关键词:半导体物理实验;教学改革;专业实验
实验教学作为高校教学环节中的一个重要组成部分，不仅因为其是课堂教学的延伸，更由于通过实验教学，可以加深学生对理论知识的理解，培养学生的动手能力，拓展学生的创造思维［1，2］。实验教学分为基础实验和专业实验两部分［3，4］:基础实验面向全校学生，如大学物理实验、普通化学实验等，其主要任务是巩固学生对所学基础知识和规律的理解，旨在提高学生的观察、分析及解决问题的能力，提供知识储备［5，6］;与基础实验不同，专业实验仅面向某一专业，是针对专业理论课程的具体学习要求设计的实验教学内容，对于学生专业方向能力的提高具有极强的促进作用［7～8］。通过专业实验教学使学生能够更好的理解、掌握和应用基础知识和专业知识，提高分析问题的能力并解决生活中涉及专业的实际问题，为学生开展专业创新实践活动打下坚实的基础［9～11］。
1半导体物理实验课程存在的问题与困难
半导体物理实验是物理学专业电子材料与器件工程方向必修的一门专业实验课，旨在培养学生对半导体材料和器件的制备及测试方法的实践操作能力，其教学效果直接影响着后续研究生阶段的学习和毕业工作实践。通过对前几年本专业毕业生的就业情况分析，发现该专业毕业生缺乏对领域内前沿技术的理解和掌握。由于没有经过相关知识的实验训练，不少毕业生就业后再学习过程较长，融入企事业单位较慢，因此提升空间受到限制。1．1教学内容简单陈旧。目前，国内高校在半导体物理实验课程教学内容的设置上大同小异，基础性实验居多，对于新能源、新型电子器件等领域的相关实验内容完全没有或涉及较少。某些高校还利用虚拟实验来进行实验教学，其实验效果远不如学生实际动手操作。我校的半导体物理实验原有教学内容主要参照上个世纪七、八十年代国家对半导体产业人才培养的要求所设置，受技术、条件所限，主要以传统半导体物理的基础类实验为主，实验内容陈旧。但是在实验内容中添加新能源、新型电子器件等领域的技术方法，对于增加学生对所学领域内最新前沿技术的了解，掌握现代技术中半导体材料特性相关的实验手段和测试技术是极为重要的。1．2仪器设备严重匮乏。半导体物理实验的教学目标是使学生熟练掌握半导体材料和器件的制备、基本物理参数以及物理性质的测试原理和表征方法，为半导体材料与器件的开发设计与研制奠定基础。随着科学技术的不断发展，专业实验的教学内容应随着专业知识的更新及行业的发展及时调整，从而能更好的完成课程教学目标的要求，培养新时代的人才。实验内容的调整和更新需要有新型的实验仪器设备做保障，但我校原有实验教学仪器设备绝大部分生产于上个世纪六七十年代，在长期实验教学过程中，不少仪器因无法修复的故障而处于待报废状态。由于仪器设备不能及时更新，致使个别实验内容无法正常进行，可运行的仪器设备也因为年代久远，实验误差大、重复性低，有时甚至会得到错误的实验结果，只能作学生“按部就班”的基础实验，难以进行实验内容的调整，将新技术新方法应用于教学中。因此，在改革之前半导体物理实验的实验设计以基础类实验为主，设计性、应用性、综合性等提高类实验较少，且无法开展创新类实验。缺少自主设计、创新、协作等实践能力的训练，不仅极大地降低学生对专业实验的兴趣，且不利于学生实践和创新创业能力的培养，半导体物理实验课程的改革势在必行。
2半导体物理实验课程改革的内容与举措
半导体物理实验开设时间为本科大四秋季学期，该实验课与专业理论课半导体物理学、半导体器件、薄膜物理学在同一学期进行。随着半导体技术日新月异发展的今天，对半导体物理实验的教学内容也提出了新的要求，因此，要求这门实验课程不仅能够通过对半导体材料某些重要参数和特性的观测，使学生掌握半导体材料和器件的制备及基本物理参数与物理性质的测试方法，而且可以在铺垫必备基础和实际操作技能的同时，拓展学生在电子材料与器件工程领域的科学前沿知识，为将来独立开展产品的研制和科学研究打下坚实的基础。2．1实验基础设施的建设。2013年年底，基于我校本科教学项目的资金支持，半导体物理实验教学团队通过调研国内外高校现行半导体物理实验教学资料，结合我校实验教学的自身特点，按照创新教育的要求重新设计了半导体物理实验内容，并根据所开设实验教学内容合理配置相应的实验仪器设备，新配置仪器设备具有一定的前瞻性，品质优良，数量合理，保证实验教学质量。由于作为一门专业实验课，每学年只有一个学期承担教学任务，为了提高仪器设备的利用率，做到实验设备资源的不浪费，计划成立一间半导体物理实验专属的实验室，用于陈放新购置的实验设备，在没有教学任务的学期，该实验室做为科研实验室和创新创业实验室使用。通过近三年的建设，半导体物理实验专属实验室———新能源材料与电子器件工程创新实验室建成并投入使用，该实验室为电子材料与器件工程方向的本科生毕业论文设计以及全院本科生的创新创业实验设计提供了基本保障，更为重要的是该实验室的建成极大地改善了半导体物理实验的原有教学条件，解决了实际困难，使得半导体物理实验教学效果显著提升。不仅加强了学生对专业核心知识理解和掌握，而且启发学生综合运用所学知识创造性地解决实际问题，有效提高学生的实践动手能力、创新能力和综合素质。2．2实验教学内容的更新。半导体物理实验是一门72学时的实验课，在专属实验室建成后，按照重视基础、突出综合、强调创新、提升能力的要求，逐步培养与提高学生的科学实验素质和创新能力，构建了“九—八—五”新的实验内容体系，包括如下三个层次(表1)。第一层次为“九”个基础型实验，涵盖对半导体材料的物理性质(结构、电学、光学)的测定，通过对物理量的测量验证物理规律，训练学生观察、分析和研究半导体物理实验现象的能力，掌握常用基本半导体物理实验仪器的原理、性能和测量方法等。第二层次为“八”个提高型实验(综合、应用性实验)，学生通过第一层次的实验训练后，已掌握了基本的实验方法和技能，在此基础上，开展综合性实验，可以培养学生综合运用所学知识以及分析和解决问题的能力。通过应用性实验培养学生将来利用设备原理从事生产或者技术服务的能力。第三层次为“五”个设计创新型实验，学生需运用多学科知识、综合多学科内容，结合教师的科研项目进行创新研究，通过设计型实验可以锻炼学生组织和自主实验的能力，着力培养学生创新实践能力和基本的科研素质。每个基础型实验4学时，提高型实验8学时，创新型实验12学时，规定基础型为必修实验，提高型、创新型为选作实验。九个基础型实验全部完成后，学生可根据兴趣和毕业设计要求在提高型、创新型实验中各分别选做一定数量的实验，在开课学期结束时完成至少72个学时的实验并获得成绩方为合格。2．3实验教学方式的优化。在教学方式上，建立以学生为中心、学生自我训练为主的教学模式，充分调动学生的主观能动性。将之前老师实验前的讲解转变为学生代表讲解实验内容，然后老师提问并补充完善，在整个实验安排过程中，实验内容由浅入深、由简单到综合、逐步过渡至设计和研究创新型实验。三个层次的实验内容形成连贯的实验梯度教学体系，在充分激发学生学习兴趣的同时，培养学生自主学习、自发解决问题的能力。2．4实验考核机制的改革。目前大部分实验课的成绩由每次实验后的“实验报告”的平均成绩决定，然而单独一份实验报告并不能够完整反应学生的实际动手操作能力和对实验内容的熟悉程度。因此，本课程将此改革为总成绩由每次“实验”的平均成绩决定。每次实验成绩包括实验预习、实验操作和实验报告三部分，实验开始前通过问答以及学生讲解实验内容来给出实验预习成绩;实验操作成绩是个团队成绩反映每组实验学生在实验过程中的动手能力以及组员之间的相互协助情况;针对提高型和创新性实验，特别是创新性实验，要求以科技论文的形式来撰写实验报告，以此来锻炼本科生的科技论文写作能力。通过三部分综合来给出的实验成绩更注重对知识的掌握、能力的提高和综合素质的培养等方面的考核。
3半导体物理实验课程改革后的成效
半导体物理实验在我校本科教学项目的支持下，购置并更新了实验设备建立了专属实验室，构建了“九—八—五”新实验内容体系，并采用新的教学方式和考核机制，教师和学生普遍感觉到新实验教学体系的目的性、整体性和层次性都得到了极大的提高。教学内容和教学方式的调整，使学生理论联系实际的能力得到增强，提高了学生的积极性和主动性。实验中学生实际动手的机会增多，对知识的渴求程度明显加强，为了更好地完成创新设计实验，部分本科生还会主动去查阅研中英文科技文献，真正做到了自主自觉的学习。通过实验课程的教学，学生掌握了科技论文的基本格式，数据处理的图表制作，了解了科学研究的过程，具备了基本的科研能力，也为学生的毕业设计打下了良好的基础。与此同时，利用新购置的实验设备建立的实验室，在做为科研实验室和创新创业实验室使用时，也取得了优异的成绩。依托本实验室，2015年“部级大学生创新创业训练计划”立项3项，2016年“部级大学生创新创业训练计划”立项4项。
4结语
改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其 发展 模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、 台湾 的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”，这是客观 经济 规律 所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。
技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的 研究 。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但 科学 界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。
投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币 计算 ，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业 发展 制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的 问题 。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：
