时间：2023-06-04 10:47:05
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇集成电路工艺，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1.引言
集成电路工艺学是以半导体学为理论基础，研究半导体制造工艺过程的科学[1]。沈阳化工大学的集成电路工艺学课程是电子科学与技术专业的主干课，结合本科教学，增强实践能力，培养创新人才为培养目标[2]。本文结合集成电路工艺学实验这门课程，立足于现有的硬件平台，从学生的身心发展角度出发，讨论了实验课教学存在的问题，并针对问题提出了人性化的改进方法。
2.集成电路工艺学实验现状及存在的问题
2.1实验前期准备不足。
实验教师备课不充分。实验课堂问题是层出不穷的，随机的，原因也是无法预知的。因此要求教师对实验原理准确把握，对实验仪器熟练操作。而在现实中大部分教师的课前准备工作需要提高。再者学生课前不预习，等到实验的时候现看实验指导书，完全按照实验指导书的步骤做实验。
2.2教学过于依赖实验教师。
实验课上，有的学生不预习，只是单一按照实验指导书上的步骤做实验，遇到问题自己不思考，问老师，有的老师不引导学生，直接告诉学生怎么做，有的甚至直接把实验数据都给学生做出来了，导致学生动手能力很差，依赖程度增强。学生在实验过程中仅仅需要进行简单的连接，便可得到“理想”结果。使得实验课的价值大打折扣，也使得学生有理由不用在实验前做准备。
2.3注重结果，忽略实验过程。
实验是考查学生动手能力的课程。但是它仍旧是一门需要考查的课程，现有的考评方式较大的因素取决于最后考试时的表现，由于实验本身的不确定性，以及一些随机问题，导致实验结果和预期的存在较大的偏差，甚至有的学生做完后没得到实验结果，这样有可能使得学生的分数大打折扣，导致学生一味重复老师所要求的实验，严格点说就是学生只关注了所谓的考点。至于实验课的目的和意义学生是不会重视的。
3.实验教学改革
3.1应用网络作为实验教学的平台。
我们还积极采用该课程的网络课件，学生通过网络课件学习本实验，该课程的教学大纲、考试大纲、实验大纲、教学课件、模拟试题习题案例、最新发展动态等，均可由学生在网上直接查到。还可以跟学习好的同学和任课教师进行实时沟通、交流。学生通过网络课件参加测试。学生的平时测验、中期总结等可通过网络教学平台，进行设计、评分，并按学院的统一要求，通过校园网将成绩录入“学生成绩管理系统”，从而加速学生的信息传送，便于学生及时查阅成绩和学校教务部门快速管理。
3.2实验分组统一授予成绩。
在实验课程开始前，对所有做实验的学生进行分组，按照自愿结合和强弱搭配的原则，实施小组长负责管理模式。一个小组在实验阶段是一个小的团队，小组的总成绩为每个学生的成绩。通过小组实验模式，有利于学生间的交流、研究，更有助于发挥团队协作能力。同时也降低了过分重视期末考试成绩的情况，使得考评方式更加人性化。
3.3加强实验教学，理论用于实践。
在教学过程中，坚持理论和实践相结合的原则。建议开设最基本的半导体平面工艺实验，如氧化、扩散、离子注入、光刻、沉积。实验要求每组学生用抛光硅片，通过氧化、光刻、等工序制备晶体管，是一个典型的综合性、研究型实验。通过实验教学，既培养了学生的动手能力，又使学生掌握了科学的分析问题的方法。
4.实验内容和方式的创新。
本专业原有实验教学设备中，有验证性实验所占的比例较大，其中实验内容又多以服务于理论教学而设计。这类实验不利于培养学生的创新思维和创新能力。而综合性和设计性实验能从多角度、多层次、多方位、多途径锻炼学生，并对学生进行提问，提高学生分析问题和解决问题的能力，同时也是培养学生实践能力和创新能力的重要手段。按照现有实验条件，我们首先对已有的实验设备进行了整合，通过调试和添加一些新的器件，把现有的6个实验中的3个变为综合性实验，例如氧化工艺实验，原有的实验通过创新改革后，达到以督促学生培养严谨客观的科研态度、规范正确的操作手法、独立思考和自主学习的能力，等等。
5.结语
上述实验教学改革，得到了学生的一致认同，改革调整了学生的知识结构，使学生实现从知识型向能力型、由单一型向复合型、从模仿型向创新型的转变。
参考文献：
当今社会是信息化发展迅猛的社会，各种高新技术不断涌现出来，通信系统显得尤为重要，通信系统与集成电路已经密不可分了。如何利用集成电路工艺设计出高性能的集成电路是电子信息技术产业急需解决的问题。该文将要简要介绍光纤通信光电集成电路工艺设计分析。
关键词：
现代；光纤通信；光电集成；路集成电路；设计分析
随着国家的发展，社会的进步，人类的生活已经离不开通信方式了，各种各样的交流活动都是需要通讯的传递的。不管我们通过何种方式、何种途径，只要将我们想要传递的信息传递到另外一个地方，就是称为通信。古代所传递信息的方式方法也是多种多样的。但是它们相对来说特别落后，时间也会非常地久。而现代的通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。
1什么是光纤通信
近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的全面开放，光纤通信的发展呈现了一番全新的景象。所谓光纤通信就是一种以光线为传媒的通信方式，利用广播实现信息的传送。光纤通讯就是以光导纤维作为信号传输介质的通讯系统。具有抗干扰性好，超高带宽等特点。如今社会我们使用的光纤通信有许多的优点，例如，它可以传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，这样一来，节约了许多资源和能源，有利于资源合理地开发和使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，同时它也可以用在特殊环境或者军事行动中。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。随着信息技术传输速度日益更新，光纤技术已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中，光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用，大大提高了整个控制系统的反应速度，使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。
2集成电路的实现
集成工艺技术也就是在最近的一二十年取得了飞速的发展。随着元器件尺寸大小的不断减小，集成电路的集成速度也在不断地提高。发展迅速的集成电路工艺技术为通信系统的发展奠定了坚实的基础。当下，利用光电集成电路实现的光的发射和接收装置已经被各个实验室所广泛使用。光电集成电路在单片上集成的光和电元件越来越多了，这就是光电集成电路速度越来越快的原因。
3光纤通信现状
光纤通信技术的发展带动了光纤产业的进步。想要实现光发射与光电集成电路是非常容易的，但是想要实现高速系统的混合集成是非常困难的。由于毫米波信号是狭窄的，所以可以使用混合集成工艺来实现毫米波系统，我们可以这样来设计集成电路及其组成部分，使其波段上的输入和输出阻抗保持在大约50欧姆左右，即使用50欧姆的传输线来连接元器件和集成电路。此外，例如激光驱动、时钟恢复、数据判决、复接、光接收放大等各种类型的模拟、数字、混合集成电路依然可以轻松实现，这是因为电路也可以设计成输入输出是50欧姆的阻抗。想要利用混合方法实现高速光发射机与接收机的真正困难所在是激光二极管和光检测器的阻抗不是50欧姆。尤其是激光二极管，他的非线性无法进行混合集成的。没有合适的匹配网络将基带数据信号从激光二极管连接到驱动器或者从光检测器连接到前置放大器上，就会大大地降低了系统的操作性能。这样相比利用光发送和光接收的集成电路来实现是十分简便的。利用光集成电路实现光发射和接收不仅可靠性高而且成本低。但是用光电集成电路也是具有一定的挑战性的，制作光元件和电子电路所需要的材料是存在一定的差别的。现在制造高速光发射和接受光电集成电路在光传输系统中是十分必要的。这个设计工艺的难点在于要形成材料，即适合制造光电器件和电子电路所需要的制作材料，此外还要设计出光电集成电路。现实很残酷，大家仍需努力。
4光电集成电路
光发射机光电集成电路一般是由同一底上的激光二极管和驱动电路构成的。集成电路其中包括了电子元器件结构的生长、激光、激光二极管、电阻器、晶体管等电子元件的制造，其中光电元件和金属化连接是比较困难的。在外延生长的衬底上，大概需要三个工序来集成光电集成电路，分别为制作激光二极管、制作电子电路、进行光电元件之间的连接。首先要制作激光二极管，激光二极管的P型区域欧姆接触层通过蒸发形成金属状态，随后利用光刻法来生成激光二极管的大概区间，然后进行湿法刻蚀形成接触激光二极管的N区区间，最后在活性离子刻蚀体系中完成刻蚀过程，直到遇到AGAAS层后停止刻蚀过程。AGAAS层能隔离电子电路机构和激光结构，形成一种薄膜电阻，从而形成第一金属层和空气桥两个连接层。我们通常采用空气桥连接激光二极管的P区，采用第一金属层连接激光二极管的N区，这样就能很好地实现激光二极管和电子电路层的连接。这就实现了一个量子激光器的光电集成电路了。制作光电集成电路的芯片也是存在一定的难度的，目前端面反射激光镜的干腐蚀技术尚未成熟，只能用解离的方法来完成，所以说集成激光驱动器电路还有很大的空间有待开发。光电集成电路分别是由光检测器、前置放大器以及主放大器构成的，这其中包括数据判决器、时钟恢复和分接电路。光检测器的集成是光电集成电路中最重要的一个部分，而金属-半导体-金属光检测器（MSM）因为只需要少步骤的追加工艺，和如名字一般较为实惠且广泛的材料在雪崩类型光电检测器和p-i-n被广泛运用的同时也被单片集成光接收机广泛的使用着。在设计中第一级为基本放大单元，是共源放大电路且带有源负载，电阻的反馈由电压并联负反馈，电平位移级使用的是两级源级跟随器，它被接入到后面，与此同时，又需要引进一个肖特基二极管，这样就起到了一个降低反馈点的直流电平所特需的水平的作用，达到了这样一个效果后，在偏低压的条件下，电路同样可以正常工作。
5主要工艺流程
第一步，我们要准备好充足的材料，对材料进行结构和参数方面的设计计算，并确定材料的外延生长，来确定集成方式及集成所需要的元器件。第二步，对PD台面进行腐蚀，首先腐蚀掉INP层露出HEMT的帽层，把MSM保留在芯片上，即通过把PD台面以外的PD层材料腐蚀掉来露出HEMT层。第三步就是进行器件的隔离工作，仍然使用台面腐蚀的办法将HEMT和PD元器件之间隔离起来，想要实现比较好的隔离效果就一定要准确的腐蚀到半绝缘衬底上。最后就是保护芯片的工作了，在芯片表面沉淀一层介质，这样不仅保护了芯片表面还成为了源漏的辅助剥离介质。
6结束语
光纤通信技术作为通信产业中的支柱，是我们现如今社会中使用最多的通信方式。即使在现在的社会当中，光纤通信技术得到了十分稳定有效的发展，但是现在科技发展如此之快，越来越多的新技术涌现出来，我国的通信技术水平也得到了明显的改善与提高，光纤通信的使用范围和价值也在悄悄地扩张。但是光纤通信技术为了迎合网络时代，必须有更高层次的发展，才能占据市场的主流地位。我相信随着光通信技术更加深入地发展，光纤通信一定会对整个通信行业甚至社会的进步起到举足轻重的作用。
参考文献：
[1]付雪涛.集成电路工艺化学品标准体系探讨[J].信息技术与标准化,2013(Z1).
