微电子学论文范文
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第1篇
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
参考文献
[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.
[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.
[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2
[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997
第2篇
1.1中职学生主导地位不突出在维修电子教学过程中，教师一般会根据实际情况设置一些障碍，然后让学生进行专业分析、排除风险、诊断故障、整合维修。但是，在这种情况下，中职学生的主导地位不突出，根本无法培养学生面对维修电子的独立判断能力和深入检修能力，而且还很容易降低中职学生的实践操作能力。
1.2理论与实践脱节很多维修电子课程的专业教师不注重培养学生的实践操作能力，进而造成了理论知识与实践能力严重脱节的局面。对中职学生来说，仅注重理论知识的学习已经不能满足社会的发展需求；再加上很多中职院校的师资力量出现断层，不利于中职院校培养社会所需要的高素质应用型人才。
1.3无法及时反馈相关信息并做专业测评无法实时测评和反馈学生学习维修电子课程的进度。在实践操作的过程中，学生是否真正掌握了维修电子的专业知识，并具有独立操作能力，这些都是无法专业测评的。而学生对维修电子的反馈信息也无法及时传递给教师，这种单项沟通也在一定程度上制约了维修电子教学的发展。
1.4维修电子教学实验设备不足维修电子的教学实践活动往往会受实验设备不足的影响。选择以班级为单位的整体演示性操作模式，学生只是单纯地看老师做实验，自己很难进行专业操作，而教师也很难在维修电子教学过程中预测学生在操作时可能遇到的情况，无法有针对性的讲解，无法让学生深入了解维修电子的相关专业知识。
2理论与实践相结合
中职教育与普通教学工作不同，它具有较强的职业性和针对性。它要求学生在学习课程期间，要具备相应的实践能力，这样进入社会后才能胜任岗位要求，进行专业操作。
2.1采用一体化的教学模式一体化教学模式是以电子维修课堂教学为主轴，辅助教学设施设备为载体，把电子维修的理论知识与实践能力充分结合在一起，集视觉、听觉、行动能力、较强的心理素质于一体，让中职学生及时发现问题，及时提问、沟通，实现良好的双向沟通，将实践教学活动贯穿于整个电子维修过程中，形成全方位的教学模式。这种教学模式的出发点是让中职学生的实践能力得到提升，以实践能力为主线，遵循客观的教学规律，采取一体化的教学模式，充分利用各项教学资源，深入学习，提高中职学生维修电子的专业能力。
2.2实行“理论＋实践”的考核模式中职院校的传统考核模式侧重于维修电子理论知识的培养，常常忽略了学生的实践能力，这样不利于提高学生的综合素质，更不利于提高维修电子的教学质量，所以，这种新型的“理论＋实践”对等的培养，激发了中职学生学习维修电子的兴趣，也为学生树立了学习的信心。在维修电子课程的考核过程中，“理论＋实践”的考核模式——用专业知识引导实践，用实践操作能力巩固理论知识，不仅可以激发学生的学习热情，还提高了学生的维修电子实践操作能力，更提高了学生的综合素质。
2.3注重协作学习的培养协作学习是以学生之间的团队协作能力为宗旨，根据学生的日常表现、学习成绩、兴趣爱好和技能水平，随机将其分成专业的维修电子小组。教师可以以小组的实践情况作为综合测评，及时发现学生在操作过程中存在的不足，积极引导，正面回应。这样不仅可以提高维修电子的教学质量，还提高了学生学习的积极性。
3结论
第3篇
1.1中职学生主导地位不突出
在维修电子教学过程中，教师一般会根据实际情况设置一些障碍，然后让学生进行专业分析、排除风险、诊断故障、整合维修。但是，在这种情况下，中职学生的主导地位不突出，根本无法培养学生面对维修电子的独立判断能力和深入检修能力，而且还很容易降低中职学生的实践操作能力。
1.2理论与实践脱节
很多维修电子课程的专业教师不注重培养学生的实践操作能力，进而造成了理论知识与实践能力严重脱节的局面。对中职学生来说，仅注重理论知识的学习已经不能满足社会的发展需求；再加上很多中职院校的师资力量出现断层，不利于中职院校培养社会所需要的高素质应用型人才。
1.3无法及时反馈相关信息并做专业测评
无法实时测评和反馈学生学习维修电子课程的进度。在实践操作的过程中，学生是否真正掌握了维修电子的专业知识，并具有独立操作能力，这些都是无法专业测评的。而学生对维修电子的反馈信息也无法及时传递给教师，这种单项沟通也在一定程度上制约了维修电子教学的发展。
1.4维修电子教学实验设备不足
维修电子的教学实践活动往往会受实验设备不足的影响。选择以班级为单位的整体演示性操作模式，学生只是单纯地看老师做实验，自己很难进行专业操作，而教师也很难在维修电子教学过程中预测学生在操作时可能遇到的情况，无法有针对性的讲解，无法让学生深入了解维修电子的相关专业知识。
2理论与实践相结合
中职教育与普通教学工作不同，它具有较强的职业性和针对性。它要求学生在学习课程期间，要具备相应的实践能力，这样进入社会后才能胜任岗位要求，进行专业操作。
2.1采用一体化的教学模式
一体化教学模式是以电子维修课堂教学为主轴，辅助教学设施设备为载体，把电子维修的理论知识与实践能力充分结合在一起，集视觉、听觉、行动能力、较强的心理素质于一体，让中职学生及时发现问题，及时提问、沟通，实现良好的双向沟通，将实践教学活动贯穿于整个电子维修过程中，形成全方位的教学模式。这种教学模式的出发点是让中职学生的实践能力得到提升，以实践能力为主线，遵循客观的教学规律，采取一体化的教学模式，充分利用各项教学资源，深入学习，提高中职学生维修电子的专业能力。
2.2实行“理论＋实践”的考核模式
中职院校的传统考核模式侧重于维修电子理论知识的培养，常常忽略了学生的实践能力，这样不利于提高学生的综合素质，更不利于提高维修电子的教学质量，所以，这种新型的“理论＋实践”对等的培养，激发了中职学生学习维修电子的兴趣，也为学生树立了学习的信心。在维修电子课程的考核过程中，“理论＋实践”的考核模式——用专业知识引导实践，用实践操作能力巩固理论知识，不仅可以激发学生的学习热情，还提高了学生的维修电子实践操作能力，更提高了学生的综合素质。
2.3注重协作学习的培养
协作学习是以学生之间的团队协作能力为宗旨，根据学生的日常表现、学习成绩、兴趣爱好和技能水平，随机将其分成专业的维修电子小组。教师可以以小组的实践情况作为综合测评，及时发现学生在操作过程中存在的不足，积极引导，正面回应。这样不仅可以提高维修电子的教学质量，还提高了学生学习的积极性。
3结论
第4篇
中职电子商务是一门既重理论又讲究实践操作的学科，其主要知识点包括Internet应用、网上支付、信息安全、网店开设推广、商品知识、网店美工、电子商务物流和客户服务等等。例如电子商务物流中不同材质商品的包装，为了防止因商品包装而产生的客户投诉甚至退单的情况发生，不同类型商品均有其打包的注意事项和操作流程，如易变形易碎品需使用轻质填充物防止商品变形打碎，还有首饰类、衣服、鞋包、电子产品、液体类、书刊等商品，在教学中都会进行商品包装实操训练。因受场地和设备的限制，教师在全班演示操作后，不可能令所有学生看清楚并马上掌握，大多学生即使在课堂上领会操作要点，但过后又可能忘记，还得再次请教老师或其他同学。教育理论表明，知识的掌握在于重复，这就要求学生在课堂上学到的知识，在课后要及时反复学习，温故而知新。教师在组织电子商务项目教学时，可以利用微信的语音或图文功能将学习任务的主题、要求和学习要点发送给学生，学生在完成项目学习任务过程中，可以随时随地的打开微信查看图文，重听教师的讲授内容，从视觉和听觉上开拓学习思路。这样既能及时解答学生的疑问，又减轻了教师的工作量。上例中教师可以通过微信将不同商品包装的教学演示视频短片发给学生，使学生能够随时随地拿出手机观摩复习。学生反映，他们通过微信可以将课外的零碎时间利用来学习，如车站、厕所、宿舍、公交车、床上等都是他们学习的好地方，这对于学生熟练掌握初步习得的技能是非常有利的。
二、加强互动教学，拉近师生情感
中职电子商务教学质量的提高离不开良好的课堂教学，然而在课堂中学生不可能和教师有更多的交流，即使在课外也不可能有过多的时间交流。有些学生性格比较内向，平时不愿意和教师或同学面对面交流，加上中职学校教师一般都担任多个班级的课程，工作量较大，没有更多的时间与学生面对面的接触和解答学生的疑问，师生之间缺少实时互动与交流。反而有很多学生喜欢通过微信与老师交流，教师利用微信的互动功能加强与学生的交流，了解学生的需要，解答学生的问题。微信可以将通讯录中的一部分人组建在一起群聊，群成员的发言，其他成员可以及时听到看到，还能一起对讲，群聊中被人@到，也会收到提醒。教师在进行电子商务项目分组教学时，同组学生组建一个微信群，并给微信群起个响亮易记的名字，教师也是这个微信群的成员之一。成员可以随时联系，互相探讨学习任务，教师在微信群能够及时了解学生的学习情况和学习小组的任务完成进度，随时解答学习小组的疑问和及时调整学习内容。同时，教师还要组建一个班级微信群，将所有学习小组的成员都拉进群，并邀请电子商务行业的专家加入。
