王尚，冯佳运，张贺，刘威，田艳红

（哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001）

1 引言

集成电路产业是支撑国家经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，集成电路技术已成为实现科技强国、产业强国的关键技术之一[1]。在后摩尔时代，高密度三维集成、CMOS 技术与先进工艺成为支撑器件小型化、多功能化和高度集成化进程的关键技术。在当前国际形势下，全球已开启了新一轮半导体国际竞争。2022 年2 月，美国通过《2022 年美国竞争法案》，同月欧盟通过《芯片法案》。2021 年，日本、韩国也表示将在未来十年投入巨额资金，支持半导体产业。

与欧美日等发达国家、地区相比，我国在集成电路制造技术方面尚有一定差距，但是在电子封装技术领域具有一定优势，尤其是在系统级封装、晶圆级封装和倒装焊技术领域已基本接近国际先进水平，且我国具有全球规模最大、增长最快的市场需求，发展先进的芯片封装测试产业，成为我国集成电路产业制胜的关键。但与此同时，我国仍长期进口尖端芯片。2021年，我国的进口芯片贸易额仍在4 400 亿美元左右，弱化了中国企业的原创能力。当前我国各类封装人才紧缺，尤其是缺乏高端人才。我国芯片设计、芯片制造和封装测试的人才缺口达54.1 万人[2]。为了培养优秀人才，缩短与发达国家的差距，我国相继出台了一系列政策，并成立了集成电路一级学科。在这一背景下，探索集成电路新兴交叉学科人才培养体系的创新建设，培养适应国防和社会需求的新时代高端人才，成为电子封装专业在新形势下的主要目标之一。

2 海外集成电路人才培养政策与培养模式

集成电路技术不断发展，新的技术不断涌现，而且呈现出企业研发速度高于高校科研产出的趋势。传统的专门人才培养方式已不能满足相关产业的需求。因此，外国政府、工业界和高校开始探索如何对集成电路人才培养体系进行革新，以满足集成电路产业对人才的需求。集成电路产业较为发达的日本、韩国充分利用自身半导体企业的优势，不断强化产学研发展战略。而高等教育发达的欧美国家鼓励高校开展集成电路相关的教学、科研工作。

2.1 日韩集成电路人才培养政策与培养模式

日本的半导体产业起步较早，曾一度超过美国，占据全球半导体市场份额的一半，但由于美日贸易冲突等问题，其产业受到严重打击。索尼、东芝等知名企业预测日本相关产业未来的工程师缺口约为3.5 万人。2022 年起，上述企业与日本各工科院所合作，为芯片相关研究投入更多资金，设立更多的人才培养项目，以应对人才短缺的问题。

韩国也是半导体器件制造大国，其产能占全球芯片制造业的18%，在存储领域优势显著，拥有三星和SK 海力士两大明星企业。为了促进相关领域的人才培养，韩国于2021 年5 月发布了国家级战略《K－半导体战略》，旨在增加27 万芯片领域就业岗位，并在未来十年培养1.44 万名学士、0.7 万名硕士和博士、1.34 万名实操型人才；利用其积累的半导体企业优势，联合三星、SK 海力士等企业与韩国科学技术院共同开展产教融合的人才培养工作；聘请行业博士级教授，扩大产学合作和研究项目，同时大力拓展与海外世界一流大学人才交流的途径。以三星半导体为例，其在2021 年与韩国科学技术院联合培养半导体工程师，计划在未来五年内培养500 名行业人才，并与首尔大学签约，资助AI 半导体联合产业的相关研究。

2.2 欧洲集成电路人才培养政策与培养模式

欧洲在与芯片设计和制造相关的特定领域拥有强大的能力，但整体产业链不够完善。因此，近年来欧洲陆续出台了多项指导政策。如2020 年7 月的《欧洲技能公约》规定欧盟投资20 亿欧元到欧洲电子产业集群中，超过25 万名工人和学生的技能得到提升和再培训。《地平线欧洲计划》则强调重点投资与半导体材料和竞争前期的产学研合作，为一些高风险初创型企业提供担保金和初创支持，其2021—2022 年投资预算为147 亿欧元，预期到2027 年将达到850 亿欧元，通过产学融合提升微电子行业的未来竞争力。2022 年2 月的欧盟《芯片法案》提出，到2030 年将欧洲占全球芯片市场的份额提高到20%。其中强调解决技能人才短缺的问题，提供高素质的劳动力。在学术培养方面，欧洲国家推出了FabCat 计划，旨在战略性复苏欧洲半导体工厂。赫罗纳大学、加泰罗尼亚理工大学、巴塞罗那大学、罗维拉－威尔吉利大学、巴塞罗那商会、赫罗纳商会、赫罗纳新技术公司协会等加入了该计划。同时，欧洲还利用产业集群优势加强英特尔等国际半导体巨头与欧洲大学、研究机构的长期合作，如荷兰的代尔夫特技术大学、比利时的欧洲微电子研究中心、法国的CEA-Leti 和德国的弗劳恩霍夫研究所等。