[2]白晋军,李鸿强.浅谈多媒体技术在集成电路工艺教学过程中的利与弊[J].教育教学论坛,2013(42).
[3]汤乃云.“集成电路工艺原理”课程建设与教学改革探讨[J].中国电力教育,2012(29).
[4]李琦,赵秋明,段吉海.工程教育背景下“集成电路工艺”的教学探索[J].中国电子教育,2011(01).
关键词：版图设计；集成电路；教学与实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0153-02
目前，集成电路设计公司在招聘新版图设计员工时，都希望找到已经具备一定工作经验的，并且熟悉本行业规范的设计师。但是，IC设计这个行业圈并不大，招聘人才难觅，不得不从其他同行业挖人才或通过猎头公司。企业不得不付出很高的薪资，设计师才会考虑跳槽，于是一些企业将招聘新员工目标转向了应届毕业生或在校生，以提供较低薪酬聘用员工或实习方式来培养适合本公司的版图师。一些具备版图设计知识的即将毕业学生就进入了IC设计行业。但是，企业通常在招聘时或是毕业生进入企业一段时间后发现，即使是懂点版图知识的新员工，电路和工艺的知识差强人意，再就是行业术语与设计软件使用不够熟练、甚至不懂。这就要求我们在版图教学时渗入电路与工艺等知识，使学生明确其中紧密关联关系，树立电路、工艺以及设计软件为版图设计服务的理念。
一、企业对IC版图设计的要求分析
集成电路设计公司在招聘版图设计员工时，除了对员工的个人素质和英语的应用能力等要求之外，大部分是考查专业应用的能力。一般都会对新员工做以下要求：熟悉半导体器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成电路制造工艺；熟悉集成电路（数字、模拟）设计，了解电路原理，设计关键点；熟悉Foundry厂提供的工艺参数、设计规则；掌握主流版图设计和版图验证相关EDA工具；完成手工版图设计和工艺验证[1，2]。另外，公司希望合格的版图设计人员除了懂得IC设计、版图设计方面的专业知识，还要熟悉Foundry厂的工作流程、制程原理等相关知识[3]。正因为其需要掌握的知识面广，而国内学校开设这方面专业比较晚，IC版图设计工程师的人才缺口更为巨大，所以拥有一定工作经验的设计工程师，就成为各设计公司和猎头公司争相角逐的人才[4，5]。
二、针对企业要求的版图设计教学规划
1.数字版图设计。数字集成电路版图设计是由自动布局布线工具结合版图验证工具实现的。自动布局布线工具加载准备好的由verilog程序经过DC综合后的网表文件与Foundry提供的数字逻辑标准单元版图库文件和I/O的库文件，它包括物理库、时序库、时序约束文件。在数字版图设计时，一是熟练使用自动布局布线工具如Encounter、Astro等，鉴于很少有学校开设这门课程，可以推荐学生自学或是参加专业培训。二是数字逻辑标准单元版图库的设计，可以由Foundry厂提供，也可由公司自定制标准单元版图库，因此对于初学者而言设计好标准单元版图使其符合行业规范至关重要。
2.模拟版图设计。在模拟集成电路设计中，无论是CMOS还是双极型电路，主要目标并不是芯片的尺寸，而是优化电路的性能，匹配精度、速度和各种功能方面的问题。作为版图设计者，更关心的是电路的性能，了解电压和电流以及它们之间的相互关系，应当知道为什么差分对需要匹配，应当知道有关信号流、降低寄生参数、电流密度、器件方位、布线等需要考虑的问题。模拟版图是在注重电路性能的基础上去优化尺寸的，面积在某种程度上说仍然是一个问题，但不再是压倒一切的问题。在模拟电路版图设计中，性能比尺寸更重要。另外，模拟集成电路版图设计师作为前端电路设计师的助手，经常需要与前端工程师交流，看是否需要版图匹配、布线是否合理、导线是否有大电流流过等，这就要求版图设计师不仅懂工艺而且能看懂模拟电路。
3.逆向版图设计。集成电路逆向设计其实就是芯片反向设计。它是通过对芯片内部电路的提取与分析、整理，实现对芯片技术原理、设计思路、工艺制造、结构机制等方面的深入洞悉。因此，对工艺了解的要求更高。反向设计流程包括电路提取、电路整理、分析仿真验证、电路调整、版图提取整理、版图绘制验证及后仿真等。设计公司对反向版图设计的要求较高，版图设计工作还涵盖了电路提取与整理，这就要求版图设计师不仅要深入了解工艺流程；而且还要熟悉模拟电路和数字标准单元电路工作原理。
三、教学实现
1.数字版图。数字集成电路版图在教学时，一是掌握自动布局布线工具的使用，还需要对UNIX或LINUX系统熟悉，尤其是一些常用的基本指令；二是数字逻辑单元版图的设计，目前数字集成电路设计大都采用CMOS工艺，因此，必须深入学习CMOS工艺流程。在教学时，可以做个形象的PPT，空间立体感要强，使学生更容易理解CMOS工艺的层次、空间感。逻辑单元版图具体教学方法应当采用上机操作并配备投影仪，教师一边讲解电路和绘制版图，一边讲解软件的操作、设计规则、画版图步骤、注意事项，学生跟着一步一步紧随教师演示学习如何画版图，同时教师可适当调整教学速度，适时停下来检查学生的学习情况，若有错加以纠正。这样，教师一个单元版图讲解完毕，学生亦完成一个单元版图。亦步亦趋、步步跟随，学生的注意力更容易集中，掌握速度更快。课堂讲解完成后，安排学生实验以巩固所学。逻辑单元版图教学内容安排应当采用目前常用的单元，并具有代表性、扩展性，使学生可以举一反三，扩展到整个单元库。具体单元内容安排如反相器、与非门/或非门、选择器、异或门/同或门、D触发器与SRAM等。在教授时一定要注意符合行业规范，比如单元的高度、宽度的确定要符合自动布局布线的要求；单元版图一定要最小化，如异或门与触发器等常使用传输门实现，绘制版图时注意晶体管源漏区的合并；大尺寸晶体管的串并联安排合理等。
2.模拟版图。模拟集成电路版图设计更注重电路的性能实现，经常需要与前端电路设计工程师交流。因此，版图教学时教师须要求学生掌握模拟集成电路的基本原理，学生能识CMOS模拟电路，与前端电路工程师交流无障碍。同时也要求学生掌握工艺对模拟版图的影响，熟练运用模拟版图的晶体管匹配、保护环、Dummy晶体管等关键技术。在教学方法上，依然采用数字集成电路版图的教学过程，实现教与学的同步。在内容安排上，一是以运算放大器为例，深入讲解差分对管、电流镜、电容的匹配机理，版图匹配时结构采用一维还是二维，具体是如何布局的，以及保护环与dummy管版图绘制技术。二是以带隙基准电压源为例，深入讲解N阱CMOS工艺下双极晶体管PNP与电阻匹配的版图绘制技术。在教学时需注意晶体管与电阻并联拆分的合理性、电阻与电容的类型与计算方法以及布线的规范性。
3.逆向版图设计。逆向集成电路版图设计需要学生掌握数字标准单元的命名规范、所有标准单元电路结构、常用模拟电路的结构以及芯片的工艺，要求学生熟悉模拟和数字集成单元电路。这样才可以在逆向提取电路与版图时，做到准确无误。教学方法同样还是采用数字集成电路版图教学流程，达到学以致用。教学内容当以一个既含数字电路又含模拟电路的芯片为例。为了提取数字单元电路，需讲解foundry提供的标准单元库里的单元电路与命名规范。在提取单元电路教学时，说明数字电路需要归并同类图形，例如与非门、或非门、触发器等，同样的图形不要分析多次。强调学生注意电路的共性、版图布局与布线的规律性，做到熟能生巧。模拟电路的提取与版图绘制教学要求学生掌握模拟集成电路常用电路结构与工作原理，因为逆向设计软件提出的元器件符号应该按照易于理解的电路整理，使其他人员也能看出你提取电路的功能，做到准确通用规范性。
集成电路版图设计教学应面向企业，按照企业对设计工程师的要求来安排教学，做到教学与实践的紧密结合。从教学开始就向学生灌输IC行业知识，定位准确，学生明确自己应该掌握哪些相关知识。本文从集成电路数字版图、模拟版图和逆向设计版图这三个方面就如何开展教学可以满足企业对版图工程师的要求展开探讨，安排教学有针对性。在教学方法与内容上做了分析探讨，力求让学生在毕业后可以顺利进入IC行业做出努力。
参考文献：
[1]王静霞，余菲，赵杰.面向职业岗位构建高职微电子技术专业人才培养模式[J].职业技术教育，2010，31（14）：5-8.
