微电子博士论文,微电子科学与技术论文标题

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  微电子论文3200字(一):微电子材料与器件课程教学模式探讨与思考论文

  摘要:微电子材料与器件是一门专业性和应用性较强的课程,如何更好地教授本课程,让学生更容易地掌握课程相关知识,通过分析课程教学实践中存在的问题,提出课程内容、教学模式和考核方式改进的建议。

  关键词:微电子技术;教学模式;教学改革

  中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1674-9324(2020)22-0194-02

  21世纪被称为电子信息时代,“十三五”规划也将电子信息列为重点突破的领域和掌握的核心技术。而电子信息的基础就是微电子技术,因此增进大家对微电子技术的了解,提升大家对微电子技术的兴趣,培养更多微电子技术领域的专业人才,显得尤为重要[1]。微电子材料与器件课程作为电子和材料类专业重要的基础课程之一,将带领学生初步了解微电子领域相关知识及集成电路制造流程,为其今后从事相关的设计研发及制造工作打下基础。本课程不仅涉及理论基础,还要求对实际生产制造有较深的理解,这就要求在授课时要结合理论与实际生产,改善教学模式[2]。目前,虽然微电子产业对相关人才有较高的要求,但对于该方面人才的培养标准尚未成熟,其原因是微电子技术的发展太快,课程更新速度与实际生产进化脱节,因此如何改善教学模式,提升教学质量具有重要的现实意义。

  一、微电子材料与器件课程存在的主要问题

  1.教学内容与实际发展脱节。区别于其他已经发展到具有经典及长期适用性教材的学科,微电子技术是一门正在发展的学科,这就导致了它是一门需要由实际发展推动教学内容及时更新的课程。目前已经出版的相关教材与参考书,均面临着严峻的时效性问题,或还在介绍早已被淘汰的技术,或尚未引入最新的技术,再加上各版本的侧重点不一样,就使得教材的选择成为了本课程的难点之一。为了让学生实时掌握微电子技术最新的生产方式和发展趋势,必须加快相关教材的更新速度,这是本课程面临的最迫切的一个问题。

  2.课程内容抽象难懂。本课程主要介绍的是半导体芯片的制造,而在这整个过程中,不论是前期的单晶生长与切割,还是后面诸如光刻、掺杂等过程,都是大家平时无法接触到的,内容比较抽象,这就使得学生在理解相关步骤与知识点时会存在一定的困难。该课程也是一门理论性较强的课程,内容需要与材料科学基础、半导体物理等课程进行联动,从而对教师的知识面提出了一定的要求,需要其将各种原理都讲清楚,否则学生容易产生乏味感,从而影响学习效率。

  3.教学模式陈旧。目前依然采用老师在教室向学生授课这样的传统教学方法。在这种方法下,学生仅通过图片和文字来理解知识点,缺少从实际角度出发来思考问题的条件,有很大的局限性。

  二、课程教学模式探讨与实践

  1.结合实际,增强学生代入感。目前微电子技术已经广泛应用于我们的生活之中,因此在课程开始时,可以从我们身边的应用出发,提升学生对本课程的学习兴趣,同时使学生理解和认识本课程的重要意义,这对本课程的顺利开展有着重要的推动作用。

  2.教学与现场实践相结合。本课程主要讲的是整个半导体芯片的制造过程,而大规模的制造需要经历上百道工序,历时数月。尽管本课程只是讲一些基础性的流程,但仍涉及清洗、氧化、气相沉积、金属化、光刻、刻蚀、掺杂、平坦化等多个工艺,而且每个工艺流程都有多个细节与注意事项,这就导致了整个课程内容多且复杂。基于此,如果能让学生实地观看和体验整个生产流程,将帮助他们更好地理解课程内容。由于芯片制造車间对清洁度等环境条件有着很高的要求,所以建议有条件的学校与生产企业进行合作,在确保安全的情况下让学生进行实地体验。

  3.教学模式多样化。在传统的教学模式下,学生获取知识的方式单一,仅通过课上的PPT图片、文字以及课本来学习,容易使学生产生乏味感,失去对课程学习的兴趣。而且在这种模式下,老师单向给学生灌输知识,学生对是否理解与接受未有反馈,从而逐渐割裂老师的教学进度与学生的接受程度。因此在教学实践中,老师需要将自己的语言丰富化、专业化,将信息传递模式多样化、形象化,从而使得课堂生动化、活跃化。本课程知识点众多,老师需要明确重点与次重点,在课堂上加强与学生的交流,实时了解学生的接受程度,把握教学进度。