在班级微信群，学习小组互相分享学习成果，交流学习心得和体会，还可以通过语音、图文和拍照等功能形象生动地提问，并及时得到行业专家、老师和其他同学的解答，促进学习任务的完成，激发学生的潜能，培养学生协作学习的习惯。例如，在客户服务课程教学过程中，教师可以利用微信群对全班学生进行分组，通过微信的语音交流功能，指导学生分组进行“接待客户来电咨询”、“处理客户退换货”的电话客服的教学。学生在不同地点分别扮演客户、客服、发货员等不同的电子商务角色，创设出近乎真实的工作场景，教师和其他同学还能够在现场监听语音内容，分析比较学习任务的完成效果，更好地改进学习。利用微信的语音功能，行业专家、老师和学生都能听到对方亲切的话语，在学习知识的同时，感受到对方的热情，拉近了彼此之间的感情。良好的师生感情有利于增强学生学习的自信心，增加学生对教师的信赖，挖掘学生学习电子商务专业知识的动机，使学生真正“爱学”、“乐学”。
三、拓宽知识面，延伸知识深度
在有限的课堂教学中，教师为了完成教学计划规定的任务，不可能在课堂中讲授更多的电子商务最前沿的知识，也不可能在课堂中熟悉所有学生，了解学生的知识掌握程度，做到因材施教。电子商务是信息技术发展的产物，日新月异的互联网技术造就了诸如O2O、跨境电子商务、移动电子商务等新型的电子商务模式。然而，中职学校电子商务专业受到教材、设备和教学软件更新速度过慢的影响，同时中职学校电子商务的专业教师有很大一部分是非本专业出身或由计算机信息类专业、财经类专业的教师担任，这二个原因导致电子商务专业的学生在学习电子商务专业知识时更多只能停留在教材内容范围，根本不能适应电子商务的高速发展，更谈不上以就业为导向了。微信的公众平台即微信公众号，可以帮助教师和学生获取电子商务的最新动态和前沿知识。公众号分为服务号和订阅号，服务号是企业开展业务、信息的公众服务平台；订阅号为媒体和个人提供一种新的信息传播方式，构建与读者之间更好的沟通模式。因此，学生通过关注电子商务企业的服务号或订阅号，比如“卖家吧”、“腾讯电商那些事”、“网迷电商”等，这些服务号或订阅号都会定期推送电子商务最新的消息和技术给关注的微信用户，教师和学生通过查阅这些消息就可以很方便地了解电子商务前沿新闻和最新动态，及时把握电子商务发展动向，有意识地拓宽学习的视野，往更深层次地理解电子商务知识。
基于微信订阅号对个人开放申请和良好的互动模式，教师在微信公众平台申请用于电子商务教学的订阅号，要求电子商务专业的学生添加此订阅号，教师就可以很方便地在网页版的微信公众平台或通过手机微信公众号助手的群发功能，将电子商务内容及时快速地推送到每位学生的手机、平板电脑等移动终端。教师还可以通过公众平台的编辑模式设置“消息自动回复”和“关键词自动回复”，学生向订阅号提问或回复，就能自动获取想了解的电子商务内容，而且内容可以是文字、图片、语音和视频。例如，笔者申请开通了电子商务学习的订阅号“studyec”，要求电子商务专业的学生添加并关注，笔者在用户管理后台将电子商务专业的学生按不同年级和知识层次进行分组，有针对性地按分组群发图文、语音和视频等形式的教学内容。比如使用语音方式布置课外作业和解答学生的疑问，鼓励学生用心学习，设置自动回复消息开设O2O电子商务模式的专题知识拓展，学生只要回复相应的数字，即可获得相应的知识内容或知识难点，延伸了课堂。学生学习的自由度大了，主动性也提高了，也能把零散的时间用在学习上，更重要的是满足了不同层次学生的需要，真正做到“因材施教”。
四、分享学习成果，反思学习过程
微信朋友圈将微信的圈中好友紧密联系在一起，通过朋友圈，能够分享图文、语音、视频和链接，圈中好友点击阅读、参与评论。在学习电子商务项目任务的过程中，学生通过微信朋友圈“晒”照片、谈心得、分享学习成果，圈中好友评论、回复，在分享和评论中反思学习过程，总结学习经验，改进学习方式方法。例如，在学习签名邮件和加密邮件收发的项目内容时，教师组织学生通过微信朋友圈分享如何收发签名和加密邮件以及操作过程中最该注意的问题，分享学习的喜悦，反思学习过程中的不足，总结Outlook和Foxmail软件进行签名邮件和加密邮件收发的优缺点，师生们踊跃发言，或提出疑问，或解答迷惑，一个无形而卓有成效的分享讨论圈就此展开。
五、轻松点赞，收获评价
学生的学习任务完成得如何？学习成果有没有达到教学目标？通常需要进行定性和定量评价，教师预先按照制定的评价量规设计学习过程或学习成果评价表，组织学生进行自评、他评和教师评，最后统计评价结果。在微信朋友圈发表观点，分享有价值的信息，常常得到圈中好友的点赞，点赞越多，证明信息越受好友欢迎，越能体现信息主人的成就。教师可以巧妙地利用微信点赞的功能，快速有效地组织教学评价。例如，学生通过微信朋友圈分享签名邮件和加密邮件的学习成果，教师组织学生在规定时间范围内对学习成果进行点赞和评论，最后要求学生将点赞和评论结果截图发送给老师和班级微信群，老师和全班同学都可以及时了解评价结果，反思和改进教学。点赞和评论的主体可以是学生本人、其他同学和老师，点赞的个数相当于定量评价，文字评论相当于定性评价，体现了评价的趣味性、评价主体的多样性和评价方式的全面性。
六、微信在电子商务教学中应用的注意问题
第一，教学中不能过分依赖微信。
微信虽然给电子商务教学带来便利，对电子商务知识的掌握起到促进作用，但是电子商务还是应该以课堂教学为主，微信只能起到辅助教学的作用，是课堂教学的有益补充。因此，教学中需要运用微信时一定要计划周详，突出教师的主导作用和学生的主体地位，以提高教学效果为前提。
第二，加强信息的管理和更新。
微信毕竟是基于移动互联网的聊天交流工具，因此在利用微信进行电子商务教学过程中，教师应该严格控制学生使用微信时不偏离学习内容而转为娱乐，要经常监听学生发送的信息是否合法合理，绝对不允许胡言乱语和发送不切实际的信息。教师在利用微信公众平台时千万不能因过分强调群发功能，却忽视了电子商务知识的传授和教学互动，还要兼顾不同层次学生的学习需求，否则就和垃圾邮件、垃圾短信没什么区别了。同时，要注意教师订阅号的信息更新，如果长时间不更新订阅号的电子商务信息，粉丝就会流失，就会失去订阅号的互动教学功能。因此，定期更新电子商务的新知识、新闻、动态，甚至电子商务人物的故事案例，对于师生用好微信教学都是极为关键的。
第三，尽可能使用语音交流，利于增进情感。
第5篇
当前大部分中职生学习兴趣不大，学习积极性不高，学习底子较差，对理工科理论学习困难较大；但对动手实际操作较为感兴趣，实际操作能力也很强；属于视觉型和触觉型的学习者。
二、课堂设计要点
1.激发学生的学习兴趣，培养学生的学习动机。
激发和培养学生的学习电子技术的动机是保持学生学习内动力的最有效途径之一，而激发和培养学生学习动机关键在于培养学生学习的兴趣。
（1）教师合理创设问题情境，让学生获得成功感。
有针对性创设问题情境，根据不同学生提不同问题，问题难易适中，给学生思考的空间，积极引导学生参与讨论，营造活跃的课堂气氛，并给予学生积极的评价，让学生在课堂中建立信心，从而增强学习的兴趣。
（2）处理教材，从应用入手找原理。
充分吃透教材，把实际应用和理论原理有机结合，通过组织观察实物、图片、视频资料等实际材料了解电子技术在生活的实际应用，从学生感兴趣、易接受的东西素材入手，提高学生学习知识的兴趣，从而增强进一步探究的现象本质、原理的求知欲望。
2.正确控制好课堂上“教”与“学”的比例。
在以学生为中心教学模式下的电子技术课堂，教师是学习的促进者而不是知识的呈现者，教师传授知识比例不能过多，时间控制在课堂时间的30%-50%之间，其余时间利用各种方式积极组织学生开展课堂活动，必要时还可以让学生自己组织开展活动。
三、课堂教学方法
1.讲授法。
教师对于基本概念、基本原理、设计思路等理论知识进行讲解。
2.讨论法。
一题多解的命题，多个应用方向，可以让学生展开讨论，以拓宽思路，培养学生分析问题、解决问题等能力。
3.自学法。
一些数学推导，应用性、设计性例子及拓展内容交待学生自学，培养学生自主学习和学会学习的能力。
4.项目教学法。
项目教学通过确定目标任务、编制项目计划、项目实施、项目评估、项目展示或结果应用等步骤来实施，项目教学的重点在于通过项目实施过程学习知识与技能，激发学生的学习动机，培养学生独立思考、自信的品质和社会责任感。
5.实训法。
综合实训是学生完成本课程的理论学习和各项技能训练后，运用本课程的知识和技能进行的综合性、系统化训练；培养学生的综合应用能力，为进入企业顶岗实习做好准备，增强学生对就业岗位的适应度。
四、教学评价方式
第6篇
