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1微電子工藝清洗技術(shù)的理論研究
在微電子元器件的制造過程當(dāng)中,由于其體積小、制造過程復(fù)雜等眾多客觀原因存在,將會很有可能導(dǎo)致微電子元器件在其步驟繁瑣的制造過程當(dāng)中受到污染。這些污染物質(zhì)通常會物理吸附或者是化學(xué)吸附等多種方式在電子元器件生產(chǎn)過程當(dāng)中吸附在其表面。比如說,硅膠材質(zhì)的硅片在其制造過程中污染物質(zhì)通常會以離子或者是以粒子形式吸附在硅片的表面。這些污染物質(zhì)還有可能存在于硅片自身的氧化膜當(dāng)中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因并不奇怪,這是由于這些污染物質(zhì)破壞掉了硅片表面的化學(xué)鍵,從而導(dǎo)致了在其表面形成了自然的力場,讓眾多污染物質(zhì)輕松吸附或者直接進(jìn)入到硅片的氧化膜當(dāng)中。在產(chǎn)生這種現(xiàn)象之后,要清洗硅片就非常困難了。在清洗過程中,既要保持不能去破壞硅片的結(jié)構(gòu),又要保持能夠?qū)ξ廴疚镔|(zhì)進(jìn)行徹底的清洗,以便其對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當(dāng)中的其他元器件產(chǎn)生污染,這一問題就變得非常棘手,愈發(fā)困難了。在當(dāng)前微電子行業(yè)的大多企業(yè)或是研究所講微電子的清洗技術(shù)兩類:一種叫做濕法清洗;另一種叫做干法清洗。這兩種技術(shù)都能夠保持比較高的清洗度,并且能夠在不破壞電子元器件的化學(xué)鍵的基礎(chǔ)上祛除電子元器件表面或是氧化膜內(nèi)存在的污染物和雜質(zhì)。
2微電子工藝清洗技術(shù)的現(xiàn)狀研究
由于我國行業(yè)的發(fā)展更重視對服務(wù)業(yè)的發(fā)展和我國微電子行業(yè)的起步和發(fā)展較晚,從而致使當(dāng)前我國微電子工藝的清洗技術(shù)比較落后,并且存在諸多的問題。
2.1濕法清洗技術(shù)研究
濕法清洗這一技術(shù),是由上個(gè)世紀(jì)六十年代的一名美國科學(xué)家所研究發(fā)明出來的。這種方法主要是通過利用化學(xué)溶劑同有機(jī)溶劑和被清洗的微電子元器件之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),然后再利用多種技術(shù)手段,如:超聲波技術(shù)去污;采用真空去污技術(shù)等多種技術(shù)手段。最終,利用這些步驟實(shí)現(xiàn)對微電子元器件的清洗。
在以上濕法清洗電子元器件的步驟當(dāng)中還需要用到種類不一的化學(xué)試劑。這些化學(xué)試劑主要包括氫氧化銨和過氧化氫以及硫酸等物質(zhì)。氫氧化銨主要是被利用于對污染程度不是非常嚴(yán)重的電子元器件的清洗,或者是作為清洗第一部的化學(xué)試劑。其能夠在控制的溫度下、濃度下以及化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的時(shí)間下等多種條件下,利用化學(xué)反應(yīng)去腐蝕電子元器件的表面污染物質(zhì)或者是金屬的化合物。但是,由于這種腐蝕程度是需要多種條件來控制的,因此其對人員的技術(shù)和企業(yè)電子清洗設(shè)備的要求也是很高的,如果不能對整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的監(jiān)控,將會對電子元器件造成損害。過氧化氫在清洗過程當(dāng)中主要是被利用于對電子元器件的襯底進(jìn)行清洗,通過清洗襯底上所附著的金屬化合物質(zhì)或者是絡(luò)合物質(zhì)。最后一種化學(xué)試劑(硫酸)在清洗過程當(dāng)中扮演著非常重要的角色。在使用硫酸對被清洗電子元器件進(jìn)行清洗過程中必須采用雙氧水這一化學(xué)試劑來減少其反應(yīng)的時(shí)間,并且降低硫酸的濃度、反應(yīng)時(shí)候的溫度,從而有效的減少了被清洗電子元器件碳化或者是被腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象發(fā)生。以免讓硫酸對電子元器件造成損害。濕法清洗技術(shù)在眾多清洗技術(shù)當(dāng)中是比較有效的一種技術(shù),但是其依靠化學(xué)反應(yīng)的客觀因素,讓其很有可能造成化學(xué)物質(zhì)殘留從而導(dǎo)致電子元器件被腐蝕的現(xiàn)象。
2.2干法清洗技術(shù)研究
干洗技術(shù)相對于濕洗技術(shù)來說其避免了使用化學(xué)試劑,從而大大減少了化學(xué)物質(zhì)殘留導(dǎo)致電子元器件腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。干洗技術(shù)主要是采用等離子、氣相等清洗技術(shù)方式對電子元器件的金屬化合物和絡(luò)合物進(jìn)行清洗。對于采用等離子技術(shù)為主的干洗技術(shù),其具有殘留物質(zhì)少、操作難度低等技術(shù)性特點(diǎn),并且在微電子元器件的清洗行業(yè)當(dāng)中其研究最早、技術(shù)較為成熟,從而在當(dāng)前我國微電子行業(yè)的應(yīng)用最為廣泛。但是,等離子技術(shù)也存在一定的弱點(diǎn),就是其無法完全祛除存留于微點(diǎn)電子元器件表面的污染物。而氣相技術(shù)的應(yīng)用相對于等離子技術(shù)來說是非常少的,主要原因在于其花費(fèi)時(shí)間長、成本高,并且在采用氣相技術(shù)清洗過程主要是被應(yīng)用于硅片元器件的清洗,對于其他元器件的適用程度較低。
3對微電子清洗技術(shù)的展望
