)越性,其對(duì)設(shè)備的制取尺寸在1單位內(nèi)到999單位內(nèi)。但需要指出LIGA技術(shù)處于高成本和高復(fù)雜度的技術(shù),并需要采用相對(duì)保守的紫外線深度曝光,保障其光刻效果和覆膜效果。而準(zhǔn)LIGA技術(shù)在對(duì)設(shè)備加工中可以在最合理控制尺寸中,保障其電路集成后續(xù)裝置獲得合理的配置[2]。因而其技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在微機(jī)械技術(shù)中可以獲得關(guān)注度的展現(xiàn)。
2.1自動(dòng)對(duì)焦的三維加工技術(shù)
目前自對(duì)準(zhǔn)的準(zhǔn)三維加工技術(shù)普遍采用深度的紫外線厚度型進(jìn)行光度的曝光刻度,并進(jìn)行膠模的處理,保證其在犧牲層和結(jié)構(gòu)層獲得合理的電鑄,并利用其兩層的金屬電鑄特帶你,獲得犧牲層厚度的保障,并進(jìn)行微結(jié)構(gòu)的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)保障[3]。
因而CU可以表示為犧牲層,NI為結(jié)構(gòu)層的技術(shù),并在其平面和垂直兩方向性獲得控制,在其CU和NI中進(jìn)行電鑄處理,使得其種子層和型模層獲得兩種電鑄金屬處理,讓技術(shù)水平在微架構(gòu)層面獲得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化套準(zhǔn)對(duì)應(yīng)。在其腐蝕性選擇上要對(duì)其液體進(jìn)行考慮,CI屬于腐蝕性,NI不屬于腐蝕性,并對(duì)其微機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行終止惰性反應(yīng)。其配套技術(shù)以及Ic工藝獲得最大化的包容,在溫度上控制在85攝氏度,獲得對(duì)結(jié)構(gòu)合理的微機(jī)械技術(shù)。其深度的單位測(cè)定在22,保障其后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)后其范圍空載在49到101內(nèi)。
準(zhǔn)LIGA技術(shù)需要在工藝布局考慮中,首先要保障(a)低阻硅片(10-3cm),其熱氧化反映在1.5,其厚度在SIO2其需要把定子對(duì)襯低的外圓位置進(jìn)行確定。同時(shí)進(jìn)行首次的光學(xué)刻,SIO2腐蝕出進(jìn)行1.2各坑道處理。形成在轉(zhuǎn)子下部的新支撐點(diǎn)確定。在除去膠緣后,在真空中進(jìn)行高溫處理形成0.3的銅電鑄種子層。在第二次光學(xué)刻錄中,要對(duì)尺寸厚光刻膠AZ4620進(jìn)行轉(zhuǎn)子膠模處理,保障其電光鑄在3內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)子保障。后進(jìn)行第三次的光刻,在其厚度尺寸中選擇光學(xué)刻錄定子膠模處理,保障其厚度在2.5范圍內(nèi)。形成銅犧牲層的轉(zhuǎn)子和釘子的轉(zhuǎn)化變化,對(duì)其空隙中要包容其電鑄在1.5釘子范圍。在最后一次光刻中,要對(duì)其厚膠光學(xué)刻錄后,對(duì)其1.3銅都犧牲層要進(jìn)行間隙轉(zhuǎn)化的電鑄考慮。并用起腐蝕性的液進(jìn)行HF緩沖液體的處理,通過(guò)SIO2合理的釋放轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)子。其微機(jī)械技術(shù)在應(yīng)用中可以獲得廣泛的推崇,靜電驅(qū)動(dòng)鎳晃動(dòng)微馬達(dá)為例,其自對(duì)準(zhǔn)的準(zhǔn)三維加工技術(shù)目前在實(shí)際應(yīng)用中哥已經(jīng)獲得鎳晃動(dòng)馬達(dá)。用電鑄Cu作犧牲層,電鑄Ni作結(jié)構(gòu)層(定子、轉(zhuǎn)子和軸),得到的轉(zhuǎn)子與定子。各項(xiàng)參數(shù)都符合標(biāo)準(zhǔn)。
1. 前言
EDA(Electronics Design Automation,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)是現(xiàn)代電子學(xué)的標(biāo)志,是微電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,而基于EDA技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)正成為電子系統(tǒng)的主流。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子設(shè)計(jì)技術(shù)跨過(guò)了三個(gè)階段。①20世紀(jì)五十年代:小規(guī)模集成電路(SSI)和中規(guī)模集成電路(MSI)用來(lái)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng);②七十年代:以微處理器為核心的軟件編程設(shè)計(jì);③八十年代末至今:硬件系統(tǒng)集成設(shè)計(jì),即系統(tǒng)芯片(SOC)和專(zhuān)用集成電路(ASIC)設(shè)計(jì),是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
本文主要闡述了采用先進(jìn)的EDA工具M(jìn)AX+plusⅡ?qū)?0MHz自動(dòng)頻率計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程。論文參考。在此設(shè)計(jì)中我們采用現(xiàn)在國(guó)際流行的VHDL硬件描述語(yǔ)言對(duì)CPLD進(jìn)行編程,并通過(guò)MAX+plusⅡ平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,最終完成設(shè)計(jì)的要求,用單片CPLD實(shí)現(xiàn)10MHz頻率計(jì)的功能。
2. 單片自動(dòng)頻率計(jì)的設(shè)計(jì)
數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化和小型化是現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的發(fā)展方向。論文參考。具有50多年發(fā)展歷史的頻率計(jì)是實(shí)驗(yàn)室中常用的儀器之一,它已成為一種典型的數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的測(cè)量?jī)x器,并越來(lái)越趨于小型化。單片自動(dòng)頻率計(jì)以單片可編程器件為載體,利用VHDL語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)10MHz以?xún)?nèi)頻率的自動(dòng)測(cè)量。該頻率計(jì)用可編程器件一片,10MHz晶體振蕩器一塊和4位七段LED顯示器。
中圖分類(lèi)號(hào):G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-7661(2016)02-0001-01
信息技術(shù)的基礎(chǔ)是微電子技術(shù),隨著半導(dǎo)體和集成電路的迅猛發(fā)展,微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到電子信息學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域,電子、通信、控制等諸多學(xué)科都融合了微電子科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)?!栋雽?dǎo)體物理學(xué)》是微電子技術(shù)的理論基礎(chǔ),是電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)等專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果以及學(xué)生未來(lái)的就業(yè)和發(fā)展。但是,《半導(dǎo)體物理學(xué)》具有理論性強(qiáng)、教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容更新慢等特點(diǎn),使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在一定的難度。因此,本文從課堂教學(xué)實(shí)踐出發(fā),針對(duì)目前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足,對(duì)微電子專(zhuān)業(yè)的《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程進(jìn)行探索。
一、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置
重慶郵電大學(xué)采用的教材為電子工業(yè)出版社劉恩科主編的《半導(dǎo)體物理學(xué)》,該教材具有知識(shí)體系完善、涉及知識(shí)點(diǎn)多、理論推導(dǎo)復(fù)雜、學(xué)科交叉性強(qiáng)等特點(diǎn),需要學(xué)生有扎實(shí)的固體物理、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理以及數(shù)學(xué)物理方法等多門(mén)前置學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。另外,我們開(kāi)設(shè)的學(xué)生對(duì)象為微電子相近專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,因而在課程內(nèi)容設(shè)置時(shí)有必要考慮學(xué)生知識(shí)水平及其知識(shí)結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。雖然微電子學(xué)相近專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了大學(xué)物理等課程,但是大部分專(zhuān)業(yè)未開(kāi)設(shè)量子力學(xué)、固體物理及熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理等前置課程,學(xué)生缺少相應(yīng)的背景知識(shí)。因此,我們?cè)凇栋雽?dǎo)體物理學(xué)》課程內(nèi)容設(shè)置上,需要將部分量子力學(xué)、固體物理學(xué)及統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等相關(guān)知識(shí)融合貫穿在教學(xué)中,避免學(xué)生在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生跳躍。