[2]刘俐，赵杰.针对职业岗位需求？摇探索集成电路设计技术课程教学新模式[J].中国职业技术教育，2012，（2）：5-8.
[3]鞠家欣，鲍嘉明，杨兵.探索微电子专业实践教学新方法-以“集成电路版图设计”课程为例[J].实验技术与管理，2012，29（3）：280-282.
[4]李淑萍，史小波，金曦.微电子技术专业服务地方经济培养高技能人才的探索[J].职业技术教育，2010，13（11）：13-16.
关键词：微电子工艺；创新性；实验教学
一、引言
微电子技术与国家科技发展密切相关，是21世纪我国重点发展的技术方向。在新形势下，无论军用还是民用方面都对微电子方向人才有强烈需求。高校微电子专业是以培养能在微电子学领域内，从事半导体器件、集成电路设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究和开发等方面工作的高级应用型科技人才为目标的。因此，要求学生不仅要具备坚实的理论基础，还需具备突出的专业能力和创新能力，满足行业的快速发展和社会需求。
目前我国微电子行业中，微电子工艺研究相对于器件和集成电路设计研究工作是滞后的，处于不平衡发展状态，为使行业发展更均衡，需要加强微电子工艺人才的培养。微电子工艺是微电子专业中非常重要的专业课，主要研究微电子器件与集成电路制造工艺原理与技术。微电子器件与集成电路尺寸都是在微米甚至纳米量级，导致在理论学习过程中，学生理解有一定的困难，因此需要通过开设微电子工艺实验课程加深和巩固知识内容，使学生更加直接地接触微电子行业核心技术，了解半导体器件、集成电路生产制造加工的技术方法，从而促进学生对微电子工艺等课程的学习。因此，微电子工艺实验教学可以有效地弥补理论教学的局限性和抽象性，促进学生对理论课的理解和提高学生的动手能力。
二、课程分析
微电子工艺课程要求掌握制造集成电路所涉及的外延、氧化、掺杂、光刻、刻蚀、化学气相淀积、物理气相淀积、金属化等技术的原理与方法，熟悉双极型和M0s集成电路的制造工艺流程，了解集成电路的新工艺和新技术。微电子技术的发展是遵循摩尔定律，快速发展变化的，虽然工程教育要求教学最新最前沿的技术，但微电子设备价格昂贵，运转与维护费用很高，任何高校都很难不断升级换代；而且集成电路制造技术的更新迭代主要是在掺杂技术、光刻技术、电极制造技术方面进行了技术改进，在其他方面还都是相似的，因此，在高校中单纯追求工艺先进的实验教学是不现实的。基于此，结合实际教学资源情况，建设主流、典型工艺技术的工艺实验线，并开展理论联系实践的实验教学是微电子工艺实验室建设的重点。通过实验使学生更牢固地掌握晶体管及简单Ic的整个工艺制造技术，学会测试晶体管重要参数，以及初步了解集成电路工艺制造过程。
黑龙江大学微电子工艺实验室已建立数十年，之前受到设备的限制，所开设的实验都是分立的，不能完全按工艺流程完成器件的制作，没有形成有机整体，学生缺乏对晶体管制作工艺流程的整体认识。经过不断发展和学校的大量投入，目前该实验室拥有一条微电子平面工艺线，主要的设备包括磁控溅射设备、电子束蒸发设备、CVD化学气相淀积系统、光刻机、离子刻蚀机、扩散炉、氧化炉、超声压焊机、烧结炉等。这些设备保证了微电子工艺实验能够按晶体管制作工艺流程顺序完成制作。同时实验室配备了测试环节所必须的显微镜、电阻率测试仪、探针测试台、半导体特性图示仪等检测仪器，通过实验能进一步加深学生对微电子工艺制造过程的了解。实践证明，以上实验内容对学生掌握知识和开拓视野起到十分重要的作用，效果显著。该实验室多年来一直开展本科生教学和本科生毕业设计、研究生毕业设计、各类创新实验项目等教学、科研工作。
三、实验教学的开展
为了达到理论实践相互支撑与关联，通过实验促进理论学习，笔者根据微电子专业特点，开展了微电子工艺实验的教学改革。在原有的微电子平面工艺实验的基础上，建立由实验内容的设置、多媒体工艺视频、实际操作的工艺实验、实验考核方法和参观学习五部分组成的教学方式，形成有效的实践教学，加强了学生对制造技术和工艺流程的整体的认识，培养了学生对半导体器件原理研究的兴趣，使学生对将来从事半导体工艺方面的研究充满信心。
（一）实验内容的设置
实验内容主要包括四部分：
1.教师提供给学生难易不同的器件结构（二极管、三极管、MOS管等），学生可以自主选择；
2.根据器件结构，计算机辅助软件设计器件制作的工艺流程；
3.通过实验室提供的仪器设备完成器件制作；
4.测试器件性能参数。
通过这样设置，既能掌握微电子工艺的基本理论，又能通过实验分析完善工艺参数，使学生完全参与其中。
（二）多媒体工艺视频
为了让学生对集成电路设计和微电子制造工艺有直观的认识。结合实际的实验教学过程，制作全程相关单项工艺技术、流程及设备操作视频演示资料，同时强调工艺制作过程中安全操作和注意事项，防止危险的发生。
（三）实际操作的工艺实验
工艺实验涵盖清洗、氧化、扩散、光刻、制版、蒸镀、烧结、压焊等主要工序，为学生亲自动手制作半导体器件和制造集成电路提供了一个完整的实验条件。学生根据所学的理论知识了解器件结构、确定工艺条件、按照流程完成器件的制作。保证每名学生都参与到器件制作过程中。同时每个单项工序时间和内容采取预约制，实现开放式实验教学。
、
（四）实验考核方法
在实验教学环节中，实验考核是重要的教学质量评价手段。实验着重对动手能力和综合分析问题的能力及创新能力进行考核。主要考核内容包括：
1.器件工艺设计：考核设计器件制作流程的合理性；
2.工艺实验：考核现场工艺操作是否规范，选用的工艺条件是否合理；
3.测试结果：考核制作器件的测试结果；
4.实验分析报告：考核分析问题和解决问题能力，并最终给出综合成绩。
（五）参观学习
参观学习有助于学生全面了解本行业国内外发展的概况及先进的设备、现代化的生产车间和工艺水平。每年带领学生参观中国电子科技集团公司第49研究所、海格集团等企事业单位，安排相应技术人员进行讲座和交流，使学生学习到更多的宝贵经验和实践知识。
数字集成电路低功耗优化设计
随着科技的不断发展和进步，在集成电路领域当中，数字集成电路的增长速度飞快，在各种新技术的应用之下，集成电路系统的集成度和复杂度也有了很大的提升。对着移动设备、便携设备的广泛应用，使得数字集成电路面临着越来越严峻的功耗问题。因此，在数字集成电路的未来发展当中，低功耗优化设计已经成为一个主要的发展趋势，在数字集成电路的工艺制造、电路设计等方面，都发挥着巨大的作用。
一、低功耗优化设计的方法和技术
对于可移动、便携式的数字系统来说，功耗具有很大的作用。因此在设计数字电路的时候，应当分析其功耗问题。在设计数字集成电路的过程中，要对功耗、面积、性能等加以考虑。而在这些方面，存在着相互关联和约束的关系。因此，在对数字电路性能加以满足的前提下，对设计方案和技术进行选择，从而实现低功耗优化设计。具体来说，应当平衡性能、面积、功耗方面的关系，防止发生浪费的情况。对专用集成电路进行高效应用，对结构和算法进行优化，同时对工艺和器件进行改进。
二、数字集成电路的低功耗优化设计
1、门级
在数字集成电路的低功耗优化设计中，门级低功耗优化设计技术具有较为重要的作用，其中包含着很多不同的技术，例如路径平衡、时许调整、管脚置换、们尺寸优化、公因子提取、单元映射等。其中，单元映射是在设计电路中，在逻辑单元、门级网表之间，进行合理的布局布线。公因子提取法能够对逻辑深度进行降低、对电路翻转进行减小、对逻辑网络进行简化从而降低功耗。路径平衡则是针对不同路径的延迟时间，对其进行改变，从而降低功耗。
2、系统级
系统级低功耗优化设计当中，主要包括了软硬件划分、功耗管理、指令优化等技术。其中，软硬件划分主要是对硬件和软件在抽象描述的监督，对其电路逻辑功能加以实现，通过对方案的综合对比，选择低功耗优化设计方案。功耗管理是针对电路设计不同的工作模式，将空闲模块挂起，从而降低功耗。而指令优化则包含指令压缩、指令编码优化、指令集提取等，通过对读取速度、密度的提升，使功耗得到降低。
3、版图级
在版图级低功耗优化设计中，需要对互联、器件等同时进行优化，对着集成电路工艺的发展，器件尺寸的减小，功耗也就自然降低。同时由于具有更快的开关速度，因此可以根基不同情况，在电路设计中选择合适的器件进行优化。而对于系统来说，互联作为连接器件的导线，对于系统性能也有着很大的影响。在信号布线的过程中，可以增加关键、时钟、地、电源等信号以及高活动性信号的横截面，从而降低功耗和延时。
4、算法级
在算法级低功耗优化设计当中，需要对速度、面积、功耗等约束条件加以考虑，从而对电路体系编码、结构等进行优化。在通常情况下，为了提升电路质量、降低电路功耗，会采用提高速度、增加面积等方法来实现。算法级低功耗优化设计与门级、寄存器传输级不同，这两者都是对电路的基本结构首先进行确定，然后对电路结构再进行低功耗优化调整。在算法级低功耗优化设计当中，主要包括并行结构、流水线、总线编码、预计算等技术。
5、电路级
在电路级低功耗优化设计中，NMOS管阵列构成的PDN完成了逻辑功能，其中只需要少量额晶体管，具有较快的开关速度，同时由于具有较低的负载电容，不存在短路电流。在电源与第之间，没有电流通路，因此不会产生静态功耗，对于总体功耗的降低有着很大的帮助。同时，在应用的异步电路当中，在稳定状态时，输入信号才会翻转，从而避免了输入信号之间的竞争冒险，也避免了功耗浪费。
6、工艺级
在工艺级低功耗优化设计中，主要包括按比例缩小、封装等技术。随着技术的发展，系统拥有了更高的集成度，器件尺寸得以减小、电容得以降低，在芯片之间，通信量也有所下降，因此功耗也能够得到有效的控制。其中主要包括了互连线、晶体管的按比例缩小。芯片应当进行封装，充分与外界相隔离，从而避免外界杂质造成腐蚀，降低其电气性能。而在封装过程中，对于芯片功耗有着很大的影响。通过合理的进行封装，能够更好的进行散热，从而是功耗得到降低。
7、寄存器传输级
在设计数字集成电路的过程中，寄存器传输级是一种同步数字电路的抽象模型，根据存储器、寄存器、总线、组合逻辑装置等逻辑单元之间数字信号的流动所建立的。在当前的数字设计中，工作流程是寄存器传输级上的主要设计，根据寄存器传输级的描述，逻辑综合工具对低级别的电路描述进行构建。在寄存器传输级的低功耗优化设计当中，主要包括了门控时钟、存储器分块访问、操作数隔离、操作数变形、寄存器传输级代码优化等方法。
随着科技的不断发展，在当前社会中，越来越多的移动设备和便携设备出现在人们的生活中，因此，数字集成电路也正在得到更加广泛的应用。而在电路设计当中，功耗问题始终是一个较为重点的问题，因此，应当对数字集成电路进行低功耗优化设计，从而降低电路功耗，提升电路效率。
参考文献：
[1]桑红石，张志，袁雅婧，陈鹏.数字集成电路物理设计阶段的低功耗技术.微电子学与计算机，2011（04）.