從上文的分析當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn),就我國企業(yè)當(dāng)前的資金、人力等現(xiàn)狀來說,我國在微電子清洗工藝當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)采用干洗技術(shù)當(dāng)中的等離子技術(shù)。這種微電子工藝清洗技術(shù)不需要進(jìn)行二次清洗,就能夠達(dá)到超過其他技術(shù)操作之后的結(jié)果。而對于其單次清洗過后殘留的金屬混合物來說,可以在繼續(xù)采用其他清洗方式減少其污染物質(zhì)含量,從而在保證電子元器件質(zhì)量前提下在較短時(shí)間內(nèi)較低微電子污染物的含量。
依據(jù)新時(shí)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),我國機(jī)電企業(yè)邁向了智能化的飛躍,從而實(shí)現(xiàn)了自動化操作手段。在當(dāng)今機(jī)電工程施工領(lǐng)域,機(jī)電一體化電子信息技術(shù),通過電腦一手掌控,其發(fā)展的主要動力來自于當(dāng)今時(shí)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),并且結(jié)合計(jì)算機(jī)軟硬件所構(gòu)成的一個(gè)智能化系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的出現(xiàn),一方面,機(jī)電施工工程實(shí)現(xiàn)科學(xué)規(guī)范化管理,另外,給新時(shí)代機(jī)電企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,傳統(tǒng)的機(jī)電施工工程管理相比,機(jī)電一體化更可靠、更安全,對我國機(jī)電企業(yè)在未來的發(fā)展意義非凡。
2機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)的發(fā)展歷程
2.1數(shù)控機(jī)床。與西方發(fā)達(dá)國家相比,我國機(jī)電企業(yè)出現(xiàn)較晚,隨著我國建筑行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,機(jī)電企業(yè)的發(fā)展是確保實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量建筑工程的必然要求。在我國機(jī)電一體化的出現(xiàn),一開始受數(shù)控機(jī)床技術(shù)的影響,在20世紀(jì)中期,人們的日常生活開始觸及電子應(yīng)用設(shè)備,電子應(yīng)用設(shè)備是推動機(jī)械產(chǎn)物必然發(fā)展的需求,由于當(dāng)時(shí)電子應(yīng)用設(shè)備實(shí)際操作受限,其機(jī)械化產(chǎn)物質(zhì)量達(dá)標(biāo)還不能得到保證,因此,機(jī)電一體化的運(yùn)作還不能廣泛地應(yīng)用在我國機(jī)電企業(yè)中。2.2微電子技術(shù)。在20世紀(jì)中期,機(jī)電一體化應(yīng)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域存在著較大的問題,不能滿足當(dāng)今時(shí)代機(jī)電工程施工的具體要求,所以,仍需要借助其他技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。微電子科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn),給機(jī)電一體化的發(fā)展帶來了新的希望,隨著我國機(jī)電工程規(guī)模不斷擴(kuò)大,對其施工技術(shù)的要求也在不斷增加,這一時(shí)代機(jī)電。一體化應(yīng)用微電子技術(shù),推動了機(jī)電一體化順利實(shí)施,微電子技術(shù)的出現(xiàn),將我國機(jī)電工程帶到了一個(gè)嶄新的發(fā)展領(lǐng)域,其各項(xiàng)技術(shù)的共同運(yùn)行促使機(jī)電一體化技術(shù)的正常運(yùn)行。2.3可編程控制器的出現(xiàn)在20世紀(jì)中后期階段,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展邁向了較為成熟階段,先前的微電子技術(shù)雖然在一定程度上能為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ),隨著新時(shí)代的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域越來越多,微電子技術(shù)還不能完全滿足機(jī)電一體化技術(shù)在任何情況之下解決所有問題,因此,在這一時(shí)期,出現(xiàn)了可編寫程序的控制器,該控制器主要功能是通過可編寫的特點(diǎn)使之自動化操作,應(yīng)用該控制器最早的國家是美國,美國汽車制造行業(yè)中將該控制器應(yīng)用得十分充分。隨著機(jī)電控制器技術(shù)的不斷成熟,在我國機(jī)電施工的過程中大量應(yīng)用該控制器,技術(shù)的不斷成熟,并且通過大量實(shí)踐應(yīng)用將新時(shí)代研制出的新型機(jī)電控制器大量投入到生產(chǎn)過程。隨著這項(xiàng)技術(shù)的成熟,國家為了更好地控制新時(shí)代研制出的新型機(jī)電控制器,制定了很多關(guān)于該領(lǐng)域技術(shù)相應(yīng)的管理?xiàng)l例,從宏觀角度上來看,機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從單一到復(fù)雜的過程,從單一的結(jié)構(gòu)體演變成各個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),在機(jī)電一體化技術(shù)的功能方面,不但實(shí)現(xiàn)了自動化機(jī)電一體化技術(shù),同時(shí)賦予機(jī)電一體化技術(shù)智能化特點(diǎn)。