燈塔指路 || 專業(yè)科普——微電子科學(xué)與工程
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作者:惠州一中2018屆畢業(yè)生,黃少麒,現(xiàn)就讀于浙江大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)。
排版/審核:惠州一中杏林學(xué)社內(nèi)建部
一、前言
高考過后,考生面臨最大的一個(gè)問題就是填志愿,而填志愿總結(jié)起來無非三件事:選學(xué)校、選專業(yè)、排定志愿批次和順序。對(duì)于選學(xué)校和排定志愿順序來說,不同的高考分?jǐn)?shù)自有可選的學(xué)校范圍,而對(duì)于志愿批次和順序,不考慮專業(yè)的選擇則很難決定。當(dāng)然,這里并不是給各位科普如何選一個(gè)好專業(yè),僅僅只是給大家詳細(xì)地介紹一下我所就讀的專業(yè),讓各位有一個(gè)比較清晰的了解,進(jìn)而決定自己的選擇。(以下將以浙江大學(xué)微電子科學(xué)與工程專業(yè)為例介紹該專業(yè))
二:什么是微電子科學(xué)與工程
關(guān)于什么是微電子科學(xué)與工程,我們不妨把它拆開來看。首先是“微電子”,名義上是指微米級(jí)別的電子技術(shù),實(shí)際上現(xiàn)在早就做到納米級(jí)別了,叫“納電子”應(yīng)該更加合適。納米級(jí)別的電子技術(shù)是什么呢?其實(shí)基本可以看成是我們國家目前正在被卡脖子的芯片和集成電路。第二是“科學(xué)”,專業(yè)名稱里面的科學(xué),一般指的都是偏向于理論的研究,就是研究某某東西的原理以便給工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。第三是“工程”,即工程上的實(shí)際應(yīng)用。
所以按照這個(gè)定義來看,微電子科學(xué)與工程可以理解為以芯片和集成電路為主要研究對(duì)象,進(jìn)行理論研究和工程實(shí)踐應(yīng)用的一個(gè)專業(yè)。
三:微電子科學(xué)與工程專業(yè)的課程體系
由于個(gè)人剛剛完成本科二年級(jí)課程的修讀,對(duì)于本科三年級(jí)的課程也僅僅只是了解,因此對(duì)于課程體系的理解僅供參考。下面以浙大的體系為例,對(duì)該專業(yè)培養(yǎng)方案中的部分課程進(jìn)行介紹和分析。對(duì)于一些幾乎所有專業(yè)都要修讀,且與本專業(yè)無直接關(guān)聯(lián)的課程(例如思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、大學(xué)英語等),此處省略。部分課程的名稱在浙大的培養(yǎng)方案中可能比較奇怪,我會(huì)把他修正為常見的名稱。
1:大一學(xué)年:數(shù)理基礎(chǔ)與基本技能
主要課程:微積分、線性代數(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)、大學(xué)物理、常微分方程、工程圖學(xué)、電子工程訓(xùn)練
大一學(xué)年所修讀的基本上都是基礎(chǔ)性的數(shù)學(xué)、物理課程,以及一些常用的技能。用高中生可懂的語言來解釋:
微積分學(xué)的就是求導(dǎo)和積分及其相關(guān)原理、定理;
線性代數(shù)學(xué)的是n元一次方程相關(guān)的內(nèi)容;
C語言程序設(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)C語言,寫代碼,有些學(xué)校不一定是C,但必定有編程;
大學(xué)物理是初中、高中物理的加強(qiáng)版;
常微分方程是帶有導(dǎo)數(shù)或者積分的方程;
工程圖學(xué)是學(xué)規(guī)范繪制工程零部件的圖像;
電子工程訓(xùn)練(可能有些學(xué)校叫這個(gè))學(xué)的是基本的電路實(shí)踐知識(shí),比如電路板焊接。
2:大二學(xué)年:數(shù)理基礎(chǔ)和部分學(xué)科基礎(chǔ)課程
主要課程:復(fù)變函數(shù)與積分變換、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、金工實(shí)習(xí)、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、模擬電路、數(shù)字電路、信號(hào)與系統(tǒng)、半導(dǎo)體物理與器件