[2]邓芳明，何怡刚，张朝龙，冯伟，吴可汗.低功耗全数字电容式传感器接口电路设计.仪器仪表学报，2014（05）.
硅通孔技术（TSV）是三维集成电路设计关键技术之一，本文从其制备、应用于系统中的性能参数及其意义、具体设计主要思路三个方面，对TSV在三维集成电路设计中的基础概况进行分析探讨。
【关键词】硅通孔技术 三维集成电路 设计原则
三维集成电路是指多层面构建集成电路，可进一步扩展布局空间，减少线路相互之间的干扰，解决信号拥堵问题，扩大频宽，降低功耗，最终提高系统性能。3D封装是三维集成电路关键技术，主要包括裸片堆叠封装、叠层封装与封装内堆叠三种具体实现形式，各有优劣。贯穿硅通孔技术（TSV）是一种系统级架构技术，可实现层级间裸片互联，是目前最先进、应用最广泛的互联方式之一。本次研究就基于硅通孔技术的三维集成电路基本设计进行概述与分析。
1 TSV制备
TSV制备工艺据通孔制作工艺顺序可分为先通孔与后通孔两种，先通孔是指在制备IC时同时通孔，后者是指在制备IC后通孔。
前通孔主要特征包括：（1）工艺在CMOS或BEOL制备前应用；（2）在元件设计阶段即介入应用；（3）需严格的CD控制；（4）通孔宽度为5-20μm；（5）深宽比AR3：1-10：1。而后通孔主要特征为：（1）工艺在BEOL或TSV键合（Bonding）制备后应用；（2）在设计阶段后期介入；（3）CD控制较宽松；（4）通孔宽度20-50μm；（5）深宽比AR3：1-15：1。
通孔刻蚀技术是TSV技术的核心，强调通孔尺寸一致性，无残渣，形成需达到一定速度，规格设计具有一定灵活性，目前仅有IBM及其部分代工厂掌握该核心技术。通孔刻蚀技术主要可分为博世工艺技术、激光刻蚀技术，两者各有优劣。博士工艺孔径大小、数目、深度无特殊要求，但孔径侧面较粗糙，材料成本高，需要光刻。激光刻蚀仅适用于>10μm孔径通孔，孔径数目也受吞吐量影响，但通孔侧壁表明光滑，耗材低，无需光刻。
通孔后，TSV需进行填充，涉及通孔绝缘、淀积与电镀多个工艺步骤，使用材料包括硅烷、正硅酸丁酯等。填充时需要考虑填充绝缘、沉积温度等多个方面因素，一个细节的疏忽都可能影响通孔性能，进而影响系统稳定性与功效。目前，主要填充技术包括溅射沉积、均匀淀积，但考虑到成本因素，电镀铜是目前应用最广泛的硅通孔填充方式。
最后为实现晶体TSV互联，需应用TSV键合技术，目前最常用的键合技术包括金属-金属键合、氧化物共熔键合与高分子黏结键合。三种键合技术各有优劣，应用均十分广泛，但均只适用于满足电学特性的光滑键合表面，不能进行机械表面与电学特性表面键合，金属-金属键合有望打破这种限制。
2 反映TSV性能的参数及其意义
2.1 互联延时
全局互联普遍被认为是集成系统性能提升的设计瓶颈，全局互联产生的连线延时决定系统时钟频率与速度传输限，创造一种更有效的互联策略已成为当今电路设计中研究热点。缓冲器插入式目前应用最广泛的一种缩短全局互联延时的设计，使用灵活，有助于减少硅通孔数目与集成密度，进而降低互联延时效应，提高系统性能，降低误差。
2.2 互联功耗
互联功耗与系统电路规模与集成密度有关，目前，互联电容已取代门电路成为片上功耗与动态功耗主导因素，插入缓冲器后功耗与全局互联规模有关。应用硅通孔三维互联构架，可减少互联需要，但却需要更多的缓冲器，增加片上功耗，在设计PSV时，需充分考虑PSV功耗。
3 TSV三维集成具体设计主要思路
3.1 阻抗特性差异
三维集成虽然可缓解不同材料、工艺差异所产生的串扰噪声，降低混合技术同化复杂度与电路模块电磁干扰，最终降低成本，提高效效能，但与此同时，三维设计也增加了阻抗差异。阻抗差异后是源层互联固有缺陷，应用TSV技术互联则增加了阻抗差异，进一步放大了这种缺陷。因此将TSV应用三维集成系统构架中，需综合考虑阻抗差异，尽力减少阻抗差异对互联信号的影响，避免信号发生反射或失真。
3.2 热管理与优化
电路工作之中不可避免的发散热量，热效应已成为影响集成电路功效、元件可靠性的重要因素之一。三维集成技术增加了芯片物理层数，顶端物理层与散热片距离显著增加；三维集成技术缩短了物理尺寸，芯片功耗密度显著增加，热效应增加，芯片内温度上升，可能造成元件性能下降，电迁移失败，甚至可能造成物理损毁。应用TSV技术，可能影响整个芯片热扩散效果、途径，因此在设计TSV系统构架时，需对热扩散进行预测，分析芯片内外温度分布，并提出热优化技术与策略，降低消热阻。目前常采用的热优化技术策略为减薄衬底厚度，降低散热片等效热阻，热驱动优化，布局优化，热通孔插入，等。
4 碳纳米管TSV设计
碳纳米管具有优良的电热传输特性，平均自由程较长，耐高温，是一种较理想的互联材料，具有较大的发展潜力。碳纳米管电流承载密度极限远高于铜，电子迁移稳定，有助于克服承载不稳定性TSV技术这一固有缺陷。碳纳米管具有一维导体特性，热特性较高，热传导率极高，可达到3000～8000W/m-K，将碳纳米管应用于TSV集成可极大的提高系统散热能力。
5 小结
硅通孔技术是三维集成电路制造核心技术之一，其技术水平直接影响系统性能、稳定性。电路设计工作者，在应用TSV技术过程中，应尽量采用时下成熟的TSV制备技术，把握具体设计思路，从提升系统整体性能出发，提升设计水平。同时，应具有创新、探索精神，积极尝试引入新材料、技术与理念，大胆尝试，开阔设计思路，以探索更优的设计方案。
参考文献
[1]X.ChuanL.Hong，R.Suaya and pact AC modeling and performance analysis of through silicon vias in 3-D ICs.IEEE Trans.Electron Devices，2010，57（12）：3405-3417.
[2]童志义.3D IC集成与硅通孔（TSV）互联[J].电子工业专用设备，2009（27）：26-29.
[3]王高峰，赵文生.三维集成电路中的关键技术问题综述[J].杭州电子科技大学学报，2014，34（2）：1-5.
