面向集成电路质量技术创新人才培养的探索与实践

来源 :高教学刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ji1ji2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:文章通过以计算机体系结构国家重点实验室为例,介绍了面向计算机集成电路质量技术创新人才培养的课程体系建设及其特色,教材建设及教学成效,案例翔实。
  关键词:集成电路;质量技术;创新人才培养
  中图分类号:C961 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2018)01-0018-03
  Abstract: In this paper, we set the key state-owned computer constructional laboratory as an example, introduce the construction and characteristic of the talents training course in face of the technological innovation in computer integrated circuit field, as well as the construction of teaching material and teaching effect.
  Keywords: integrated circuit; quality technology; innovative talents training
  一、背景
  集成电路芯片设计中的bug、制造中产生的故障、使用过程中的环境干扰和老化问题,可能导致信息系统失效、造成经济损失甚至灾难性后果。在集成电路(IC)芯片广泛应用于电子信息系统、产品质量要求日益提高的大趋势下,对设计验证的完备和高效、芯片故障的快速可靠精确测试、芯片运行时容错的需求越来越高。验证、测试和容错是数字IC质量保障的主要技术手段。
  中科院计算所在集成电路质量技术领域有近四十年的科研积累,曾于二十世纪九十年代多次荣获中国科学院自然科学奖。2000年以来,随着计算所多款芯片的研制成功,在包括验证、测试、容错等在内的全生命周期集成电路质量技术领域取得了丰硕的科研成果,培养锻炼了一支活跃的教育教学科研团队“中科院计算所测试与容错技术创新团队”。
  经过十余年的努力,本教育教学科研团队结合中科院计算所研制的多款芯片(多核处理器、众核处理器、自修复处理器等)的全生命周期质量技术问题,建立了完整的课程体系,包括 3门核心课程、3门研讨课程和 4门国际合作课程,在国内外研究生教学机构中都很少见。
  二、教育教学实践简介
  由中科院计算所和中国科学院大学合作完成的“面向集成电路质量技术创新人才培养的教育教学实践”成果,包含一个覆盖集成电路全生命周期质量技术的完整的课程体系,包含10门课程,如下表所示。其中3门核心课程《VLSI测试与可测试性设计》、《集成电路验证》、《数字系统的故障诊断与容错设计》在国科大均有十余年科研教学实践(如表1)。
  教育教学目标:通过系统地讲授集成电路质量技术的核心课程、高级选修课程,使研究生掌握集成电路质量技术领域坚实宽广的基础理论、系统深入的专门知识,具有集成电路验证、测试、容错设计方向独立从事科学研究工作、取得创新性研究成果的能力,并培养集成电路验证、测试、容错设计方向高级工程技术人员、服务于集成电路产业。
  本教育教学实践成果主要体现在下面三个方面:
