集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)：“強芯鑄魂”探秘國家戰(zhàn)略急需的"芯"力量

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陽光高考信息平臺作者：劉晶晶



集成電路是信息時代的“工業(yè)糧食”，小到手機、家電，大到超級計算機、衛(wèi)星通信，都依賴于“芯片”。國家“卡脖子”問題，尤其是高端芯片的自給自足問題，已成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。正如華為創(chuàng)始人任正非所言：“未來的競爭是人才的競爭，而芯片則是未來競爭的關鍵�！奔�成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)正是培養(yǎng)能夠設計、制造、應用“芯片”的高端工程技術人才，是支撐國家科技自立自強、突破“卡脖子”技術的核心專業(yè)之一。在集成電路領域國際競爭日益激烈的今天，讓我們隨電子科技大學集成電路科學與工程學院副院長于奇教授一起，走近集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)。



一、專業(yè)解析


什么是集成電路設計與集成系統(tǒng)？主要研究什么？

集成電路設計與集成系統(tǒng)的開設始于2003年，是教育部針對國家對集成電路設計和系統(tǒng)設計人才大量需求的現(xiàn)狀而設立的本科專業(yè)之一，隸屬于工科門類下的電子信息類，也是支撐國家科技自立自強、突破“卡脖子”技術的核心專業(yè)之一。該專業(yè)融合了集成電路、計算機、電子工程、通信工程等多方面的知識，屬于典型的交叉學科。學生通過系統(tǒng)的理論學習和工程實踐，能夠掌握芯片設計的流程，具備集成電路及其系統(tǒng)的設計、開發(fā)、測試和應用能力。

概括來說，集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)研究的終極目標是如何把各式各樣的芯片設計制造出來。有的芯片像人類的“大腦”一樣存儲和處理信號，有的芯片能夠接收發(fā)射信號，有的芯片能夠完成AI推理，有的芯片能夠驅(qū)動電機。這些芯片最終會被集成應用到電子系統(tǒng)中。所以，該專業(yè)的研究覆蓋了芯片的物理機理、器件、設計驗證、制造、封裝、測試以及應用等完整的鏈條，并且還要研究如何把芯片和軟件編程、系統(tǒng)架構結合起來，通過軟硬件協(xié)同，讓芯片為各種智能系統(tǒng)服務，它融合了電子工程、計算機科學、微電子技術、現(xiàn)代通信等多個方向，是一個技術含量非常高、交叉融合程度非常強的專業(yè)。這個專業(yè)人才培養(yǎng)的目標的是通理論、懂設計、會實現(xiàn)、能創(chuàng)新的芯片設計的高端工程技術人才，解決國家“缺芯少魂”中的一大痛點。

一般開設在哪些院系？有哪些專業(yè)方向？

集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)通常開設在工科院系，具體院系因高校學科設置差異而有所不同。2020年，國務院學位委員會、教育部作出設立“集成電路科學與工程”一級學科的決定。包括北京大學、清華大學、復旦大學、南京郵電大學、電子科技大學等在內(nèi)的19所高校入選首批“集成電路科學與工程”一級學科博士學位授權點。這些高校大多成立了集成電路科學與工程學院或集成電路學院，也有的高校沿襲原有的微電子學院，集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)通常歸屬于該類學院。還有一些高校將該專業(yè)開設在電子工程學院或電子信息工程學院，如南京大學、山東科技大學等。

集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)方向覆蓋物理器件、芯片設計、芯片制造、封裝與測試、系統(tǒng)級應用的全鏈條技術，不同高校會根據(jù)自身學科優(yōu)勢設置細分方向。主要的專業(yè)方向包括集成電路設計方向、功率半導體方向、半導體器件與工藝方向、封裝與測試方向、系統(tǒng)集成與應用方向。

專業(yè)課程有哪些？

集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的本科課程設置旨在培養(yǎng)學生掌握集成電路設計、制造、測試及系統(tǒng)集成的核心能力。在集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的四年本科學習中，學生將系統(tǒng)掌握從“芯片原理”到“系統(tǒng)設計”的理論知識與實踐技能，為成為具備工程能力和創(chuàng)新意識的工程和科研人才打下堅實基礎。

專業(yè)理論課程主要包括：電磁場與波、信號與系統(tǒng)、半導體物理、微電子器件、半導體工藝、集成電路設計（數(shù)字/模擬/射頻）、系統(tǒng)級芯片（SoC）設計、微處理器系統(tǒng)設計、集成電路封裝與測試等專業(yè)核心課程。

除了理論課外，該專業(yè)重視動手能力的培養(yǎng)。高校通過開設綜合實驗和項目式課程，使學生理論與實踐相結合；鼓勵學生積極參與科研項目和專業(yè)競賽，在動手中鍛煉綜合能力，如“全國大學生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”是目前國內(nèi)集成電路領域最大的賽事；許多高校與芯片企業(yè)建立合作，為學生開設企業(yè)實習與校企合作項目，學生的研究成果最終形成競賽獎或者畢設論文；如電子科技大學等部分優(yōu)秀高校還會為本科生提供“流片”機會，讓本科生體會“從設計到芯片”的完整流程。