從內(nèi)容上,依據(jù)課程大綱《半導(dǎo)體物理學(xué)》主要分為兩大部分,前半部分著重介紹半導(dǎo)體的電子狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu),電子有效質(zhì)量、雜質(zhì)和缺陷能級(jí)、載流子的統(tǒng)計(jì)分布,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與非平衡載流子,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述了費(fèi)米能級(jí)、遷移率、非平衡載流子壽命等基本概念;后半部分對(duì)典型的半導(dǎo)體元器件及其性能進(jìn)行了深入分析?;谝陨戏治?,半導(dǎo)體物理課程對(duì)授課教師要求較高,需要教師采用多樣化的教學(xué)手段,優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容,注重理論推導(dǎo)與結(jié)論同相關(guān)電子元器件的實(shí)際相結(jié)合,使學(xué)生較好地理解并掌握相關(guān)知識(shí)。
二、教學(xué)方法與教學(xué)手段
為了讓學(xué)生能較好地掌握《半導(dǎo)體物理學(xué)》中涉及的理論及模型,需要采用多樣化的教學(xué)方法和手段。基于《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程的特點(diǎn),在傳統(tǒng)黑板板書(shū)基礎(chǔ)上,充分利用PPT、Flash等多媒體軟件,實(shí)物模型等多種信息化教學(xué)手段,模擬微觀過(guò)程,使教學(xué)信息具體化,邏輯思維形象化,增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和主動(dòng)性,從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。
三、考核方式的改革
為了客觀地評(píng)價(jià)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量,改革考核方式是十分必要的。針對(duì)《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程特點(diǎn),對(duì)考核方式作如下嘗試:(1)在授課過(guò)程中,針對(duì)課程的某些重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn),設(shè)計(jì)幾個(gè)小題目,進(jìn)行課堂討論,從而增強(qiáng)學(xué)生上課積極性及獨(dú)立思考能力;(2)學(xué)期末提交針對(duì)課程總結(jié)的課程論文,使學(xué)生在對(duì)課程有更深入了解的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造積極性。
《半導(dǎo)體物理學(xué)》是微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。要實(shí)現(xiàn)《半導(dǎo)體物理學(xué)》這門(mén)課的全面深入的改革,還有待與同仁一道共同努力。
參考文獻(xiàn):
20世紀(jì)70年代,英特爾公司(Intel)的戈登?摩爾(Gordan Moore)預(yù)言:芯片上晶體管的數(shù)量將每隔18個(gè)月至兩年就會(huì)翻一番。這即是電腦行業(yè)在幕后稱(chēng)之為的“摩爾定律”,這一定律至今依然在發(fā)揮著作用。但是,如果“摩爾定律”一直有效,那么小小芯片上的晶體管數(shù)量將繼續(xù)呈指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。可以想像不久的將來(lái)芯片將承受怎樣的負(fù)擔(dān),這就需要將整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)小小芯片上的SoC(System on Chip)技術(shù)。這個(gè)激動(dòng)人心的技術(shù)將曾經(jīng)占據(jù)整個(gè)房間的龐大的計(jì)算機(jī)變得如今只有小拇指的指甲那么大小。正如很多專(zhuān)家所言,自從以半導(dǎo)體和集成電路為基礎(chǔ)的計(jì)算技術(shù)出現(xiàn)以來(lái),片上系統(tǒng)(SoC)技術(shù)已經(jīng)成為最重要的一項(xiàng)技術(shù)。
本書(shū)是為迎接新一代半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)臨的巨大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)而匯集的論文集,這些論文幾乎涵蓋了SoC技術(shù)的所有相關(guān)主題。具體為:1.為了使器件模型不斷地降低成本,還必須滿足其準(zhǔn)確性,就需要擴(kuò)展各種不同的新技術(shù),ColinMcAndrew的論文就是面向二極管的模型,Matthias Bueher和Christian Enz的論文解決了MOS管的模型。2.解決過(guò)程參數(shù)的概率性偏差,這些偏差表現(xiàn)為電路的行為偏差,也就是在大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中被稱(chēng)為參數(shù)出現(xiàn)誤差,Colin McAndrew的論文的另外一個(gè)貢獻(xiàn)就是研究了在電路模擬當(dāng)中的概率性偏差,這在計(jì)算效率和物理分析方面很重要,最終可能會(huì)決定設(shè)計(jì)是否可以生產(chǎn)。3.電路部件的設(shè)計(jì)復(fù)雜性,在新技術(shù)快速涌現(xiàn)的當(dāng)代,對(duì)于每一種新技術(shù)都相應(yīng)重新設(shè)計(jì)電路顯然不現(xiàn)實(shí),也為成本要求所不允許,Jose Franca的論文試圖設(shè)計(jì)出將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器和濾波器集成在一起,成為一個(gè)能夠匹配很多應(yīng)用的系統(tǒng)。4.隨著芯片上晶體管數(shù)量的增加,單位面積里所聚集的晶體管數(shù)量將越來(lái)越多,密集的晶體管單位面積上的發(fā)熱將越來(lái)越巨大,這就提出了當(dāng)今非常熱門(mén)的問(wèn)題――低功耗,R.Leung的文章就涉及這個(gè)方面,試圖解決高速NO緩沖器的低功耗問(wèn)題。5.T.Yanagawa,S.Bampi和G.Wirth的文章很翔實(shí)和理性的預(yù)測(cè)了2010年的微電子技術(shù)對(duì)將來(lái)的微電子和集成電路半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)生的影響。
本書(shū)適合學(xué)習(xí)和從事微電子和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的研究生和工程技術(shù)人員閱讀,同時(shí)也適合相關(guān)專(zhuān)業(yè)讀者參考。
丁丹,碩士生
(中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所)
按照現(xiàn)階段電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析,西方發(fā)達(dá)國(guó)家電子信息科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系以逐漸成熟。伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度地提升及大量外資涌入,我國(guó)電子信息科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)也得到了極大發(fā)展?!笆濉币?guī)劃中明確指出,應(yīng)將信息產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)扶植產(chǎn)業(yè),電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為一門(mén)理工學(xué)科,電子信息科學(xué)技術(shù)是原有電子學(xué)、信息系統(tǒng)、無(wú)線電物理學(xué)及信息、電子科學(xué)的整合,以此構(gòu)成全面新型學(xué)科。因我國(guó)電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展起步晚,為充分發(fā)揮電子信息科學(xué)技術(shù)的作用,相關(guān)工作人員及單位必須重視該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展,只有這樣才能推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
一、電子信息科學(xué)技術(shù)的概況