  4.考核模式创新。考核是了解学生对一门课程掌握程度的最直接的方式,而其中使用最多的方式就是书面考试。这一方式常常为人诟病,因为在这样的方式下,学生往往觉得上课听不听无所谓,只要考试通过就行了,从而出现平时不认真,考前疯狂复习的情况。学生通过临时记忆知识点应对考试,而不是靠长期理解知识点来学习,这与课程开设的初衷相违背。这种情况更是催生了学生的考试作弊心理甚至是行动,从而导致教师不能真实地了解学生的学习情况。因此,采用一个合理的考核模式,对于课程的顺利进行至关重要。在课程实践中,采用考试、课堂演讲、课堂交流活跃度相结合的考核方式,最终得出综合总评成绩。全班分成若干组(每组人数不可过多,3~5人一组较为合适),要求每组同学完成一个指定课程相关内容的调查报告,需要结合书本知识来进行,在课堂上做10分钟的报告。在此过程中,学生需要自主理解该知识点,并进行相关检索与调查,因此该组学生对该知识点必定会有很深的理解。而对于其他知识点,或许学生听其他同学以学生的方式、从学生的角度来呈现会比听老师讲更觉有趣。在这种模式下,学生能够更好地掌握本课程。

  三、对微电子材料与器件课程教学的几点思考和建议

  1.构建知识网络。微电子材料与器件课程内容丰富,知识覆盖面广,涉及半导体物理、材料科学基础等多门专业基础课程。这些学科的知识点互相渗透,如果每门课程都自顾自地进行,那无疑割裂了它们的联系。这些专业基础课程基本都由本院的老师开设,因此老师之间应该加强交流。在课程进行的过程中,当讲到与其他课程相关的内容时应该相互提及,让学生明白这些课程都是相互关联的。这样一方面能让学生意识到这些课程的重要性,同时也能减小他们的心理压力,有助于构建相互关联的知识体系,形成知识网。

  2.增设微电子材料与器件认识实习。目前半导体行业蓬勃发展,相关的企业也越来越多,若学校当地有相关的企业,可与其开展合作,在确保学生安全与不影响企业生产的情况下,让学生到生产线实地体验,与工作人员进行适当的交流,以帮助学生打通课本知识与实际应用之间的隔阂,有助于扩展学生的知识面,不被书本内容所局限,提高创新能力。

  3.深化教学改革,培养应用型人才。开设微电子材料与器件课程的最终目的是培养社会经济发展所需要的应用型人才,这就要求一切从实际出发,以培养学生的实践能力为目标,使其在学习知识的同时也注重知识的应用,提高学生的动手能力。

  四、结语

  随着社会向电子信息化时代的迈进,对于微电子方向的人才的需求量正在逐年上升,培养从事半导体研发与制造的优秀人才,是高校教育的一個重要方向[3]。作者结合在微电子材料与器件课程实践中遇到的问题,以及学生反馈的问题进行了总结和分析,从实际情况与教学目的出发,结合课程知识和行业发展现状,针对本课程的授课方式、创新实践、考核方法等提出了一些改进措施,并将其付诸实践,取得了一定的效果。在接下去的课程实践中,将进一步优化方式方法,提高教学水平,培养学生的实践能力与创新能力,培养出与社会发展相适应的人才。

  作者简介:元勇军(1987-),男(汉族),江西抚州人,博士,副教授,研究方向:太阳能制氢;沈志凯(1995-),男(汉族),江苏苏州人,硕士研究生,研究方向:光催化能源材料;裴浪(1989-),男(汉族),湖北荆门人,博士,讲师,研究方向:光电极能源材料。

  微电子毕业论文范文模板(二):微电子技术教学模式和实训环节教改研究论文

  摘要针对高等学校教学改革,在微电子技术的教学过程中,需要培养学生自主学习和知识组织能力。通过分析现阶段微电子技术的教学模式和实践环节的特点,阐述了微电子技术教学模式和实训环节的设计思路,丰富教学内容,积极引入互动环节,提升微电子技术的课程教学和实训效果。