需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微 电子 领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的 科技 规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划 方法 需要改进。
半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业 应用 具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。
要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向
我国 目前 科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（dram）和微处理器（mpu）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（asic）各控制应用领域；信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给 企业 寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和pc机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥政府主导作用，贯彻产业政策
要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。
·在 发展 规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。 目前 许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微 电子 园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和 企业 策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。
放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证ic卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保ic卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。
深化 经济 体制改革，营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组，按 现代 企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍，大力吸引海外优秀人才
高 科技 人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。
从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与 教育 队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺 研究 人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。
充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议：
·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）
集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。ic专业生产厂和分散的无生产线（fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。
从战略角度看，国家有必要在突破cpu和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业 发展 有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（soc）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（ip）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进 企业 间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微 电子 研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和 研究 所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和x射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）
同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、 经济 实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。
作为发展
改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其 发展 模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、 台湾 的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”，这是客观 经济 规律 所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。
技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的 研究 。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但 科学 界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。
投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币 计算 ，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业 发展 制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的 问题 。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：
需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微 电子 领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的 科技 规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划 方法 需要改进。
半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业 应用 具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。
要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向
我国 目前 科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（dram）和微处理器（mpu）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（asic）各控制应用领域；信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给 企业 寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和pc机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥政府主导作用，贯彻产业政策
要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。
·在 发展 规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。 目前 许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微 电子 园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和 企业 策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。
放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证ic卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保ic卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。
深化 经济 体制改革，营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组，按 现代 企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍，大力吸引海外优秀人才
高 科技 人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。
从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与 教育 队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺 研究 人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。