本书一共收集了16篇论文，分成三个部分。第一部分人体监测，包括5篇论文：1.将生物学与电子线路相连接：量化与性能度测；2.用于神经信号记录的全集成系统：技术前景及低噪声前端设计；3.用于神经肌肉模拟的无线神经记录微系统的超大规模集成电路；4.使用无线电频率技术的健康保健装置；5.用于可植入医学应用的低功率数字集成系统的设计考虑。第二部分生物传感器与电子线路，包括6篇论文：6.基于亲和力的生物传感器：随机建模和品质因素；7.基于标准CMOS及微电子机械系统（MEMS）工艺的制造实例；8.用于芯片实验室应用的CMOS电容性生物接口；9.用于定点护理及远程医学应用的无透镜成像细胞仪及诊断学；10.用于生物微流体学实时监测与控制的高级技术；11.使用电化学生物传感器的干细胞培养过程的监测。第三部分新兴技术，包括5篇论文：12.建立用于培养细胞与有机物的接口：从靠机械装置维持生命的甲壳虫到合成生物学；13.用于阵列式单细胞生物学的技术；14.微流体学系统中细菌鞭毛发动机的应用；15.应用基于CMOS技术的遗传因子注射和操纵；16.低成本诊断学：射频设计师的方法。
本书编辑是一位在无线通讯、医学成像、半导体器件和纳米电子方面知名的新兴技术国际专家，他管理着一个初创公司――Redlen技术公司的研发部门，他同时也是CMOS新兴技术公司的执行主任。他曾在国际性专业杂志及会议上发表过100多篇论文，在各种国际场合中被邀请作为演讲者，他拥有美国、加拿大、法国、德国和日本授予的18项国际专利。
本书可用作电气工程、微电子学、CMOS线路设计及生物医学器件专业研究生课程的补充材料。
胡光华，
退休高工
(原中国科学院物理学研究所)
第7篇
何进，北京大学教授，博士生导师。1988年获天津大学学士学位，1993，1999年先后获电子科技大学硕士、博士学位。2001～2005年在美国加州大学伯克利分校电子和计算机科学系器件研究室作访问学者和研究科学家。2005年8月归国，现任北京大学微电子学研究院教授，主持北京大学纳太器件和电路研究室工作。
近年来，在国内外重要期刊上发表SCI论文70余篇，El论文1 50多篇。2005年8月回国后，成为国际研究项目Nano-Device Modeling Initiative的研究成员，被国际期刊Recent Patents on Engineering，Open Nano Sci-ence Journal，Recent Patents on Electrical Engineering等聘为编委会成员。
2008年5月，北京大学信息科学技术学院教授何进博士接到了一份期盼已久的邀请函，它来自美国电子和信息技术联合会麾下的国际集成电路模型标准化委员会，该委员会主席邀请何进参加于6月5-6日在美国波士顿举行的关于新一代ULTRA-SOI集成电路国际标准模型选择的CMC会议，并携带北京大学自主研发的新SOI电路模型，竞争高科技IT技术一纳米SOI集成电路模型的国际标准。
ULTRA-SOI是北京大学研究的，针对SOI器件和电路的创新性纳米尺寸绝缘栅场效应晶体管模型。它使用了新的物理核心和工程模型结构来模拟纳米尺寸的SOI MOSFET行为。与国际上的同类研究相比，ULTRA-SOI具有明显的科学创新性和高技术特色，有望在国际主流的集成电路设计EDA工具中得到实际使用，此次获邀参加国际标准竞争，显示了北京大学微电子研究在该领域基础研究方面的前沿地位，以及在集成电路工程技术开发方面所发挥的先锋作用。
何进说：“这一成果得到认可，远比在知名刊物上发表几篇文章更有说服力，也更有价值。”
科学研究的意外机遇和收获
回望自己的科研之路，何进说：“不管是做研究，还是我的个人发展，都是一步一步地走出来的。人生没有坦途，奋斗终有收获。”
其实，今天在微电子学领域崭露头角的何进起初并没有对科学研究抱有太大的期许。当年，能迈进大学的门槛，何进很满足。然而，一进大学，中学时那种极度封闭、狭小的天地一下敞开了，何进才发现原来天地是如此广阔，世界是如此丰富。时间总是不够，他有太多的事情可以做：去图书馆看书，跑学术厅听演讲，忙于各种课外活动……他的脑子里开始不断地冒出思想的火花，他甚至憧憬着去当一个哲学家。
现实常常让所谓的哲学家必须低下高昂的头颅去面对脚下的小路。大学本科毕业以后，何进被分配到一个无线电厂工作。当工作像流水线作业一样越来越熟悉的时候，他发现自己无法适应这种单调、重复的生活，于是又考上了研究生。硕士上完了，何进还是忘不了自己哲学家的梦，于是他准备报考宗教学的博士。没想到，家里人的坚决反对让一心想成为哲学家的何进终于“还了俗”：“他们怕我以后毕业了连个饭碗都找不到，我就只好向现实妥协。”
何进开始很不情愿地读起了微电子学的博士。或许是因为他本科、硕士都不是学微电子专业的，所以到了博士生的科研阶段，反而使他可以从不同的角度看待自己的专业，从别人司空见惯的旧材料中不断发现新的问题。读书，在何进看来并不难，他认为难的是找到自己的人生目标。正因为这次转折，何进正式开始了自己的科研之路，他在这里找到了自己的人生归属。2001年，何进赴美国加州大学伯克利分校电子和计算机科学系器件研究室访问研究。
幸运的是，何进在求学和工作的过程中遇到了几位让他终身受益的老师。中国科学院院士、电子科技大学的陈星弼教授，中科院院士，北京大学的王阳元教授，中科院外籍院士、美国工程院院士、美国加州大学伯克利分校的胡正明教授，IEEE终身院士古默尔(H.K Gummel)博士等，都曾先后做过何进的导师和合作者。在何进看来，导师们严谨的治学态度，他们的博学、睿智都是他终身学习的榜样。
2005年9月，何进结束了在美国加州大学伯克利分校的多年研究后回国。他有幸获得了北京大学及教育部留学回国人员科研启动基金和国家自然科学基金的资助，何进不仅迅速建立了纳太器件和电路研究室，使自己的研究工作聚焦在纳米CMOS新结构，纳米MOSFET的量子传输和准弹道输运，深亚微米芯片仿真物理模型，电子材料和相关器件等，也先后参加了国家“973”、“863”、自然科学基金等研究项目。他领导的研究小组已成为国际纳米CMOS器件物理和模型研究舞台的一支重要力量，在纳米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列国际瞩目的重要进展。
2007年9月，何进小组的CMOS集成电路用纳电子器件模型成果发表在国际电气和电子工程师协会电子器件领域最权威的学术期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《纳电子器件模型和模拟专辑》上。该专辑的相关背景是：为了应对纳米集成电路发展中的挑战，反映最近一两年来纳电子器件模拟和仿真技术的快速发展，IEEE电子器件协会(EDS)在2007年初面向全球，征集该领域的顶尖研究成果，向全世界展示该方向的最新研究成果。经过激烈竞争和严格的多轮专家评审，《纳电子器件模型和模拟专辑》在全世界范围内最后仅仅录用了20篇投稿论文。何进研究小组在该专辑的上发表了关于纳米环栅CMOS器件模型基本解的研究论文。这是中国大陆、台湾和香港地区入选该专集的惟一论文。
这也是何进研究小组继2006年在该权威期刊《先进模型和45纳米模型挑战专辑》上，发表纳米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效应模拟两篇重要论文以来，在微纳电子和集成电路器件模型领域取得的又一新进展。
做现实的理想主义者
虽然出国前已经是北京大学的副教授，但是从伯克利回国以后，何进还是很明显地感到国内、国外的差距：“和国外比起来，我们缺的不是硬件，缺的不是勤奋，而是眼光。”
回国之后的何进把自己的研究定位在国际前沿上，他已经取得的系列成果使他成为国际微电子学术界和工程领域享有声誉的中国科学家，他是国际集成电路界工业标准CMOS模型BSIM4.3.0的主要研发者，模型手册的主要作者(BSIM4.3.0经被国际半导体工业界广泛采用，促进了国际集成电路产业的发展)；BSIM5首席研究者，模型手册第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近发表在IEEE T-ED上的综述文章称为“何氏模型”，是全世界4个典型代表。提出的纳米CMOS参数提取新技术，被发表在Micro-electronics Reliability上有关阈值电压的综述文章称为“何氏方法”，为近年来11种典型方法之一。
距离何进在北京大学的研究室不远处，就是微电子所的器件测试实验中心，何进和他的团队整天在实验中心和研究室之间忙碌着。采访时，测试中心的宁保俊老师笑着说：“何进可是我们这儿的宝贝，学生都乐意跟着何老师做研究生!”
何进说：“目前，国家的政策、北京大学的政策都是越来越好。但是一个学科的发展，不是一个人所能决定的，它需要一个强大的团队，需要努力勤奋的学生，更需要更多的资源。即使在北大，要想干事情，也要从社会上去争取更多的资源，也会有很多不熟悉的地方……”
当何进在为如何发展团队，如何学会争取各种资源而思考的时候，他还要面对另外一个困难的现实――自己的研究生大多在忙着准备出国。“我带的12个研究生5个在忙着准备托福、GRE考试，快成出国预备班了……以前学生要出国，我可以理解，因为我们缺少和国际前沿对接的途径，但现在不同了。看到他们把学习重心放在了学外语、出国上，我还是觉得有些痛心。”他说，“国内的学生在勤奋程度、主动学习和掌握正确的方法这三个方面都还做得不够。美国的学生到了研究生阶段非常勤奋，半夜两三点钟在实验室干活并不稀奇，很拼命。而且他们的学习主动性很强。而我们的学生常常是老师给什么，学生做什么。方法也很重要，没有正确的方法，就没有效率。”
第8篇