數(shù)學(xué)家香農(nóng)在其1948年發(fā)表的論文―通訊的數(shù)學(xué)理論中指出“信息是用來(lái)消除隨機(jī)不定性的東西”。作為一種普遍聯(lián)系形式,在所有通訊與控制系統(tǒng)內(nèi),信息是一切宇宙萬(wàn)物創(chuàng)建的最基本萬(wàn)能單位。電子信息科學(xué)技術(shù)是指利用電子技術(shù)獲取、傳遞、處理及應(yīng)用信息的一項(xiàng)技術(shù),傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)等都是電子信息科學(xué)技術(shù)的的重要組成部分。伴隨電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段最活躍、滲透能力最強(qiáng)的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)。在計(jì)算機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)上,電子信息科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)如下:
首先,智能化、集約化。在科學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)智能研究的建立,其中計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要方向就是智能化,現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)科對(duì)人的感覺(jué)行為與思維活動(dòng)等進(jìn)行模擬,并進(jìn)行集約化邏輯分析、綜合處理信息。其次,網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。在信息資源共享、交流互動(dòng)中,利用計(jì)算機(jī)高清晰數(shù)字處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行等即可實(shí)現(xiàn)。最后,高效化、敏捷化。在開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同時(shí),可整合、存儲(chǔ)各類(lèi)信息資源,并利用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù),達(dá)到高效、快捷處理信息的目的。
二、電子信息科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向
1、電子信息科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀
作為19世紀(jì)末、20世紀(jì)初發(fā)展的新興技術(shù),電子技術(shù)在20世紀(jì)得到了快速發(fā)展,因其應(yīng)用范圍地不斷擴(kuò)大,使電子技術(shù)已經(jīng)成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。伴隨信息時(shí)代的到來(lái),信息社會(huì)逐漸以微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)為發(fā)展趨勢(shì)。目前電子信息科學(xué)技術(shù)在國(guó)防、科學(xué)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用,其已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè),現(xiàn)階段我國(guó)信息技術(shù)總體水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍存有一定差距。為轉(zhuǎn)變我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)受控于人的窘境,必須始終堅(jiān)持建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家,將掌握裝備制造業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)作為提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的重點(diǎn)。本文以微電子技術(shù)為例分析,在不斷突破CMOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)極限的基礎(chǔ)上,我國(guó)微電子技術(shù)始終遵循摩爾定律(集成度每18個(gè)月平均多一倍,30年尺寸減小1000倍,提升性能1萬(wàn)倍),推動(dòng)我國(guó)集成電路市場(chǎng)的快速發(fā)展。但現(xiàn)階段我國(guó)市場(chǎng)自給率較低(25%以下),特別是在以計(jì)算機(jī)中央處理器(CPU)為代表的IC發(fā)展中,發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。
2、電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向
(1)未來(lái)信息技術(shù)的核心―光電子技術(shù)。電子學(xué)、光電子學(xué)、光子學(xué)為現(xiàn)代信息技術(shù)的主要發(fā)展階段。作為信息、能量的載體,光子可產(chǎn)生信息光子學(xué)與能量光子學(xué),根據(jù)以上兩者自身規(guī)律與市場(chǎng)發(fā)展需要,可進(jìn)行現(xiàn)代光電子交叉學(xué)科與光電子信息產(chǎn)業(yè)的建立與發(fā)展。(2)微電子―系統(tǒng)集成化發(fā)展。作為電子信息硬件產(chǎn)品的重點(diǎn),集成電路制造技術(shù)具有廣泛地應(yīng)用空間,從計(jì)算機(jī)CPU至各類(lèi)IC卡都與集成電路息息相關(guān)。大規(guī)模(LSI)、超大規(guī)模(VLSI)、特大規(guī)模(ULSI)集成時(shí)代已經(jīng)成為微電子技術(shù)的過(guò)去,伴隨信息時(shí)代的到來(lái)及電子信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,集成電路將以硅基CMOS電路為主,向加工細(xì)微化、硅片大直徑化方向發(fā)展。(3)多媒體、智能化成為計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)技術(shù)、PC機(jī)、服務(wù)器與其外部設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)等為計(jì)算機(jī)技術(shù)的主要內(nèi)容。伴隨科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步,并行處理技術(shù)也得到了高速發(fā)展,平均每2年計(jì)算機(jī)性提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)為核心逐步向因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為核心進(jìn)行轉(zhuǎn)變,在系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備所占比重也逐漸增加,逐步發(fā)展為海量存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)、通信與家電設(shè)備通過(guò)多媒體逐漸融為一體,語(yǔ)言、數(shù)字圖像交互技術(shù)也以實(shí)用化的方式呈現(xiàn)在人們面前,促使計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸向多媒體、智能化發(fā)展全面發(fā)展。(4)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們也越來(lái)越依賴(lài)網(wǎng)絡(luò),促使信息安全的重要性、緊迫性日漸突出,同時(shí)也加快了密碼理論、密碼算法、安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)安全和信息隱藏等技術(shù)的研究與發(fā)展。作為全球擁有最大規(guī)模移動(dòng)通信網(wǎng)的國(guó)家,現(xiàn)階段我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)普及率也有待提升?;ヂ?lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,為無(wú)線技術(shù)發(fā)展提供了可靠地保障,同時(shí),由無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)擴(kuò)展到無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)的發(fā)展為電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也提供了數(shù)據(jù)信息依據(jù)。在通信技術(shù)逐步發(fā)展為寬帶化、個(gè)性化與綜合化的同時(shí),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐步向多業(yè)務(wù)、高性能與大容量等方向發(fā)展。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)提供給用戶,可實(shí)現(xiàn)信息通訊的快捷性,推動(dòng)信息技術(shù)的高速發(fā)展。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,作為科技革命重要標(biāo)志的信息技術(shù),電子信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人們生活的各個(gè)方面,作為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段,電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的高低將直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為此,我們必須正視與發(fā)達(dá)國(guó)家在信息科學(xué)和技術(shù)方面的差距,加大自主創(chuàng)新力度,大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)并重視推動(dòng)信息技術(shù)在產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,進(jìn)一步提升我國(guó)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)