充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议：
·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）
集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。ic专业生产厂和分散的无生产线（fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。
从战略角度看，国家有必要在突破cpu和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业 发展 有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（soc）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（ip）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进 企业 间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微 电子 研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和 研究 所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和x射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）
同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、 经济 实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。
作为发展
关键词：专业建设；学科建设；品牌专业；新专业；信息与通信工程学科
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）44-0219-04
学科发展与专业建设是支撑与推动大学运行的两翼。作为以人才培养为主要工作内容的高等学府，通过加强学科建设，促进专业建设水平的提高，继而提高人才培养的质量，是一条行之有效的途径。通过加强信息与通信工程学科的建设，我们以重点专业为依托，调整专业结构，拓宽专业口径，改造原有优势专业通信工程、电子科学与技术、电子信息工程和电子信息科学与技术，培育品牌专业和特色专业。为使专业设置、课程体系建设能够满足行业企业需求和学生就业需要，对接产业结构、优化专业结构，我们合理设置光源与照明新专业。建设与区域经济发展密切相关、行业特色鲜明、模式先进的重点专业，形成全新的专业人才培养方案，显著提高专业整体建设水平。
一、学科建设和专业建设的辩证关系
学科建设是龙头，专业建设是依托。学科从本源上讲，要先于专业，是专业的基础，但是学校的首要功能是人才培养，其次才是科学研究。所以学校建设，首先是进行专业建设，然后才能进行学科建设。若从发展和提高这个角度来讲，学科建设则是学校建设的龙头。因为学科不仅先于专业，而且高于专业。专业不论是学科的分化，还是学科的综合，都是以学科为基础的。要提高专业水平，必须以提高学科水平为前提，所以学校建设必须以学科建设为龙头[1]。我们提出学科建设和专业建设中应做到兼顾发展，协调发展，坚持以学科建设为龙头，以专业建设为依托，统筹规划，整体推进，避免投入分散、建设重复，从而使有限的办学资源得到充分利用。天津工业大学电子信息与工程学院信息与通信工程一级学科是天津市高校“十二五”综合投资规划二类学科。通信与信息系统二级学科是天津市高校“十一五”综合投资规划重点建设学科，电子科学与技术学科为该学科的支撑学科。在“十五”期间，通信与信息系统学科为我校天津市“十五”重点建设学科“计算机应用技术”的支撑学科。经过“十五”、“十一五”和“十二五”建设，本学科发展迅速，在队伍建设、平台建设、科研等方面已具有一定的基础。从建院以来，学院就始终坚持“以学科建设为龙头，以教学为支撑，以科研为骨架，做好龙头，做实支撑，做强骨架”的指导思想。为了作好龙头工作，早在建院时就成立了学科建设办公室，负责全院学科建设的统筹和规划。我们充分认识到学科建设不是一项独立的工作，需要聚全院之力，形成合力，共同努力，才能取得实效。因此围绕学科建设这个龙头开展各自的工作，我们注重发动学院各系部主任共同参与学科建设管理工作中来。这样使得针对学科和专业建设的院领导、各系部主任能够根据学院的总体学科和专业发展规划，来具体制定本系部的工作计划，避免了以往各自在科学研究方向凝练、人才引进，设备和资金投入、基地建设等方面的盲目性和分散性。在学科建设和专业建设中做到兼顾发展，协调发展，尤其对于新建学院，在财力有限的情况下，做到“有所为，有所不为”。十多年的实践表明，这样的管理方式对学科和专业建设起到了重要的作用，是一条很好的途径。通过加强学科建设，促进了专业建设水平的提高，从而提高了人才培养的质量。
二、学科发展促进原有优势专业的建设
依托于天津市高校“十五”、“十一五”、“十二五”重点学科建设，我们加强了通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、电子信息科学与技术等专业的改造，积极探索传统专业与现代科学技术结合的有效途径，保持学科专业的优势与特色，不断充实专业内涵，拓宽专业口径，推进专业品牌建设。我校1999年设立了通信工程专业，2000年开始招生。自开设以来学校非常重视该专业的建设，并列为重点建设专业。在“十五”期间，通信工程专业作为天津市“十五”重点建设学科专业，得到了天津市“十五”重点建设学科和中央地方共建投资的经费支持；在“十一五”期间，该专业继续得到了天津市高校“十一五”综合投资学科建设项目、天津市重中之重学科“通信与信息系统”和中央地方共建的经费支持。获得了与该专业相关的信息与通信工程一级学科下所有二级学科通信与信息系统、信号与信息处理的硕士学位授予权。多年来，通信工程专业坚持以社会需求为导向，以学科建设为龙头，以深化改革为动力，以本科教育为主体，以应用型人才培养为定位，全面培养和造就厚基础、宽口径、具有创新精神和实践能力的高级专门人才的专业建设思路。
1.在本专业人才培养方案方面，开展了“面向天津市信息产业链，产学研结合培养应用型高级专门人才”子项目“面向天津市产学研结合本科通信工程专业人才培养模式研究”研究，建立了与之相适应的课程体系，并加强推广应用，并获得了国家教学成果二等奖；建设了《电路理论》、《通信原理》市级精品课程，《高频电子技术》和《信号与系统》校级优秀课程；依据所建立的课程体系和课程建设要求，积极改革教学内容，出版了适应该培养模式下的《电路理论》、《高频电子技术》（教育部“十一五”规划教材）、《数字图像处理技术与应用》（教育部“十一五”规划教材）、《现代通信原理及应用》（天津市“十五”规划教材）和《计算机通信网》等系列教材。
2.学科建设的内涵建设使通信工程专业的师资队伍大为改善，建立了一支以博士、教授为骨干力量的高水平师资队伍，高级职称教师比例为35%，具有博士学历的比例为44%，另有5位青年教师在在职攻读博士学位。学科建设过程中研究方向的凝练进一步提高了科学研究理论水平，实验室建设成为教学、科研、学术活动、青年教师培养的基地。高水平学科培养的大量高素质硕士和博士，对于本科生进一步深造起到引领示范作用，为学生今后的深造与发展创造了空间。
3.为培养具有创新能力、创造能力、实践能力和就业能力的通信工程专业应用型人才，开展了校企合作办学“第二校园计划”，建立了以摩托罗拉（天津）电子有限公司、飞思卡尔半导体（天津）有限公司为基地的“第二校园”，以天津市北海通信技术有限公司、南大通用公司、天津市中环电子信息集团有限公司、准讯电子、森特尔新技术有限公司、南大强芯半导体芯片设计有限公司、海博光电科技有限公司、天津市智博通讯有限公司、深圳骏遒电子有限公司和深圳讯方公司等为实践平台的工业级实习基地，培养了一批优秀的本科毕业生。
4.面向学生建立了多层次学科竞赛平台，支持学生参加部级、市级及学校组织的各项科技竞赛，在参加比赛的过程中锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力。通信工程专业学生目前已多次参加全国大学生电子设计竞赛、Freescale电子设计竞赛、数学建模、“创兴杯”大赛等重大赛事，并取得了优异的成绩。
依托于天津市高校“十五”、“十一五”、“十二五”重点学科建设，通信工程专业办学条件日趋完备，专业水平显著提高，正逐步向教学—实践—就业的一体化培养模式目标迈进，是天津市市属高校中处于领先地位的专业之一，本专业已成为天津市高等学校“十二五”综合投资规划品牌专业。
三、学科发展促进新增专业的建设
半导体照明技术与工程一直是天津工业大学重点支持和发展领域，学校在各个方面对半导体照明领域的发展给予全力支持，扩建现有实验室，进一步增强本专业学生实践能力的培养实力。目前，天津工业大学是“大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心”和“天津市大功率半导体照明技术工程中心”的依托单位，“中心”不仅关注于高端和前瞻性的研究和开发，还特别强调后续应用性的研发，通过专业化研发分工管理以及合作产业化企业，形成产学研一体化的高效体系，持续增强核心竞争力，快速提升行业地位。中心利用自身研发及成果转化优势，与世界同步地开展了半导体照明产业链各个环节的技术及产业化攻关，突破了从超高亮度外延材料、大功率照明应用产品、照明智能控制等一批应用瓶颈关键技术。目前已经在半导体照明领域各环节获得了数量众多的核心专利，并先后承担课题科研总经费1981万，完成了全球首批大规模商用化产品示范工程——天津工业大学新校区半导体照明示范工程、东北大学家属区照明示范项目、天津市小站新镇等大型项目，得到行业广泛认可，促进了中心与产业链上各环节的国内外实力企业建立了深入的合作关系。为加强科技成果向生产力转化的中间环节，促进科技的迅速产业化，中心与中科院物理所共建大功率发光芯片工艺实验室，与中环电子信息集团联合建设了LED外延材料生长工程化中试基地，与天津海宇照明技术有限公司和天津汽车灯厂建设了大功率半导体照明产品工程化中试基地，与世界级的半导体企业美国CREE公司、德国OSRAM公司及澳大利亚国家光电子实验室开展了广泛而深入的合作。天津工业大学、天津开发区和美国CREE公司向全世界公布开始共同推广中国首个LED绿色城市照明活动，率先走出了一条半导体照明行业的产学研共同发展之路。半导体照明产业是一个技术发展快、知识更新周期短的行业，现有专业教育传授的知识技能往往不够及时，滞后于快速发展的产业应用技术；LED产业需求的专业门类比较繁多，包含了光学、材料学、电子信息、机械等方面，而目前高校培养的基础类和传统照明的毕业生较多，还没有专门开设半导体照明技术与工程的专业技能课程，产业急需的具备光机电结合、集成创新的毕业生有效供给不足；同时，相当多的相关专业毕业生实践应用能力较弱，不能满足企业的岗位要求，企业岗前培训投入的成本较大，导致大多数企业不愿意招聘相关专业的应届毕业生。为了更能适应半导体照明领域的研发及生产的切实需要，加强我国在半导体照明领域的创新能力，摆脱目前关键材料与器件受制于发达国家的状况，半导体照明技术与工程专业人才将具有持续和潜在的市场需求，因此增设一个专门从事半导体照明技术与工程复合型人才培养的“光源与照明”专业显得十分必要和紧迫。