二、專業(yè)與就業(yè)

全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模：2500-3000

隨著智能手機、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和移動通信的普及，集成電路已經(jīng)從最初單純實現(xiàn)電路小型化的技術方法，演變?yōu)榻裉焖�有信息技術產(chǎn)業(yè)的核心，成為支撐國家經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性產(chǎn)業(yè)，成為實現(xiàn)科技強國、產(chǎn)業(yè)強國的關鍵標志，直接影響國家安全和社會經(jīng)濟的發(fā)展。國家“卡脖子”問題，尤其是高端芯片的自給自足問題，已成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重，集成電路的重要性不言而喻。

國家戰(zhàn)略急需集成電路專業(yè)人才

人工智能與高效能運算進一步推動芯片需求增長，對人工智能驅(qū)動硬件的需求空前高漲。世界四大會計師事務所之一德勤預測，到2025年，新一代人工智能芯片的價值將達到1500億美元。Yole集團首席分析師Pierre Cambou預測，得益于人工智能和機器學習等數(shù)字化轉(zhuǎn)型，到2030年，半導體行業(yè)將達到1萬億美元的市場規(guī)模。

集成電路是國家基礎性、先導性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是電子信息的基石。集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)作為信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關鍵力量，也是大國戰(zhàn)略競爭的制高點。《中國學科及前沿領域2035發(fā)展戰(zhàn)略叢書》中指出，當前和今后一段時期是我國集成電路與光電芯片技術發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期與攻堅期，實現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展是我國的重大戰(zhàn)略需求。

未來，集成電路專業(yè)將聚焦人工智能、類腦計算、量子計算等未來前沿領域，著重發(fā)力的方向包括量子芯片、類腦芯片、無人機/機器人專用芯片等領域，以技術革新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級，加快同人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等技術領域的融合，推動整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)協(xié)同發(fā)展。

面臨高新科技領域的飛速發(fā)展和新一輪技術革命的挑戰(zhàn)，國家明確提出要加強包括集成電路在內(nèi)的事關國家安全和發(fā)展全局的基礎核心領域的原創(chuàng)性引領性科技攻關，要實現(xiàn)這一目標，需要培養(yǎng)大量的人才為該領域做出貢獻。

目前集成電路人才需求呈結構性緊缺態(tài)勢�！吨袊�集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書》顯示，我國集成電路人才缺口高達30萬。預計2025年國內(nèi)芯片人才的需求是70萬，人才缺口很大。我國半導體產(chǎn)業(yè)長期面臨高端及復合型人才短缺問題，人才缺口主要集中在芯片設計和制造上，為此通過產(chǎn)教融合、提升薪資待遇、加強國際合作等多項措施加速人才培養(yǎng)與引進。國家一直以來面向集成電路產(chǎn)業(yè)做了資金、人才、技術發(fā)展全方位支持。2021年為推動集成電路產(chǎn)業(yè)人才集聚，形成產(chǎn)才融合發(fā)展的良好格局，國務院印發(fā)《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，加快推進集成電路產(chǎn)教融合。2022年《關于深入推進世界一流大學和一流學科建設的若干意見》，接續(xù)提出加強集成電路、人工智能等領域急需高層次人才的培養(yǎng)。

國內(nèi)核心區(qū)域集成電路產(chǎn)業(yè)格局

目前，國內(nèi)集成電路初步形成了長三角、環(huán)渤海、珠三角三大核心區(qū)域聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。珠三角地區(qū)重點發(fā)展芯片設計及底層工具軟件、芯片制造、芯片封裝測試、化合物半導體等細分領域。長三角地區(qū)是全球集成電路產(chǎn)業(yè)增長最快的地區(qū)之一，以上海為核心，是我國集成電路產(chǎn)業(yè)最扎實、產(chǎn)業(yè)鏈最完整、技術最先進的區(qū)域，產(chǎn)業(yè)規(guī)模約占全國二分之一，集中了全國50%多的芯片制造生產(chǎn)線，已經(jīng)初步構建了集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈。環(huán)渤海地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)以北京、天津等為主要增長極，當前，已基本形成了從設計、制造、封裝、測試到設備、材料的較為完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。

畢業(yè)生主要就業(yè)方向

集成電路產(chǎn)業(yè)是國家重點支持的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，人才需求旺盛。就業(yè)多集中在京津冀、長三角、珠三角、川渝、環(huán)渤海灣等產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，就業(yè)單位主要為國家重點單位和國內(nèi)外頭部企業(yè)，就業(yè)質(zhì)量持續(xù)居高。畢業(yè)生可在集成電路產(chǎn)業(yè)相關的高新技術企業(yè)、國家科研單位、國防軍工企業(yè)、大專院校、政府部門等單位從事集成電路的設計、制造、測試、應用和規(guī)劃等工作，或者選擇繼續(xù)深造。該專業(yè)的畢業(yè)生深造比例較高，可以選擇的學科方向包括集成電路科學與工程、電子科學與技術、電路與系統(tǒng)等。