當(dāng)今時(shí)代,機(jī)電一體化技術(shù)具有遠(yuǎn)程控制操作端,使新型機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)便捷化轉(zhuǎn)換,而且通過遠(yuǎn)程控制端信息快速傳達(dá)各個(gè)接收端,接收端在接收信息后的第一時(shí)間通過新時(shí)代信息處理技術(shù)快速篩選和整理,新時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)在研發(fā)領(lǐng)域更偏向于它的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,形成了新時(shí)代機(jī)電一體化系統(tǒng)。2.4激光光電子技術(shù)。隨著新時(shí)代社會科技水平的不斷提高,機(jī)電一體化規(guī)模不斷擴(kuò)大,可控制的編程器已經(jīng)不能完全滿足新時(shí)代機(jī)電企業(yè)的發(fā)展,為了更好地迎合當(dāng)代機(jī)電一體化企業(yè)可以更好地向智能化推進(jìn),激光光電子技術(shù)的出現(xiàn),將機(jī)電一體化智能化推向了至高點(diǎn),利用當(dāng)下十分先進(jìn)的激光技術(shù),借用光電子在激光中的優(yōu)勢,而且光電子技術(shù)能夠在可編程操控基礎(chǔ)之上,能夠進(jìn)一步優(yōu)化先前所有用于機(jī)電一體化所有技術(shù),完善整個(gè)智能化過程,從根本上改變機(jī)電一體化智能化發(fā)展的很多干擾因素,擺脫不必要因素的影響,確保在激光光電子技術(shù)的支撐之下,更加快速高效地實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化智能化發(fā)展??偠灾?,利用當(dāng)下十分先進(jìn)的激光技術(shù),我國機(jī)電企業(yè)可以抓住這一優(yōu)勢,對光電子在激光技術(shù)的支撐之下,能夠讓機(jī)電企業(yè)一體化智能化推進(jìn)目標(biāo)更快實(shí)現(xiàn),機(jī)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)當(dāng)今社會機(jī)電行業(yè)發(fā)展的趨勢,并且一直關(guān)注當(dāng)下社會先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),利用新時(shí)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和機(jī)電一體化企業(yè)發(fā)展的趨勢的動態(tài),并且根據(jù)自身企業(yè)在社會發(fā)展過程中的發(fā)展趨勢,將機(jī)電一體化和新時(shí)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)巧妙地融合在一起,研制出更為先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù),迎合新時(shí)代社會發(fā)展的趨勢,重點(diǎn)研究機(jī)電一體化向智能化發(fā)展需要的哪些前提條件,并根據(jù)自身機(jī)電企業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢,加強(qiáng)機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)的研究,研制出高質(zhì)量高效率機(jī)電一體化向智能化發(fā)展的先進(jìn)技術(shù),以確保我國機(jī)電企業(yè)在未來發(fā)展中能夠一直處于世界前沿水平。
3對新時(shí)代機(jī)電一體化向智能化發(fā)展的思考
當(dāng)今時(shí)代,社會飛速發(fā)展,帶動了我國各行各業(yè)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化智能化的發(fā)展趨勢是我國新時(shí)代順應(yīng)社會發(fā)展的必然要求,新時(shí)代機(jī)電一體化發(fā)展以其智能化的存在優(yōu)勢,是一個(gè)控制機(jī)電領(lǐng)域的系統(tǒng)組織,依靠新時(shí)代微電子技術(shù),在機(jī)電一體化設(shè)備的制作過程中,其數(shù)字化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程利用微電子控制器更簡單地解決了這一問題。當(dāng)今時(shí)代數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷成熟,計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)飛速發(fā)展,給新時(shí)代機(jī)電一體化技術(shù)數(shù)字化系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),并且通過計(jì)算機(jī)先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬化管理和集成管理。在我國機(jī)電行業(yè)的發(fā)展中,機(jī)電一體化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化屬性的重要手段。在20世紀(jì)末,最早將機(jī)電一體化推向智能化邁進(jìn)的國家是西方很多發(fā)達(dá)國家,機(jī)電一體化智能化推進(jìn)不但給這些發(fā)達(dá)國家創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,并且將機(jī)電一體化這一偉大的智能成果推向了世界前沿。比如:像很多可編程的控制器可以促使機(jī)電一體化向智能化邁進(jìn)所生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品擁有數(shù)字化管理系統(tǒng),當(dāng)今時(shí)代,電子信息技術(shù)尤為發(fā)達(dá),在機(jī)電一體化數(shù)字化管理系統(tǒng)中,更加有力地提升了機(jī)電一體化數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)字化創(chuàng)造。新時(shí)代下,機(jī)電一體化已經(jīng)向智能化推進(jìn),隨著時(shí)間的推移,機(jī)電一體化向智能化推進(jìn)的步伐在潛移默化的影響著我們國家。