从2008年开始学院在电子科学与技术本科专业中设置了“半导体照明技术与工程”专业方向，并在2006、2007、2008级学生中各选出2个班，每班25人。2006、2007、2008级学生通过接受半导体照明技术与工程专业的课堂理论学习和实践能力的培养训练，经过各位专业教师在教材的选定、新教材及讲义的编写、教案及讲稿的精心准备、实验与实践科目选定及实践软硬件平台的细心搭建下，学生表现出较高的学习积极性和自主性，学习氛围和教学效果良好。在此基础上，我们申报了光源与照明本科新专业，教育部下发了《关于公布2009年度高等学校专业设置备案或审批结果的通知》（教高〔2010〕2号），我校申请增设的光源与照明本科专业（专业代码：080610W）获教育部批准，成为全国首个设置该专业且专门培养半导体照明技术人才的高校。这是我校为适应国家及天津市经济社会发展，特别是滨海新区开发开放对人才培养的要求，在本科专业建设方面的重大举措和突破。光源与照明专业开设“半导体照明材料与器件”和“半导体照明工程应用”两个专业方向，学制四年，毕业授予工学学士学位，2010年开始面向全国招生。该专业旨在培养具有良好光源与照明专业知识和创新能力，掌握照明用光源，尤其是半导体照明材料、装备、工艺及照明控制工程相关的理论知识与技术，具备半导体照明产品的设计、开发、制造、智能化控制、工程设计与施工、产品检测、技术管理等领域的实际工作能力，能够在半导体照明行业及其相关的集成电路设计与制造公司、光电子整机企业等单位胜任微光电子产品的研发、设计、制造、工程应用和性能测试等工作的复合型高级工程技术人才。在促进半导体照明技术产业化的同时，我们利用学科发展的契机，注重将科研优势向本科专业教学的延伸，通过在电子科学与技术等相关学科专业试办了“半导体照明技术与工程”专业方向，利用学科建设投资在全面完成学科建设任务的同时，也为新专业的建设拥有了良好的师资队伍和实验、实践教学条件。
四、学科发展促进教师队伍的建设
根据学校教师队伍建设的具体要求，信息与通信工程学科非常重视人才引进与培养。按照“引进、培养和使用”的师资队伍建设思路，积极引进高水平人才，师资队伍规模稳步扩大；对人员进行优化组合，引进、选拔、培养学科带头人，采取多种形式提高教师队伍的素质和水平。本学科共组织引进博士31人，其中天津市特聘教授1人、天津市特聘讲座教授1人，申报成功天津市2人。由于学院青年教师较多，学院借助重点学科建设搭建的平台，重视青年教师的培养与发展。按制定的《电子与信息工程学院新教师上岗制度》和《电子与信息工程学院青年教师培养制度》加强对青年教师的培养。为每一位35岁以下或参加教学工作不足两年的教师制定详细且切实可行的青年教师培养计划，采取导师制，以老带新，每一位青年教师都配有高学术水平的教师作为指导教师；请学术水平高、教学效果好、有丰富教学经验的专家、教授给中青年教师进行讲座或培训；派中青年教师到国内外高水平大学或研究机构进修学习和参加科研项目。创造条件，鼓励中青年教师攻读校内、外的博士学位，目前本科专任教师中具有硕士及以上学位的有教师64人，比例达到90.14%；拥有博士学位的教师37人，比例达到51.1%。
五、学科建设促进专业课程建设和教材建设
学科建设推动科学研究向更高层次发展，凝练学科方向，对于重点学科予以各方面扶持，确保相应学科获得高层次科研项目和科研成果，不但提升了学科在相关领域的影响力，提升了学科水平，也保障了学科最新研究成果及时走进课堂，学科前沿知识及时进教材，充实教学内容，提高了本科教学的层次，保障紧跟学科发展的前沿，从内容和认识上促进了本科教学水平的提高，加强了教学的深度，拓展了教学的广度。我们将精品课程建设与重点学科建设统筹考虑，鼓励广大教师将学科优势与科研成果服务于教学和向教学转化，进一步优化了专业必修课教学内容，调整选修课课程结构，把新理论、新知识、新方法、新技术融入教学之中。目前已具有《电路理论》、《通信原理》市级精品课程，《高频电子技术》和《信号与系统》校级优秀课程。学科的发展也带动了教材的建设。依据所建立的课程体系和课程建设要求，积极改革教学内容，出版了适应该培养模式下的《电路理论》、《高频电子技术》（教育部“十一五”规划教材）、《数字图像处理技术与应用》（教育部“十一五”、“十二五”规划教材）、《现代通信原理及应用》（天津市“十五”规划教材、天津市“十二五”规划教材、工业和信息化部普通高等教育“十二五”规划教材）和《计算机通信网》等系列教材。
六、学科发展促进专业实验室的建设
依托于天津市高校“十五”、“十一五”、“十二五”重点学科建设，我们投入大量学科建设经费，以开设设计型和综合型实验为目标，加大专业实验室建设力度，建立了一个从信息采集与检测、信息处理与分析到信息传输与应用的功能完备、特色突出的信息与通信工程学科科技创新平台，为本科教学开展创新实践提供了开放式平台，成为了高水平教学科研专业实验室，对于培养本科生探索精神、创新意识起到了积极作用。
充分利用建设信息与通信工程学科创新平台的契机，我们改造了实践教学设施和基地，建设了一个从信息采集与检测、信息处理与分析到信息传输与应用的完整的电子信息专业实验创新平台。其中电子信息工程综合实验室、虚拟仪器实验室等主要提供信息检测与传感的实验平台；信号与信息处理实验室等主要提供现代信息处理与分析的实验平台；现代通信系统与工程实验室、现代通信网络实验室等主要实现信息传输的实验平台；集成电路设计实验室、半导体器件原理与测试综合实验室等主要实现半导体器件和大规模集成电路的设计和测试。信息与通信工程学科创新平台为现代通信网络及通信技术应用研究、通信中的信息处理、通信中关键器件研究及设计三个研究方向提供自器件—电路—系统自底向上的硬件研究体系，可以相互呼应，构成电子信息专业整体的教学科研实践创新平台。该创新平台的建立，有利于培养应用型、创新型人才，不仅为本学科的科研人员、研究生进行科学研究提供科研平台，为建设高水平的科研团队奠定基础，也为本科教学提供了优异的实验条件，较大程度改善了实验室软、硬件条件。通过充分利用学科建设创造的良好实验和设备条件，我们通过不懈努力，积极创造良好的学术创新氛围，开展了校企合作办学“第二校园计划”，建立了以摩托罗拉（天津）电子有限公司、飞思卡尔半导体（天津）有限公司为基地的“第二校园”，以天津市北海通信技术有限公司、南大通用公司、天津市中环电子信息集团有限公司、准讯电子、森特尔新技术有限公司、南大强芯半导体芯片设计有限公司、海博光电科技有限公司、天津市智博通讯有限公司、深圳骏遒电子有限公司和深圳讯方公司等为实践平台的工业级实习基地。2011年学院2009、2010级学生中就有815人次以上（不包括校四杯一会竞赛）参加各类学科竞赛，参与比例达到77%。学院有355人次在校级及以上竞赛中获奖，获奖率达到18.67%；共有167人次在市级及以上竞赛中获奖，获奖率达到8.78%。充分利用校企合作开展第二课堂活动的机会，学生不仅在校内外科技竞赛中取得了巨大成绩，在校外企业生产发明方面也取得重大突破。学院2009级本科生宋功明在天津麦奥合同能源管理有限公司实习期间研制的MOS管电子镇流器的功耗仅有0.7瓦，为国内同行最低。该镇流器节能超过40%，且稳定性强，寿命远远高于传统电子镇流器。这项研究成果已申请国家专利，由位于滨海新区的天津麦奥合同能源管理有限公司投产。该公司应用本厂日光灯灯管配合这款镇流器，使该厂日光灯在节能和寿命等方面可与LED灯比肩。宋功明同学的这一发明创新也是电子与信息工程学院在开展第二课堂活动方面取得的一个成果。宋功明同学的发明已经被搜狐网、北方网、网易等媒体争相报道。
综上所述，依托于天津市高校“十五”、“十一五”、“十二五”重点学科建设，加强了通信工程专业的改造，保持学科专业的优势与特色，不断充实专业内涵，拓宽专业口径，推进通信工程专业品牌建设。在促进半导体照明技术产业化的同时，注重将科研优势向本科专业教学的延伸，通过在“电子科学与技术”等相关学科专业试办“半导体照明技术与工程”专业方向，成功申报“光源与照明”本科新专业。将精品课程建设与重点学科建设统筹考虑，鼓励广大教师将学科优势与科研成果服务于教学和向教学转化，进一步优化了专业必修课教学内容，调整选修课课程结构，把新理论、新知识、新方法、新技术融入本科教学之中。建设高水平信息与通信工程学科创新平台，在提升学科综合竞争力的同时，为本科实践教学提供开放式平台，对于培养本科生探索精神、创新意识起到了积极作用。
【关键词】电子化工材料 半导体材料 晶体生长技术
半导体材料的发展，是在器件需要的基础上进行的，但从另一个角度来看，随着半导体新材料的出现，也推动了半导体新器件的发展。近几年，电子器件发展的多朝向体积小、频率高、功率大、速度快等几个方面[1]。除了这些之外，还要求新材料能够耐辐射、耐高温。想要满足这些条件，就要对材料的物理性能加大要求，同时，也与材料的制备，也就是晶体生长技术有关。因此，在半导体材料的发展过程中，不仅要发展拥有特殊优越性能的品种，还要对晶体发展的新技术进行研究开发。
1 半导体电子器件需要的材料1.1 固体组件所需材料
目前，半导体电子所需要的材料依然是以锗、硅为主要的材料，但是所用材料的制备方法却不一样，有的器件需要使用拉制的材料，还有的器件需要外延的材料，采用外延硅单晶薄膜制造的固体组件，有对制造微电路有着十分重要的作用。