  1. 锻炼了一支优秀的教师队伍:课程体系的全部教员(李晓维研究员、李华伟研究员、沈海华副教授、胡瑜研究员、韩银和研究员等)均来自于科学研究工作的第一线——北京市创新团队“中科院计算所测试与容错技术创新团队”。主要教员2009年以来获得:中科院朱李月华优秀教师奖 4人次,中科院优秀研究生指导教师奖 1人次;国家技术发明奖二等奖 1项、国家科技进步奖二等奖 1项、北京市科学技术奖一等奖 1项、中国质量协会质量技术奖一等奖1项。
  2. 培养了卓有成效的创新人才:本团队指导的学生2009年來获得中科院院长奖 6人次,中科院优秀博士论文奖 1人次,中国计算机学会优秀博士学位论文奖 1人次,北京市优秀毕业生 3人次。培养的博士生已有13位担任副教授;1人担任航天某所研究员,负责并研制成功了“神舟九号”飞船的容错控制计算机,获得国家技术发明奖和国家科技进步奖二等奖各1项;培养的硕士生1人在集成电路领域成功创业,获“昆山市2014年度领军型创业人才”称号。
  3. 践行了科教融合的教学实践:(1)出版学术专著 4本、译著1本作为教材和教学参考书,参与编写的英文教材被国际名校普遍采用;(2)依托中科院计算所集成电路实验室,教学内容与教员承担的科研紧密结合,培养了学生的创新能力,培养的学生在国际学术会议DAC'16、ATS'10、ITC'11的学生竞赛中获2次冠军、1次亚军;(3)聘请美国知名教授合作讲授 4门研究生课程,促进学生与国际一流学者的合作研究。2009年以来本团队学生在IEEE/ACM Transactions上发表论文36篇。
  三、教育教学实践特色
  本教育教学实践不仅能生动形象地为学生诠释集成电路质量技术领域的基本概念、基本原理、基本方法,还给学生提供了工程开发和技术实践的实验环境,并将该领域的最新研究进展引入课堂,解决了教学与科研脱节的问题,促进了学生进一步在该领域从事前沿技术研究,做到了教育和科研的无缝衔接。
  (一)出版学术专著 4本、译著1本作为教材和教学参考书,参与编写的英文教材被国际名校普遍采用
  授课教师根据多年的研究积累,完成了 4部中文著作——《数字集成电路测试优化》、《数字集成电路设计验证》、《低功耗集成电路》、《数字集成电路容错设计》,以及1部译著《全面的功能验证:完整的工业流程》,作为这 3门课程的主要教材和教学参考书。
  测试课程引进国际专著《VLSI TEST PRINCIPLES AND ARCHITECTURES: Design for Testability》作为主要教材。首席教师李晓维研究员参与了该著作第 6章的撰写。验证课程引进和翻译了IBM资深验证工程师撰写的国际专著《全面的功能验证:完整的工业流程》作为研究生教材;容错课程引进国际经典著作《Reliability of Computer Systems and Networks: Fault Tolerance, Analysis, and Design》作为主要教材。上述教材有效保障了核心课程的教学内容与国外先进水平接轨。   此外,授课教师在引进翻译英文著作和撰写中文著作的过程中,对本领域专业术语的中文翻译进行了认真的校订,促进了学科的建设和国际前沿技术在国内的传播。
  (二)依托中科院计算所集成电路实验室,教学内容与科研紧密结合,培养了学生的创新能力
  《VLSI测试与可测试性设计》课程的科研实践中,学生可使用一款异构多核系统芯片Godson-Dm,学习和实践分布式与多路选择器结合的测试访问机制设计。《集成电路验证》课程的科研实践中,学生可使用一款ARM v8处理器,进行基于指令模板的通用处理器约束随机指令生成,学习和实践各种功能场景的验证。《数字系统的故障诊断与容错设计》课程的科研实践中,学生可使用一款自修复处理器SRP,学习和实践利用SRP搭建无线传感网络容错节点。
  通过上述课程的学习,有效提高了学生的创新能力。培养的博士生鄢贵海在IEEE ATS'10上获得博士论文竞赛冠军、在IEEE ITC'11上获得TTTC国际博士论文竞赛亚军;博士生王颖在IEEE DAC'16上获得国际低功耗图像识别竞赛冠军。