近年来，在国内外重要期刊上发表SCI论文70余篇，El论文1 50多篇。2005年8月回国后，成为国际研究项目Nano-Device Modeling Initiative的研究成员，被国际期刊Recent Patents on Engineering，Open Nano Sci-ence Journal，Recent Patents on Electrical Engineering等聘为编委会成员。
2008年5月，北京大学信息科学技术学院教授何进博士接到了一份期盼已久的邀请函，它来自美国电子和信息技术联合会麾下的国际集成电路模型标准化委员会，该委员会主席邀请何进参加于6月5-6日在美国波士顿举行的关于新一代ULTRA-SOI集成电路国际标准模型选择的CMC会议，并携带北京大学自主研发的新SOI电路模型，竞争高科技IT技术一纳米SOI集成电路模型的国际标准。
ULTRA-SOI是北京大学研究的，针对SOI器件和电路的创新性纳米尺寸绝缘栅场效应晶体管模型。它使用了新的物理核心和工程模型结构来模拟纳米尺寸的SOI MOSFET行为。与国际上的同类研究相比，ULTRA-SOI具有明显的科学创新性和高技术特色，有望在国际主流的集成电路设计EDA工具中得到实际使用，此次获邀参加国际标准竞争，显示了北京大学微电子研究在该领域基础研究方面的前沿地位，以及在集成电路工程技术开发方面所发挥的先锋作用。
何进说：“这一成果得到认可，远比在知名刊物上发表几篇文章更有说服力，也更有价值。”
科学研究的意外机遇和收获
回望自己的科研之路，何进说：“不管是做研究，还是我的个人发展，都是一步一步地走出来的。人生没有坦途，奋斗终有收获。”
其实，今天在微电子学领域崭露头角的何进起初并没有对科学研究抱有太大的期许。当年，能迈进大学的门槛，何进很满足。然而，一进大学，中学时那种极度封闭、狭小的天地一下敞开了，何进才发现原来天地是如此广阔，世界是如此丰富。时间总是不够，他有太多的事情可以做：去图书馆看书，跑学术厅听演讲，忙于各种课外活动……他的脑子里开始不断地冒出思想的火花，他甚至憧憬着去当一个哲学家。
现实常常让所谓的哲学家必须低下高昂的头颅去面对脚下的小路。大学本科毕业以后，何进被分配到一个无线电厂工作。当工作像流水线作业一样越来越熟悉的时候，他发现自己无法适应这种单调、重复的生活，于是又考上了研究生。硕士上完了，何进还是忘不了自己哲学家的梦，于是他准备报考宗教学的博士。没想到，家里人的坚决反对让一心想成为哲学家的何进终于“还了俗”：“他们怕我以后毕业了连个饭碗都找不到，我就只好向现实妥协。”
何进开始很不情愿地读起了微电子学的博士。或许是因为他本科、硕士都不是学微电子专业的，所以到了博士生的科研阶段，反而使他可以从不同的角度看待自己的专业，从别人司空见惯的旧材料中不断发现新的问题。读书，在何进看来并不难，他认为难的是找到自己的人生目标。正因为这次转折，何进正式开始了自己的科研之路，他在这里找到了自己的人生归属。2001年，何进赴美国加州大学伯克利分校电子和计算机科学系器件研究室访问研究。
幸运的是，何进在求学和工作的过程中遇到了几位让他终身受益的老师。中国科学院院士、电子科技大学的陈星弼教授，中科院院士，北京大学的王阳元教授，中科院外籍院士、美国工程院院士、美国加州大学伯克利分校的胡正明教授，IEEE终身院士古默尔(H.K Gummel)博士等，都曾先后做过何进的导师和合作者。在何进看来，导师们严谨的治学态度，他们的博学、睿智都是他终身学习的榜样。
2005年9月，何进结束了在美国加州大学伯克利分校的多年研究后回国。他有幸获得了北京大学及教育部留学回国人员科研启动基金和国家自然科学基金的资助，何进不仅迅速建立了纳太器件和电路研究室，使自己的研究工作聚焦在纳米CMOS新结构，纳米MOSFET的量子传输和准弹道输运，深亚微米芯片仿真物理模型，电子材料和相关器件等，也先后参加了国家“973”、“863”、自然科学基金等研究项目。他领导的研究小组已成为国际纳米CMOS器件物理和模型研究舞台的一支重要力量，在纳米CMOS芯片仿真模型研究方面取得了一系列国际瞩目的重要进展。
2007年9月，何进小组的CMOS集成电路用纳电子器件模型成果发表在国际电气和电子工程师协会电子器件领域最权威的学术期刊IEEE Transaction on Electron Devices 9月的《纳电子器件模型和模拟专辑》上。该专辑的相关背景是：为了应对纳米集成电路发展中的挑战，反映最近一两年来纳电子器件模拟和仿真技术的快速发展，IEEE电子器件协会(EDS)在2007年初面向全球，征集该领域的顶尖研究成果，向全世界展示该方向的最新研究成果。经过激烈竞争和严格的多轮专家评审，《纳电子器件模型和模拟专辑》在全世界范围内最后仅仅录用了20篇投稿论文。何进研究小组在该专辑的上发表了关于纳米环栅CMOS器件模型基本解的研究论文。这是中国大陆、台湾和香港地区入选该专集的惟一论文。
这也是何进研究小组继2006年在该权威期刊《先进模型和45纳米模型挑战专辑》上，发表纳米CMOS器件物理基本解和MOS器件量子效应模拟两篇重要论文以来，在微纳电子和集成电路器件模型领域取得的又一新进展。
做现实的理想主义者
虽然出国前已经是北京大学的副教授，但是从伯克利回国以后，何进还是很明显地感到国内、国外的差距：“和国外比起来，我们缺的不是硬件，缺的不是勤奋，而是眼光。”
回国之后的何进把自己的研究定位在国际前沿上，他已经取得的系列成果使他成为国际微电子学术界和工程领域享有声誉的中国科学家，他是国际集成电路界工业标准CMOS模型BSIM4.3.0的主要研发者，模型手册的主要作者(BSIM4.3.0经被国际半导体工业界广泛采用，促进了国际集成电路产业的发展)；BSIM5首席研究者，模型手册第一作者。他提出的BSIMDG模型成果被最近发表在IEEE T-ED上的综述文章称为“何氏模型”，是全世界4个典型代表。提出的纳米CMOS参数提取新技术，被发表在Micro-electronics Reliability上有关阈值电压的综述文章称为“何氏方法”，为近年来11种典型方法之一。
距离何进在北京大学的研究室不远处，就是微电子所的器件测试实验中心，何进和他的团队整天在实验中心和研究室之间忙碌着。采访时，测试中心的宁保俊老师笑着说：“何进可是我们这儿的宝贝，学生都乐意跟着何老师做研究生!”
何进说：“目前，国家的政策、北京大学的政策都是越来越好。但是一个学科的发展，不是一个人所能决定的，它需要一个强大的团队，需要努力勤奋的学生，更需要更多的资源。即使在北大，要想干事情，也要从社会上去争取更多的资源，也会有很多不熟悉的地方……”
当何进在为如何发展团队，如何学会争取各种资源而思考的时候，他还要面对另外一个困难的现实――自己的研究生大多在忙着准备出国。“我带的12个研究生5个在忙着准备托福、GRE考试，快成出国预备班了……以前学生要出国，我可以理解，因为我们缺少和国际前沿对接的途径，但现在不同了。看到他们把学习重心放在了学外语、出国上，我还是觉得有些痛心。”他说，“国内的学生在勤奋程度、主动学习和掌握正确的方法这三个方面都还做得不够。美国的学生到了研究生阶段非常勤奋，半夜两三点钟在实验室干活并不稀奇，很拼命。而且他们的学习主动性很强。而我们的学生常常是老师给什么，学生做什么。方法也很重要，没有正确的方法，就没有效率。”
第9篇
半导体电子学问题复杂性的持续增加，以及类似微波电子学、光电子学这样的新方向发展说明了目前使用的掺杂工艺没有足够的潜力，而且寻求与开发新的方法是不可避免的。其中一种最有希望的技术是辐射掺杂，即在各种类型辐射的作用下，对半导体的性质有目的地定向改进。中性的粒子，例如中子和γ量子，它们在对半导体晶片和锭料的均匀掺杂中被广泛应用。利用辐射掺杂，非均匀掺杂剖面只能通过应用辐射来获得，它能确保半导体的性质在预定深度上的有效改进。从这一观点出发，最佳的方法是使用短距离的带电粒子，例如加速离子。因为在中止过程中它们能量损失的特殊情况，近年来为了这个目的使用最轻的离子，即质子受到了特殊的关注。过去的几十年中，许多重要工艺方法取得了长足的进步，而这些工艺方法都是在半导体与带电粒子的辐射掺杂过程中发生的。这一切拓展了有关辐射缺陷的产生，它们的性质以及它们与半导体中杂质交互作用的信息，并逐步形成了利用质子束辐射的新方法。现在，有关有选择半导体微观嬗变掺杂和半导体器件中辐射感生缺陷的述评论文在科学出版物中大量地出现。然而至今为止，在全世界相关的文献中还没有有关半导体技术中辐射缺陷工程的述评论文。在这本论文中，作者考察了质子与单晶半导体相互作用的基本原理，而且对现有已知材料的各种类型的质子改变作了详细的分析。
本书共有4章。1 离子激励工艺方法；2 借助带电粒子的半导体嬗变掺杂；3 利用辐射缺陷的半导体掺杂；4 隐埋多孔及损伤层的形成。
本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教，第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。
胡光华，高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)Hu Guanghua，Senior Software Engineer
第10篇