  关键词微电子技术;课程建设;实验教学

  中图分类号:G434文献标识码:A

  前言微电子技术是现代电子信息技术发展的重要前沿领域,取得了很好的经济和社会效益。微电子技术的发展和应用为促进了电子产品设计及制造领域的变革。微电子技术是以半导体工艺为设计载体,通过器件电路或者硬件描述语言描述硬件电路的连接,再利用专业的开发和设计仿真软件进行工艺仿真、电路仿真和版图设计,最终完成半导体工艺流程、电路硬件集成。在实训教学的过程中,容易将学生带入到工作环境的实景,能够提高学生主动学习的兴趣,激发学生的求知欲。在微电子技术的实训教学过程中,利用设计辅助软件让学生加深对专业理论知识的深度理解,通过实训内容的合理安排,验证所学的专业知识,掌握设计方法和实现手段,从而达到理论和实践有机结合的教学目的,实现本专业学生素质教育培养的最终目的。

  1现阶段微电子技术教学模式分析

  微电子技术具有抽象、层次化、流程复杂的特点,在教学过程中,应该根据微电子技术的特点,在器件模型、硬件描述语言、配套软硬件、实验内容及课程内容设置等几个方面进行课程教学的改革。

  目前,微电子技术的实训教学,主要围绕集成电路工艺、硬件描述语言、可编程器件等环节开展。硬件描述语言具有设计灵活、电路设计效率高的特点。大规模可编程逻辑器件通过编程来实现所需的逻辑功能,与采用专用集成电路设计方法相比,具有更好的设计灵活性、设计周期短、成本低、便于实验验证的优势,在实训环节得到了广泛的采用。现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)能够提供更高的逻辑密度、最丰富的特性和极高的性能,因此,数字集成电路的实训内容,主要围绕FPGA的内部结构以及资源分布做相应介绍。

  微电子技术的实训教学在本科教学中具有极强的实践特点,尤其是作为电子科学本科教学,对学生的电子设计思维模式的构建有着重要作用。实践教学离不开大量的实训反馈。目前大多数高校微电子技术的授课课时数一般安排为48课时,其中实验课占10课时,实践课和理论课的课时数比例约为1:3.8,且课程多安排在三年级。从课时安排来看,存在重理论轻实践的弊端,容易让学生产生盲目应试的想法,导致学生只注重考试,而忽略了至关重要的实践环节。另外,微电子技术课程最好作为专业基础课程,为学习其它多门课程打下良好基础。在微电子技术课程开展教学和实训的时候,最好与学生的其它专业实习的时间错开,让学生能够更加专心对待,避免专业知识和概念的混乱。如果将微电子技术课程课实训安排在四年级第一学期,非常容易与毕业实习、求职环节发生冲突,导致学生对微电子技术课程和实训内容认知不足,仓促应付课程和实训内容,不利于对学生电子设计能力的培养,也会降低学生的就业竞争能力。

  微电子技术的实训环节对于本科生而言,会给学生产生软件编程的想法,不能真正将电路设计的理念深化,会造成实验内容的创新性不够,教学成果难以达到预期。

  2微电子技术实践环节教学

  本课题对现阶段微电子技术课程和实训环节做了深入分析,总结了教学过程中存在的问题及改进需求,对未来的微电子技术实训教学模式进行的理论和实践探索。自动化设计软件是的设计人员可以在计算机上完成很多复杂计算工作。微电子技术软件通常在服务器或者多线程工作站运行,自动化程度很好,具有很强大的功能和丰富的界面。在高校中开展的微电子设计类实训课程是一门实践性很强的专业基础性课程,既可以由学生独立完成,也可以设计成分工协作的实验项目。

  为了提高学生对微电子技术的理解和设计能力的掌握,微电子实训由32个课时组成,其中课内实验分配了16学时、微电子设计实训分配16学时,重点提高学生的动手能力和主动思考能力,激发学生的创新思维。

  2.1课内实验设计

  微电子技术课程的课内实验包含基础验证性实验和研究型实验,其目的是掌握基本的硬件描述语言的编程方式及技巧,并能够采用模拟器件设计模拟集成电路,让学生能够具备独立设计集成电路的能力,熟悉集成电路设计计算机辅助设计手段,结合以往的电子电路知识,完成基本器件的设计和调用。

