10月8日，工信部公布了一份答復(fù)政協(xié)《關(guān)于加快支持工業(yè)半導(dǎo)體芯片技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)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(chǎn)業(yè)核心技術(shù)受制于人的局面仍然沒有根本改變，急需加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)，保障供應(yīng)鏈安全和產(chǎn)業(yè)安全。除了指出在當(dāng)前復(fù)雜的國際形勢下，工業(yè)半導(dǎo)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(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型并提出一系列產(chǎn)業(yè)舉措外，在這一答復(fù)函中尤其指出了要“推進(jìn)設(shè)立集成電路一級學(xué)科，進(jìn)一步做實(shí)做強(qiáng)示范性微電子學(xué)院?！?/p>

　　設(shè)立與集成電路有關(guān)的一級學(xué)科已經(jīng)經(jīng)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(xué)科的不斷發(fā)展變化，原有的一級學(xué)科劃分在事實(shí)上確實(shí)已經(jīng)限制了我國集成電路人才的培養(yǎng)，進(jìn)而影響到了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。在中美貿(mào)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(chǎn)業(yè)的強(qiáng)烈意愿。

　　那么為什么需要設(shè)立集成電路一級學(xué)科？設(shè)立集成電路一級學(xué)科后會對人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生什么樣的影響？應(yīng)該如何建設(shè)集成電路一級學(xué)科？本文作者就自己的經(jīng)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(shè)立集成電路一級學(xué)科。這其實(shí)是一個(gè)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(gè)方面，還涉及到集成電路這個(gè)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(chǎn)業(yè)自身的發(fā)展。作者在此前的知乎Live：《你可能學(xué)了假的數(shù)字集成電路》中談到了產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致學(xué)科分工變化的問題。

　　曾經(jīng)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(shè)計(jì)是用不同類型的元器件在電路板上構(gòu)成功能電路。

　　而隨著集成電路技術(shù)在摩爾定律的驅(qū)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(gè)電子信息系統(tǒng)的大部分甚至全部功能都可以靠一個(gè)集成電路或者幾個(gè)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(jìn)口實(shí)行所謂的“管制”以后，會對我國的電子信息產(chǎn)業(yè)整體造成較大的沖擊。

　　正是由于這種技術(shù)進(jìn)展的變化，導(dǎo)致了電子信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法發(fā)生了很大的變化。“用元器件在電路板構(gòu)建功能電路”這一設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)已經(jīng)變?yōu)榱恕霸谛酒献鲭娮酉到y(tǒng)“。這其實(shí)上已經(jīng)打破了傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)的分工。

　　但我國目前電子科學(xué)與技術(shù)的學(xué)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(xué)與技術(shù)各個(gè)二級學(xué)科的分工是這樣的：

　　微電子/半導(dǎo)體學(xué)科負(fù)責(zé)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(xué)科負(fù)責(zé)是研究“器件的應(yīng)用“，研究如何用元器件構(gòu)成電路。而在這個(gè)過程中需要有一個(gè)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(chǔ)課程電路分析、模擬電路等其實(shí)主要就在講這些內(nèi)容。而通信、儀器儀表、自動控制等學(xué)科則是在電路的基礎(chǔ)上研究如何形成“整機(jī)裝備”。

　　光這么說可能有點(diǎn)抽象，我們用一個(gè)不太準(zhǔn)確的例子簡單的說明一下：

　　這是在網(wǎng)上找到的一張老式程控用戶電話交換機(jī)內(nèi)部的電路圖，可以看出它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是由一個(gè)母板上插了若干個(gè)擴(kuò)展電路板構(gòu)成的。如果對照上面的分工的話，可以大致的認(rèn)為微電子/半導(dǎo)體學(xué)科是研究電路板上的那些元器件的，電路與系統(tǒng)學(xué)科是研究如何做這些電路板子的，而整機(jī)類學(xué)科是研究如何利用電路板把這個(gè)交換機(jī)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(shè)計(jì)》，主要是講如何設(shè)計(jì)ADC/DAC芯片的。當(dāng)時(shí)有一個(gè)老先生來聽課，聽完了以后和我認(rèn)真討論課程內(nèi)容。我當(dāng)時(shí)覺得老先生對各個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)掌握得非常清楚，后來才知道老先生是當(dāng)年國內(nèi)最早的一批做模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換的。但是他們那時(shí)候是設(shè)計(jì)了一個(gè)專門的信號采集板，用了很多運(yùn)放和邏輯電路來實(shí)現(xiàn)了今天一顆芯片甚至是一個(gè)IP核的功能。