作者简介
祝竹（1983-），女，安徽省宣城市人。2006年毕业于合肥学院，电子信息工程专业。现为宣城职业技术学院电工与电子技术专业教师。研究方向为电工技术与汽车电子类。
【关键词】集成电路 理论教学 改革探索
【基金项目】湖南省自然科学基金项目（14JJ6040）;湖南工程学院博士启动基金。
【中图分类号】G642.3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0255-01
随着科学技术的不断进步，电子产品向着智能化、小型化和低功耗发展。集成电路技术的不断进步，推动着计算机等电子产品的不断更新换代，同时也推动着整个信息产业的发展[1]。因此，对集成电路相关人才的需求也日益增加。目前国内不仅仅985、211等重点院校开设了集成电路相关课程，一些普通本科院校也开设了相关课程。课程的教学内容由单纯的器件物理转变为包含模拟集成电路、数字集成电路、集成电路工艺、集成电路封装与测试等[2]。随着本科毕业生就业压力的不断增加，培养应用型、创新型以及可发展型的本科人才显得日益重要。然而，从目前我国各普通院校对集成电路的课程设置来看，存在着重传统轻前沿、不因校施教、不因材施教等问题，进而导致学生对集成电路敬而远之，退避三舍，学习积极性不高，继而导致学生的可发展性不好，不能适应企业的要求。
本文结合湖南工程学院电气信息学院电子科学与技术专业的实际，详细阐述了本校当前“集成电路原理与应用”课程理论教学中存在的问题，介绍了该课程的教学改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校电子科学与技术专业学生的专业兴趣，培养学生的创新意识。
1.“集成电路原理与应用”课程理论教学存在的主要问题
1.1理论性强，课时较少
对于集成电路来说，在讲解之前，学生应该已经学习了以下课程，如：“固体物理”、“半导体物理”、“晶体管原理”等。但是，由于这些课程的理论性较强，公式较多，要求学生的数学功底要好。这对于数学不是很好的学生来说，就直接导致了其学习兴趣降低。由于目前嵌入式就业前景比较好，在我们学校，电子科学与技术专业的学生更喜欢嵌入式方面的相关课程。而集成电路相关企业更喜欢研究生或者实验条件更好的985、211高校的毕业生，使得我校集成电路方向的本科毕业生找到相关的较好工作比较困难。因此，目前我校电子科学与技术专业的发展方向定位为嵌入式，这就导致一些跟集成电路相关的课程，如“微电子工艺”、“晶体管原理”、“半导体物理”等课程都取消掉了，而仅仅保留了“模拟电子技术”和“数字电子技术”这两门基础课程。这对于集成电路课程的讲授更增加了难度。“集成电路原理与应用”课程只有56课时，理论课46课时，实验课10课时。只讲授教材上的内容，没有基础知识的积累，就像空中架房，没有根基。在教材的基础上额外再讲授基础知识的话，课时又远远不够。这就导致老师讲不透，学生听不懂，效果很不好。
1.2重传统知识，轻科技前沿
利用经典案例来进行课程教学是夯实集成电路基础的有效手段。但是对于集成电路来说，由于其更新换代的速度非常快，故在进行教学时，除了采用经典案例来夯实基础外，还需紧扣产业的发展前沿。只有这样才能保证人才培养不过时，学校培养的学生与社会需求不脱节。但目前在授课内容上还只是注重传统知识的讲授，对于集成电路的发展动态和科技前沿则很少涉及。
1.3不因校施教，因材施教
教材作为教师教和学生学的主要凭借，是教师搞好教书育人的具体依据，是学生获得知识的重要工具。然而，我校目前“集成电路原理与应用”课程采用的教材还没有选定。如：2012年采用叶以正、来逢昌编写，清华大学出版社出版的《集成电路设计》;2013年采用毕查德・拉扎维编写，西安交通大学出版社出版的《模拟CMOS集成电路设计》;2014年采用余宁梅、杨媛、潘银松编著，科学出版社出版的《半导体集成电路》。教材一直不固定的原因是还没有找到适合我校电子科学与技术专业学生实际情况的教材，这就导致教师不能因校施教、因材施教。
2.“集成电路原理与应用”课程理论教学改革
2.1选优选新课程内容，夯实基础
由于我校电子科学与技术专业的学生，没有开设“半导体物理”、“晶体管原理”、“微电子工艺”等相关基础课程，因此理想的、适用于我校学生实际的教材应该包括半导体器件原理、模拟集成电路设计、双极型数字集成电路设计、CMOS数字集成电路设计、集成电路的设计方法、集成电路的制作工艺、集成电路的版图设计等内容，如表1所示。因此，在教学实践中，本着“基础、够用”的原则，采取选优选新的思路，尽量选择适合我校专业实际的教材。目前，使用笔者编写的适合于我校学生实际的理论教学讲义，理顺了理论教学，实现了因校施教，因材施教。
表1 “集成电路原理与应用”课程教学内容
2.2提取科技前沿作为教学内容，激发专业兴趣
为了提高学生的专业兴趣，让他们了解“集成电路原理与应用”课程的价值所在，在授课的过程中穿插介绍集成电路设计的前沿动态。如：从IEEE国际固体电路会议的论文集中提取模块、电路、仿真、工艺等最新的内容，并将这些内容按照门类进行分类和总结，穿插至传统的理论知识讲授中，让学生及时了解当前集成电路设计的核心问题。这样不但可以激发学生的好奇心和学习兴趣，还可以提高学生的创新能力。
2.3开展双语教学互动，提高综合能力
目前，我国的集成电路产业相对于国外来说，还存在着相当的差距。要开展双语教学的原因有三：一是集成电路课程的一些基本专业术语都是由英文翻译过来的;二是集成电路的研究前沿都是以英文发表在期刊上的;三是世界上主流的EDA软件供应商都集中在欧美国家，软件的操作语言与使用说明书都是英文的。因此，集成电路课程对学生的英语能力要求很高，在课堂上适当开展双语教学互动，无论是对于学生继续深造，还是就业都是非常必要的。
3.结语
集成电路自二十世纪五十年代被提出以来，经历了小规模、中规模、大规模、超大规模、甚大规模，目前已经进入到了片上系统阶段。虽然集成电路的发展日新月异，但目前集成电路相关人才的学校培养与社会需求存在很大的差距。因此，对集成电路相关课程的教学改革刻不容缓。基于此，本文从“集成电路原理与应用”课程理论教学出发，详细阐述了“集成电路原理与应用”课程教学所存在的主要问题，并有针对性的提出了该课程教学内容和教学方法的改革措施，这对培养应用型、创新型的集成电路相关专业的本科毕业生具有积极的指导意义。
参考文献：
微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件上的技术．其主要包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列的技术。该技术在很多方面都发挥了其重要的作用，如在生活中我们所使用的手机、电子计算机、医疗器械、移动电视等一系列的电子产品；还有军事方面的武器如卫星通信、原子弹等一系列的武器装备中。
二、微电子的现状
首先我们来介绍一F微电子的发展史，它主要经历以下几个阶段。第一个阶段：1947年巴丁和布拉顿发明了点接触式的晶体管；第二个阶段：1958年TI公司制造出世界第一块集成电路芯片：第三个阶段：20世纪70年代进入MOS时代。那么，为什么微电子能得以发展并且发展的如此迅速昵?正是由于Mos管的高集成性和低功耗、放大倍数高等优点，所以到70年代就进入了MOS的时代并一直发展到现在。尽管帅s管有哪些优点，但这并不意味着M0s管已完全取代了晶体管的地位；在一些对速度和驱动能力要求非常高的系统中还是要用到晶体管。
微电子发展的如此迅速那就是否就意味着其发展的道路是一帆风顺呢?显然是否定的。在微电子发展的过程中我们遇到了许许多多的方面困难，如工艺方面、材料方面、封装测试方面和设计等方面都遇到了重重地障碍。其中集成电路工艺技术主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长以及抛光等技术。微电子在材料方面的困难丰要是随着微电子器件尺寸的减小，一些材料已经不能很好的满足微电子发展的需求，人们已经不在局限于Si、Ge、GaAs、等一些材料，而是也开始研究高K栅介质、低K互连介质、碳化硅(SIC)、新型化合物等半导体材料。在工艺方面的困难主要是随着微电子器件尺寸的减小，其最小的特征尺寸已经进入到纳米数量级；这使得器件之间产生相互影响，进而影响电路的性能，严重的阻碍了微电子行业的发展。这就需要政府投入大量的财力和人力来进行新器件、新工艺的研究。同时在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(U)光刻技术、深紫外(DUv)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术，但是由于特征尺寸越来越小这使得光刻技术面临一定的困难，①这就使得工艺线必须使用波长更短的光源。从早期的水银灯到现在使用的远紫外线，甚至使用研究中的粒子束。②导致光刻以及掩膜成本急剧上升。③光刻时小尺寸图形所产生的干涉和衍射效应使得光刻图案失真越来越严重。在测试方面由于现在的电路集成度愈来越高，这使得集成电路的封装与测试也越来越困难，而且在封装测试后芯片成品率也不高，这也是制约微电子发展的一个重要的因素。
三、微电子对中国未来经济发展的意义