4結(jié)語
當(dāng)今時(shí)代快節(jié)奏的生活越來越普遍存在于我們的生活之中,機(jī)電一體化向智能化推進(jìn)符合新時(shí)代生活理念,機(jī)電一體化向智能化可以推進(jìn)的過程大體分成幾個(gè)階段,首先在數(shù)控機(jī)床技術(shù)的出現(xiàn),機(jī)電一體化向智能化推進(jìn)有了一點(diǎn)起色,接著微電子技術(shù)和可編程的控制器將機(jī)電一體化智能化推向了十分成熟階段,為機(jī)電一體化智能化數(shù)字系統(tǒng)奠定了發(fā)展基礎(chǔ),光電子技術(shù)的出現(xiàn)將機(jī)電一體化智能化邁進(jìn)推向了最高端,是新時(shí)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的必然發(fā)展產(chǎn)物,隨著機(jī)電一體化智能化技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)在我國慢慢的發(fā)展起來。
作者:王濤 單位:陜西交通建設(shè)集團(tuán)公司西長分公司
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 模擬集成電路 CAD 教學(xué)改革
中圖分類號:G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002—7661(2012)21—0006—01
在當(dāng)今信息時(shí)代,微電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。集成電路( Integrated Circuit, IC)作為微電子技術(shù)的核心,是整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)和信息社會最根本的技術(shù)基礎(chǔ)。發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)對提高技術(shù)的創(chuàng)新基礎(chǔ)和競爭能力具有非常重要的作用,對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)和人民文化生活等各方面都發(fā)揮著巨大的作用,也是一個(gè)國家參與國際化政治、經(jīng)濟(jì)競爭的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。模擬集成電路是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字化系統(tǒng)之間的橋梁,是現(xiàn)代信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。發(fā)展電子信息化,必須發(fā)展模擬IC技術(shù)。為了提高我國模擬IC電路的水平,不但要在產(chǎn)業(yè)化方面做出巨大的努力,還需培養(yǎng)出更多的高質(zhì)量人才。事實(shí)上,模擬集成電路設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)、實(shí)踐內(nèi)容多的微電子學(xué)專業(yè)的專業(yè)方向,因而在教學(xué)課程設(shè)置時(shí)不僅要努力加強(qiáng)理論教學(xué),還需加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力?!赌M集成電路CAD》課程作為模擬集成電路設(shè)計(jì)方向的核心基礎(chǔ)課程,其教學(xué)的好壞關(guān)系到學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計(jì)方面的發(fā)展前景。在此背景下,根據(jù)重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院微電子學(xué)專業(yè)的實(shí)際情況,結(jié)合筆者多年集成電路實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)以及多年教學(xué)實(shí)踐,擬從以下幾個(gè)方面對《模擬集成電路CAD》課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。
一、理論教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)
《模擬集成電路CAD》是模擬集成電路設(shè)計(jì)方向的一門核心基礎(chǔ)課,與其他電路基礎(chǔ)課一樣,具有承上啟下的作用。而模擬集成電路具有概念細(xì)節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn),在學(xué)習(xí)中學(xué)生普遍反映較難學(xué)習(xí)。在設(shè)置授課內(nèi)容時(shí),不僅要夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生的分析與設(shè)計(jì)能力,還要盡量避免與《模擬CMOS集成電路》等課程的知識重復(fù)的問題。