  课内实验设计以工艺器件仿真、电路设计仿真手段为主,利用准确的工艺和器件模型,准确模拟集成电路工艺的流程和半导体器件的电学特性。软件仿真已经成为新工艺、新器件、新电路设计的重要支撑手段,可以在短时间内建立实验环节、调节参数、修改电路结构,弥补实验室硬件投入不足以及对多种实验室耗材的依赖,有利于学生建立系统性的知识结构。另外微电子技术的课内实验也包含综合性实验环节,通过调用基本功能模块,设计一个适当规模的数模混合集成电路,提高整体电路的综合性能指标,实现良好的信号控制和传输,提高学生的综合设计能力。

  例如,半导体工艺演示实验可以快速呈现不同工艺流程和工艺环境对工艺结果的影响,能够设定不同的偏置条件来研究器件的能带、电场、载流子浓度分布、伏安特性等内部特征,避免恶劣繁杂的对物理过程的解析建模,具有直观和形象的特点,加深学生对理论知识的理解和提高学习的积极性。可以针对成熟工艺,利用仿真软件进行器件和电路设计。实际过程中,参照经典的器件结构和电路模块单元,开展新特性、新功能的设计性实验,锻炼学生综合知识的能力,面向工程实践,对专业知识进行融会贯通。这个过程需要授课教師根据学生的已开设课程和知识结构来编写适宜的实验辅助教材,对实验内容进行精巧的设计及和细致地指导。

  2.2实训环节设计

  微电子技术实训环节旨在锻炼学生的实践动手能力,掌握集成电路设计开发流程,能够根据系统的性能指标进行分层分级设计,根据硬件电路的额性能特点来构建规模化电路。在实训环节中,强调综合设计能力的培养,利用微电子设计的计算机辅助设计工具完成一定规模电路的设计、仿真、版图设计、版图检查等环节。通过微电子技术实训环节的练习,学生能够培养独立设计能力、系统分析能力、电路综合能力等,为将来进入研发设计类型的工作岗位打下坚实的基础。

  对实训环节的考核,采用大作业或者设计报告的形式,让学生通过查阅参考文献进行设计选题,发挥学生的主观能动性。通过对参考文献的参考和综述,掌握课题的结构和流程设计,充分了解系统的模型,理解各模块对系统设计的影响。实训环节是的一次较为系统的设计方法训练,不仅可以巩固课堂和教材上的内容,还可以引入实际工程系统的指标要求,锻炼学生的综合规划和设计能力。

  3微电子技术教学改革实施效果

  通过微电子技术的教学和实训模式的改革,在实践中积极总结得失,发现微电子技术的教学该给能够帮助学生提高微电子设计的专业素养,主要体现在以下方面:

  1)学生对微电子技术课程内容的理解程度大幅提高,原先学生对课本的知识抱有敬畏的心理,在课程和实践环节之后,都产生了很大程度的自信。微电子技术课程、实验、实训考核成绩的优秀率也大大提高,表明通过微电子技术的教学和实践改革,学生能够比较好地掌握课程大纲所要求的内容。

  2)通过细致地设计实践环节,能够调动学生学习专业知识的积极性,实验项目的完成情况比较理想,报告内容的撰写也更加细致、全面。

  3)通过综合设计实验和实训,让学生勤于动脑,在多种手段和方法中,寻找最优的方案,优化设计过程。

  4结束语

  微电子技术的教学和实践环节的改革和探索,取得了较好的效果,在教学过程中,能够较好地体现教学相长的特点。目前,该教学和实训模式也正实践中不断摸索和优化。首先,学生对微电子技术平台和开发流程的理解更為深刻,克服传统教学设计中容易出现的理论与实验教学脱节的现象,实践环节的教学也不会停留在验证性实验阶段,增进了学生对专业知识的理解及运用。其次,实践环节增强了学生学习的主动性,改变了学生偏重理论学习,忽视动手能力培养的片面想法。实践环节的内容丰富,从编程设计、测试、优化到实验仿真,让学生在实际操作中不断提高工程开发能力和创新水平,并为后续课程的开展打下坚实的基础。

  微电子技术作为一门新兴的电子设计技术,需要不断增强学生分析问题和解决问题的综合能力,全面提高学生的科研素质。在今后,仍然需要对微电子技术的课程和实践环节进行不断改进,力求适应未来技术的要求。

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