  (三)聘请美国知名教授合作讲授4门研究生课程,促进学生与国际一流学者的合作研究
  为了加强教学和教育的国际交流,授课教师持续邀请国际著名高校的教授和专家来访并讲授研究生课程,代表性课程包括:1.为美国UCSB大学Kwang-Ting Cheng教授(IEEE Fellow)申请中科院多学科交叉研究专项,在2012年3月-9月期间来访,开设研究生课程《高通量计算系统的可靠设计、验证与测试》; 2.邀请美国UT Austin大学Jacob Abraham教授(IEEE Fellow)来计算所短期国际合作,在2013年6月讲授研究生课程《VLSI Testing and Design Verification》;3.聘请美国麻省大学Sandip Kundu教授(IEEE Fellow)为中科院外国专家特聘研究员,在2014年3月-4月讲授研究生课程《Design for Manufacturability and Reliability of VLSI Circuits》;4.承办龙星计划课程——“高性能数字系统的建模与验证”(2016年9月),由美国波特兰州立大学Xiaoyu Song教授讲授。
  这些课程的开设,促进了课程体系的国际交流、改进和完善,给选课学生提供了丰富的科研视野,为研究选题、创新思路和实验方法提供了深入的指导。学生与Kwang-Ting Cheng教授合作的研究论文2014年在IEEE Trans. VLSI System发表,与Sandip Kundu教授合作的研究论文2016年在IEEE Trans. CAD发表。
  2009年来本团队学生在IEEE/ACM Transactions上发表论文36篇。
  四、教育教学实践成效
  “面向集成电路质量技术创新人才培养的教育教学实践”形成了一个覆盖集成电路全生命周期质量技术的完整的课程体系,仅在中科院研究生院/中国科学院大学选修上述课程的研究生就有一千多人。
  (一)推动了国内外高校集成电路质量技术领域研究生课程的开设
  参与本课程体系学习的学生毕业后使用相同的教材和课件,在同济大学、北京航空航天大学、合肥工业大学、中南大学、北京理工大学、中国石油大学、江南大学等开设了同类研究生课程,进一步促进了我国集成电路质量技术创新人才的培养。参与编写的英文教材被美国斯坦福、UCSB、UCSD、UT Austin、麻省大学、香港中文大学、香港科技大学、台湾清华大学、台湾大学、日本九州工业大学等十几所国际知名高校采用。
  (二)培养了一批学术界优秀人才及多名集成电路业界领军人才
  本团队指导的学生2009年来获得中科院院长奖 6人次(付斌章、胡杏、黄柯衡、鄢贵海、叶靖、周艳红),中科院优秀博士论文奖 1人次(鄢贵海),中国计算机学会优秀博士学位论文奖 1人次(鄢贵海),北京市优秀毕业生 3人次(董建波、马君、周君)。培养的博士生已有13位任职副教授(张磊、鄢贵海、李佳、王达、付斌章、安竹林、张颖、付祥、裴颂伟、高建良、靳松、刘军、许达文)。
  修课学生刘波现任航天二院502所研究员,负责并研制成功了“神舟九号”飞船的容错控制计算机,获得国家技术发明奖和国家科技进步奖二等奖各1项。
  培养的硕士生张飞飞在集成电路领域成功创业,于2013年创立江苏邦融微电子有限公司,担任总经理,主营安全类芯片-指纹识别芯片和指纹识别模组,荣获“昆山市2014年度领军型创业人才”称号。
  (三)在教育教学实践中打造了一支优秀的教学科研团队
  本教学科研团队的全部教员(李晓维、李华伟、沈海华、胡瑜、韩银和等)均来自于科学研究工作的第一线。团队成员先后获得中国质量协会质量技术奖一等奖(2011)、国家技术发明奖二等奖(2012)、北京市科學技术奖一等奖(2014)、国家科技进步奖二等奖(2015)。李晓维领衔的“中科院计算所测试与容错技术创新团队”入选2014年度“科技北京”百名领军人才培养工程。
