10月8日，工信部公布了一份答復政協(xié)《關于加快支持工業(yè)半導體芯片技術研發(fā)及產業(yè)化自主發(fā)展的提案》的函，函中工信部指出，中國集成電路產業(yè)核心技術受制于人的局面仍然沒有根本改變，急需加強核心技術攻關，保障供應鏈安全和產業(yè)安全。除了指出在當前復雜的國際形勢下，工業(yè)半導體材料、芯片、器件及絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）模塊的發(fā)展滯后將制約中國新舊動能轉化及產業(yè)轉型并提出一系列產業(yè)舉措外，在這一答復函中尤其指出了要“推進設立集成電路一級學科，進一步做實做強示范性微電子學院?！?/p>

　　設立與集成電路有關的一級學科已經經過多年的討論，但由于一直存在各種爭議而無法成形。隨著學科的不斷發(fā)展變化，原有的一級學科劃分在事實上確實已經限制了我國集成電路人才的培養(yǎng)，進而影響到了我國集成電路產業(yè)的良性發(fā)展。在中美貿易摩擦的背景下，這一問題被極具放大。工信部作為行業(yè)主管單位，對于行業(yè)發(fā)展中的“人才之殤”有切膚之痛。因此工信部也一直在積極推動集成電路人才培養(yǎng)的變革。此次表態(tài)也是彰顯了以工信部為代表的國家部委在推動集成電路產業(yè)的強烈意愿。

　　那么為什么需要設立集成電路一級學科？設立集成電路一級學科后會對人才培養(yǎng)和產業(yè)發(fā)展產生什么樣的影響？應該如何建設集成電路一級學科？本文作者就自己的經歷和視角提出一些自己的看法供大家參考。

　　首先我們需要討論為什么需要設立集成電路一級學科。這其實是一個很龐大的問題，涉及到了我國的教育體制、科研體制、人才培養(yǎng)模式等多個方面，還涉及到集成電路這個行業(yè)的發(fā)展變化。作者先簡單討論一下。

　　首先是集成電路產業(yè)自身的發(fā)展。作者在此前的知乎Live：《你可能學了假的數(shù)字集成電路》中談到了產業(yè)發(fā)展導致學科分工變化的問題。

　　曾經的集成電路是一種元器件，其它的元器件還包括電阻、電容、電感、磁性器件等等很多類型。而電路設計是用不同類型的元器件在電路板上構成功能電路。

　　而隨著集成電路技術在摩爾定律的驅動下飛速發(fā)展，集成電路由一種元器件發(fā)展成為了電子系統(tǒng)的核心。如今，一個電子信息系統(tǒng)的大部分甚至全部功能都可以靠一個集成電路或者幾個集成電路配合完成。因此集成電路就由原來的一種元器件變身成為了電子信息系統(tǒng)的主要載體。這也是為什么美國對我國集成電路進口實行所謂的“管制”以后，會對我國的電子信息產業(yè)整體造成較大的沖擊。

　　正是由于這種技術進展的變化，導致了電子信息系統(tǒng)的設計方法發(fā)生了很大的變化。“用元器件在電路板構建功能電路”這一設計方法逐步的被放棄，取而代之的是“芯片即電路”甚至“芯片即系統(tǒng)”?？梢哉f電子系統(tǒng)設計已經變?yōu)榱恕霸谛酒献鲭娮酉到y(tǒng)“。這其實上已經打破了傳統(tǒng)電子產業(yè)的分工。

　　但我國目前電子科學與技術的學科劃分還是按照傳統(tǒng)的模式來劃分的。而傳統(tǒng)上電子科學與技術各個二級學科的分工是這樣的：

　　微電子/半導體學科負責的是研究如何把材料加工成電子元器件，加工的過程就是“工藝”。而電路與系統(tǒng)學科負責是研究“器件的應用“，研究如何用元器件構成電路。而在這個過程中需要有一個電路建模和分析的過程。我們電子信息類專業(yè)原來的核心專業(yè)基礎課程電路分析、模擬電路等其實主要就在講這些內容。而通信、儀器儀表、自動控制等學科則是在電路的基礎上研究如何形成“整機裝備”。

　　光這么說可能有點抽象，我們用一個不太準確的例子簡單的說明一下：

　　這是在網上找到的一張老式程控用戶電話交換機內部的電路圖，可以看出它內部的結構是由一個母板上插了若干個擴展電路板構成的。如果對照上面的分工的話，可以大致的認為微電子/半導體學科是研究電路板上的那些元器件的，電路與系統(tǒng)學科是研究如何做這些電路板子的，而整機類學科是研究如何利用電路板把這個交換機給做出來的。