1.2 快速器件所需材料
利用硅外延单晶薄膜或者外延锗的同质结，可以制造快速开关管。外延薄膜单晶少数载流子只能存活几个微秒[2]，在制造快速开关管的时候，采用外延单晶薄膜来制造，就可以解决基区薄的问题。
1.3 超高频和大功率晶体管的材料
超高频晶体管对材料的载流子有一定的要求，材料载流子的迁移率要大，在当前看来，锗就是一种不错的材料，砷化镓也是一种较好的材料，不过要先将晶体管的设计以及制造工艺进行改变。大功率的晶体管就对材料的禁带宽度有了一定的要求，硅的禁带宽度就要大于锗的禁带宽度，碳化硅、磷化镓、砷化镓等材料，也都具有一定的发展前途。如果想要制造超高频的大功率晶体管，就会对材料的禁带宽度以及载流子迁移率都有一定的要求。但是，目前所常用的化合物半导体以及元素半导体，都不能完全满足要求，只有固溶体有一定的希望。例如，砷化镓-磷化镓固溶体中，磷化镓的含量为5%，最高可以抵抗500℃以上的高温，禁带宽度为1.7eV，当载流子的浓度到达大约1017/cm3的时候，载流子的迁移率可以达到5000cm3/ v.s[3]，能够满足超高频大功率晶体的需要。
1.4 耐热的半导体材料
目前比较常见的材料主要有：氧化物、Ⅱ-Ⅵ族化合物、碳化硅和磷化镓等。但是只有碳化硅的整流器、碳化硅的二极管以及磷化镓的二极管能够真正做出器件。因为材料本身的治疗就比较差，所以做出的器件性能也不尽人意。所以，需要对耐高温半导体材料的应用进行更进一步的研究，满足器件的要求。
1.5 耐辐射的半导体材料
在原子能方面以及星际航行方面所使用的半导体电子器件，要有很强的耐辐照性。想要使半导体电子器件具有耐辐照的性能，就要求半导体所用的材料是耐辐照的。近几年来，有许多国家都对半导体材料与辐照之间的关系进行了研究，研究的材料通常都是硅和锗，但是硅和锗的耐辐射性能并不理想。据研究表明，碳化硅具有较好的耐辐照性，不过材料的掺杂元素不同，晶体生长的方式也就不一样，耐辐照的性能也就不尽相同[4]，这个问题还需要进一步研究。
2 晶体生长技术
2.1 外延单晶薄膜生长的技术
近年来，固体组件发展非常迅速，材料外延的杂质控制是非常严格的，由于器件制造用光刻技术之后，对外延片的平整度要求也较高，在技术上还存在着许多不足。除了硅和锗的外延之外，单晶薄膜也逐渐开展起来。使用外延单晶制造的激光器，可以在室内的温度下相干，这对军用激光器的制造有着重要的意义。
2.2 片状晶体的制备
在1964年的国际半导体会议中，展出了锗的薄片单晶，这个单晶长为2米，宽为8至9毫米，厚为0.3至0.5毫米，每一米长内厚度的波动在100微米以内，单晶的表面非常光滑并且平整，位错的密度为零[5]。如果在制造晶体管的时候，使用这种单晶薄片，就可以免去切割、抛光等步骤，不仅能够减少材料的浪费，还可以提升晶体表面的完整程度，从而提高晶体管的性能，增加单晶的利用率。对费用的控制有重要的意义。
3 半导体材料的展望
3.1 元素半导体
到目前为止，硅、锗单晶制备都得到了很大程度的发展，晶体的均匀性和完整性也都达到了比较高的水平，在今后的发展过程中，要注意以下几点：①对晶体生长条件的控制要更加严格；②注重晶体生长的新形式；③对掺杂元素的种类进行扩展。晶体非常重要的一方面就是其完整性，晶体的完整性对器件有着较大的影响，切割、研磨等步骤会破坏晶体的完整度，经过腐蚀之后，平整度也会受到影响。片状单晶的完整度和平整度都要优于晶体，能够避免晶体的缺陷。使用片状单晶制造扩散器件，不仅能够改善器件的电学性能，还可以降低器件表面的漏电率，所以，要对片状单晶制备的研究进行加强。
3.2 化合物半导体
化合物半导体主要有砷化镓单晶和碳化硅单晶。通过几年的研究发展，砷化镓单晶在各个方面都得到了显著的提高，但是仍然与硅、锗有很大的差距，因此，在今后要将砷化镓质量的提升作为研究中重要的一点，主要的工作内容有：①改进单晶制备的技术，提高单晶的完整度和均匀度；②提高砷化镓的纯度；③提高晶体制备容器的纯度；④通过多种渠道对晶体生长和引入的缺陷进行研究；⑤分析杂质在砷化镓中的行为，对高阻砷化镓的来源进行研究[6]。对碳化硅单晶的研制则主要是在完整性、均匀性以及纯度等三个方面进行。
4 结论
半导体器件的性能直接受半导体材料的质量的影响，半导体材料也对半导体的研究工作有着重要的意义。想要提高半导体材料的质量，就要将工作的质量提高，提高超微量分析的水平，有利于元素纯度的提高，得到超纯的元素。要提高单晶制备所使用容器的纯度。还要对材料的性能以及制备方法加大研究，促进新材料的发展。半导体材料的发展也与材料的制备，也就是晶体生长技术有关。因此，在半导体材料的发展过程中，不仅要发展拥有特殊优越性能的品种，也要对晶体发展的新技术进行研究开发。
参考文献
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改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其发展模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、台湾的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”，这是客观经济规律所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。中国面临的发展问题太多，高科技我们玩不起；老老实实遵照国际分工格局，当好小伙计也能发家致富。
我们不能指望近期就能赶上或超过美国、日本今天的微电子科技水平。中学生一般是没有实力考博士的。但这里讨论的，是我国微电子领域的“追赶”问题。逆水行舟，不进则退。所谓追赶，就是以自己现有实力为基础，努力追踪国际微电子进步潮流，力图缩小差距（至少不要再扩大），建设起自己能够控制的技术/产业体系。当今的“全球化”，是经济、科技的世界性战场，一个大国，在电子领域中连印度、新加坡都赶不上，终有一天难免被开除“球籍”。所以：
我国加速发展半导体产业的必要性——基于国家总体战略的需要；
加速发展半导体产业的可能性——台湾人也是中国人，他们能成功，我们也不孬。况且海峡两岸的半导体经济圈，正在形成。
现实的追赶战略，基本的原则还是坚持开放政策，在力求高水平的引进中，走出“模仿-创新”的发展道路。
实现追赶战略的基本条件
通过对韩国、台湾和我国大陆半导体发展经验的研究可知，尽管但后进国家（地区）面临的外部环境及条件不同，发展半导体产业的路径和机制各有不同，但要有效实现追赶战略，必须克服资金、技术（人才）、管理和市场这些共同障碍。由此，以下几个要素是必不可少的：
·政府的主导作用。对微电子的重视和实现追赶的决心，以及积极进取而合理的规划和政策，至关重要。后进国家财力有限，科研实力弱，仅靠民间企业和科研机构层次的决策，门坎过高，无力承受风险。政府的支持不仅在财力方面，也有必要在技术路线的层面参与战略规划。
·明确的技术进步目标和路线。一般来说，高强度的引进消化吸收是缩短技术差距的基本途径。人才的国际化竞争是电子行业的突出特点，需要在创业条件、企业制度、收入水平等方面实行“综合治理”，创造足以吸引人才的环境。
·进入半导体制造业，意味着大规模的风险投资，需要灵活的筹资机制和融资环境。
·要求政府运作和企业经营管理的灵活高效。在某种意义上可以说，后进国家挤进“微电子俱乐部”的竞争，是经济运行效率的竞争。
要做到这一切，决非单项措施可以奏效。需要国家意志和组织作用，需要完整的发展战略和政策，更需要各层次组织的高度经济活力。由于半导体产业的全球高度市场性和战略性，需要政府、企业功能的正确定位，以及高水平的管理。
“未来10年将是我国微电子发展的关键时期。目标是通过10年左右的努力：掌握集成电路设计、生产的关键技术和自主知识产权，大大缩短生产工艺技术水平与世界的差距，提高国内市场的自给率并积极开拓国际市场，满足国防和信息安全的需求；形成能够良性循环的科研生产体系。”[1]
若干需要在业内讨论清楚的问题
但是，由于微电子科学技术的复杂性，我们的半导体产业的发展战略，还有许多根本性的、基于专业技术判断基础上的问题，首先需要在业内讨论清楚，试举出如下几项：
市场定位问题：日本在起步时期曾把工业控制和消费类芯片作为主攻方向，韩国则把DRAM芯片的设计、制造工艺作为突破口。今天世界市场的芯片，按大类可分为消费类IC、投资类IC、通讯类IC；投资类IC又可分为专用芯片和通用芯片（DRAM/CPU）两大类。我们要自主发展半导体科技，重点主攻方向在哪里？业内的意见，多数集中在专用芯片和通信类芯片（通信产品是近年来发展最快的市场），特别是以砷化镓为基片的通讯类集成电路，我国已有一定基础，和国外水平相差不太远，是一个很好的切入点。另有相当多的人主张，不能放弃占市场2/3以上的通用芯片。这恐怕是要分清近期重点和中远期重点的。转贴于
技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的研究。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但科学界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。
投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币计算，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业发展制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的问题。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：
需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微电子领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的科技规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划方法需要改进。
半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业应用具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。