根據(jù)教學(xué)大綱以及課程內(nèi)容設(shè)置原則,《模擬集成電路CAD》理論教學(xué)定為32學(xué)時(shí),并將講授內(nèi)容分為以下幾部分:第一部分,MOS仿真模型及CMOS模擬集成電路CAD;第二部分,單元電路設(shè)計(jì)、仿真及分析;第三部分,偏置電路設(shè)計(jì)、仿真及分析;第四部,跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)。在授課過程中,以簡單CMOS模擬集成電路基本單元分析為主,復(fù)雜CMOS模擬集成電路分析為輔;以分析能力培養(yǎng)為主,設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為輔;激勵(lì)學(xué)生CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)的興趣。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力為目標(biāo)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生建立起CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)流程的概念、熟練掌握各個(gè)環(huán)境的工具使用,能解決模擬集成電路設(shè)計(jì)仿真過程出現(xiàn)的問題,促使理論知識的理解和深化,因而設(shè)置合理的實(shí)驗(yàn)體系具有重要意義。同時(shí),Cadence、Synopsys、Mentor等最主流集成電路設(shè)計(jì)工具廠商提供的EDA工具是目前集成電路設(shè)計(jì)公司最廣泛使用的工具。為了使學(xué)生在畢業(yè)后能很快適應(yīng)崗位、能盡快進(jìn)入角色,有必要使學(xué)生學(xué)習(xí)使用這類先進(jìn)的EDA工具,從而真正幫助學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)。根據(jù)這一原則,《模擬集成電路CAD》實(shí)驗(yàn)教學(xué)定為32學(xué)時(shí),并開設(shè)如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)一,IC設(shè)計(jì)工具—Cadence的ADE與版圖大師等的使用;實(shí)驗(yàn)二,CMOS兩級運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)、版圖繪制與驗(yàn)證;實(shí)驗(yàn)三,CMOS帶隙基準(zhǔn)參考的設(shè)計(jì)、版圖繪制與驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)過程中,一人為一組,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。
三、改革教學(xué)方法,豐富教學(xué)手段
教學(xué)內(nèi)容體系確定后,采用什么樣的教學(xué)方法與教學(xué)手段是非常重要的。采用有效的教學(xué)方法并結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)手段,不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能動性,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力,實(shí)現(xiàn)以教為中心到以學(xué)為中心的轉(zhuǎn)換,突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性,從而獲得好的教學(xué)成果。
針對CMOS模擬集成電路具有概念細(xì)節(jié)多、理論較抽象、工程特征突出、電路結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn),在(下轉(zhuǎn)第10頁)(上接第6頁)教學(xué)手段上以多媒體教學(xué)為主,傳統(tǒng)黑板板書為輔,同時(shí)在課堂上以動畫的形式展現(xiàn)當(dāng)前CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)趨勢及其技術(shù)特點(diǎn),從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。
四、考核方式的改革
考核是對學(xué)習(xí)的結(jié)果做出評估,是反映教學(xué)效果的手段。而課程開設(shè)能否達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo),課程的考核方式有著比較重要的作用。傳統(tǒng)的考核方式為試卷筆試與平時(shí)成績結(jié)合的方式。針對《模擬CMOS集成電路》課程特點(diǎn),考核方式作如下嘗試:結(jié)合課程的專業(yè)特點(diǎn),采用提交論文和現(xiàn)場答辯相結(jié)合的考核方式。針對課程的重點(diǎn)知識點(diǎn),設(shè)計(jì)幾個(gè)課外小題目,讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,完成電路設(shè)計(jì)并撰寫小論文,從而增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考與實(shí)踐動手能力。在每個(gè)題目完成后,教師要求學(xué)生在提交論文時(shí)做好答辯ppt,并利用專門時(shí)間進(jìn)行5分鐘左右的答辯,并接受教師和同學(xué)的提問。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生更加重視實(shí)踐性環(huán)節(jié),強(qiáng)化技能水平的提高。
教學(xué)過程是一個(gè)不斷探索、總結(jié)與創(chuàng)新的過程。要實(shí)現(xiàn)《模擬集成電路CAD》這門課的全面深入的改革,還有待與同仁一道共同努力。在今后的教學(xué)實(shí)踐中,筆者將加強(qiáng)與同行交流學(xué)習(xí),進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及考核方式等,以期改善教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]徐世六.軍用微電子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].微電子學(xué),2004,34(1):l—6.