　　隨著集成電路和整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，整個(gè)的學(xué)科分工其實(shí)發(fā)生了巨大的變化：

　　集成電路的飛速發(fā)展導(dǎo)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(gè)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(jī)學(xué)科研究的內(nèi)容，實(shí)際上都包含在當(dāng)今的集成電路設(shè)計(jì)范疇之內(nèi)。這使得集成電路的內(nèi)涵和外延都發(fā)生了根本性的變化。研究集成電路已經(jīng)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(xué)科。

　　我們再來看看現(xiàn)在的交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么樣子。從網(wǎng)上找的一個(gè)華為交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(gòu)成電路以外（這和目前電路與系統(tǒng)學(xué)科實(shí)質(zhì)上已經(jīng)“退守“到電力電子/微波電路等特定電路領(lǐng)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(gè)集成電路。這兩種交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化深刻的反應(yīng)了技術(shù)發(fā)展對于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的深刻影響。而原有的學(xué)科劃分很顯然已經(jīng)被打破，已經(jīng)不適應(yīng)新形式的發(fā)展。

　　那么如果按現(xiàn)有學(xué)科劃分，微電子與固體電子學(xué)只是電子科學(xué)與技術(shù)下面的二級學(xué)科，負(fù)責(zé)研究電子元器件（主要是半導(dǎo)體元器件，別的元器件分別由其它二級學(xué)科研究）。而集成電路只是在這個(gè)二級學(xué)科下面的三級學(xué)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(gè)長到十八歲的小孩還在穿他五歲時(shí)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(shí)候會導(dǎo)致方案極不適應(yīng)現(xiàn)行的技術(shù)體系。清華大學(xué)楊華中教授在訪談中也提到了這一點(diǎn)。清華大學(xué)教授楊華中：成功的集成電路創(chuàng)業(yè)者都有這五大特質(zhì)

　　（詳情參見：清華大學(xué)教授楊華中：成功的集成電路創(chuàng)業(yè)者都有這五大特質(zhì)）

　　楊教授在文中提出了國內(nèi)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(shè)計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)、通信與網(wǎng)絡(luò)、媒體處理等方面的課程。例如，推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力從2000年開始就已經(jīng)從PC轉(zhuǎn)移到了移動通信、網(wǎng)絡(luò)和媒體處理，但是國內(nèi)的人才培養(yǎng)卻沒跟上。

　　嚴(yán)格意義上來說這鍋確實(shí)不應(yīng)該微電子專業(yè)來背。因?yàn)槿绻覀儼盐㈦娮訉I(yè)看成一個(gè)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(shí)還是合格的。但問題在于集成電路的內(nèi)涵和外延擴(kuò)大了以后，我們在學(xué)科劃分上仍然按照集成電路是微電子專業(yè)的一個(gè)分支來看，培養(yǎng)的學(xué)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(shè)。但實(shí)際上這不是靠在微電子專業(yè)內(nèi)新開課程能解決的，而必須重新設(shè)計(jì)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(shè)“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)“這一專業(yè)。后來隨著”示范性微電子學(xué)院“的建設(shè)，這一專業(yè)的建設(shè)進(jìn)入了新的階段。然而由于沒有獨(dú)立的學(xué)科，集成電路設(shè)計(jì)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(shè)置和培養(yǎng)方案的制約。例如在考慮到學(xué)生未來研究生深造的問題，在課程設(shè)置時(shí)不得不削減了對于集成電路設(shè)計(jì)具有重要意義的”微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“（原微機(jī)原理）的課時(shí)而去加強(qiáng)XX物理的課時(shí)。