[1]冶明福.關(guān)于電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的思考[J].科技致富向?qū)В?011年08期
如果說(shuō)微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展,改變了人們的生活方式,使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見(jiàn)端倪,那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展,大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),光電子技術(shù)將起到越來(lái)越重要的作用。美國(guó)商務(wù)部指出:“90年代,全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展,誰(shuí)在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán),誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類(lèi)似的評(píng)論:“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),第一是光電子產(chǎn)業(yè),第二是信息通信產(chǎn)業(yè),第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”,可以斷言,光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的革命。
1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)初人們的預(yù)料,光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介,現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸,到20世紀(jì)末將達(dá)到85%,但從目前光纖通信的整體水平來(lái)看,仍處于初級(jí)階段,光纖通信的巨大潛力還沒(méi)有完全開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前,各種新技術(shù)層出不窮,密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM,在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào),以提高單根光纖的傳輸能力)、摻鉺光纖放大器技術(shù)(EDFA,可將光信號(hào)直接放大,具有輸出功率高、噪聲小,增益帶寬等優(yōu)點(diǎn))已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中,光電技術(shù)的比例將從過(guò)去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無(wú)需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”,由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用,給全球的通信業(yè)帶來(lái)蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè),對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì),到2003年,光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。
Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來(lái)越高的需求,為滿足需求的增長(zhǎng),人們可以鋪設(shè)更多的光纖,或靠提高單路光的信息運(yùn)載量(現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性設(shè)備)。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù),增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)(光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps)。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無(wú)限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出:“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元,比去年增加23%;1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元,比去年增加33%;980nm信號(hào)放大用激光器銷(xiāo)售額達(dá)2.9億美元,比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元,預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國(guó)通信工業(yè)研究公司(CIR)的研究預(yù)測(cè),北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元,約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷(xiāo)售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱(chēng)雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化,但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流,報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù),但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。
2我國(guó)的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)
近10年來(lái)我國(guó)光電子技術(shù)研究在國(guó)家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門(mén)的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展,在很多領(lǐng)域同國(guó)外先進(jìn)國(guó)家只有兩三年的距離,個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位國(guó)內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)(如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無(wú)源光器件)等已經(jīng)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)較大的市場(chǎng)份額,初步具備同國(guó)外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力,在毫無(wú)市場(chǎng)保護(hù)的情況下,靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地,市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)逐年有較大的增長(zhǎng),個(gè)別產(chǎn)品還取得國(guó)際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷(xiāo)量最大的成績(jī)。我國(guó)相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白,打破國(guó)外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位,同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。
摻鉺光纖放大器(EDFA)是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件,國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國(guó)也是目前國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國(guó)家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器,670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件,90%使用國(guó)產(chǎn)器件,國(guó)產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國(guó)外器件,占領(lǐng)了100%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