　　2010年我給本科生開了一門課叫《數(shù)?；旌霞呻娐吩O計》，主要是講如何設計ADC/DAC芯片的。當時有一個老先生來聽課，聽完了以后和我認真討論課程內容。我當時覺得老先生對各個技術細節(jié)掌握得非常清楚，后來才知道老先生是當年國內最早的一批做模數(shù)/數(shù)模轉換的。但是他們那時候是設計了一個專門的信號采集板，用了很多運放和邏輯電路來實現(xiàn)了今天一顆芯片甚至是一個IP核的功能。

　　隨著集成電路和整個電子信息產業(yè)的進步，整個的學科分工其實發(fā)生了巨大的變化：

　　集成電路的飛速發(fā)展導致電子系統(tǒng)單片化。把集成電路由一種元器件變成了整個電子系統(tǒng)的載體，因此原來由電路與系統(tǒng)甚至部分整機學科研究的內容，實際上都包含在當今的集成電路設計范疇之內。這使得集成電路的內涵和外延都發(fā)生了根本性的變化。研究集成電路已經不再是研究一種元器件，而是包含了從器件、電路到系統(tǒng)甚至軟件的綜合性學科。

　　我們再來看看現(xiàn)在的交換機內部結構是什么樣子。從網上找的一個華為交換機內部結構，應該也不是最新型號，但也可以讓我們了解這其中的變化：

　　可以看出，除了電源電路那部分還有各種元器件搭配來構成電路以外（這和目前電路與系統(tǒng)學科實質上已經“退守“到電力電子/微波電路等特定電路領域的現(xiàn)狀符合），在其它偌大的電路空間里面只是零星的分布著若干個集成電路。這兩種交換機內部結構的變化深刻的反應了技術發(fā)展對于電子系統(tǒng)設計方法的深刻影響。而原有的學科劃分很顯然已經被打破，已經不適應新形式的發(fā)展。

　　那么如果按現(xiàn)有學科劃分，微電子與固體電子學只是電子科學與技術下面的二級學科，負責研究電子元器件（主要是半導體元器件，別的元器件分別由其它二級學科研究）。而集成電路只是在這個二級學科下面的三級學科，這顯然極大的限制了集成電路專業(yè)的發(fā)展空間。就好像一個長到十八歲的小孩還在穿他五歲時候的衣服一樣，必然是“勒得慌“。

　　如果具體展開影響會談的很多，我這里簡單談一下。

　　首先是在指定人才培養(yǎng)方案的時候會導致方案極不適應現(xiàn)行的技術體系。清華大學楊華中教授在訪談中也提到了這一點。清華大學教授楊華中：成功的集成電路創(chuàng)業(yè)者都有這五大特質

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　　楊教授在文中提出了國內的微電子專業(yè)課程體系不完整。主要體現(xiàn)在我國的微電子專業(yè)基本沒有開設計算機體系架構、通信與網絡、媒體處理等方面的課程。例如，推動集成電路產業(yè)發(fā)展的主要動力從2000年開始就已經從PC轉移到了移動通信、網絡和媒體處理，但是國內的人才培養(yǎng)卻沒跟上。

　　嚴格意義上來說這鍋確實不應該微電子專業(yè)來背。因為如果我們把微電子專業(yè)看成一個培養(yǎng)“元器件制造“人才的專業(yè)的話，目前的課程體系其實還是合格的。但問題在于集成電路的內涵和外延擴大了以后，我們在學科劃分上仍然按照集成電路是微電子專業(yè)的一個分支來看，培養(yǎng)的學生大面積的集成微電子專業(yè)的課程培養(yǎng)體系。這樣自然就會發(fā)現(xiàn)有很多課程沒有開設。但實際上這不是靠在微電子專業(yè)內新開課程能解決的，而必須重新設計符合現(xiàn)有集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系。

　　從02年開始，也就是我讀本科那一年。全國部分院校開始大面積開設“集成電路設計與集成系統(tǒng)“這一專業(yè)。后來隨著”示范性微電子學院“的建設，這一專業(yè)的建設進入了新的階段。然而由于沒有獨立的學科，集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)仍然逃脫不了原微電子專業(yè)課程設置和培養(yǎng)方案的制約。例如在考慮到學生未來研究生深造的問題，在課程設置時不得不削減了對于集成電路設計具有重要意義的”微處理器系統(tǒng)結構“（原微機原理）的課時而去加強XX物理的課時。

　　以上是對本科培養(yǎng)的影響，在研究生培養(yǎng)層面學科的影響更大。因為研究生的招生是按照學科來進行的，研究生導師的評定和聘任也是依照學科來開展的。在前面談到現(xiàn)在的集成電路已經突破的元器件的概念，在內涵和外延上已經包含了原有學科劃分中很多其它學科的內容。但由于沒有獨立的集成電路學科，這就導致從事集成電路方向研究的老師其實分散在多個學科內部。其中微電子/電子科學與技術占了較大一部分，但是仍然還是有很多老師分布在如通信、計算機、儀器儀表甚至自動控制等學科中。但由于這些老師不是這些學科的“主流”，因此在職稱評定、研究生名額分配等方面都受到了一定程度的擠壓甚至是打壓。