大二學(xué)年前期同樣要修讀一些數(shù)理類的課程,但同時(shí)會(huì)修讀一些這個(gè)學(xué)科門類(比如說微電子屬于電子信息類)的基礎(chǔ)課程,以下同樣盡量以高中生能懂的語言進(jìn)行描述。
復(fù)變函數(shù)與積分變換學(xué)的是以復(fù)數(shù)為自變量和因變量的函數(shù)及其一系列定理;
概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的就是高中的概率與統(tǒng)計(jì)加強(qiáng)版;
金工實(shí)習(xí)是學(xué)習(xí)工程制造的技術(shù)(比如車床、電火花加工等);
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)就是做物理實(shí)驗(yàn);
模擬電路就是信號(hào)(也就是電壓、電流等)連續(xù)的電路,學(xué)它的原理和相關(guān)器件;
數(shù)字電路就是信號(hào)只有開和關(guān)兩種狀態(tài)的電路,學(xué)它的原理和相關(guān)器件;
信號(hào)與系統(tǒng)就是學(xué)習(xí)信號(hào)的變換和處理,可以理解成函數(shù)的變換;
半導(dǎo)體物理與器件就是學(xué)習(xí)和半導(dǎo)體材料有關(guān)的物理原理和相關(guān)器件(比如二極管)
3:大三學(xué)年:專業(yè)課程
由于大三很多都是選修課,部分是必修課,因此此處指列舉一些我認(rèn)為重要的課程。實(shí)際上,只有到了大三才能夠真正說得上觸碰一點(diǎn)“專業(yè)”的內(nèi)容,其他專業(yè)也不外如是。
主要課程:模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、微電子工藝、CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、微納器件測試技術(shù)、微電子器件建模與仿真
模擬集成電路設(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)怎么設(shè)計(jì)以模擬信號(hào)為基礎(chǔ)的集成電路;
數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)怎么設(shè)計(jì)以數(shù)字信號(hào)為基礎(chǔ)的集成電路;
微機(jī)原理與接口技術(shù)就是學(xué)習(xí)微機(jī)(微型計(jì)算機(jī))的設(shè)計(jì)開發(fā)以及和其他設(shè)備的連接;
微電子工藝就是學(xué)習(xí)整個(gè)晶體管制造的流程,浙大是有實(shí)踐的;
CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)就是學(xué)習(xí)一種非常常用的集成電路的設(shè)計(jì)方法;
微納器件測試技術(shù)就是學(xué)習(xí)怎么測試微米、納米級(jí)器件的性能;
微電子器件建模和仿真……名字應(yīng)該挺明顯的。
4:大四學(xué)年:主要是實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文、考研和少數(shù)課程
5:其他選修課程
包括但不限于:偏微分方程、離散數(shù)學(xué)、電磁場與電磁波、固體物理基礎(chǔ)、硬件描述語言、片上系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、通信原理等,不一一細(xì)說。
四:微電子——課程之外
其實(shí)不僅僅是微電子,很多工科專業(yè)除了課程體系的學(xué)習(xí),課程外的實(shí)踐也是有必要的。最常見的實(shí)踐方式就是——進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,做項(xiàng)目,嘗試投入科研中。科研對(duì)于本科生來說并不是絕對(duì)絕緣的,事實(shí)上如浙大這種學(xué)校,只要你想,基本都能有科研機(jī)會(huì)。在做項(xiàng)目的過程中,閱讀文獻(xiàn)、寫論文、自學(xué)解決問題等非常多的技能都會(huì)得到鍛煉。另外,通常微電子專業(yè)在暑期也會(huì)有一些實(shí)踐性、實(shí)驗(yàn)性的課程。
五、微電子科學(xué)與工程專業(yè)的特點(diǎn)
1:難!