这个我们刚写过的。论文的格式很老套、也别写得太有花样。和一般的报告差不多的。这个我们刚写过的。论文的格式很老套、也别写得太有花样。和一般的报告差不多的。应编写成注释说明汇集表予以列出。二、毕业论文（设计）书写格式及装订1、毕业论文（设计）装订为横开本，使用统一的封面，左侧装订。毕业论文（设计）封面的中文题目、英文题目及学生姓名、班级、学号、学院、专业与指导教师等栏目，要用楷书书写，端正、整洁，有条件的学生可以打印输出。2、目录格式（空2行）（3号黑体）目录（3号黑体，居中）引言（或绪论）（或作为正文第1章，4号宋体．吉林大学工商企业管理专业自考学士学位申请有什么具体要求？09年吉林大学自考工商企业管理专业论文申请时间是？我是长春大学的大一新生，想报名吉林大学的工商企业管理二学历！本科毕业论文格式我今年最后一次自考 ，考的是吉大工商企业管理本科证！ 他们要求我们交工商企业管．
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这个东西还是要靠自己来搞海洋生物资源与环境 理论与应用力学电子信息科学与技术 微电子学 光信息科学与技术 信息安全(信息科学技术) 光电子技术科学 材料物理 材料化学 环境科学 生态学资源环境科学 心理学 应用心理学 统计学 系统科学与工程 教育学 教育学 学前教育 特殊教育 教育技术学 小学教育 人文教育 科学教育 华文教育 体育教育 运动训练 社会体育 运动人体科学民族传统体育 运动康复与健康 农艺教育 园艺教育 林木生产教育 特用作物教育/特用动物教育 水产养殖教育 应用生物教育 农业机械教育农业建筑与环境控．辽宁大学自考毕业论文格式？大连水产学院渔业管理专业成人自考毕业论文格式请好心人解答一下：黑龙江大学经济法自考毕业论文格式要求和字数中南大学英语本科自考毕业论文格式自考毕业论文格式又是怎么样的？急用参考
红河学院毕业论文格式
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第11篇
P.Neittaanmaki
Partial Differential
Equations
2008.292pp
Hardcover
ISBN 9781402087578
R.歌娄温斯基等著
250多年来,偏微分方程是人们认知自然现象进而促使科学发展的最重要的工具。力学、物理学以及它们在工程中的应用都得益于偏微分方程在建模和设计上的影响。偏微分方程在数学中有很特殊的地位,起初自然现象的偏微分方程是由微积分和物理推理相结合而导出的,以偏微分方程的形式来表达守恒定律,从而导致了波动方程、热传导方程、弹性方程、流体的欧拉和纳维-斯托克斯方程、电磁学的麦克斯韦方程组等等。本书是一本汇集偏微分方程多个高层次主题的著作,收录了国际知名专家们关于偏微分方程不同主题的论文,从久远的力学和物理学到当前的微电子学和财政学。这些论文着重于建模和计算方面。
全书分六大部分,由16篇论文组成。第一部分间断的伽辽金和混合有限元方法,包括3篇论文。1.间断伽辽金法;2.扩散方程在多面体网格上的混合有限元方法;3.二维椭圆型蒙日-安培方程的数值解:最小二乘法。第二部分线性和非线性双曲问题,包括3篇论文。4.二阶发展问题的高阶时间步长和最佳CFL条件;5.计算电磁学中的两种显式时域非结构网格算法的比较;6.冯诺依曼三点悖论。第三部分区域分解方法,包括2篇论文。7.求解间断系数波动问题的基于拉格朗日乘子区域分解方法;8.区域分解和电子结构计算。第四部分自由表面、移动边界和谱几何问题,包括4篇论文。9.有限元和有限体积罚因子方法的数值分析;10.复杂自由表面流体流动的数值方法;11.在剪切流中软骨细胞黏附与分离的建模和模拟;12.在环表面上拉普拉斯-贝尔特拉米算子的特征值计算。第五部分反问题,包括2篇论文。13.纽曼边界条件形状优化问题的定域方法;14.耗散现象建模的降阶。第六部分财政学(期权定价),包括2篇论文。15.美式期权列维过程的校准;16.美式期权定价的算子分裂法。
全书内容丰富,通俗易懂,适用性强,对从事偏微分方程理论研究和应用及其相关领域的工程师、科研人员和研究生具有重要的参考价值。
陈涛,硕士
(中国传媒大学理学院)
Chen Tao,Master
第12篇
关键词 微电子技术 集成系统 微机电系统 dna芯片
1 引 言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、cmos技术、半导体随机存储器、cpu、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（silicon age）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基cmos电路为主流工艺；系统芯片（system on a chip，soc）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如mems，dna chip等。
2 21世纪上半叶仍将以硅基cmos电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以mos技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了intel公司创始人之一的gordon e．moore 1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米cmos工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64gdram产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基cmos工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，sio2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmeuv光刻、超细线条刻蚀，soi、gesi／si等与硅基工艺兼容的新型电路，低k介质和cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3 量子电子器件（qed）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基cmos工艺技术，可称之为“scaling down”，与此同时我们必须注意“bottom up”。“bottom up”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（qed—quantum electron device）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αf），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（qca—quantum－dot cellular automata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而ge、si只有一个。这些都使碳纳米管（cnt）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的cnt并提出“t形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的cnt器件，更难以集成。
目前“bottom up”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“scaling down”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度cmos电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
qca和cnt器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4 系统芯片（system on a chip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（ic）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（cell－lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了ic产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。ic芯片是通过印刷电路板（pcb）等技术实现整机系统的。尽管ic的速度可以很高、功耗可以很小，但由于pcb板中ic芯片之间的连线延时、pcb板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于ic设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3g时代逐步发展到3t时代（即存储容量由g位发展到t位、集成电路器件的速度由ghz发展到灯thz、数据传输速率由gbps发展到tbps，注：1g=109、1t=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（system on a chip，简称soc）概念。