　　此外，由于我國的學科建設是按照學科評估的方式來進行考評的，而我國的科研考評體系常年來受“五唯”影響較為嚴重。雖然自去年以來國家已經開始對這一問題加以重視和糾正，但在建立起新的有效評估體系之前仍然無法有效的消除這一影響。對于集成電路這一研究領域而言，無論是發(fā)論文還是拿經費的“效率”顯然是不高的。在沒有獨立學科的情況下搞集成電路的老師在各方面考評先天的就處于弱勢地位。作者之前經常半開玩笑半認真的說過，如果以“唯論文”的標準，搞集成電路的研究就是自己在“找死”。以信號處理方向為例，很多時候用Matlab寫完幾百行甚至一百多行代碼跑幾個曲線已經足夠發(fā)表一篇論文了。而如果要繼續(xù)把這算法變成芯片（或者至少設計出芯片的原型吧），至少又是半年多到一年的時間。搞不好最后你還發(fā)現(xiàn)做完了芯片發(fā)表出來的論文的“影響因子”和“分區(qū)”還不如之前純算法能發(fā)的高。在這種指揮棒的牽引下，自然很多老師為了自己的“生存”而不得不轉行。這方面的故事很多，篇幅有限就不一一展開了。

　　當然，以上的這些問題要想從根本上解決，歸根結底還是需要我國建立更為完善的人才培養(yǎng)制度、考評制度等制度上的建設和改革。但在現(xiàn)階段無法一步到位建成理想制度的前提下，通過將集成電路設立為一級學科，使得集成電路的人才培養(yǎng)方案可以相對獨立的制定，使得從事集成電路研究的老師能夠有所依托。這應該是目前解決我國集成電路人才培養(yǎng)和技術研究瓶頸最為現(xiàn)實的方法。

　　通過建設集成電路一級學科，我們可以理順當前集成電路學科與其它相關學科的關系，使之符合當今技術的發(fā)展狀況?？梢葬槍呻娐啡瞬排囵B(yǎng)的特點，相對獨立的合理規(guī)劃本科專業(yè)培養(yǎng)方案和課程內容?？梢栽O置更為符合集成電路學科特點的考評體系和研究生招錄、培養(yǎng)模式。從而為緩解我國在集成電路人才培養(yǎng)問題上的窘境奠定較好的基礎。這也是推動設立集成電路一級學科的重大意義所在。

　　當然，設立集成電路一級學科尚未完全塵埃落定。而集成電路成為一級學科以后，仍然只是一個建設的起點。能夠真正的把這學科建設好發(fā)揮出應有的作用，才符合設置這一學科的初心。如何建設這一學科，相信很多專家自然有自己的意見。作者在此斗膽說幾句自己的想法，權作拋磚引玉。

　　首先是需要理順集成電路學科內部的各個子方向/二級學科，明確自身的定位和任務。根據(jù)作者以上圖片中對于學科發(fā)展的分析，作者建議可以參考國家重點研發(fā)計劃“光電子與微電子器件及集成”重點專項的劃分方法。將集成電路學科劃分為：集成電路與系統(tǒng)芯片、集成電路設計方法學、器件與工藝技術三個子方向。

　　其次就需要在劃定的學科范圍內，根據(jù)三個子方向設置合理的本科和研究生課程，從而全面的培養(yǎng)符合集成電路實際需求的人才。例如在集成電路設計方法學這一方向上應加強數(shù)學、計算機算法與微電子器件技術的融合，使學生有能力編寫仿真/模擬軟件。

　　最后，也是最重要的一點。需要按照學科范圍均衡合理的引進、培養(yǎng)師資力量。從而保障學科良性均衡的發(fā)展，從長遠的角度為國家的戰(zhàn)略需求穩(wěn)定的輸送人才。

　　以上是本人對于設立集成電路一級學科的一些粗淺的看法和感想，又不足之處希望大家多多批判指正。

　　黃樂天

　　電子科技大學電子科學與工程學院，副教授, 電子科技大學博士,CCF集成電路設計專業(yè)組委員。主要研究方向為計算機系統(tǒng)架構與系統(tǒng)級芯片設計，已在IEEE Transactions on Computers (CCF A 類期刊)等高水平期刊和CODE+ISSS、FCCM、ASPDAC、ISCAS等頂級會議上發(fā)表高水平論文50 余篇，申請專利11項，出版學術著作1部。參加工作以來主持和參與過國家自然科學基金項目重點項目、裝備預研重點項目、國家科技重大專項、國家“863”重點研究計劃等國家級重點科研項目，曾榮獲Altera公司（Intel PSG）金牌培訓師、 第七、第八、第十二屆研究生電子設計大賽優(yōu)秀指導教師、電子科大網絡名師等稱號。先后擔任過國際會議ICICM 2016年Publicity Chair， ISOCC 2016年Session Co-Chair、APCCAS2018 Special Session Chair等學術職務。