哈爾濱理工大學該專業(yè)畢業(yè)生主要就職于國內(nèi)外著名集成電路設計公司、科研機構以及高等院校。具體從事的崗位包括集成電路后端開發(fā)、模擬電路后端開發(fā)、數(shù)字電路驗證、電路的研發(fā)設計、生產(chǎn)銷售，以及專門的集成電路研究及教學工作。在就業(yè)地域分布上，畢業(yè)生主要集中在長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)以及北京等地。

電子科技大學近三年本科畢業(yè)生深造率均超過78%，2023屆本科畢業(yè)生深造率超過80%、直博率超過12%、畢業(yè)去向落實率穩(wěn)定在95%左右，絕大部分畢業(yè)生前往境內(nèi)外頂尖高校深造。畢業(yè)生前往包括中國電科、航天科工、華為、中興、芯原等國家重點單位、科研院所和行業(yè)頭部企業(yè)從事研發(fā)和管理等工作，就業(yè)單位分布地區(qū)包括川渝、長三角、珠三角和京津冀等。


三、報考指南


有哪些高校開設該專業(yè)？報考集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)應注意哪些方面？

28所國家示范性微電子學院，8個國家集成電路產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺

根據(jù)陽光高考信息平臺數(shù)據(jù)顯示，目前全國共有近百余所高校開設集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)。考生在報考前要了解各個學校對于該專業(yè)人才培養(yǎng)目標的定位，師資力量，專業(yè)的培養(yǎng)條件。

為服務國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。目前有28所國家示范性微電子學院，這些院校電子信息類專業(yè)實力強勁、師資力量雄厚、科研實力突出。這些學院分批建設，其中2015年6月，教育部、國家發(fā)改委、科技部、工信部、財政部、國家外國專家局聯(lián)合發(fā)文，公布了首批名單，即9所建設示范性微電子學院和17所籌建示范性微電子學院的高校，分別是北京大學、清華大學、中國科學院大學、復旦大學、西安電子科技大學、上海交通大學、東南大學、浙江大學、電子科技大學、北京航空航天大學、北京理工大學、北京工業(yè)大學、天津大學、大連理工大學、同濟大學、南京大學、中國科學技術大學、合肥工業(yè)大學、福州大學、山東大學、華中科技大學、國防科學技術大學、中山大學、華南理工大學、西安交通大學、西北工業(yè)大學、廈門大學、南方科技大學。

其中，北京大學、清華大學、復旦大學、廈門大學、南京大學、華中科技大學、電子科技大學、西安電子科技大學等8所高校依托在集成電路領域的優(yōu)勢基礎，獲批由國家發(fā)改委、教育部聯(lián)合牽頭組織實施的國家集成電路產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺項目。

關注體檢要求、注意招生大類和選考科目要求

集成電路設計與集成系統(tǒng)屬于工學門類中的電子信息類專業(yè)，根據(jù)《普通高等學校招生體檢工作指導意見》，一眼失明另一眼矯正到4.8鏡片度數(shù)大于400度的，不宜就讀電子信息科學類。根據(jù)《廈門大學2025年本科招生體檢實施細則》，任何一眼矯正到4.8鏡片度數(shù)大于800度的，不宜就讀電子信息類專業(yè)。考生如有意愿選擇集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)，在填報志愿時應仔細查看高校招生章程中的體檢要求，結合體檢結論，合理選報志愿。

部分學校集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)按電子信息大類進行招生，如南京大學、華中科技大學等，還有按集成電路類進行招生的高校，如重慶郵電大學等。也有以電子信息為特色的高校，直接設置“集成電路設計與集成系統(tǒng)”具體專業(yè)，招生時即明確專業(yè)方向，無需大類分流，適合目標明確的學生。考生在報考前需仔細查閱目標院校的招生簡章及培養(yǎng)方案，確認是否屬于大類招生及分流規(guī)則。

高考改革省市考生需注意是否符合選考科目要求，一些本科招生高校集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)要求選考物理+化學。如哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學等。

報考建議

對于想要報考集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)的考生，電子科技大學于奇教授有以下建議：

“集成電路設計與集成系統(tǒng)專業(yè)作為一門交叉學科專業(yè)，同學們一定要拓寬自己的知識面，不僅要掌握數(shù)學、物理、化學等方面的知識，同時也要多涉獵計算機科學、信息技術科學等相關領域的知識，及時關注該領域的熱點和前沿。為了能更好的學習該專業(yè)，同學們要有開闊的眼界，扎實的數(shù)理基礎，嚴謹?shù)倪壿嬎伎寄芰�，要敢于�?chuàng)新、勇于挑戰(zhàn)，還需要有一定的動手實踐能力，能夠?qū)�國家的需求同自身的發(fā)展目標結合起來。”