系统芯片（soc）与集成电路（ic）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
soc是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（top－down）的。很多研究表明，与ic组成的系统相比，由于soc设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用soc方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的ic所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规ic方法设计的芯片相比,采用soc设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（soc）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（functional partition theory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）ip模块库问题。ip模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。cmos的cpu、dram、sram、e2prom和flash memory以及a／d、d／a等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（chipless）的公司,专门销售ip模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括ip模块间的胶联逻辑技术（glue logic technologies）和ip模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从ic向soc转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，soc技术已经崭露头角，21世纪将是soc技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的cmos结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（glue logic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5 微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是mems（微机电系统）技术和dna生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。mems将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，mems是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。mems技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
mems的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于mems器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而mems在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（abs）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息mems系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时mems系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
mems技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来mems产业化高速发展的时期。2000年，全世界mems的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，mems系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对cpu和ram的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于cpu和ram这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前mems系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在mems发展中需要继续解决的问题主要有：mems建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；mems的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以dna芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是dna芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种dna基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
dna芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前stanford和affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了dna芯片〖4〗。他们制作的dna芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层dna纤维。不同的dna纤维图案分别表示不同的dna基因片段，该芯片共包括6000余种dna基因片段。dna（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，dna芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着dna芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的ic芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6 结 语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代soc的发展、mems和dna芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子 产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
参考文献
[1]s.m.sze:lecture note at peking university,four decades of developments in microelectronics:achievements and challenges.
[2]bob schaller.the origin,nature and lmplication of“moore’s law”,http///research/barc/gray/moore.law.html.1996.
[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2
[4]nicholas wade where computers and biology meet:making a dna chip.new york times,april 8,1997
第13篇
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
参考文献
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[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2
[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997
第14篇
关键词：信息科学技术；教学改革；教学理念；计算机学科