沒錯(cuò),是真的難。事實(shí)上,電子類專業(yè)應(yīng)該算是工科專業(yè)里面難度最高的一批,微電子更是如此?;蛟S在本科學(xué)習(xí)中,它在廣度上不如醫(yī)學(xué)和法學(xué)繁雜,在深度上不如數(shù)學(xué)、物理這些理學(xué)專業(yè)艱深,但卻是深度和廣度的結(jié)合體,要求軟硬件兼修,設(shè)計(jì)與制造并行,理論與工程結(jié)合。因此,如果高中數(shù)理基礎(chǔ)較弱的同學(xué),建議審慎選擇。
2:做好深造準(zhǔn)備
選擇微電子基本上就選擇了深造,因?yàn)楸究普n程僅僅只是觸摸到了它的皮毛,想要真正進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐、具備工作能力,碩士研究生幾乎是最起碼的要求。
3:實(shí)踐性非常強(qiáng)。
六:微電子專業(yè)的就業(yè)方向
微電子專業(yè)的發(fā)展方向一般有兩種:設(shè)計(jì)和制造。其實(shí)挺直白,設(shè)計(jì)就是集成電路的設(shè)計(jì),制造就是集成電路的工藝制造。
而所有專業(yè)的就業(yè)方向無非五條:一研究二教書三創(chuàng)業(yè)四就業(yè)五轉(zhuǎn)行。
研究:在大學(xué)、科研院所或大型企業(yè)進(jìn)行前沿課題的研究和突破
教書:可以在大學(xué),當(dāng)然也可以教初高中咯,不過其實(shí)這有點(diǎn)像轉(zhuǎn)行了
創(chuàng)業(yè):對(duì)于微電子來說,完完全全屬于微電子領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)是很難的,因?yàn)檫@一方面技術(shù)門檻太高了;電子信息領(lǐng)域倒是創(chuàng)業(yè)的沃土。
就業(yè):就是打工唄,在企業(yè)從事基本的設(shè)計(jì)、制造工作。
轉(zhuǎn)行:這個(gè)不用說了。
七:一些展望
眾所周知,集成電路和芯片產(chǎn)業(yè)是我國目前非常大的一塊短板,人才缺口也很大,因此急需大量人才注入。另一方面,國家已經(jīng)在對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行大力扶持,未來的就業(yè)情況或許仍然會(huì)不如熱門的計(jì)算機(jī)等行業(yè),但是待遇應(yīng)該會(huì)有明顯改善。
微電子行業(yè)可以說屬于越老、技術(shù)越強(qiáng)就越吃香的行業(yè),不存在吃青春飯的說法,不過難度確實(shí)大,門檻確實(shí)高。希望各位學(xué)弟學(xué)妹們?cè)诳紤]未來就業(yè)的同時(shí),或許也可以有那么一點(diǎn)點(diǎn)情懷。各位已經(jīng)是很優(yōu)秀的學(xué)生了,需要想一想如何在自我發(fā)展的同時(shí),為我們國家的發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
當(dāng)然,不是推銷hhhh。如果自己沒有非常明確的意愿的話,還是不太建議報(bào)微電子的,因?yàn)楦唠y度的課程很容易把人勸退,但希望有志向的同學(xué)能夠考慮考慮。
最后夾帶一點(diǎn)私貨,安利一下浙江大學(xué)??颊愦鬀]有各位想象的那么難哦,提前批(化學(xué)、農(nóng)學(xué)、海洋、環(huán)境等專業(yè))事實(shí)上省3000前(一中大約理科40名前)都有希望,不過文科和本一批確實(shí)需要不俗的成績。同時(shí)也安利一下浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院,今年抗擊新冠肺炎疫情,浙江的表現(xiàn)相信大家是看得到的,而其中絕大部分成就都是浙大(及其附屬醫(yī)院)貢獻(xiàn)的hhh?!綪S:李蘭娟院士也是浙大醫(yī)學(xué)院的!】
預(yù)祝各位高考成功!
2020年7月7日
黃少麒

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