論文摘要:機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1 機(jī)電一體化概要
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo),合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值,并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。
因此,“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是,機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時(shí)期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。
20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時(shí),由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。
我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時(shí)充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,不取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。
3 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
3.1 智能化
智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視,機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
3.2 模塊化
模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣,可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè),規(guī)?;瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。
3.3 網(wǎng)絡(luò)化
20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨(dú)到,質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。
3.4 微型化
微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運(yùn)動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù),微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。
3.5 綠色化
工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生,綠色化是時(shí)代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品,具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。
3.6 系統(tǒng)化
系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進(jìn)行任意剪裁和組合,同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng),一般除RS232外,還有RS485、DCS人格化。未來的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人,如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要,特別是對家用機(jī)器人,其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上,許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。
結(jié)語
綜上所述,機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然,與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
參考文獻(xiàn)
[1]李建勇.機(jī)電一體化技術(shù).北京:科學(xué)出版社,2004.
1CDIO工程教育理念
CDIO工程教育模式,是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革模式。是近年來國際工程教育改革的最新成果,CDIO是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)、運(yùn)作(Operate)4個(gè)英文單詞的縮寫,以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、與課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)掌握知識&-4。迄今已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO國際組織,這些學(xué)校采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱開展教學(xué)實(shí)踐,取得了良好的效果。