2.3 美国集成电路人才培养政策与培养模式

美国半导体产业占据全球主导地位，是“政府+研究型大学+企业”产学研深度融合的代表。美国政府、大学、企业等紧密合作、相互促进、面向市场竞争的产学研用一体化生态体系，也是促使美国发展高科技产业成功、长期领先全球的关键[3]。但在当前形势下，美国在微电子创新和制造领域的主导地位正在下降，面临着严重的芯片危机。因而近年来，美国再次开始大力发展微电子制造产业，美国厂商也在全球寻找对口人才。美国在政府层面推出了一系列政策，如《无尽前沿法案》规定了其向半导体、高性能计算、量子计算等最前沿技术领域提供物质、经济支持，《CHIPS 法案》则明确其向半导体设计和制造领域提供520 亿美元的联邦投资，《FABS 法案》推动其建立半导体投资税收抵免政策红利，为教育、产业与劳动力市场提供支持，增加就业岗位。

美国的高校在相关领域深耕多年，具备雄厚的理论基础，并一直积极与产业界合作，完善产学研培养体系。斯坦福大学与硅谷企业之间建立了命运与共的相互依存关系，对外形成技术授权和合作机制，对内形成技术转化服务体系。佐治亚理工大学的三维系统封装研究中心拥有全球最先进的电子封装研究中心，由封装之父Rao R.Tummala 和现代半导体封装之父汪正平领衔开展研究。该电子封装中心致力于三维集成电路的设计和研发，拥有185 m2的超净室和价值超过1 800 万美元的设备；三维系统封装研究中心则侧重于系统级封装的研究，已培养181 名学士、283 名硕士和198 名博士。该中心教授10 门本科课程和19 门研究生课程，与198 个公司、15 个政府机构有合作关系并建立了4 个公司。马里兰大学的Center for Advanced Life Cycle Engineering（CALCE）建立于1986年，其中的电子产品及系统研究中心是该大学工程学院中最大的研究机构之一。该机构是失效物理研究方法的创始机构之一，有效地推进了电子产品及系统的设计与分析工作，在器件可靠性研究领域居世界领先地位，与产业界合作密切。

3 我国集成电路人才培养模式

先进封装技术是集成电路制造领域的关键技术之一，通过封装技术能够实现电子产品的小型化、轻量化，进而降低电子产品的功耗、提升电子产品的带宽、减少信号的传输延迟。自20 世纪中期芯片诞生后，封装技术也应运而生，并从最初的直插型封装演进到了目前最新的2.5D、3D 封装技术。可以说，一代封装技术成就一代芯片，集成电路的发展离不开封装技术的支持和革新。在集成电路学科建设背景下继续发展电子封装技术专业，并依托电子封装技术专业培养复合型集成电路人才，将为解决我国新形势下的电子信息产业人才发展瓶颈提供又一条道路。

3.1 我国电子封装技术专业人才培养体系建设与发展现状

为满足日益增长的电子封装人才需求，我国于2007 年开设了电子封装技术专业。作为目录外国防紧缺专业，全国首批设立该专业的仅有2 所高校，分别是哈尔滨工业大学和北京理工大学。随后西安电子科技大学、桂林电子科技大学、华中科技大学、江苏科技大学、厦门理工学院等高校也相继开设了相关专业，开设电子封装技术专业的高校和主干课程设置情况如表1 所示。电子封装技术专业学科交叉高度融合，涉及到材料科学、微电子学、物理、力学、化学等多学科，各高校在电子封装人才培养方式上也经历了漫长的探索[4]。