  李晓维获中科院朱李月华优秀教师奖(2009和2016)、中科院优秀研究生指导教师奖(2012)、中国计算机学会优秀博士学位论文导师奖(2012);李华伟获中科院朱李月华优秀教师奖(2012);胡瑜获中科院朱李月华优秀教师奖(2013)。
  五、结束语
  本教育教学实践成果形成了覆盖集成电路全生命周期质量技术的课程体系,培养了卓有成效的创新人才,践行了科教融合的教学实践。
  覆盖集成电路全生命周期质量技术的课程体系:结合中科院计算所研制的多款芯片(多核处理器、众核处理器、自修复处理器等)的全生命周期质量技术问题,建立了完整的课程体系,包括3门核心课程、3门研讨课程和4门国际合作课程,在国内外研究生教学机构中都很少见。其中3门核心课程《VLSI测试与可测试性设计》、《集成电路验证》、《数字系统的故障诊断与容错设计》均有十余年教育教学实践。
  卓有成效的创新人才培养:本团队指导的学生2009年来获得中科院院长奖 6人次,中科院优秀博士论文奖 1人次,中国计算机学会优秀博士学位论文奖 1人次,北京市优秀毕业生 3人次。培养的博士生已有13位担任副教授;1人担任航天某所研究员,负责并研制成功了“神舟九号”飞船的容错控制计算机,获得国家技术发明奖和国家科技进步奖二等奖各1项;培养的硕士生1人在集成电路领域成功创业,获“昆山市2014年度领军型创业人才”称号。
  科教融合的教学实践:(1)出版学术专著 4本、译著1本作为教材和教学参考书,参与编写的英文教材被国际名校普遍采用;(2)依托于中科院计算所集成电路实验室、国科大计控学院智能硬件及硬件安全实验室(基础EDA工具平台、FPGA仿真实验环境等),教学内容与教员承担的科研紧密结合,培养了学生的创新能力,培养的学生在国际学术会议DAC'16、ATS'10、ITC'11的学生竞赛中获2次冠军、1次亚军;(3)聘请美国知名教授合作讲授4门研究生课程,促进学生与国际一流学者的合作研究。2009年以来本团队学生在IEEE/ACM Transactions上发表论文36篇。
  经过八年来的建设,我们在培养集成电路质量技术领域创新人才的同时,造就出一支年龄结构合理、教学经验丰富、学术造诣高的集成电路质量技术领域核心课程教师队伍,积累了丰富的教学经验,取得了丰硕的成果。我们在教学内容、教学方法、教学实践等方面,坚持改革和创新,及时将科研活动中取得的最新成果融入教学中,促进了教学水平的不断提高,保证了课程体系建设始终处于国际先进、国内领先的水平。
  参考文献:
  [1]杨琼.对新形势下的高校非计算机专业计算机基础课程及课程群设置的思考[J].高教学刊,2015(24):64-65.
  [2]孙仁科,姜薇,李向群,等.以计算思维能力培养为核心的大学计算机课程体系研究[J].高教学刊,2017(06):142-143.
其他文献
摘 要:针对化学工程与工艺专业在培养创新型应用人才方面存在的问题,结合桂林理工大学的实际情况,介绍了本校化学工程与工艺专业实施产学研协同育人模式在培养创新型应用人才方面的研究成果,实践表明,新的人才培养模式取得了良好的效果,有效地提高了学生创新实践能力。  关键词:人才培养模式;产学研协同育人;创新型应用人才;化工专业  中图分类号:C961 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2017
期刊
摘 要:毕业生具有解决复杂工程问题的能力,是华盛顿协议认证体系下本科与专科学生毕业要求的显著区别,也纳入了《工程教育专业认证标准》2015版的毕业要求。当前解决复杂工程问题的能力培养路线仍处于探索之中。文章结合我校自动化专业的特点,通过分析复杂工程问题的7个特征在本专业的定位,明确了毕业要求对教学环节的指引,制定了解决复杂工程问题能力的渐进培养路线。按照这一思路,开设了以智能制造实验室为依托的面向