北大信息科学技术学院针对北大学生的特点，把培养目标定位在培养具有国际视野的领域领军人才上，具体讲就是培养具有原创能力的研究型人才、具有集成能力的工程型人才和具有组织能力的管理型人才。为了实现上述培养目标，学院秉承了北京大学“加强基础，淡化专业，因材施教，分流培养”的理念，在教学改革中强调了“拓宽夯实知识基础，培养锻炼综合能力”的基本原则，关注了如下三方面的工作：一是结构化的教学体系框架设计：构筑能够灵活调整课程安排、教学内容和教学形式的教学体系框架，适应本学科发展迅速和与产业结合紧密的特点。二是宽广和扎实结合的基础课程设置：依托北大的人文学科优势培养学生的人文基础，依托北大的理科优势夯实数学物理基础。依托北大计算机学科的历史积淀强化算法和软件编程基础，依托学院的电子科学技术学科加强硬件基础。三是面向能力培养的学习环境建设：营造敢于表达、质疑、挑战、犯错和承担的学术氛围，建设面向基础知识和动手能力的实验教学课程体系，建立结合真实科研任务的、与研究生同等条件的科研实习制度。
本文将对这些前期教改实践做一个简要总结。
一、结构化的教学体系框架设计
信息学院目前有四个本科生专业，分别为计算机科学与技术、电子学、微电子学和智能科学。其中前三个是成立学院时就有的专业，而第四个是学院成立后设立的全国第一个智能科学专业。在原有的教学体系中，每个专业的课程自成体系。一方面每个专业的学生知识面较窄，不利于学生适应快速发展的社会需求；另一方面有些课程在不同专业重复设置，浪费教学资源。学院成立后我们制定了新的本科生教学计划，打通一年级四个专业方向课程，并在2005年、2007年两次进行了修订。我们提出了重视基础，分阶段、多层次的模块式教学计划，把课程分成三个阶段安排(一年级、二年级和高年级三个阶段)，除学校公共必修课外，把课程分成四个层级：学院公共必修课、专业必修课、专业核心选修课、任选课。
为了加强基础、淡化专业，一年级统一安排数学、物理、计算机和电路方面的基础课(如数学分析、高等代数、电磁学、力学、计算概论、程序设计实习、数据结构与算法、微电子与电路基础等)，使得不同专业的同学在软硬件方面都得到加强。2007年的修订计划，更加体现出北京大学重基础重创新思维的培养特色。以学生为本，课程设置将数学、物理、计算机等方面的基础课，分别开设AB两级不同深度要求的课程。打造研究型、综合型(宽口径型)、应用型培养模式，以适应兴趣和特长不同的学生。另一方面，在一年级第一学期开设“信息科学技术概论”，请学院里资深的专家教授向学生讲解信息科学技术领域各学科的发展和最新成果，各专业的知名教授学者(包括院士、长江学者等)都亲自给学生授课，开阔了学生的视野，激发了学生的学习兴趣。二年级分为两个大方向，计算机和智能科学的方向以及电子和微电子的方向。到了高年级，则根据不同的专业和学生志向安排更具选择性的专业课程。
在学院本科教学框架体系下，计算机学科的本科教学体系由五大基础(数学物理基础、程序设计基础、专业数学基础、硬件基础、系统软件基础)、三大系列专业课(计算机理论、计算机核心技术、计算机应用和新技术)和本科生科研实习组成。在整个课程体系中，程序设计基础、硬件基础、系统软件基础和全部的计算机核心技术、应用及新技术课程中都有大量的实验教学内容。
二、关于计算机学科知识基础的讨论及相应课程的设置
随着计算机学科的内涵和外延的不断丰富，与计算机学科相关的领域不断增加，各种理论、技术、应用层出不穷。我们不可能在本科四年的时间里向学生传授所有与计算机学科相关的知识，因而要仔细讨论清楚到底哪些内容是相对更基础的是必须掌握的，哪些实验对训练学生基本动手能力更为有效，什么样的教学模式对学生未来的发展更为有利。回答上述问题需要考虑以下几个因素；(1)计算机学科未来发展趋势预测及国家发展对计算机人才的需求。(2)计算机学科的知识体系及各部分之间的拓扑关系。(3)学生的特点和兴趣。(4)学生培养的目标和定位。(5)现有师资力量和对未来师资力量发展的计划。如果前四点决定了我们需要培养怎样的人才以及如何培养，那么第五点将决定我们究竟能否做到我们想要做的。
北京大学信息学院由计算机科学与技术、电子学、微电子学和智能科学系组成，拥有开设各类课程的硬件环境和师资力量。学院的成立为调整每个专业方向的课程设置提供的可能性。在学院的框架下，由知名学者联合为全院新生开设了信息科学技术概论。计算机专业的本科课程在硬件、程序设计基础和智能方面都有所加强，而通过和数学学院、物理学院的联合，为学生提供了多种的数学物理基础组合课程。总体来说，北大信息学院计算机专业方向的课程体系包括数学基础(有A(数学分析+高等代数)、B(高等数学+线性代数)两种难度选择)、专业数学(集合论、代数结构、数理逻辑、概率统计)、物理基础(有ABC三种难度可供选择)、程序设计基础(计算概论、程序设计实习、数据结构与算法、数据结构与算法实习、算法分析与设计)、硬件基础(微电子与电路基础、基础电路实验、数字逻辑、数字逻辑实习、微机原理、微机原理实习、计算机组织与体系结构、体系实习(待建设)、系统软件基础(操作系统、操作系统实习、编译原理、编译实习、计算机网络、计算机网络实习)、三个方向的系列选修专业课程和科研实习(一年以上)与毕业论文(全院范围评选十佳和优秀论文)。
北大信息学院计算机专业课程体系中比较有特色的内容是：(1)数学和理论课程丰富(由于联合了数学学院和智能科学系)。(2)大部分基础课程的实习内容单独设课，时间为一个学期，要求分组完成比较大的项目，对学生充分理解理论课程的内容，提高动手实践能力很有帮助。(3)与本系教师研究方向相关的课程内容丰富且课程门数呈上升趋势。
三、加强基础实验教学建设，重视实践能力培养
结合本院学生80％继续深造的具体情况，我们制定了“能力培养为纲、知识传授为目；基础知识为体、专门技术为用；避免急功近利、强调后发优势”的教学指导方针。具体来讲就是在打好数学物理基础的同时，强化实验教学环节，尤其是设计和创新型实验教学的环节，使学生养成探究各种知识理论的来源和适用范围的习惯。
在提高实验教学质量方面，学院也作了多种尝试，其中最典型的是在提高学生程序设计和实现能力方面，自主研发了“百练”程序在线评测系统。该系统在基础实验教学中被广泛应用，并辐射至全国全球。“百练”程序在线评测系统是一个基于万维网的服务系统，全天24小时向全球提供服务。用户在练习某个题目时，只需要将源程序通过网页提交，在几秒钟之内就会得到正确与否的回答。“百练”对于程序的评判是极为严格的，学生的程序根据系统给出的输入数据进行计算并输出结果。“百练”在服务器端编译、运行被提交的程序，取得输出结果和标准答案对比，必须一个字节都不差程序才能算通过。这对于培养严谨、周密的程序设计作风极为有效，学生必须考虑到每一个细节和特殊边界条件，而不是大体上正确就能通过。传统的人工评判是难以做到这一点的。使用“百练”系统进行程序设计类相关课程教学时，一方面可以在网上布置作业题目，学生随时完成作业、提交并获得评测结果，减轻了教员批改作业的负担同时增强了批改的准确性；另一方面教员亦可在网上监督学生作业完成情况，并就存在的问题进行解答。网上实时的编程考试，更能考察出学生的动手能力，同时有助于威慑和杜绝作弊现象。五年的教学实践表明，“百练”系统在提高学生程序设计能力和编程的熟练和准确性方面起到了突出的作用。“在“百练”上做题对你创造力和思维能力都是种挑战，有助于戒骄戒躁，任何一个字节都要处理得当，否则就会出错。这不但可以使你懂得理论，而且使你真正开始写自己的程序。”这是06级一位本科生的最深感受。四、参与科研项目，培养研究和创新能力
信息科学技术学院建立了一整套本科生科研实习制度，将科研实习与本科生课程训练并列为本科生培养的两个组成部分。在一、二年级学生中遴选一些基础好的学生通过“校长基金”、“若政基金”、“教育部大学生科研实践计划”、教师自筹等项目进入课题组参与科研项目的研究。三年级时，各个研究所实验室制度化招收实习本科生，包括组织报名、考核、录取、基础培训、规章制度培训、前沿介绍、与学生讨论确定选题，之后进入与研究生同样的培养模式进行培养。四年级时，所有没进入实验室实习的学生通过双向选择进入实验室完成本科论文。
“在和高年级学生的协作中，我们学到的不仅是知识，而且还有一种信念，大家为同一个项目互相合作，以我们自己的方式鼓励自己，如果我们能保持这种心态，我们一定能取得更大的成就。”已毕业的一位03级本科生认为，本科参加院里的科研实习，除了培养动手能力、科研创新能力之外，更重要的是培养了她的团队协作能力。
让本科生从一年级开始就陆续进入实验室，跟随导师和硕士生博士生参与真实课题研究。这样做的好处是：(1)让学生提前感受研究的文化氛围，培养科学素养。(2)通过科研，充分认识数理基础的重要性，积极主动奠定坚实基础。(3)导师和学生互相沟通了解，提高研究生生源质量。(4)提前培养专业基础知识，将研究生培养延伸至本科，有助于出高质量的研究成果。
信息科学技术学院有1个教学研究所和11个科研研究所，其中有2个国家重点实验室、6个部委级重点实验室，承担了国家863、973、自然科学基金项目100多个，每年纵向科研经费6000多万，为本科生就读期间直接参加科研工作提供了条件。近几年在一些研究基金的资助下很多本科生在研究所里受到很好的训练，参与完成了重大科研课题，发表了高水平的论文。
五、科研团队建设系列课程，促进科研成果向教学转化