要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向
我国目前科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（DRAM）和微处理器（MPU）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（ASIC）各控制应用领域；信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给企业寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和PC机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥政府主导作用，贯彻产业政策
要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。
·在发展规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。目前许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微电子园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和企业策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。
放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证IC卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保IC卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。
深化经济体制改革，营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营Fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组，按现代企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍，大力吸引海外优秀人才
高科技人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。
从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与教育队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺研究人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。
充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议：
·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）
集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。IC专业生产厂和分散的无生产线（Fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。
从战略角度看，国家有必要在突破CPU和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业发展有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（SOC）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（IP）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进企业间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微电子研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和研究所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和X射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）
同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、经济实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。
作为发展中国家，我们不可能在各个高科技领域样样去追赶，要“有所为有所不为”。但是，鉴于微电子在科技及高新技术产业中的中心地位，鉴于微电子技术对提高国民经济整体效益、增强综合国力的无可替代的的基础作用和国防意义，微电子技术/产业在“有所为”的领域中，应当和软件产业一样，是无可争议的首选。这是国家的根本性的战略问题。至于在“敌”强我弱的形势中如何保存发展自己，在一个历史时段中采取什么样的竞争策略和方式，则是战术问题。
所以，首要的问题，还是在“全球化”浪潮中，树立民族自尊心，敢于搏击国际竞争、充当强者的决心和魄力。
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺的不竭动力。如果自己的创新能力上不去，一味依靠技术引进，就永远难以摆脱技术落后的局面”（95年江泽民同志在全国科技大会上的讲话）。
注释：
[1]《关于加快我国微电子产业发展的建议》，2000年。
参考文献
1《关于加快我国微电子产业发展的建议》，工程科技与发展战略报告集，2000年。
2《高技术发展报告》，中国科学院2000年。
3《中国高新技术产业发展报告》 科技部 1999年。
4《中国科技发展研究报告》 中国科技发展研究报告课题组 2000年。
5马宾：《电子信息产业的作用与发展》 电子工业出版社，1995年，1997年
6许居衍：《市场竞争下的战略工业——对微电子工业的一点认识》电子展望与决策 2000年第3期。
7马庆国：《我国微电子产业振兴之路》 中经网， 2000年。
8陈文化：《中国半导体产业的发展趋向》 陈文华1998年。
9陈文鸿、朱文晖：《台湾资讯产业发展及其对中国大陆的启示》 战略与管理，1997年。
10胡启立：《抓住机遇发展我国半导体产业》 中经网 2000年。
11曲维枝：《努力营造产业环境，加速发展我国集成电路产业》 中经网2000年。
12王阳元：《21世纪微电子技术发展的主要趋势和方向》 王阳元 中经网2001年。
13《两岸三地信息产业发展研讨会纪要（半导体篇）》 产业论坛，1998年第16期。
14林毅夫：《信息产业发展与比较优势原则》2001年。
15《微电子产业研究报告》 天则研究所 2001年。
改革开放前，我国大陆自成体系的半导体产业及其发展模式，因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、台湾的“模仿-创新”（高强度引进消化再创造）的路子，这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证，台湾半导体的崛起也是一个例证。但20多年来，由于外部内部的种种原因，我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥，从而在国际竞争中长期处于下风，事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”，这是客观经济规律所决定的必然结果，不值得大惊小怪，更没有必要勉强“赶超”。中国面临的发展问题太多，高科技我们玩不起；老老实实遵照国际分工格局，当好小伙计也能发家致富。
我们不能指望近期就能赶上或超过美国、日本今天的微电子科技水平。中学生一般是没有实力考博士的。但这里讨论的，是我国微电子领域的“追赶”问题。逆水行舟，不进则退。所谓追赶，就是以自己现有实力为基础，努力追踪国际微电子进步潮流，力图缩小差距（至少不要再扩大），建设起自己能够控制的技术/产业体系。当今的“全球化”，是经济、科技的世界性战场，一个大国，在电子领域中连印度、新加坡都赶不上，终有一天难免被开除“球籍”。所以：
我国加速发展半导体产业的必要性——基于国家总体战略的需要；
加速发展半导体产业的可能性——台湾人也是中国人，他们能成功，我们也不孬。况且海峡两岸的半导体经济圈，正在形成。
现实的追赶战略，基本的原则还是坚持开放政策，在力求高水平的引进中，走出“模仿-创新”的发展道路。
实现追赶战略的基本条件
通过对韩国、台湾和我国大陆半导体发展经验的研究可知，尽管但后进国家（地区）面临的外部环境及条件不同，发展半导体产业的路径和机制各有不同，但要有效实现追赶战略，必须克服资金、技术（人才）、管理和市场这些共同障碍。由此，以下几个要素是必不可少的：
·政府的主导作用。对微电子的重视和实现追赶的决心，以及积极进取而合理的规划和政策，至关重要。后进国家财力有限，科研实力弱，仅靠民间企业和科研机构层次的决策，门坎过高，无力承受风险。政府的支持不仅在财力方面，也有必要在技术路线的层面参与战略规划。
·明确的技术进步目标和路线。一般来说，高强度的引进消化吸收是缩短技术差距的基本途径。人才的国际化竞争是电子行业的突出特点，需要在创业条件、企业制度、收入水平等方面实行“综合治理”，创造足以吸引人才的环境。
·进入半导体制造业，意味着大规模的风险投资，需要灵活的筹资机制和融资环境。
·要求政府运作和企业经营管理的灵活高效。在某种意义上可以说，后进国家挤进“微电子俱乐部”的竞争，是经济运行效率的竞争。
要做到这一切，决非单项措施可以奏效。需要国家意志和组织作用，需要完整的发展战略和政策，更需要各层次组织的高度经济活力。由于半导体产业的全球高度市场性和战略性，需要政府、企业功能的正确定位，以及高水平的管理。