期刊
摘 要:基于怀化学院5届公共事业管理专业毕业生的初次和半年后就业率、就业单位性质以及就业区域等数据分析及其思考,对提升新建地方本科院校该专业毕业生的就业竞争力的四点建议即高校营造良好学术氛围,夯实学生专业理论知识;加强实践教学基地建设,提升学生实践创新能力;专业打造优质师资队伍,理论课程实践教学融合;促进第三部门成熟发展,政府实行适度政策倾斜等。  关键词:公共事业管理专业;就业竞争力;怀化学院 
期刊
摘 要:高校理工科研究生党支部的设置不仅具有基层党建的共性,同时也存在着一定的特殊性。随着研究生群体个性化与多元化的发展,研究生党支部建设亦面临着许多新的问题和挑战。创新高校理工科研究生党支部设置模式,多层次、多角度创建研究生党建工作平台成为高校研究生党建工作不可或缺的一部分。文章主要分析了目前高校理工科研究生支部建设中存在的基本问题,以南京大学物理学院研究生支部建设为例,从科学合理设置研究生党支
期刊
摘 要:苏州工业园区服务外包职业学院生命科学系以深入校企合作为基础,通过人才培养模式改革、课程体系构建、实施制度制定等,构建了与地方产业结构相适应的现代学徒制教学体系。通过四年的实践,在教学改革和成果上有所突破,显著提高了学生的实习和就业质量,深化了校企合作机制,增强了专业的社会服务能力,并极大地提高了师资水平。  关键词:现代学徒制;生命科学系;人才培养  中图分类号:C961 文献标志码:A
期刊
摘 要:开发内化教学法是我校承担国家教育体制改革综合性试点任务、结合我校学生实际情况推出的教学改革方法,以促进学生自主学习和知识内化为目的。作者结合所授课程《植物细胞工程实验》,在教学中从教学设计、教学管理和考核方法等方面进行了探索,探讨开发内化教学法的实施基础、组织形式和实施办法,研究开发内化教学法的教学效果及影响因素,为完善开发内化教学法和课程的教学改革提供基础。  关键词:开发内化教学法;植
期刊
摘 要:通过对扬州大学网络教学综合平台使用情况的分析,以及在推广混合教学模式的过程中遇到的困难和现状进行分析,阐述了基于THEOL网络教学综合平台的混合教学模式的利弊,展望了高校教育模式的未来。  关键词:网络教学综合平台;现代教师教育技术培训;混合教学模式;传统教学模式  中图分类号:G640 文獻标志码:A 文章编号:2096-000X(2017)22-0114-03  Abstract: B
期刊
摘 要:学科竞赛活动是高校培养大学生创新能力的重要途径,主要工作是扩大学生的参与面(广度)和让学生对科技创新的探索更加深入(深度)。利用宣讲会、交流会等宣传方式提高学生参赛热情和信心来扩大广度;采用鼓励学生积极参与科研项目、加大实验室开放力度、加强学生梯队建设来加强深度。此外,辅以完善学科竞赛激励机制、管理方法,优化指导老师团队、加强校企合作。通过广东海洋大学工程学院近三年学科竞赛实践活动证明,此
期刊
摘 要:应用型人才培养是地方理工科院校面向社会,以社会需求为导向的教育理念的贯彻与实践。东莞理工学院作为地方高等院校,主动适应地方经济社会发展,坚持服务地方的办学方针,确立了建设特色鲜明的高水平应用型地方大学的发展目标。基于应用型理工科大学背景下的工业设计教育,要把握住建设高水平理工科大学的新机遇、新挑战,要依托理工科院校的工科优势,进一步解放思想,深化教学改革,大胆尝试创新教育;强化工科特色,加
期刊
摘 要:随着信息技术和教学模式的不断整合,以翻转课堂为代表的新型教学模式的产生。翻转课堂为高校培养创新型人才提供了新的途径。文章从大学军事理论课程教学的角度出发探讨翻转课堂教学的运行模式,并以贵州师范大学军事理论课程为样本,探讨线上线下教学模式对师生产生的影响。通过研究实践,翻转课堂作为教学模式的新生事物,首先,资源协调和投入对建设优质网络教学平台意义重大,尤其是师资队伍建设;其次,网络学习平台缺
期刊