2存在的問題與課程建設(shè)思想
微電子技術(shù)研究的中心問題是集成電路的設(shè)計(jì)與制造,將數(shù)以億計(jì)的晶體管集成在一個(gè)芯片上。微電子技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和支柱,是21世紀(jì)發(fā)展最活躍和技術(shù)增長最快的高新科技,其產(chǎn)業(yè)已超過汽車工業(yè),成為全球第一大產(chǎn)業(yè)。微電子工藝課程主要介紹微電子器件和集成電路制造的工藝流程,平面工藝中各種工藝技術(shù)的基本原理、方法和主要特點(diǎn)。其課程建設(shè)思想是使學(xué)生對半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體集成電路制造工藝及原理有一個(gè)較為完整和系統(tǒng)的概念,掌握當(dāng)前微電子芯片制作的工藝流程、主要設(shè)備、檢測方法及其發(fā)展趨勢^7]。
但目前該課程教學(xué)中存在較多問題,教學(xué)效果不佳,主要有如下幾點(diǎn):(1)教材陳舊,沒有較適合的雙語教材,難以適應(yīng)跨國際的微電子制造工藝新技術(shù)的快速發(fā)展;(2)教學(xué)內(nèi)容信息量大,在教學(xué)時(shí)間短、內(nèi)容多的情況下,教師難以合理安排教學(xué)進(jìn)度;(3)在課程設(shè)置上重理論輕實(shí)踐,技術(shù)性和實(shí)踐性的內(nèi)容較少,與迅速發(fā)展的工業(yè)實(shí)際脫節(jié);(4)教學(xué)方法單一,理論聯(lián)系實(shí)際不緊密,不利于學(xué)生課堂積極性的提高與創(chuàng)造性的發(fā)揮“5)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境較差,由于微電子工藝設(shè)備十分昂貴,有待加強(qiáng)高校精密貴重儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享平臺和運(yùn)行機(jī)制的建設(shè);(6)教評形式單一,忽略了實(shí)踐教學(xué)與考核,致使大多數(shù)學(xué)生只是死記硬背書本知識的學(xué)習(xí)方式來應(yīng)付考試。
3微電子工藝的課程建設(shè)
3.1教材選取及教學(xué)內(nèi)容改革
本課程教材選用經(jīng)歷了《芯片制造一半導(dǎo)體工藝制程實(shí)用教程》、《現(xiàn)代集成電路制造工藝原理》到目前的首選教材:國外電子與通信教材系列中,美國MichaelQiurk和JulianSerda著《半導(dǎo)體制造技術(shù)》韓鄭生的中文翻譯本。該書不僅詳細(xì)介紹芯片制造中的每一關(guān)鍵工藝,而且介紹了支持這些工藝的設(shè)備以及每一道工藝的質(zhì)量檢測和故障排除;并吸收了當(dāng)今最新技術(shù)資料,如用于亞0.25pm工藝的最新技術(shù):化學(xué)機(jī)械拋光、淺槽隔離以及雙大馬士革等工藝;內(nèi)容豐富、全面、深入淺出、直觀形象、思考習(xí)題量大,并附有大量的結(jié)構(gòu)示意圖、設(shè)備圖和SEM圖片,學(xué)生很容易理解,最主要的相對前兩本教材,它更加突出實(shí)際工藝,弱化了較抽象的原理。
教學(xué)內(nèi)容上采取調(diào)整部分章節(jié),突出教學(xué)重點(diǎn),并適當(dāng)增減部分教學(xué)內(nèi)容。本課程的目的是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體芯片制造的工藝和基本原理,并具有一定的工藝設(shè)計(jì)和分析能力,課程僅32學(xué)時(shí),而教材分20章,600頁,所以教師需要精選課堂授課內(nèi)容。從襯底制備、薄膜淀積、摻雜技術(shù)到圖形加工光刻技術(shù)以及布線與組裝,所涉及的概念比較多,要突出重點(diǎn):薄膜淀積(氧化、蒸發(fā)、濺射、MOCVD和外延等),光刻與刻蝕技術(shù)、摻雜技術(shù),需章節(jié)調(diào)整系統(tǒng)整合;對非關(guān)鍵工藝的5~8章(介紹半導(dǎo)體制造中的化學(xué)藥品、污染及缺陷等內(nèi)容)只作為學(xué)生課后自學(xué)閱讀。第2章的半導(dǎo)體材料特性已在“固體物理”課程中詳細(xì)介紹,第3章的器件技術(shù)已在‘‘半導(dǎo)體物理“晶體管原理”課程中介紹,第20章裝配與封裝會在“集成電路封裝與測試”課程中介紹,故無需重復(fù)講解。將第9章集成電路制造工藝概況放在后面串通整過工藝講解,即通過聯(lián)系單項(xiàng)工藝流程,具體分析講解典型的CMOS芯片制造工藝流程,如由n-MOS和p-MOS兩個(gè)晶體管構(gòu)成的CMOS反相器,這樣能夠加深對離子注入、化學(xué)氣相淀積、光刻關(guān)鍵技術(shù)、集成電路的隔離技術(shù)以及VLSI的接觸與互連技術(shù)等內(nèi)容的理解。
另一方面,指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料,對教材內(nèi)容作必要的補(bǔ)充,微電子工藝技術(shù)的發(fā)展迅速,因此需要隨時(shí)跟蹤微電子工藝的發(fā)展動態(tài)、技術(shù)前沿以及遇到的挑戰(zhàn)。特征尺寸為45nm的集成電路已批量生產(chǎn),高K介質(zhì)/金屬柵層疊結(jié)構(gòu)、應(yīng)變硅技術(shù)已采用。而現(xiàn)有的集成電路工藝教材很少能涉及到這些新技術(shù),為了防止知識陳舊,應(yīng)多關(guān)注集成電路工藝的最新進(jìn)展,尤其是已經(jīng)投入批量生產(chǎn)的工藝技術(shù),及時(shí)將目前主流的工藝技術(shù)融入課程教學(xué)中。