　　以上是對本科培養(yǎng)的影響，在研究生培養(yǎng)層面學(xué)科的影響更大。因?yàn)檠芯可恼猩前凑諏W(xué)科來進(jìn)行的，研究生導(dǎo)師的評定和聘任也是依照學(xué)科來開展的。在前面談到現(xiàn)在的集成電路已經(jīng)突破的元器件的概念，在內(nèi)涵和外延上已經(jīng)包含了原有學(xué)科劃分中很多其它學(xué)科的內(nèi)容。但由于沒有獨(dú)立的集成電路學(xué)科，這就導(dǎo)致從事集成電路方向研究的老師其實(shí)分散在多個(gè)學(xué)科內(nèi)部。其中微電子/電子科學(xué)與技術(shù)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(jì)算機(jī)、儀器儀表甚至自動控制等學(xué)科中。但由于這些老師不是這些學(xué)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(xué)科建設(shè)是按照學(xué)科評估的方式來進(jìn)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(yán)重。雖然自去年以來國家已經(jīng)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(lǐng)域而言，無論是發(fā)論文還是拿經(jīng)費(fèi)的“效率”顯然是不高的。在沒有獨(dú)立學(xué)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(jīng)常半開玩笑半認(rèn)真的說過，如果以“唯論文”的標(biāo)準(zhǔn)，搞集成電路的研究就是自己在“找死”。以信號處理方向?yàn)槔?，很多時(shí)候用Matlab寫完幾百行甚至一百多行代碼跑幾個(gè)曲線已經(jīng)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(shè)計(jì)出芯片的原型吧），至少又是半年多到一年的時(shí)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(zhuǎn)行。這方面的故事很多，篇幅有限就不一一展開了。

　　當(dāng)然，以上的這些問題要想從根本上解決，歸根結(jié)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(shè)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(shè)立為一級學(xué)科，使得集成電路的人才培養(yǎng)方案可以相對獨(dú)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(yīng)該是目前解決我國集成電路人才培養(yǎng)和技術(shù)研究瓶頸最為現(xiàn)實(shí)的方法。

　　通過建設(shè)集成電路一級學(xué)科，我們可以理順當(dāng)前集成電路學(xué)科與其它相關(guān)學(xué)科的關(guān)系，使之符合當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r?？梢葬槍呻娐啡瞬排囵B(yǎng)的特點(diǎn)，相對獨(dú)立的合理規(guī)劃本科專業(yè)培養(yǎng)方案和課程內(nèi)容?？梢栽O(shè)置更為符合集成電路學(xué)科特點(diǎn)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(chǔ)。這也是推動設(shè)立集成電路一級學(xué)科的重大意義所在。

　　當(dāng)然，設(shè)立集成電路一級學(xué)科尚未完全塵埃落定。而集成電路成為一級學(xué)科以后，仍然只是一個(gè)建設(shè)的起點(diǎn)。能夠真正的把這學(xué)科建設(shè)好發(fā)揮出應(yīng)有的作用，才符合設(shè)置這一學(xué)科的初心。如何建設(shè)這一學(xué)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(quán)作拋磚引玉。

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

　　其次就需要在劃定的學(xué)科范圍內(nèi)，根據(jù)三個(gè)子方向設(shè)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(shí)際需求的人才。例如在集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)這一方向上應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)算法與微電子器件技術(shù)的融合，使學(xué)生有能力編寫仿真/模擬軟件。

　　最后，也是最重要的一點(diǎn)。需要按照學(xué)科范圍均衡合理的引進(jìn)、培養(yǎng)師資力量。從而保障學(xué)科良性均衡的發(fā)展，從長遠(yuǎn)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(shè)立集成電路一級學(xué)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(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，副教授, 電子科技大學(xué)博士,CCF集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)組委員。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)與系統(tǒng)級芯片設(shè)計(jì)，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(xiàng)，出版學(xué)術(shù)著作1部。參加工作以來主持和參與過國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目、裝備預(yù)研重點(diǎn)項(xiàng)目、國家科技重大專項(xiàng)、國家“863”重點(diǎn)研究計(jì)劃等國家級重點(diǎn)科研項(xiàng)目，曾榮獲Altera公司（Intel PSG）金牌培訓(xùn)師、 第七、第八、第十二屆研究生電子設(shè)計(jì)大賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師、電子科大網(wǎng)絡(luò)名師等稱號。先后擔(dān)任過國際會議ICICM 2016年P(guān)ublicity Chair， ISOCC 2016年Session Co-Chair、APCCAS2018 Special Session Chair等學(xué)術(shù)職務(wù)。