1 引言
微電子學(xué)是在物理學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、集成電路設(shè)計(jì)制造學(xué)等多種學(xué)科和超凈、超純、超精細(xì)加工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科,是發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。微電子技術(shù)是電子工程和信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)及核心,是世界高科技競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn),是國(guó)家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)[1][2]。其中超大規(guī)模通信專(zhuān)用集成電路是現(xiàn)代通信設(shè)備的心臟,它的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力和大生產(chǎn)升級(jí)技術(shù)的掌握與提高,對(duì)于我國(guó)通信新產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新起著決定性的作用。作為電子通信類(lèi)高校,南京郵電大學(xué)建校近50年來(lái),正朝著信息科技類(lèi)大學(xué)進(jìn)軍。我們不僅需要繼續(xù)培養(yǎng)大量工程實(shí)用型人才,而且當(dāng)前特別需要培養(yǎng)大量理論基礎(chǔ)較扎實(shí)、具有開(kāi)拓創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才,在江蘇省這樣一個(gè)將信息產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)發(fā)展的大省,微電子技術(shù)必須大力發(fā)展[3-5]。
學(xué)科建設(shè)是高等學(xué)校的根本任務(wù),是不斷提高學(xué)校辦學(xué)能力、提高教學(xué)質(zhì)量和科學(xué)研究水平的基礎(chǔ),并決定著學(xué)校的辦學(xué)水平和特色。加強(qiáng)學(xué)科建設(shè),可以形成高校自己的優(yōu)勢(shì)和特色,提高學(xué)校的影響力、教育質(zhì)量、科研工作水平、效益等,使高校具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和生命力。如果學(xué)校的學(xué)科水平不高,就會(huì)制約教學(xué)、科研和學(xué)校整體發(fā)展,進(jìn)而影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量[6]。
2 加強(qiáng)微電子專(zhuān)業(yè)的學(xué)科建設(shè)措施探討
每一所高校都有自身的辦學(xué)特色,每一個(gè)學(xué)科都有自身的歷史傳統(tǒng)。只有實(shí)事求是地綜合分析學(xué)校已有的學(xué)科基礎(chǔ)、特色、優(yōu)勢(shì)和不足,才能明確學(xué)科發(fā)展的科學(xué)定位,才能走出有自身特色的學(xué)科建設(shè)之路[6]。
微電子專(zhuān)業(yè)在我校還是一個(gè)新專(zhuān)業(yè),如何把這個(gè)新專(zhuān)業(yè)做大做強(qiáng),搞好學(xué)科建設(shè)工作,真正體現(xiàn)出南京郵電大學(xué)的微電子專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色,是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。根據(jù)我們學(xué)校長(zhǎng)期為IT行業(yè)培養(yǎng)人才和我們系的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì),設(shè)置以通信集成電路設(shè)計(jì)為主要方向,并對(duì)專(zhuān)業(yè)方向的發(fā)展作了規(guī)劃,同時(shí)兼顧工藝設(shè)計(jì)與器件設(shè)計(jì)。與此同時(shí),確立我校微電子專(zhuān)業(yè)的建設(shè)目標(biāo)為:根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)指導(dǎo)思想,樹(shù)立“理科本科教育以培養(yǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)和理工融合型人才為主,在堅(jiān)持人才培養(yǎng)質(zhì)量統(tǒng)一要求的基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化、多樣化發(fā)展,強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)”的教學(xué)工作指導(dǎo)思想。
加強(qiáng)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)科建設(shè),主要包涵以下幾個(gè)方面的建設(shè):
2.1 對(duì)學(xué)科進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃
要想做好學(xué)科的規(guī)劃工作就要先明確自己的定位,也就是要先明確本校是主要培養(yǎng)什么方向的人才,要求他們必須要具備什么樣的知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新能力,從而體現(xiàn)特色、明確的專(zhuān)業(yè)方向。這就需要我們認(rèn)真分析本校的辦學(xué)歷史及現(xiàn)狀,了解國(guó)內(nèi)外其他高校的相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展水平和經(jīng)驗(yàn),結(jié)合本校的實(shí)際情況和特色,構(gòu)建自己的學(xué)科體系,進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃,制定一系列切實(shí)可行的有效措施。
在微電子專(zhuān)業(yè)正式招生之前,我們組織教師到國(guó)內(nèi)不少高校進(jìn)行調(diào)研,并與多所學(xué)校的教師進(jìn)行了交流。在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,我們了解了國(guó)內(nèi)外、省內(nèi)外的同類(lèi)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和我校微電子專(zhuān)業(yè)的實(shí)力、優(yōu)勢(shì)及所處的地位,我校微電子專(zhuān)業(yè)起源于半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè),后又同電路與系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)相互融合和交叉,形成了一個(gè)獨(dú)具特色的專(zhuān)業(yè)。其特點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)涵蓋面寬,包括集成電路理論與技術(shù)、半導(dǎo)體器件理論與技術(shù)和半導(dǎo)體工藝?yán)碚撆c技術(shù)三大主要方向,如何體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色,是本項(xiàng)研究的內(nèi)容之一。為此我們提出通訊集成電路和新型微電子器件作為我們的專(zhuān)業(yè)方向和特色,并在教學(xué)和科研中體現(xiàn)出來(lái)。針對(duì)江蘇省和南京市的集成電路發(fā)展特色,以及南京郵電大學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)和電子科學(xué)與工程學(xué)院的實(shí)際情況,適當(dāng)加強(qiáng)通訊集成電路、新型微電子器件和光電集成的課程,體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色。注重更新教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化課程體系,打破學(xué)科課程間的壁壘,加強(qiáng)課程與課程體系間在邏輯和結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系與綜合,精選經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容,不斷充實(shí)反映科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的最新成果,注意把體現(xiàn)當(dāng)代學(xué)科發(fā)展特征的、多學(xué)科間的知識(shí)交叉與滲透反映到教學(xué)內(nèi)容中來(lái)。此外還擬通過(guò)建立微電子專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)設(shè)微電子和半導(dǎo)體測(cè)試實(shí)驗(yàn)課,在培養(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí),加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng),培養(yǎng)既有較深理論基礎(chǔ),又有一定動(dòng)手能力的全面發(fā)展的學(xué)生。