“未来10年将是我国微电子发展的关键时期。目标是通过10年左右的努力：掌握集成电路设计、生产的关键技术和自主知识产权，大大缩短生产工艺技术水平与世界的差距，提高国内市场的自给率并积极开拓国际市场，满足国防和信息安全的需求；形成能够良性循环的科研生产体系。”[1]
若干需要在业内讨论清楚的问题
但是，由于微电子科学技术的复杂性，我们的半导体产业的发展战略，还有许多根本性的、基于专业技术判断基础上的问题，首先需要在业内讨论清楚，试举出如下几项：
市场定位问题：日本在起步时期曾把工业控制和消费类芯片作为主攻方向，韩国则把DRAM芯片的设计、制造工艺作为突破口。今天世界市场的芯片，按大类可分为消费类IC、投资类IC、通讯类IC；投资类IC又可分为专用芯片和通用芯片（DRAM/CPU）两大类。我们要自主发展半导体科技，重点主攻方向在哪里？业内的意见，多数集中在专用芯片和通信类芯片（通信产品是近年来发展最快的市场），特别是以砷化镓为基片的通讯类集成电路，我国已有一定基础，和国外水平相差不太远，是一个很好的切入点。另有相当多的人主张，不能放弃占市场2/3以上的通用芯片。这恐怕是要分清近期重点和中远期重点的。
技术路线：业内公认，预计再过10年，摩尔定律将失效，国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的研究。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略，是循现有硅技术跟进，还是走“拦截”道路（如放弃硅加工技术的追赶，从纳米技术开始）？主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但科学界很多人认为，21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流（见本文第二部分）。
投资体制：鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权，是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线，包括砷化镓生产线？由于所需投资额要以百亿人民币计算，国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益，是否有必要再提出议论？等等，
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业发展制定了规划、政策，现在很多情况下是如何落实的问题。在这里，作者提出经过考虑认为是必要的措施：
需要国家层次的决心和指挥，制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微电子领导机构，集中负责，具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程，重点扶持，克服地方部门分割的弊病，统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路，在充分论证的基础上，作好中长期微电子跨越发展的科学规划（具有前瞻性的科技规划、产业建设、市场扩张）。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快，计划要求不断滚动调整，现有五年计划方法需要改进。
半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点，是技术进步和产业应用具有相当清楚的路线图和时间表，因此，我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表，以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用政策与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机，加强引进消化，逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略，从中低端产品起步。作为长期目标，则要有占领高端技术和产品的决心和意志，不应放弃。
要配合工艺技术的进步，自主开发关键设备、工具、仪器，最终打破在制造设备上受制于人的被动局面，建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会，瞄准长期发展方向
我国目前科技水平还不具备占领高端产品的能力，宜从占领低端市场和新兴市场起步，有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向：以存储器（DRAM）和微处理器（MPU）为代表的计算机芯片；以系统集成芯片为主流的专用电路（ASIC）各控制应用领域；信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量，国内市场潜力巨大，及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会，可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后，再向主流市场发起攻击，最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛，市场空间极大。但这也给企业寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战，对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势，将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程，如高清晰度电视、移动通讯和PC机等，根据我国国情制定标准，建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥政府主导作用，贯彻产业政策
要全面提高我国半导体产业水平，将是一个大规模的系统工程，根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下，有必要通过政府作用，发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质，必须有国家的坚强领导，稍有松懈就会被淘汰。所以对政府的管理水平提出很高的要求。
·在发展规划指导下，促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。目前许多地方对投资半导体表示极大兴趣，纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系，打破部门地区封锁，促进资源的合理配置，防止各地争建“硅谷”、“新竹”，形成新的分散浪费。有必要加强调控，建设几个较集中的微电子园区。鼓励跨省投资，税收政策相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作，官产学研联合，组织重点领域及关键设备的攻关，以及推动形成技术共享机制和企业策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会，推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠政策。落实增值税减免政策，提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和增值税豁免等。
放宽企业的融资条件，扩大风险投资基金，或政府直接建立半导体投资基金，或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大，政府融资能力有限，要形成多渠道投融资的投资机制，允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护政策。微电子作为国家的命脉，在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规，涉及国家安全的电子信息系统、身份证IC卡，国家机关使用的电子系统，政府采购要优先使用国产芯片，抵制洋货（上海的公交、社保IC卡已经实行这一办法，应该全国实行），制定我国自己的技术协议及标准。
深化经济体制改革，营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系，正确发挥政府在产业发展中的作用，形成政府-企业间新型互动关系，营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境，培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好势头，目前主要是民营芯片设计企业，也应鼓励各类经济实体投资半导体制造业，鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线，占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩，效益良好；友旺原是民营Fabless公司，通过租赁国有半导体生产线获得效益，现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组，按现代企业运行模式，在管理体制方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍，大力吸引海外优秀人才
高科技人才是半导体产业的根本，要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流，多有去无回，损失巨大。