微电子的发展在我国的经济发展和军事力量的发展中占有十分重要的地位。同时微电子对人们生活水平产生了重大的影响。在生活水平方面随着微电子的发展人们的生活水平也在不断地提高。如家用电器的功能的增加和性能增强提高了人们生活质量，而且随着微电子的发展许多电器价格都非常便宜。在军事方面的意义：不仅提高作战军事装备和作战平台的性能(如雷达和导航系统等)，而且导致新式武器和装备的产生，同时，微电子技术改变了传统的作战方式，这将会从近距离战争发展到未来的远距离的电子信息战。只有把微电子发展起来，一个国家才可以真正的强大起来．如近几年来我国的海权一直都得不到保护正是由于我国海上防卫能力还不够强大，归根到底是由于设备技术的落后，所以只有大力发展微电子我国才能够在未来真正成为科技强国。
四、微电子发展的趋势
微电子学是一门发展十分迅速的学科，而且微电子集成电路的发展一直都遵循“摩尔定律”。所谓的“摩尔定律”是指集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。21世界的微电子发展趋势主要有：第一、各国的微电子都在向减小器件尺寸方面和集成度不断提高方面发展，即微电子特征尺寸将由微米一亚微米一深亚微米一纳米甚至更小。尤其是国外发达国家正在向0．1微米以下的工艺发展，这更加拉大了我国与发达国家之间的差距。第二、发展片上系统(SOC)。其主要是将传感器、执行单元和数据处理系统集成在一块芯片上，从而完成信息的采样、处理等功能。第三、微电子技术与其它学科结合的产物。如她Ms技术，它是微电子技术与机械、力学、光学等领域结合的产物；还有用于医疗的生物芯片，其丰要微电子技术与生物工程技术相结合的产物。
五、微电子发展的策略
纵观近几年来我国微电子的发展情况可知，我国微电子行业严重缺乏技术人员，特别是集成电路设计工程师。由这一国情也就决定了我国未来几年微电子的发展方向以及人才的培养方向。微电子是衡量一个国家综合国力的重要指标，同时也在我国经济发展以及国家安全方面占有举足轻重的地位，这就需要我们国家重视对微电子的发展，对微电子人才的培养。关于微电子的发展我提几条意见：①根据国内微电子专业发展情况，大量培养微电子专业人才已经是迫在眉睫。同时，在培养人才的过程中我们也更应该注意人才培养的质量。②应该根据微电子专业的市场需求培养多层次、专业化人才，加强学校和企业的合作，了解企业需要的人才类型，加强各个高校在微电子学方面研究成果的交流。同时我们也应该注重理论联系实际；为学生提供实习的机会也是必不可少的，这样就可以培养学生的实际动手能力。③时刻了解国外微电子发展动态，专业课程可以直接采用或参考国际最新的优秀教材；聘请具有丰富实践经验的专家教授进行授课；创造机会，鼓励教师与企业合作进行研发项目，了解实际应用需求，并据此来完善各高校教学大纲。
参考文献：
[1]李枚.微电子封装技术的发展与展望[J].半导体技术，2000.25（5）：1 - 3
[2]李跃.电信企业信息化综述[J].电信科学，2003，(1)：l一5．
[3]刘春生.大学生综合能力和创新意识培养模式设计与实践，中国商教研究，2002(1)
关键词 半导体器件 半导体物理 教学思考
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2017）02-0058-02
随着半导体技术的发展，微电子技术已渗透到渗透到国民经济的各个领域。《半导体器件物理》是微电子技术的理论基础，是理解半导体器件内部工作原理的课程，是分析器件物理结构、材料参数与器件电学性质之间的联系，其提供了半导体物理与电子电路设计间的物理逻辑与数学联系，是基于CMOS工艺设计集成电路的必备知识。因而，在教学过程中，如何将物理图像、数学模型与电子电路设计间的关系讲解清楚，让学生从物理和集成电路设计的角度深层次理解半导体器件成为授课关键。
一、教学内容与预期
《半导体器件物理》是微电子科学与工程专业的重要专业基础课程，是在半导体物理课程基础上继续开展器件物理的分析、建模和应用，具有物理理论抽象、概念细节多、半导体物理与电路等学科知识相交叉等特点，学生学习较为困难。基于此，本课程授课以施敏先生著的《半导体器件物理》为主要教材，依据教学大纲和学生未来的工作实践，对《半导体器件物理》课程教学内容进行了调整、充实和删减。具体来说《半导体器件物理》教学内容可分为以下几部分：1）介绍半导体材料、PN结、半导体表面的特性等，2）讲解双极型、MOS型晶体管的结构和工作原理，3）分析几种有重要应用的半导体器件，如功率MOSFET、IGBT和光电器件等。[1，2]期望学生接受教学后的预期能力：1）能够深入理解半导体器件关键物理概念和能带理论；2）能够将半导体物理与半导体PN结的行为结合起来理解分析；3）能够以半导体PN结为基础理解几种不同的半导体器件；4）能够理解和提出新型半导体器件设计中的关键物理和电学问题。
二、教学方法及学生能力目标
本课程以课堂授课为主，同时引入小组和班级讨论、课后建模实践等互动教学方法，培养学生构建器件物理图像、建模和与电子电路设计综合联系的能力，独立发现、分析、解决器件问题的能力。同时基于《半导体器件物理》课程的特点，在教学手段上采用板书公式推导与多媒体器件模型演示为主，网络教学资源为辅，同时邀请集成电路产业半导体器件资深专家讲座等形式，提高学生掌握知识和设计实践的能力，提高教学质量。让学生渐进达到如下能力：（1）知道基本概念，（2）从理论上理解和解释，（3）能够根据器件理论做出计算、模拟和实际的器件应用，（4）对器件进行综合、设计、分析；（5）对器件能够从物理和电学的角度做出专业评价。
三、学生学习效果评价方式
为了客观评价每个学生的实际学习效果和激励学习兴趣，改革评价方式是十分必要的。在期末闭卷考试基础上，对成绩评价方式作如下新探索：增加平时成绩比例，每个月进行一次小测试，针对几个集成电路广泛应用的建模理论和半导体器件，要求学生从半导体物理的角度作出独立的分析报告，可以在课后查阅文献资料，并在后续课堂上进行交流讨论，增强学生独立思考与实践动手能力，培养学生深度器件分析能力。
课堂教学改革需要教师不断思考、总结与创新，即要传授知识，又要与学生互动反馈，让学生更深刻迅速的理解专业知识，并能灵活的实践运用。
参考文献：
[1]施敏等，耿莉等译.半导体器件物理[M].西安：西安交通大学出版社，2008.
[2]Donald Neamen著.赵毅强等译.半导体物理与器件[M].北京：电子工业出版社，2013.
[3]杨虹等.面向21世纪的微电子技术人才培养-微电子技术专业本科生教学计划的制订[J]，重庆邮电大学学报，2004.
【关键词】IC产业集群升级地方政府作用政策建议
【中图分类号】F291.1 【文献标识码】A 【文章编号】1004-6623（2012）05-0089-04
一、上海IC集群总体概况
上海IC集群，是以IC制造为重点，包括IC设计、封装、测试、原材料、光掩膜，以及模具、设备生产和维护、人才培训等相关配套服务的较为完整的IC地方产业网络。上海IC集群的空间范围，是以张江高科技园区为核心、延伸到金桥出口加工区和外高桥保税区的浦东微电子产业带（核心区），和漕河泾、松江、青浦为扩展区的IC产业集聚区。其中芯片制造业代表企业有中芯国际集成电路制造有限公司、上海宏力半导体制造有限公司和上海华虹NEC电子有限公司；芯片设计企业代表有展讯通讯（上海）有限公司、AMD；封装测试企业代表有安靠和日月光等；设备材料业企业代表有中微半导体设备（深厚）有限公司和盛美半导体设备有限公司。
上海IC集群，在全国占有非常重要的地位。多年销售收入在全国集成电路产业中占据1/3以上的份额（表1）。从产业链各环节看，芯片制造业、设计、封装测试等产业都占有114以上的比重。
公共服务平台建设一直是上海营造产业环境，提高产业高端技术的研发实力、加快高新技术产业化步伐的重要抓手。国家在上海建立了第一个国家级集成电路产业基地、第一家集成电路设计专业孵化器，目前集成电路产业的公共服务平台主要有上海集成电路研发中心、上海集成电路技术与产业促进中心、上海硅知识产权交易中心和上海集成电路测试技术平台。上海集成电路研发中心拥有开放的集成电路工艺技术研发和中试平台。主要业务包括为行业提供技术来源和知识产权保护、工艺研发和验证服务，面向设计企业开发特色工艺模块和人才实训等。上海集成电路测试技术平台则以政府补贴、有偿共享的方式，为集成电路开发和生产企业提供专业测试技术服务。
二、上海IC集群升级面临的主要问题
1.产业规模偏小，盈利能力弱
上海集成电路产业的整体发展还处于初始阶段，突出表现为产业规模小，单体规模小，盈利能力弱。在产业构成上，2009年上海IC设计业销售收入为36.5亿元、制造业为146.7亿元、封测业为183.7亿元，仅为台湾新竹IC的1/25、1/11和1/4。同国际先进集成电路企业比较，上海集成电路企业在规模和盈利能力上均有很大的差距。中芯国际为上海最大的集成电路制造企业，与全球第一的代工厂的台积电相比，销售收入仅为台积电的15%，盈利能力更是相差甚远。中芯国际与新加坡特许半导体销售收入分列全球第三、四位，但前者毛利率仅为后者的1/3。展讯作为上海最大的设计公司，在销售收入、研发投入和盈利能力等方面，与国际著名设计公司都存在较大差距。
2.在全球价值链中处于低端环节
上海IC地方产业网络，是以代工制造环节嵌入生产者驱动的价值链当中，主要从事一般元器件的生产以及整机的加工和组装。设计公司弱小，制造封装测试环节规模最大，近年IC产业3/4以上销售收入来源于制造和封装测试等低价值链环节。由于IC产业是知识技术、资本密集型产业，全球IC产业价值链由研发设计力量强大、制程技术先进，并掌握系统集成核心技术的美、欧、日的IDM（整合元器件制造）公司控制。他们通过制定规制、标准和监督规则、标准的实施，来整合价值链的价值创造活动，最终获取了价值创造的绝大部分。