表1 开设电子封装技术专业的高校和主干课程设置情况（排名不分先后）

北京理工大学注重培养学生具备材料工程学科、电子封装学科的有关基础理论知识与应用能力，并能够从事电子领域的科研教学工作，以及技术开发、产品设计制造、企业管理等方面工作。其开设的主干课程包括4 类课程群：电子类课程群、材料类课程群、机械类课程群、专业课程群。在实践教学方面，引入了成果导向教育方法，基于已有的教学平台和实验资源，搭建了电子封装工艺实践系列平台。包括芯片互联工艺平台、半导体制造工艺平台、表面组装工艺平台、印刷线路板制造工艺平台、微观分析平台、封装材料性能检测平台和焊接工艺试验平台。同时通过创新项目、“挑战杯”项目等活动激发学生的创新潜力，使其做到学以致用，通过实践获得扎实的理论基础和工程能力[5]。

西安电子科技大学以“电”为特色，相关专业设置于机电工程学院，从微电子工程、机械电子工程和工程热物理角度进行人才培养，设置了集中实践环节和能力素质拓展模块，通过电装实习、专业实验、机电一体化综合开发实验等实践平台培养学生的工程实践能力；在企业合作方面，与中兴通讯等企业建立了联合实验室，面向生产实际培养专门人才[6]。

桂林电子科技大学的电子封装技术专业设立于机电学院，对学生的实践环节进行改革，摒弃了“学生按照指导书做，教师按照指导书讲”的流水线式实验方式，基于专业课程案例库，建立集电子器件设计、工艺研究、仿真分析于一体的实训平台，以学习实践小组的形式开展实验，并将实验项目化，由学生自主设计实验方案，让学生主动将课堂所学应用于实践之中。此外，针对教师开展新工科教育理念培训工作，培育了一批教改项目和一流课程。通过教师的能力提升与实践平台的不断完善，面向高端电子领域培养高素质人才[7-8]。

同时，华中科技大学、江苏科技大学、厦门理工学院等高校也开设了电子封装技术专业课程，部分研究所开展了大量的先进电子封装技术研究，且均与其自身优势相结合而各具特色。

3.2 我国集成电路方向人才培养体系建设情况分析

集成电路学科包含了物理、化学、材料等基础学科，并与电子信息、仪器科学与技术、电气工程和机械工程等工程学科深度交叉融合，具备“厚基础、强实践”的特点。经过十余年的摸索，我国电子封装人才的培养已经初成体系，在一定程度上缓解了对人才的迫切需求。但在集成电路大学科发展的背景下，依靠综合各领域人才解决封装问题的模式已经不能适应技术发展的需求，需要根据其交叉学科的特点建立完整的人才培养体系。当前集成电路高端人才严重缺乏，未来之路仍然任重而道远。基于上述背景，清华大学、北京大学、中国科学院大学、复旦大学、西安电子科技大学、上海交通大学、浙江大学、东南大学、电子科技大学、华中科技大学、北京理工大学等高校相继开设了集成电路一级学科，其学科和专业设置情况如表2 所示。

表2 各大高校集成电路学院的学科和专业设置情况（排名不分先后）

清华大学目前建设有“国家集成电路人才培养基地”、“国家示范性微电子学院”、“国家集成电路产教融合创新平台”、“固体器件与集成技术教育部工程研究中心”等高水平教育科研基地，并依托于此成立了集成电路学院，设立了集成电路科学与工程一级学科博士、硕士学位授权点。其中，本科生培养采用书院培养与大类培养相结合的模式，研究生通过与各领域企业深度合作开展产教融合培养。学院还设置集成纳电子科学、集成电路设计与设计自动化和集成电路制造工程3 个二级学科，为国家集成电路相关人才培养提供支撑。

北京大学集成电路学院设立有“国家集成电路产教融合创新平台”、微米/纳米加工技术国家级重点实验室等前沿研究实验环境，主要研究方向包括新型微纳电子器件与集成、设计自动化（EDA）技术、高端芯片设计、MEMS 与集成微纳系统、宽禁带材料与器件、集成电路制造与先进封装、集成电路关键设备与材料等；与计算机、数学、物理、化学、材料等多个优势学科进行交叉融合，同时也与集成电路相关企业深度合作，构建“人才培养、科学研究、产业促进”三位一体的集成电路创新培养模式。