圍繞著如何培養(yǎng)和造就適應(yīng)微電子技術(shù)飛速發(fā)展、微電子產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)、集成電路向系統(tǒng)芯片(SOC)發(fā)展、器件尺寸不斷縮小和設(shè)計(jì)思想不斷更新的需要,具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才這一根本任務(wù),積極探索,形成了“加強(qiáng)基礎(chǔ)、注重素質(zhì)、拓寬知識(shí)、增強(qiáng)適應(yīng)性”的教學(xué)工作思路,將“微電子學(xué)”專(zhuān)業(yè)建成國(guó)內(nèi)同類(lèi)專(zhuān)業(yè)色鮮明、人才質(zhì)量高、廣受社會(huì)歡迎的專(zhuān)業(yè),“十一五”期間,形成1個(gè)強(qiáng)勢(shì)學(xué)科和研究方向;在培養(yǎng)優(yōu)秀的本科生基礎(chǔ)上,積極建設(shè)微電子學(xué)科碩士點(diǎn)。在省內(nèi)具有一定影響。在8年內(nèi)成為校品牌專(zhuān)業(yè),再經(jīng)過(guò)5年的建設(shè)成為江蘇省特色專(zhuān)業(yè)。
因此,只有明確了學(xué)科的現(xiàn)狀、清楚自己的位置和優(yōu)缺點(diǎn),這樣才能作出有效科學(xué)的學(xué)科建設(shè)規(guī)劃。
2.2 學(xué)科隊(duì)伍及師資隊(duì)伍的建設(shè)
學(xué)科隊(duì)伍是學(xué)科建設(shè)中的極為重要的部分,沒(méi)有高水平的學(xué)科隊(duì)伍,學(xué)科建設(shè)也只能是紙上談兵。而且高校的主要任務(wù)就是能培養(yǎng)具有良好的學(xué)習(xí)、工作和創(chuàng)新的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才,因此從這個(gè)方面來(lái)講,沒(méi)有年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱(chēng)結(jié)構(gòu)合理的高水平師資隊(duì)伍,也是不能完成高校所承擔(dān)的任務(wù)的。
為了實(shí)現(xiàn)師資隊(duì)伍建設(shè)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo),必須建立一支素質(zhì)好、質(zhì)量高、勤奮工作、忠誠(chéng)于黨的教育事業(yè)的師資隊(duì)伍。師資隊(duì)伍建設(shè)的總體目標(biāo):全面提高教師的政治、業(yè)務(wù)素質(zhì),逐步建設(shè)一支適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要和辦學(xué)規(guī)模發(fā)展需要,素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高效精干、充滿活力、忠誠(chéng)于黨的教育事業(yè)的師資隊(duì)伍。
(1)積極培養(yǎng)學(xué)科帶頭人
學(xué)科建設(shè)必須以人為本,要注重培養(yǎng)高精尖的師資隊(duì)伍,培育創(chuàng)新型人才就要統(tǒng)籌考慮學(xué)科直接承擔(dān)的教學(xué)、科研、服務(wù)三大職能的關(guān)系,加速建設(shè)首席教授、學(xué)科帶頭人、重點(diǎn)骨干教師和優(yōu)秀青年教師4個(gè)層次的學(xué)術(shù)梯隊(duì)。以中青年學(xué)科(術(shù))帶頭人的培養(yǎng)為重點(diǎn),并加大向青年骨干教師和一線教師傾斜的力度,創(chuàng)造一個(gè)公開(kāi)、平等、競(jìng)爭(zhēng)、擇優(yōu)的用人環(huán)境,營(yíng)造一個(gè)和諧、寬松、溫馨的工作氛圍,培養(yǎng)和引進(jìn),形成一批整體素質(zhì)高、學(xué)術(shù)實(shí)力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理、具有團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的學(xué)術(shù)梯隊(duì),使其在學(xué)科建設(shè)中發(fā)揮突出作用。
(2)為年輕教師的成長(zhǎng)創(chuàng)造條件
目前,我校的微電子技術(shù)系擁有教師7名,平均年齡35歲以下,年輕教師占了90%以上。因此學(xué)校要為年輕教師的成長(zhǎng)創(chuàng)造良好的條件就顯得尤為重要。
可以把年輕教師送出去攻讀學(xué)位,鼓勵(lì)教師深造的同時(shí),能適當(dāng)減免正常的教學(xué)工作量,同時(shí)享受基本的工資福利待遇。目前我系全體教師中四人具有博士學(xué)位,三人具有碩士學(xué)位。計(jì)劃在四年內(nèi)將專(zhuān)業(yè)師資力量從7人提高到10人,博士率達(dá)到70%。力爭(zhēng)八年內(nèi)將專(zhuān)業(yè)師資增加到15人,博士學(xué)位人員比例達(dá)到90%。也可以把他們送到國(guó)內(nèi)外高校去做訪問(wèn)學(xué)者,積極參加國(guó)內(nèi)外舉辦的國(guó)際會(huì)議,從而了解專(zhuān)業(yè)的最新發(fā)展、前沿問(wèn)題,并開(kāi)闊了眼界。
設(shè)立專(zhuān)款建立青年教師培養(yǎng)基金,資助青年教師開(kāi)展教學(xué)科研工作。
(3)改善教師的福利待遇
很多年輕教師工作不久,都承擔(dān)著工作和家庭的雙重壓力,學(xué)院可以采取一系列的措施來(lái)消除教師們工作時(shí)的后顧之憂。適當(dāng)提高教師們的工資福利待遇,設(shè)法解決青年教師的住房、交通等生活問(wèn)題,達(dá)到良好的生活水平。這樣才能保證教師們能以更飽滿的姿態(tài)全心全意地投入到工作中去。
2.3 加強(qiáng)科學(xué)研究的建設(shè)
良好的科研環(huán)境是學(xué)科建設(shè)的主要內(nèi)容,學(xué)科建設(shè)的成果主要包括高水平的文章、專(zhuān)利、獲獎(jiǎng)成果等,這些成果的取得都是基于良好的科研環(huán)境來(lái)完成。因此也只有通過(guò)學(xué)科建設(shè)才能改善科研環(huán)境。
(1)加強(qiáng)開(kāi)展科研工作的硬件平臺(tái)的建設(shè)
要做好科學(xué)研究,就必須要有好的硬件平臺(tái)。這包括實(shí)驗(yàn)中心、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室等的建設(shè)。經(jīng)費(fèi)適當(dāng)向這方面的建設(shè)傾斜,建立起良好的硬件平臺(tái),才有利于各項(xiàng)科研項(xiàng)目的順利開(kāi)展,逐步形成濃厚的學(xué)術(shù)氛圍,吸引更多的人才加入到我們的科研團(tuán)隊(duì)中來(lái)。
(2)加強(qiáng)科學(xué)研究
教師只有通過(guò)科學(xué)研究才能提高自己的教學(xué)水平和科研水平,使自己成長(zhǎng)為骨干教師甚至是學(xué)術(shù)帶頭人。因此必須要承擔(dān)一定的科研項(xiàng)目。作為學(xué)院,可以動(dòng)員或采取一定的向科研傾斜的措施來(lái)鼓勵(lì)教師積極申報(bào)各項(xiàng)縱向科研項(xiàng)目。為此我校設(shè)立了專(zhuān)款建立“青藍(lán)”工程,資助青年教師開(kāi)展教學(xué)科研工作,并逐步積累申報(bào)省部級(jí)、國(guó)家級(jí)項(xiàng)目的條件。
從事科研能力強(qiáng)的教師申請(qǐng)的項(xiàng)目,反過(guò)來(lái)又能進(jìn)一步支撐科研,如此形成良性循環(huán)。
(3)發(fā)表高檔次的文章
高水平的論文是學(xué)科建設(shè)水平的重要指標(biāo)。因此鼓勵(lì)教師多發(fā)文章,發(fā)好文章是搞好學(xué)科建設(shè)的一個(gè)必經(jīng)的途徑。比如,我校出臺(tái)了經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)、增加業(yè)績(jī)點(diǎn)的方式鼓勵(lì)大家發(fā)高檔次的文章。文章的數(shù)量和質(zhì)量也直接有利于各項(xiàng)項(xiàng)目的申報(bào)。
只要通過(guò)以上措施,把師資隊(duì)伍建設(shè)等工作常抓不懈,經(jīng)過(guò)一定的階段一定會(huì)形成包括教授、副教授、講師、助教的,年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱(chēng)結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)都較為合理的師資梯隊(duì),同時(shí)取得在國(guó)內(nèi)具有一定影響力的科研和教學(xué)成果。
3 小結(jié)
總的來(lái)說(shuō),新專(zhuān)業(yè)的學(xué)科建設(shè)中存在很多機(jī)遇和挑戰(zhàn),存在很多問(wèn)題需要探討和嘗試。重要的是,如何根據(jù)我們學(xué)院長(zhǎng)期為IT行業(yè)培養(yǎng)人才和我們學(xué)院自身的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì),對(duì)專(zhuān)業(yè)方向的發(fā)展作出合理的規(guī)劃,制定切實(shí)可行的學(xué)科建設(shè)規(guī)劃,采取各項(xiàng)有效的教學(xué)改革措施,把微電子這個(gè)新專(zhuān)業(yè)做大做強(qiáng),真正體現(xiàn)出南京郵電大學(xué)的微電子專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色,是我們目前必須常抓不懈的工作。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊宏,王鶴.微電子機(jī)械技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀.微電子學(xué),2001,31(6):392-394.