3.周边地区形成了对上海IC集群的强劲竞争和挑战
除集成电路设计业落后、中高级技术人员不足的制约因素外，商务成本提高也使得上海IC集群面临挑战。虽然集成电路业特别强调企业网络的完善性，但是商务成本（包括土地成本、劳动力成本等）等因素也会显著影响产业链上某些环节的分布。土地作为一种不可再生资源，近年来随着上海经济的发展而价格飞涨，上海的劳动力成本与周边的苏州、无锡相比也逐渐丧失优势。集成电路企业选址时不得不权衡上海的集聚效应带来的成本降低、较高的要素成本与预期利润。一些集成电路制造厂投资项目最终主要因为上海的商务成本过高而选择了上海周边地区，2008及2009年江苏省的销售收入已超过上海市，成为国内集成电路第一大省。近两三年随着武汉新芯12英寸生产线、成都成芯和重庆渝德8英寸生产线建成投产、英特尔成都封装测试工厂投产以及西安应用材料公司技术中心的建设，中西部地区IC产业发展的势头不可小觑。
4.国际硅周期和金融危机对上海IC集群的冲击
2000年以来，随着全球化的推进、跨国公司的产业转移，上海IC集群经历了快速发展阶段后，遭遇了前所未有的国际集成电路行业和金融危机的巨大冲击。从销售收入来看，2001年到2004年翻了一番，2003至2006年年均增长率达到50%。到2007年步入硅周期，全球集成电路产业不景气，上海集成电路产业仅实现销售收入389.5亿元，同比增长2.5%.增速明显放缓。受到国际半导体市场的影响，2008—2009年上海IC产业呈现负增长，2009年销售收入降为402亿元，增长率为一12%，比同期全国IC产业销售收入跌幅还多1个百分点，这说明，上海IC产业遭遇了较全国更大的冲击。
三、推进上海IC集群升级的政策建议
1.科学制定上海IC集群规划，实施价值模块协同网战略
一是要找准上海IC集群在全球和全国价值链中的位置。随着国家实施“国家科技重大专项”和本市加紧实施推进“高新技术产业化”等项目，抓住整机业与集成电路设计业的联动环节，形成从集成电路设计、制造、封装测试到产业化应用的大产业链，确立产业升级路线图，确立上海IC在全国IC设计业及其产业化的领先地位，并推动上海IC集群在全球价值链中的位置不断攀升。
二是调整和优化区域产业布局及定位。科学分析浦东、松江、紫竹园区的产业链优势环节，每个园区确立1～2个优势环节，其余非优势环节给予鼓励政策转移到相应园区，避免过度竞争，资源浪费。张江重点发展集成电路设计和微电子装备；外高桥发展集成电路封装测试；金桥建设国家级通信产业基地，重点集聚和发展移动通讯设备和光机电一体化；康桥发展以华硕公司为标杆企业的手机、个人电脑等消费类终端产品。
三是实施价值模块协同网络（VMCN）战略。模块协同网络是通过加强集群内相关企业间的水平联系，通过协作、创新、竞争全面满足市场的差异化需求，将模块供应商、业务流程与系统管理等结合在一起，形成强大、集成、灵敏的全球化模块化产业集群。上海IC集群可以发挥地方政府的优势，将集群内的大量同类型本地企业，协同组织，建立复杂的水平联系网络，协同集群内中介服务机构、大学和科研机构等区域本地行为主体，组成灵活敏捷、协同互补的动态经济体系，有效实现价值创造过程的网络化整合，并通过企业和不同知识背景、知识结构的不同行为主体的知识交流与碰撞，激发集群创新发生。在有效利用全球网络的同时，积极实施本土化战略，增加网络的密度，拓宽相互学习的界面。
2.加快IC产业整合转型，提升创新能力
对上海IC产业来说，加快整合转型，促进产业集聚和企业做大做强，同样是IC集群升级的紧迫需要。应抓住国家鼓励产业整合重组的机遇，采取强有力的扶持措施，通过政策、资金和市场引导等途径，对产品技术水平高和市场前景好的企业，加快整合IC芯片制造、设计企业，建立自主可控的集成电路产业体系，尽快形成几个上规模的企业，为培育世界级集成电路企业作准备。以IC产业航母，撬动龙头企业的跨国混合网络，加速集群国际知识的获取、吸收、创造性运用，从而为本地IC集群的跨越式升级创造条件。要从自身实际出发，加快技术和产品创新速度。要以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》确定的16个国家重大专项重点提升集成电路企业研发创新能力、突破核心技术的机遇，引导本地企业根据国内市场的实际需求加大新产品的开发力度，快速占领新兴市场，增加企业竞争力。
3.争取国家和地方的政策支持，实施积极的人才战略
一是落实2008年财税1号文有关优惠政策，国家规划布局内软件企业涵盖重点集成电路设计企业，将集成电路设计企业认定为“生产型企业”，享受出口退税政策，使其在国内完成设计后顺利投入生产出口到国内外市场，并将集成电路产业优惠政策覆盖半导体产业链诸环节。二是对公司的跨国研发给予财政政策支持，取消“出口”和“进口”的双向税赋成本，规定企业在国外的研发专利可以作为国内企业申报高新技术企业的依据，可以享受相关税收减免的优惠政策。三是鼓励地方企业利用中国本土大学、科研院所等与国外相应机构的“非赢利合作”关系，建立国外有关法律、科技制度的“专家咨询库”，通过“迂回”战略间接嵌入到西方知识网络，从而脱离于跨国公司独立发展奠定基础。
IC产业是知识密集型产业，专业化、高端人才对于IC集群的升级至关重要。可以借鉴国外的发展经验，制定高工资、低（零）个人所得税、股权奖励等优惠的人才吸引政策，吸引海外集成电路设计、制造、管理专家前来工作。可以通过提高员工待遇。加强产业间的网络联动来进一步强化企业网络优势。同时重视技术人才的培养，为基层作业员、技工、工程师提供较好的专业素质培训。这样的措施对设计企业和制造企业都是至关重要的。当然，要从根本上解决上海IC人才问题，地方政府必须制定积极人才政策，将人才待遇与户籍制度、住房、社会保障、配偶工作、子女教育与就业统筹考虑，使人才引得来、留得住。
4.充分发挥协会、企业管理咨询服务平台职能
建议政府及其相关部门“抓大放小”，将具体事务性职能交由协会办理。在建立产业同盟方面，建议进一步发挥好行业协会的作用，促进和推动lC产业的协同发展。可以授权协会实施或参与产业联盟的培育、建设和运作，构建公共服务平台，通过协会的推进来形成产学研结合的运行机制，发挥协会在行业管理中的主体作用。可以参考香港政府和香港工程师协会的做法，以政府（工程类）公务员的要求对协会的会员标准进行认定。在提升企业自主创新能力方面，政府和市、区两级行业协会结合起来，具体放手让协会去做。提供孵化楼的同时，为中小企业提供更加优质的创业服务；打造风险投资机构积聚地，重点培养有自主创新的重点企业。通过行业协会，促成IC产业的产业联盟。
1.实训室建设
为了满足本专业的发展需求，完善“3模块4阶段”的人才培养模式，构建“项目任务驱动、理实一体化”相结合的教学模式，形成科学的学生学业评价体系，在原有基础上扩建和完善我校本专业实训基地，打造“理实一体化”、“工学结合”的教学环境。校企合作，建设两条80工位的SMT与THT相结合的生产线，变消耗性实训为生产性实训，在原基础上改建增设电子技术、电工技术、电气控制与安装、空调与制冷设备安装维修等10余间理实一体化教学功能教室。
2.实训文化建设
根据现代电子技术日新月异、普及面广、技术性强的特点，强调企业文化进校园、进课堂、进学生头脑，对照企业生产规程创建实训文化环境。主要包含专业理念、企业文化、职业素养、培养目标、职业道德、工艺要求、安全规范、操作流程、操作规程、专业前景、制度管理等内容。
二、实施“项目任务驱动、理实一体化”结合的教学模式
将学习内容项目模块化、项目单元化，通过项目内容的确定，层层分任务，如电子产品的设计及生产，就是通过严格细分项目任务来实施的，以真正体现电子技术应用的专业特点。在教学中，教师根据项目内容细分任务，也有利于教学任务的实施，有利于知识与技能的辅导，也有利于培养学生的团结协作精神。学生在完成任务的过程中，培养职业意识和专业技能，实现从专业知识的学习到方法能力的培养。在教学中体现师生“教、学、做”融为一体的过程。如学生在理论知识指导下进行电子产品装配，通过产品装配印证和巩固专业理论，在“由学到做”中体会，在“由做到学”中深化，最终达到激发学生学习兴趣，调动学生学习主观能动性，促进教学质量提高的目的。
1.项目任务驱动，直观感受、亲身体验
实验内容设计以产品或工程为载体，项目化、层层任务分解，前后相互融会贯通，实验实训过程和结果尽可能通过声、光、电等体现，同时先易后难，先简后繁。如在做三极管放大电路及静态工作点测量实验时，若只进行电路的焊接和测量，学生对三极管放大作用无直观体会，印象和理解都不深。若再增加一级射极输出器和驻极体话筒、耳机(扬声器)构成助听器，通过输入与输出声音的前后对比，学生对放大电路放大作用有了直观认识；同理也可用信号发生器输入信号，通过示波器观察电路工作点对信号波形的影响。在电路工作点正常和不正常时，仔细听声音的变化，直观了解什么是信号失真。
2.理实一体化，联系实际、学以致用