中国科学院大学依托原有的微电子学院建设集成电路学院。该学院设置有微电子学与固体电子学、计算机应用技术学术硕士及博士培养点以及电子信息工程硕士培养点。除了理论授课，学院还聘请了企业高管、部门经理或技术主管等企业导师参与研究生的培养指导，使学生在校时能够接受富有工程实践和技术管理能力的训练，面向行业需求培养高素质人才。

目前设立有集成电路学院的高校均发挥自身特色与优势学科，构建了多学科交叉的培养体系，同时也强调与产业结合进行产学研联合培养。但对比表1和表2 可以发现，已经开设集成电路一级学科的高校中，仅有西安电子科技大学、华中科技大学和北京理工大学3 所高校开设有电子封装技术类专业。当前各大高校在集成电路学院的学科建设和专业设置上，对电子封装技术在集成电路制造中的重要性关注不足，同时在人才培养与企业结合方面仍有欠缺。

4 哈尔滨工业大学在集成电路人才培养模式上的探索

哈尔滨工业大学的电子封装技术专业的设立依托于先进焊接与连接国家重点实验室。其前身为先进焊接与连接国家重点实验室所属的微连接与电子封装研究室，从1987 年开始进行与电子制造相关的微连接技术研究。1997 年，为适应封装技术发展的需要，研究室的目标开始转向集成电路和微电子封装技术，系统开展了电子产品的先进封装材料、互连技术、封装结构、可靠性和关键装备的研究。自专业成立以来，通过搭建生产实习与教学实践平台，与日月光、大陆汽车电子等知名企业合作，建立生产实习基地，打造了完备的本科教学和实践平台；同时还注重培养学生的工程能力与国际视野，与国际电子工业联接学会合作，开展电子封装国际标准工程师认证培训，至今已有12 届毕业生，其中完成认证培训的毕业生有100 余人，且就业率为100%，为行业输送了急需的专业人才[4,9]。

随着专业的不断发展，电子封装技术专业利用学校“一校三区”的教育研究资源与哈工大郑州研究院的实践平台，在集成电路一级学科建设过程中，积极探索本－研结合的方法，将本科生教学和研究生培养进行贯通融合，强调本科阶段打基础，硕士阶段强化研究实践，通过课程设置引导学生的科研兴趣。电子封装专业本－研结合的培养课程体系如图1 所示。

图1 哈工大电子封装专业本－研结合的培养课程体系

2022 年，哈尔滨工业大学面向国家战略急需、面向集成电路产业链的关键环节，交叉融合电子、材料、仪器等学科相关方向，成立卓越工程师学院并设立集成电路专项（集成电路卓越工程师班）。目前，集成电路卓越工程师班共设置6 个研究方向，包括集成电路设计与EDA、先进封装与系统集成、微纳器件与微系统、集成电路制造与测试装备、电子器件空间环境可靠性和柔性电子材料与器件。相应核心课程包括半导体器件物理、超大规模集成电路、集成系统与SOC、微电子工程学、集成电路封装与可靠性、半导体材料与器件、现代传感技术、精密控制及智能化等课程。专项通过郑州研究院建设集成电路实践平台，打造产学研一体的培养模式，将集成电路设计、制造、装备、封测贯通，搭建了从理论课程、国际合作培养到工程实践的完整培养体系，产学研三位一体的人才培养体系如图2 所示[10]。

图2 产学研三位一体的人才培养体系

目前，上述改革措施取得了良好的社会反响，2022 届电子封装方向硕士毕业生人均取得3 个以上录用通知，最终去向包括中国电子科技集团有限公司、中国航天科技集团公司、北京微电子技术研究所等优质央企、科研院所，以及华为、英特尔、阿里平头哥、台积电、歌尔声学、中兴微电子、TP-LINK 和紫光展锐等优质硬件公司或半导体头部企业。未来本专业还将继续探索国际化培养方法，继续深化专业改革，以培养能够适应时代、引领科技发展的复合型封装人才。

5 结束语

各国间的政治、经济与技术竞争的核心仍是人才的竞争。中华民族的伟大复兴离不开我国高等教育培养的杰出人才，为国育人是包括集成电路学科在内的每一个学科肩负的使命与担当。电子封装技术专业基于国防重大需求而生，现阶段在集成电路一级学科的建设背景下更应站在潮头，依托自身特色，促进学科交叉、积极搭建产教融合平台，在课程设置上注重实践环节，并与研究生课程衔接，通过产学研三位一体培养模式培养具备综合能力的集成电路高端复合型人才。