[2] 嚴(yán)兆輝.微電子的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái).武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15(2):30-34.
[3] 李斌,黃明文.微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新教育探索.中山大學(xué)學(xué)報(bào)論叢,2002,22(1):108-109.
現(xiàn)狀與背景分析
國(guó)家的需求。微電子技術(shù)都是高科技、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高利潤(rùn)的行業(yè),而且是一個(gè)國(guó)家、地區(qū)科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的反映,美國(guó)就是以集成電路設(shè)計(jì)、制造為核心的地區(qū),讓美國(guó)擁有了世界上一流的計(jì)算機(jī)和IT核心技術(shù),為此,中國(guó)于1998年下發(fā)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件,大力支持、鼓勵(lì)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
企業(yè)的需求。從2005年8月的西永微電子園的建立,北大方正FPC等十大項(xiàng)目的建設(shè),200億資金的投入。到2015年4月8號(hào),東方重慶8.5代新型半導(dǎo)體顯示器件及系統(tǒng)項(xiàng)目,在重慶兩江新區(qū)水土工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)舉行產(chǎn)品投產(chǎn)暨客戶交付活動(dòng)。該項(xiàng)目總投資328億,為重慶近年來(lái)最大投資項(xiàng)目。如此浩大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,必將大量需求各階層微電子技術(shù)人才[2]。
高職學(xué)院自身的需求。近幾年,高職教育在改革和發(fā)展中取得許多可喜的成果。但是專(zhuān)業(yè)不對(duì)口,學(xué)生興趣缺乏,企業(yè)抱怨人才不足,應(yīng)屆畢業(yè)生的實(shí)踐技能不夠等相關(guān)問(wèn)題也成為我們教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)?;诼殬I(yè)崗位來(lái)分析,才能真正讓學(xué)生畢業(yè)更快的適應(yīng)工作環(huán)境,解決專(zhuān)業(yè)不對(duì)口問(wèn)題。
高職學(xué)生的需求。高職學(xué)生都期望通過(guò)學(xué)校專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí),找到一份合適的工作。學(xué)生也在思考如何將專(zhuān)業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化成專(zhuān)業(yè)能力,如何消化書(shū)本內(nèi)容。學(xué)生期望能學(xué)習(xí)在以后的工作崗位更實(shí)用的課程內(nèi)容。因此基于職業(yè)崗位分析構(gòu)建微電子專(zhuān)業(yè)課程,能更好的教學(xué),讓學(xué)生明確的學(xué)習(xí)提升自己的能力,同時(shí)幫助學(xué)生就業(yè),解決專(zhuān)業(yè)不對(duì)口等問(wèn)題。
研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)、要解決的教學(xué)問(wèn)題
研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。通過(guò)往屆畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況分析對(duì)應(yīng)的崗位,找出專(zhuān)業(yè)不對(duì)口,或者就業(yè)工作不影響的主要問(wèn)題。通過(guò)修改課程教學(xué)模式,提高學(xué)生興趣,激發(fā)主觀能動(dòng)性。通過(guò)調(diào)研會(huì)邀請(qǐng)重慶44所,24所,西南集成設(shè)計(jì)有限公司等從事微電子行業(yè)的公司,分析高職學(xué)生通過(guò)學(xué)生什么課程能快速適應(yīng)崗位,達(dá)到合理構(gòu)建微電子課程來(lái)使高職學(xué)生具有對(duì)應(yīng)的崗位能力,從而有效地培養(yǎng)微電子人才[3]。
要解決的教學(xué)問(wèn)題。激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣,提升主觀能動(dòng)性;學(xué)生不僅掌握對(duì)應(yīng)崗位的理論知識(shí),也要有熟練對(duì)應(yīng)崗位的實(shí)際動(dòng)手能力;調(diào)研企業(yè)崗位,分析微電子集成電路設(shè)計(jì)課程的建設(shè);調(diào)研全國(guó)高職微電子課程開(kāi)設(shè),合理調(diào)整集成電路設(shè)計(jì)課程。
采取的分析方法
文獻(xiàn)研究法:利用網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊等媒介,搜集與課堂教學(xué)模式相關(guān)的專(zhuān)著、論文等文獻(xiàn)資料,掌握課堂教學(xué)模式研究,掌握相關(guān)理論知識(shí)和國(guó)內(nèi)外對(duì)課堂教學(xué)模式研究現(xiàn)狀。
企業(yè)調(diào)研法:派成員組去江蘇,上海,成都等微電子發(fā)達(dá)區(qū)域了解微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)應(yīng)的崗位需求。在我校組織的微電子行業(yè)專(zhuān)家職業(yè)分析研討會(huì),邀請(qǐng)重慶24所、44所、西南集成有限公司、鷹谷光電等行業(yè)專(zhuān)家從微電子高職學(xué)生崗位需要來(lái)分析,構(gòu)建微電子專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)[4]。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法:用微課進(jìn)行微電子專(zhuān)業(yè)課程的建設(shè),利用我校作為西南地區(qū)唯一的仿生產(chǎn)工藝線,以及封裝測(cè)試線,配套生動(dòng)形象來(lái)表達(dá)上課內(nèi)容?!靶F蠛献?,工學(xué)結(jié)合”,讓學(xué)生直接企業(yè)頂崗實(shí)習(xí),驗(yàn)證微電子專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)對(duì)應(yīng)崗位的合理性,優(yōu)化調(diào)整。通過(guò)微電子相關(guān)的職業(yè)技能大賽嵌入式比賽等等提升學(xué)生興趣,對(duì)應(yīng)的課程建設(shè)學(xué)習(xí)。
微電子專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)
本校通過(guò)與微電子多個(gè)企業(yè)聯(lián)合分析,將微電子專(zhuān)業(yè)課程分成集成電路制造、集成電路設(shè)計(jì)、集成電路封裝、集成電路測(cè)試、半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備維護(hù)、半導(dǎo)體安全生產(chǎn)管理等相關(guān)方向,然后轉(zhuǎn)為為A、B、C三類(lèi)課程,由最基礎(chǔ)的理論知識(shí),如計(jì)算機(jī)使用,英語(yǔ)閱讀,電路分析,工具使用到專(zhuān)業(yè)性技能的操作和綜合職業(yè)技能的培養(yǎng)。
A類(lèi)課程轉(zhuǎn)換分析表提供的職業(yè)需求信息為基礎(chǔ),并依據(jù)課程的需要可補(bǔ)充相關(guān)理論知識(shí)信息,使課程具有理論知識(shí)的相對(duì)系統(tǒng)性和完整性。如分半導(dǎo)體器件物理,半導(dǎo)體集成電路,工程制圖,電子材料,SMT工藝等基礎(chǔ)課程。
B類(lèi)課程的目的是培養(yǎng)基本技能??梢酝ㄟ^(guò)集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn),集成電路生產(chǎn)工藝實(shí)訓(xùn),集成電路封裝工藝實(shí)訓(xùn),集成電路測(cè)試實(shí)訓(xùn),自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)等課程培養(yǎng)學(xué)生的基本技能。
從學(xué)術(shù)的角度來(lái)看,電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件(功率半導(dǎo)體)設(shè)備,轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),控制和電力電子應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電力和磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲(chǔ),以便實(shí)現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源,高品質(zhì)的人力的電力和磁場(chǎng)的能量。
1 電力電子的研究方向