从根本上说，人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争，改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠政策，拿出足够强度的专项经费，稳定并充分发挥现有人才队伍的作用，充分重视海外华裔技术专家的作用，加强与海外技术团体的联系，大力吸引海外微电子高层技术和管理人才，采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与教育队伍的建设，重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺研究人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的政策环境，要突破现行体制的限制，尽快实行期股制度。
充实有关科研机构，从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议：
·促进业内合理分工，鼓励发展设计行业（无生产线公司）
集成电路（特别是专用电路）制造和设计是相辅相成的。IC专业生产厂和分散的无生产线（Fabless）设计公司并存与分工合作，成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小，与市场密切相关，只要有优惠的产业政策和好的人才政策，就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破，则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以部级高档次需求和中低档次并举，建立技术共享机制。
从战略角度看，国家有必要在突破CPU和存储器为代表的核心技术方面，以及对占领市场、扶持产业发展有重大意义的高档产品设计方面（如通讯芯片），发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片（SOC）的迅速发展，亟需组织建立部级的有知识产权的设计模块（IP）库，统一规范管理与服务，建立面向全国的调用机制，提高国内设计公司的整体水平。同时，也有必要通过区域性半导体行业协会，促进企业间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头，多方筹资，建设几条8英寸以上硅芯片生产线，并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线，形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累，已经具备一定基础，不必再引进全套技术，而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才，自主创新，逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微电子研发中心，加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国，且一代代被动引进的局面，必须保留并大力加强自己的微电子科研能力，改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力，最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验，国家有必要牵头建立微电子研发中心，集中有限的人力财力，把国内有优势的高效和研究所力量更好地组织起来，作为自主研发的基本骨干队伍，并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品；依托现有生产线，购置部分先进设备，以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术，在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是限制我国微电子制造技术的瓶颈，要组织力量，集中投资，瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限，国际上正在开展电子束和X射线光刻及新型刻蚀机的研究，我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。（工程院）
同时，针对中长期我国微电子产业的需求，开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究，以及承担各研究机构的验证集成和中试任务，最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略，不会是直线式的发展，需要技术、经济实力的逐步积累。关键在于提供好的环境，促进产业生态的成长，坚持数年，积累能量，终会有爆发式的进步。
作为发展中国家，我们不可能在各个高科技领域样样去追赶，要“有所为有所不为”。但是，鉴于微电子在科技及高新技术产业中的中心地位，鉴于微电子技术对提高国民经济整体效益、增强综合国力的无可替代的的基础作用和国防意义，微电子技术/产业在“有所为”的领域中，应当和软件产业一样，是无可争议的首选。这是国家的根本性的战略问题。至于在“敌”强我弱的形势中如何保存发展自己，在一个历史时段中采取什么样的竞争策略和方式，则是战术问题。
所以，首要的问题，还是在“全球化”浪潮中，树立民族自尊心，敢于搏击国际竞争、充当强者的决心和魄力。
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺的不竭动力。如果自己的创新能力上不去，一味依靠技术引进，就永远难以摆脱技术落后的局面”（95年江泽民同志在全国科技大会上的讲话）。
注释：
[1]《关于加快我国微电子产业发展的建议》，2000年。
参考文献：
1《关于加快我国微电子产业发展的建议》，工程科技与发展战略报告集，2000年。
2《高技术发展报告》，中国科学院2000年。
3《中国高新技术产业发展报告》 科技部 1999年。
关键词：半导体制冷 研究现状 制冷效率 应用与前景
引 言
随着经济的发展，全球能耗剧增，能源资源几近危机，想要降低能耗，实现可持续发展，研究和开发新型的环境友好型技术就成为了必须。半导体制冷起源于20世纪50年代，由于它结构简单、通电制冷迅速，受到家电厂家的青睐。但是由于当时局限于材料元件性能的不足而没有普遍使用。近年来，科学技术迅猛发展，半导体制冷器件的各个技术难题逐步攻破，使半导体制冷的优势重新显现出来，广泛应用于军事、航空航天、农业、工业等诸多领域。
1、半导体制冷国内外研究现状
从国内外文献研究来看，半导体制冷技术的理论研究已基本成熟。随着半导体物理学的发展， 前苏联科学院半导体研究所约飞院士发现掺杂的半导体材料 ， 有良好的发电和制冷性。这一发现引起学者们对热电现象的重视， 开启了半导体材料的新篇章， 各国的研究学者均致力于寻找新的半导体材料。2001年，Venkatasubramanian等人制成了目前世界最高水平的半导体材料系数2.4。宜向春等人又对影响半导体材料优值系数的因素进行了详细的分析。指出半导体材料的优值系数除与电极材料有关，也与电极的截面和长度有关， 不同电阻率和导热率的电极应有不同的几何尺寸， 只有符合最优尺寸才能获得最大优值系数的半导体制冷器。
2、半导体制冷的工作原理
半导体制冷又称热电制冷，系统仅包括冷热端、电源、电路等设备。P型半导体元件和N型半导体元件构成热电对，热电对两端均有金属片导流条。如图1所示：当电流流经热电对时，就会发射帕尔贴效应，电流在上端由N流向P，温度降低形成冷端，从外界吸热；电流在下端有P流向N，温度升高形成热端，向外界放热。
3、半导体制冷效率的影响因素
半导体制冷的研究涉及传热学原理、热力学定律以及帕尔贴效应， 还要考虑多种因素， 同时影响半导体制冷的各种因素都是相辅相成的， 不是独立的。所以半导体制冷的研究一直是国内外学者关注的热点， 但也面临诸多难点，其中影响其制冷效率主要有两个基本因素：
（1） 半导体材料优值系数Z
半导体制冷的核心部件是热电堆，热电堆的半导体制冷材料热电转换效率不高，是半导体制冷空调器效率较低的主要原因。决定热电材料性能优劣的是优值系数Z 。若要半导体制冷效率达到机械制冷效率水平，制冷材料优值系数必须从3。5×10-3 1/K升高到13×10-3 1/K。如图2 给出了不同优值Z时，半导体制冷与机械式制冷制冷系数的比较结果。
（2） 半导体制冷装置热端散热效果的影响。
热电堆热端的散热效果是影响热电堆性能的重要因素。实际应用的半导体制冷装置总要通过热交换器与冷、热源进行不断的热交换才能维持工作。而热端散热比冷端更为关键，如若设制冷器冷端散热量为Q1，热端散热量为Q2，系统工作消耗的电功为W0。
显然，Q2=Q1+W0
4、提高半导体制冷效率的途径
制冷效率低成为半导体制冷最大的不足，这限制了半导体制冷的推广和应用。为了提高半导体制冷的效率，就要从上文所介绍的两个影响因素入手，找出有效的解决方法。
（1）寻找高优值系数Z的半导体材料：研制功能性非均质材料、方钴矿的研究、带量子空穴的超晶格研究。
（2）优化设计半导体制冷热端散热系统，以保证热端的散热处于良好的状态。
5、半导体制冷应用与前景
随着低温电子学得到迅速的发展， 在多种元器件和设备冷却上， 半导体制冷有独特的作用。 采用半导体制冷技术， 对电子元件进行冷却， 能有效改善其参数的稳定性， 或使信噪比得到改善， 从而提高放大和测量装置的灵敏度和准确度。 半导体制冷器可以用直接制冷方式和间接制冷方式来冷却电子器件和设备。
为了解决石油资源匮乏的问题，部分车辆使用天然气、乙醇作为燃料，但与使用汽油相比，汽车空调运行比较困难。半导体制冷空调冷热一体，独立运行，可直接利用车辆直流电源，因而系统简单，且与车辆具有很好的兼容性，因此半导体制冷在汽车领域内有较好的发展前景。
千瓦级以上的半导体制冷空调成本比压缩制冷空调成本要高的多。但百瓦级的小型空调装置的成本与压缩制冷空调的成本相差不大，且无制冷剂、调控方便、无噪音等特点，用于某些特殊的小型空间非常方便；而十瓦级的微型空调装置的成本则远低于压缩制冷装置，在电子设备冷却、局部微环境温度控制方面，具备压缩制冷装置无法替代的优势，使中小型半导体制冷空调器进入民用领域成为可能。
在半导体制冷技术的应用中，需要因地制宜，根据不用的使用要求，设计出不用的性能，以拓展该技术的应用领域，可以坚信，半导体制冷技术的未来会发展得越来越好，越来越广。■
参考文献
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