计算机系的教师是以研究所为单位组织的。每个研究所的教师有一个共同的大的研究方向。计算机系本科生课程分为基础课和专业课两个层面，针对这两种课程，教师有两种组织方式，一方面从各个研究所抽调有经验的老教师和年富力强的中青年教师组织成基础课教学团队，负责全院基础课程的建设，例如计算概论教学团队、程序设计实习教学团队、数据结构与算法教学团队：另一方面，教师按研究方向组织成系列专业课程授课团队，负责建设各个研究方向的系列课程，例如数据库方向教学团队、计算机网络方向教学团队、软件工程方向教学团队、计算机理论方向教学团队、人机交互方向教学团队、人工智能方向教学团队、数字媒体方向教学团队等等。每个研究方向的教学团队负责建设一个方向的系列课程，保持课程内容与学科发展的同步，并设计使学生在该领域掌握相应技术基础的递进式系列课程。这样做的好处是：(1)教师在自己的研究方向上开课，可以随时将研究进展注入课程内容，可以讲得更生动。(2)教师可在课上物色对本方向感兴趣的学生，使他们加入到自己的研究团队。(3)不同研究方向的系列课程在给学生提供更多选择的同时，也形成了适度的竞争，如果没有学生选修自己研究方向的课程，一定程度上会影响本方向的研究生生源质量。(4)基础课的教学团队教师来自不同的研究方向，在基础课程内容的设计上可以更好地兼顾不同方向学生对基础的要求，因此可以建设内容更加合理的基础课程内容。
以科研团队建设系列专业课程的模式促进了科研成果向教学的转化。例如，在中国教育网格研究项目支持下，学院自主研发的大学课程在线系统成为中国互联网上最大的大学教育资源之一。“大学课程在线系统”目前拥有4 970个大学课程视频，约84 000个小时每天超过1000个不同的用户IP地址访问，36所大学加入，成为中国互联网上最大的教学资源之一。
第15篇
电子信息科学与技术专业基本设置在理科或与物理相关的院系,这与各院校授予理、工学士学位基本是相匹配的。但大多数院校,尤其是原重点综合性和重点理工院校的这个专业是从专业目录调整前的相关专业演变而来,从课程设置来看,相当大部分院校此专业与电子技术或电子信息工程或电子科学技术,甚至与计算机应用与通信等专业差别不大。电子信息产业是一项新兴的高科技产业。该产业的长足发展,直接推动了电子信息类毕业生的就业工作。电子信息科学与技术专业通常是一所大学中比较热门的专业,是不少优秀考生的首选。同时,电子信息科学与技术专业毕业生在理论基础方面比较扎实,按理说也应当是用人单位的首选。但是不少用人单位反映,该专业毕业生虽然了解的知识很多,但是许多毕业生存在动手能力差、对工具和方法的应用不熟、经验不足、缺乏独立解决问题的能力、缺乏实现抽象模型和软件系统方面的能力等问题。而且由于电子信息科学与技术专业的专业特征不明显,因而缺乏竞争力。我院是有近50年历史的地方理科院系,在教学、科研方面都有着良好的基础,基础设施也有一定的规模。如何结合我院良好的理科教育基础,建设特色鲜明的电子信息科学与技术专业,是同类型理科院校面临的共同问题。在专业建设中,主要存在的问题为:一是,专业范围不容易界定,电子信息涵盖的范围极其广泛,并且处于不断发展和扩充之中,使得该专业的建设方面表现出了一定的不适应性或盲目性[3]。尤其,我校还有相近的电子信息工程专业。本专业的课程体系、发展方向、专业特色等是影响学科建设和学生就业的严重问题。二是,缺乏有着本专业系统教育背景的教师。三是,实践实习的校外基地建设与社会支持力度难以满足教学要求。四是,教学方法及思路的更新要求。因此,从目前本专业的现状来看,有很多方面与现阶段的培养目标是不相应的,特别是在专业课程设置与实验室建设两个方面,这就无法为人才培养体系创造和谐的环境条件,也就无法培养合格的人才。
磁电子方向课程群的构建
针对上述问题,通过这几年广泛深入地调查、分析和研究,我们明确了电子信息科学与技术的发展方向;明确了地方经济发展规划方向,特别是电子行业的主流方向;明确了湖北省对电子技术人才的需求;了解了湖北省各高校特点和专业设置现状。结合我校特点与我院师资优势,我们逐渐探索出一条适合我院电子信息科学与技术特色专业建设的路子,逐步形成了以磁电子器件应用和磁电子信号处理为专业发展方向,以数理类、磁电子技术类和信息处理类为主要课程体系,以磁电子器件应用实验室、磁电子信息处理实验室、EDA与嵌入式系统实验室的建设为支撑,以校外实习和创新基地为补充的一个本专业人才培养体系。
1磁电子技术微电子材料与器件是二十世纪人类最伟大的创造之一,但是没有利用电子自旋特性。随着科学技术的发展,半导体组件的尺寸缩小到纳米级后,许多原有宏观特性将丧失,必须采用电子的自旋特性来解决半导体的尺寸效应问题。自旋电子学正是在这样的背景产生的。自旋电子学是一门以研究纳米尺度范围内电子的自旋特性为主要内容的一门交叉学科。自旋电子学,亦称磁电子学,它是磁学与微电子学相结合的产物。采用磁电子材料制造全新的或者高性能的器件,与传统半导体器件相比,具有大幅度降低能量消耗、增加集成密度和提高数据处理速度等优点。磁电子器件广泛应用于磁场感应、高速信号耦合和数据存贮等领域。磁电子材料及器件是目前国际学术界的一个热门研究领域。根据巨磁阻(GMR)效应[4-5]和自旋隧道(MTJ)效应[6]制成的各类先进磁敏器件迅速走向商品化。磁电子器件包括磁性传感器、磁性隔离耦合器和磁性存储器的市场前景巨大,未来年销售额估计将高达1000亿美元[7]。在2008年11月湖北召开的第十三届全国磁学和磁性材料会议上,磁电子材料和器件的研究被认为是事关中国能否赶上世界第四次科技发展浪潮的一个关键。目前,由东方微磁公司在湖北宜昌投资兴建的磁电产业园第一条磁电子芯片生产线已经建成,预计在未来几年,对具有磁电子技术背景的毕业生的需求呈上升趋势。
2磁电子方向课程设置磁电子方向课程群由微电子电路基础、固体物理导论、磁电子学与传感器与检测技术等四门课程组成。该方向培养的总目标是夯实专业基础,加强实验技能,强化工程意识,拓宽专业口径,突出磁电子应用特色。
(一)理论教学环节
微电子技术课程: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、组装等一系列专门的技术,其教学内容非常丰富,并要求学生有良好的数学、物理、材料等学科基础。教学目的是给学生打好基础,为后续课程提供基本知识。本课程课堂教学主要做法为:(1)突出基本概念、注重器件原理和模型。简化复杂的数学推导和理论分析,强调对基本原理和规律的理解和掌握。(2)以应用能力培养为导向,强调实用性和简明性。在讲清模型的简化条件和物理意义的基础上,重点介绍模型的应用方法和技巧。固体物理导论主要教学内容是从晶体结构、晶格振动和电子运动的理论出发,通过引入各种元激发的模型、概念,为学生系统介绍了固体的热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质及力学性质。是磁电子学的先修课程。磁电子学课程:根据我校本专业的发展方向和培养目标,所确定的主要教学内容包括磁电子学的基本概念、巨磁电阻(GMR)效应、自旋隧道(MTJ)效应、和磁电子学的应用等。由于学生相关物理基础相对薄弱,讲授本课程的主要做法是:(1)加强巨磁电阻(GMR)效应与隧道巨磁电阻内容的讲述,简要介绍典型的巨磁电阻传感器的工作原理。(2)磁电子学的应用是本课程的讲授重点,讲授内容包括磁电传感的应用、磁记录读出磁头、磁电阻随机存取存储器、自旋晶体管和量子计算机等,以培养应用能力为主要目标。传感器与检测技术课程:该课程在教学内容的选取上,以“必需、够用”为度,舍弃繁杂的理论分析,突出基础理论知识和实际操作技能。同时,注重吸收传感器与检测技术领域的新知识、新技术,并将磁电传感器单独设置为项目,便于教师根据科研项目的实际情况选择教授。
(二)实验教学环节
表1中给出了该专业方向所开设的实验情况,这些实验项目有许多来源于教师的科研课题,主要以设计性、综合性和研究性实验为主,鼓励学生自己设计、自己动手制作和开发研究,同时还鼓励学生积极参与导师的科研工作和科技创新大赛,指导学生撰写和发表研究论文。该实验教学环节体现了教学与科研的有机结合,不仅有利于师资水平的提高、教学内容的更新、传统专业的改造以及新专业的增建,更有利于新学科、交叉学科的形成与发展。
课程建设效果
1优化了课程体系,提高了教学质量在规定专业方向磁电子课程群后,学院组成了课程建设小组,加强了对专业方向课程群的建设与改革,提高了课程群的教学质量。同时学生对培养目标、就业方向更明确,有效的提高了学习的积极性和主动性,教学质量得到明显提高。
2加强了学生的专业基础,优化了学生的知识结构构建专业方向课程群后,学生对所学专业课程之间的关系比较清楚,学习时目标明确,能很好的处理各门课程学习的关系,能注重基础、抓住重点,学深学透。同时对其它相关基础课程如电路分析、电子技术基础能下功夫学好。在专业课程的学习中,学生能有的放矢地加强自己专业基础的学习和工程技术能力的训练,学生的知识结构得到了优化,工程应用能力得到了提高。
3培养了学生的创新意识和创新能力根据其反映的学科前沿研究和最新进展的研究信息等优势,有效的培养了学生对知识的理解能力和应用能力,大大提高了学生的创新意识和创新能力,同时也使学生成为教学过程的主动参与者,将研究与实践结合起来,提高了解决问题的能力。