3.2教學(xué)方法的改革
(1)開發(fā)多媒體工藝教學(xué)軟件,利用多媒體技術(shù),將動畫、聲音、圖形、圖像、文字、視頻等進(jìn)行合理的處理,利用大量二維和三維的多媒體圖片、視頻來展示和講解復(fù)雜的工藝構(gòu)造過程。開發(fā)圖文聲像并茂的微電子工藝多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件,給學(xué)生以直觀、清楚的認(rèn)識,有助于提高教學(xué)質(zhì)量。
(2)微電子工藝綜合共享實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè),集成電路的制造設(shè)備價(jià)格昂貴,環(huán)境條件要求苛刻,運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)費(fèi)用很大,國內(nèi)僅部分高校擁有集成電路工藝試驗(yàn)線或部分實(shí)驗(yàn)分析設(shè)備。按照有償服務(wù)或互惠互利原則共享設(shè)備儀器資源,創(chuàng)建各院校之間和與企業(yè)之間的“微電子工藝綜合共享實(shí)驗(yàn)平臺”可極大的提高集成電路工藝及其實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果,即解決了一些院校資金短缺問題,同時(shí)也部分補(bǔ)償了大型設(shè)備的日常使用和維護(hù)費(fèi)用問題。其綜合共享實(shí)驗(yàn)平臺包括金屬有機(jī)化合物MOCVD沉積技術(shù)、分子束外延、RF射頻磁控濺射、XPS、XRD及AFM分析測試、光刻、離子注入等涉及投資巨大的儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
(3)拓展實(shí)踐能力的校企合作,讓學(xué)生帶著理論知識走進(jìn)企業(yè)的真實(shí)工程環(huán)境,探索利用企業(yè)先進(jìn)的工藝線資源進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)教學(xué)與參觀實(shí)習(xí)6-9]。參觀實(shí)習(xí)能夠使學(xué)生對集成電路的生產(chǎn)場地,超凈環(huán)境要求具有深刻的感性認(rèn)識,對單晶硅制造流程、芯片制造工藝過程以及芯片的測試和封裝的了解也更加系統(tǒng)和全面。同時(shí)利用假期安排學(xué)生去企業(yè)實(shí)習(xí),讓學(xué)生參與企業(yè)的部分生產(chǎn)環(huán)節(jié),親身感受實(shí)際工藝生產(chǎn)過程,增加學(xué)生對企業(yè)的了解,也利于企業(yè)選拔優(yōu)秀學(xué)生。
(4)工藝視頻與工藝實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué),由于微電子工藝內(nèi)容與生產(chǎn)密切結(jié)合,不能單靠抽象的書本知識教學(xué),對于學(xué)生無法了解到的一些工藝實(shí)驗(yàn)與設(shè)備,可通過錄像教學(xué)來補(bǔ)充。本學(xué)院購置了清華大學(xué)微電子所的集成電路工藝設(shè)備錄像與多媒體教學(xué)系統(tǒng),結(jié)合國外英文原版的工藝流程視頻,通過工藝視頻把實(shí)際工藝流程、設(shè)備和設(shè)備操作等形象地展示在課堂。多媒體教學(xué)系統(tǒng)提供了氧化、擴(kuò)散和離子注入三項(xiàng)工藝設(shè)備操作模擬,可使學(xué)生身臨其境地對所學(xué)的基本工藝進(jìn)行簡單的模擬。同時(shí)結(jié)合課堂教學(xué)開設(shè)半導(dǎo)體平面工藝實(shí)驗(yàn),主要包括以:氧化、光刻、擴(kuò)散、蒸鋁、反刻、劃片、裝架、燒結(jié)、封裝。實(shí)驗(yàn)以教師講解與學(xué)生動手相結(jié)合,既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動手能力,又使學(xué)生掌握了科學(xué)分析問題的方法,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對課堂理論知識的理解。
3.3多元化的考核評價(jià)體系
對學(xué)生的考核是對其具體學(xué)習(xí)成果的度量,也是檢驗(yàn)教學(xué)改革成效的重要手段,為了更科學(xué)合理的考核學(xué)生,我們建立了多元化的更加注重過程參與的考試評價(jià)體系,降低了期末考試在總成績中所占比例,最大限度避免學(xué)生靠死記硬背來應(yīng)付考試和學(xué)生創(chuàng)新思維被抑制、高分低能現(xiàn)象產(chǎn)生。這種多元化、過程性的成績評定方法,強(qiáng)調(diào)知識的積累與構(gòu)建過程,消除了學(xué)生重理論輕實(shí)踐,考前死記硬背應(yīng)付考試的弊病??傇u成績由平時(shí)成績和期末考試成績兩部分構(gòu)成。但加大平時(shí)成績的權(quán)重,平時(shí)成績即包括了作業(yè)與考勤,還包括綜合性實(shí)驗(yàn)成績、設(shè)計(jì)仿真、國外工藝視頻翻譯、專題小論文和專題PPT論壇團(tuán)隊(duì)成績等。同時(shí)在期末考題中增加openanswerquestion型、工藝過程設(shè)計(jì)型題目110-11。
4結(jié)語