就目前情況而言,我國(guó)電力電子的研究范圍與研究?jī)?nèi)容主要包括:1)電力電子元器件及功率集成電路;2)電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子,軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù),控制電力電子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)仿真建模;3)電力電子技術(shù)的應(yīng)用,其研究?jī)?nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器,在能源效率,可再生能源發(fā)電,鋼鐵,冶金,電力,電力牽引,船舶推進(jìn)應(yīng)用,電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò);電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性;復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性;4)電力電子系統(tǒng)集成,其研究?jī)?nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)化電力電子模塊;單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì),集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2 我國(guó)電力電子發(fā)展中存在的問(wèn)題
當(dāng)前的主要問(wèn)題是:中國(guó)的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管,雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備,但他們都使用電力電子外國(guó)生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法,尤其是先進(jìn)的全控型電力電子器件全部依賴(lài)進(jìn)口,而許多關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全,在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù),軟件,硬件和關(guān)鍵設(shè)備,我國(guó)的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全,更多先進(jìn)水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域,這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。
在過(guò)去,雖然我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén),先后引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù),已開(kāi)始注意到國(guó)內(nèi)突出的問(wèn)題,從表面上看,雖然對(duì)引進(jìn)技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達(dá)到國(guó)產(chǎn)化率70%的要求,但只要仔細(xì)分析,不難發(fā)現(xiàn),并最終拒絕外國(guó)公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件,都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動(dòng)力傳動(dòng)產(chǎn)品在核心技術(shù)。
目前國(guó)外和問(wèn)題的主要區(qū)別是:電力電子器件的全面控制,不能制造國(guó)內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器,低技術(shù),設(shè)備可靠性差,電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級(jí)階段;應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低;缺乏經(jīng)驗(yàn)的重大項(xiàng)目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國(guó)外進(jìn)口。
3 電力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前我國(guó)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi),隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置(主要是變頻器)性能的完善,電動(dòng)機(jī)的調(diào)速?gòu)闹绷靼l(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組調(diào)速、晶閘管可控整流器,直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速,和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進(jìn)展有關(guān)。它們是功率半導(dǎo)體器件(包括半控型和全控型)的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進(jìn)一步提高交流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能,國(guó)內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi):
1)輸入電流為正弦和四象限運(yùn)行開(kāi)辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛,PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導(dǎo)體器件采用高頻開(kāi)啟和關(guān)閉,成為一個(gè)在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化,為了實(shí)現(xiàn)頻率,變壓器,有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類(lèi):正弦PWM,優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM的電壓,電流和磁通正弦PWM計(jì)劃的目標(biāo)包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開(kāi)關(guān)頻率將是一個(gè)非常出色的表現(xiàn),在中小功率交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備,高開(kāi)關(guān)頻率將導(dǎo)致大的開(kāi)關(guān)損失,以及高功率設(shè)備,如GTO的開(kāi)關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下,在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。
2)應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變控制對(duì)象,變頻調(diào)速控制,電機(jī)控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動(dòng)態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點(diǎn)。 70年代初提出研究交流電機(jī)的控制過(guò)程的動(dòng)態(tài),不僅要控制每個(gè)變量的振幅,而控制的階段,為了實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法,促使高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動(dòng)態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機(jī)主傳動(dòng),電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床。此外,為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾,但也提出一個(gè)新的控制方法,如直接轉(zhuǎn)矩控制,方向控制電壓,特別是與微處理器控制技術(shù),現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用,如二次型性能指標(biāo)最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制,可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,滑(滑模)變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性,狀態(tài)觀測(cè)器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測(cè)量,自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外,智能控制技術(shù),如模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,也開(kāi)始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。
3)廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高,這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor——DSP)、專(zhuān)用集成電路(Application Specific Integrated Circuit——ASIC)等。其中,高性能的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲(chǔ)存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過(guò)微處理器實(shí)現(xiàn),為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性,且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高,成本低,使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。
4 結(jié)論
雖然我國(guó)電力電子與電力系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在較大差距,許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破,關(guān)鍵部件還長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面還沒(méi)有打破。