请进企业专家带领专业教师、与企业生产联系，同时为学生指导实训项目，把优化后的师资与优化后的理实一体化功能实训室相结合，如通过调频收音机、报警器、功放等实际生产项目为例指导学生自己组装、检修，通过其结构进一步掌握工艺组装方面的知识，学习由多个单元电路组合成一个电子产品及电路功能转换方面的知识，通过原理图、装配图、印刷板图的结合，提高学生读图识图地能力。通过对实际产品的组装、调试培养学生的操作能力。引入调试维修产品的基本概念，培养学生测试元件基本量的操作能力。其次，注意发展学生求异思维和创新能力，鼓励学生独立设计实验方案，正确选择实验仪器，预测观察现象，得出有关结论。具体讲，首先引导学生弄清课题含义，明确实验目的，启发他们运用已有知识和技能设计实验方案；然后让他们“八仙过海，各显其能”。对此教师不要轻易裁决，可引导学生从步骤是否简便、操作是否准确、技能是否熟练、结论是否可靠等方面进行比较、分析；最后再让学生去实践，在实践中去探索、去创新。
3.扩展前沿知识、开阔眼界
“现在中国最缺的就是自主研发的能力和素养。我们要做的就是打造完全民族自主知识产权的软件，成为材料设计、器件模拟计算软件领域全球的引领者。”在位于上海张江国家自主创新示范区的鸿之微科技（上海）股份有限公司（以下简称鸿之微）写字楼办公室里，创始人、董事长曹荣根坐在《中国经济信息》记者面前，描绘了一幅可期的未来蓝图。
鸿之微做的事情并不普通，甚至有些难懂。这是一家致力于开发材料设计软件、集成电路工艺参数提取软件及集成电路器件设计软件的科技公司。其开发的计算软件基于最先进的量子力学理论，从原子水平出发，在不需要任何实验参数的情况下，进行材料和器件的计算和设计。
曹荣根常常为了如何把这件事向大众解释地更加通俗易懂而伤透脑筋。不过，懂行的人早已抛出橄榄枝，加入这项不普通的事业中。2016年初，创业服务机构茄子烩就已密切关注了鸿之微的发展，为其提供定制的企业成长支持，帮助其完善商业模式和公司结构梳理，使鸿之微从一个外人眼中的科研机构成功转型为尖端技术型公司，并辅导鸿之微完成股改，在2016年底顺利完成上海股权托管交易中心科技创新板挂牌。2017年初，鸿之微获得新疆投资发展集团下属的大西部成长产业投资基金和茄子烩千万级A轮联合投资。
如今，鸿之微已走向正轨，曹荣根觉得是时候让所有人都知道这个名字了。
探路与布局
鸿之微提供软件开发、软件设计服务、材料云计算、材料数据库服务、软硬件一体机五个维度的服务内容，并以集成电路、光电为第一阶段核心产业应用方向。
做任何新的产品，第一个步骤就是材料设计。而鸿之微的产品正是最前端的材料设计软件，它既是材料学术领域的重要研究工具，又是智能制造最为尖端、最难攻克的核心技术。鸿之微拥有的材料设计软件开发技术已经处于全球领先水准，这些技术主要应用在新材料的研究与设计上，而作为工业自动化最为成熟的集成电路行业，该应用已经完全成熟。
高等院校、科研院所是鸿之微目前的主要服务对象，而集成电路和光电相关的企业是鸿之微产业化应用的长远目标。“材料设计是按行业划分的，集成电路是里面最特殊的一个设计，是利用软件最成熟的行业。”据曹荣根介绍，我国集成电路领域一年进口额高达2000亿美金，市场需求接近全球1/3，但是我国集成电路产值不足全球的7%，对海外技术服务依赖严重，上游环节甚至完全依赖海外客户。其中，全球集成电路上游设计软件市场一直被Synopsys、Cadence和Mentor Graphic 三家传统巨头垄断，抢占了该板块70%以上的份额，我国尚无一家上市企业有开展此项业务的能力。
因此，这也成为鸿之微最为看重的一个未来应用领域。鸿之微自主研发的Device Studio 、Nanodcal、TCAD软件，未来可以作为集成电路产业上游软件服务商，提供材料、器件与工艺设计服务，在极小尺寸的集成电路器件模拟领域，是全球范围内最先进的软件。“从产品发展角度出发，我们预计在2020年左右，在集成电路产业应用领域实现一个亿的‘小目标’。”曹荣根说。
除此之外，鸿之微还创立了良好的产学研模式。公司与清华大学帅志刚教授合作，将他领导的团队自主研发的有机电致发光材料（OLED）件MOMAP推向了市场，客户遍及欧美及亚洲，在有机光电材料领域有很高的知名度，万润、京东方、三星、TCL等知名企业都是该产品的见证者。
“我们正在与华为、中兴谈合作，”作为国内第一家在此领域试水的探路者，面对谨慎的工业产业用户，除了保证产品的准确度，更多需要的是耐心。开发企业用户是一个相对漫长的过程，在公司初期，曹荣根把目光更多放在了高校科研院所上。
“我们的第一个用户是深圳大学，接着是上海大学、复旦大学。”把产品植入高校，再从高校渗透到企业，这是曹荣根的策略，也是一个相对缓慢的产业化布局，但确实收到了不错的效果。2016年，鸿之微在63所高校里拿下了订单。“朋友开玩笑说，你们公司就像蝗虫一样，扫过了各大高校。”曹荣根说，今年还将有望增加140多个学校。
鸿之微科技的技术还可以运用在量子器件、人工生物、先进电池、智能照明、存储器等产业中，辅助其完成相关的材料研发与设计，并且每一个市场都是增量市场。“我们计划在2020年前推出多款技术领先的材料设计软件，大致分布在电子材料、合金、生物科技等领域。”曹荣根说。
从学术到产业
在鸿之微成立之前，曹荣根的角色是复旦大学材料科学系材料物理与化学博士、年轻讲师，帮多家集成电路公司做过技术服务。他说自己“没那么书生气，也没那么一根筋”。
2011年，曹荣根去香港做访问学者，遇到了加拿大皇家科学院院士、加拿大麦吉尔大学物理系教授郭鸿，他的主要研究领域为纳米电子学电输运理论，电子器件物理，材料物理，统计物理和计算物理。郭鸿院士长久以来的夙愿就是将产品从学术界带到工业界，并填补中国在集成电路和新材料领域的技术空白。在与郭鸿的头脑风暴中，曹荣根看到了未来的机会，以及心目中的首席科学家。
对于郭鸿来说，曹荣根也是把他的产品实现产业化最合适的人选，不仅有深厚的理论研究背景，还清楚知道产业的需求，具备一定的商业运作能力。2014年6月，郭鸿与曹荣根一拍即合，三个月后，鸿之微成立，而当初做这个决定，他们只用了两个小时。
鸿之微成立后获得上海市张江高新技术产业开发区的关注与支持。2014年获得上海张江国际自主创新示范区专项发展基金重大项目支持，并获得上海市金桥区政府的300万元扶持基金。
曹荣根为鸿之微的发展制定了一个20年规划，并亲自搭建起鸿之微的公司架构，这是一个很有特色的架构，曹荣根称之为“学术共享模式”，也是国内第一家用此种模式运作的企业。鸿之微的研发体系下有四个分支：鸿之微科学研究院、鸿之微联合研究中心、鸿之微大学和鸿之微创新协会。
科学研究院是支撑其研发体系的关键一环，由鸿之微首席科学家郭鸿担任院长和负责人，通过鸿之微在科学领域的影响力，吸引国内外知名科学家加入科学顾问团，进行学术交流，帮助产品研发。曹荣根说，“如果碰到很重要、想要研发的东西，我们会先从学术层面和科学家合作，从学术层面进行研究，这些研究结果既是学术成果，也是新产品最核心的技术，我们会在此基础上进行研发，形成新产品。”
鸿之微以“学术共享”的模式，获得优质技术的二次开发授权，并以较低成本完成商业转化，让科学家在学术成果基础上变为产品大脑，共同打造出国际一流软件产品，这种独特模式形成的高技术壁垒也成为其最具竞争力的优势。
鸿之微大学与联合研究中心是与高校进行的合作，鸿之微在高校设立教学点，由公司的培训人员及在校的老师进行培训，让学生短时间内拥有使用一个软件的能力，用曹荣根的话说，有点像“职业化的研究生培训”。“我们并不只是为了赚钱，更重要的是提升我国材料类领域的科研水准，这也是我们的公司的核心价值观之一。”2017年，鸿之微将继续加强与高校的合作，使高校成为产品的培训基地和出口。
经过两年的发展，鸿之微成功实现中型科技公司规模，其中负责技术研发和技术支持的相关专业领域的硕士、博士就有20余人。如今鸿之微已拥有多个完全自主知识产权的材料及器件设计软件，包括1个全球专利，10项软件著作权，31个国内专利。从2015年的快速扩张，到2016年开始盈利，2017年，在曹荣根看来，将是开始尝试产业化的一年。
未来已来
2015年，国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，明确了包括新材料在内的十大领域的发展目标。2016年，《“十三五”国家科技创新规划》出台，指出，要在实施好“核高基”（核心电子器件、高端通用芯片、基础软件）、集成电路装备、宽带移动通信、数控机床等已有国家科技重大专项基础上，面向2030年，再选择一批体现国家战略意图的重大科技项目和工程，力争有所突破。
2017年全国两会上，国务院总理在作政府工作报告时表示，要“全面实施战略性新兴产业发展规划，加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化”，“新材料、集成电路”再次出现在政府工作报告中。
“中国制造2025”中有一个极为重要但却极其薄弱的h节，就是材料与工艺设计，只有拥有了这项技术，中国的智能制造业才能真正实现自主化与国产化。
无疑，鸿之微搭上了这趟未来的顺风车，已然到达风口。目前在集成电路行业设计辅助软件有3大巨头，垄断了90亿美金左右的市场，而新材料领域尚无巨头出现。鸿之微在该领域尚未大规模进入产业市场，但其所在的集成电路行业、新材料行业均为万亿级市场，也是我国大力扶持的朝阳行业，未来增长空间巨大。
在曹荣根看来，赚钱并不是第一且唯一的。尽管有盈利需求，但他和郭鸿，和他的团队都有同样的愿望，那就是提升国内材料领域的研究水准，做出世界领先的拥有自主知识产权的软件，填补国内市场的技术空白。
“在中国最缺的就是研发的能力和素养，”曹荣根对此感受颇深，“我曾经分别对国内和国外的企业去讲鸿之微做的事情，国内很多企业老总听不懂我讲的东西，但国外企业的职业经理人却一听就懂。”原因在于，国外企业会专门有一支研发队伍，而在中国，拥有研发队伍的企业凤毛麟角，大企业在研发方面进度缓慢，小企业更承担不起研发的巨额费用。
