后摩尔时代集成电路工程科技人才培养的挑战与应对

1946 年 ENIAC 计算机诞生，1947 年晶体管发明引发半导体革命，1958 年集成电路问世，1971 年微处理器诞生，推动计算机小型化和普及。互联网的发展使人类进入 “信息高速公路” 时代。时至今日，以集成电路为基础的信息产业已经成为全球第一大产业 [1]，更是促进国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业 [2]。对此，只有掌握先进集成电路工艺的核心技术，才能在电子信息时代的全球大环境下立于不败之地 [1]。集成电路产业兼具技术先导性和应用导向性，具有较高的技术和资金投入需求且存在周期性波动，对此需要从国家层面进行全局谋划。近年来，我国政府对集成电路产业高度重视，集成电路产业在设计、制造、封装和测试等环节均取得快速发展，技术水平也得到大幅提升，初步形成相对完整的技术创新体系和较强的竞争力。

10 余年来，我国集成电路产业遭遇了各种挑战，例如先进制程芯片制造能力不足、关键设备（如 EUV 光刻机）依赖进口、电子设计自动化工具和知识产权模块受制于人、指令集架构依赖国外授权、高端芯片供应受限（如台积电断供）、美国限制半导体设备和材料出口等。这些问题导致我国半导体产业在技术、供应链等多方面面临前所未有的严峻挑战。以上困境背后的重要影响因素是集成电路工程科技人才的缺乏，集成电路领域的复杂性和 “专精特新” 的特点需要高度专业化的工程科技人才，以应对先进制程的复杂性、新技术的涌现 [3]。然而，当前集成电路产业人才依然存在巨大缺口，这源自于教育、科技、人才良性循环尚未形成，且现行单一学科的专业设置难以满足集成电路高质量发展所需的跨学科、跨领域、国际化、复合型人才需求 [4] 1194。对此，构建一套健全的集成电路工程科技人才培养发展体系和方法 [5]，既是我国集成电路产业持续平稳发展的基本条件，也日益成为关乎国家竞争力打造的核心要素和经济运行的战略性资源 [6] 328 。

01 我国集成电路工程科技人才培养回溯

我国集成电路工程人才培养经历了从早期探索逐步向跨学科融合、产教协同创新和国际化拓展的综合方向发展，培养规模不断扩大，实践教学与创新能力培养日益受到重视，整体呈现出从单一学科培养向多学科交叉、从封闭式教育向产学研深度融合、从国内培养向国际化视野拓展的趋势，以适应集成电路产业复杂性与高端化发展的需求。

（一）早期起步阶段（20 世纪中期 —20 世纪末）

20 世纪中期，信息技术的萌芽与发展对集成电路的初步需求开始出现，集成电路工程科技人才的培养主要是为了满足国防、科研的需要以及民用电子设备等对基础电子元件的少量需求。1956 年，中央政府颁布《1956—1967 年科学技术发展远景规划纲要》 [7]，将半导体列为 “四大紧急措施” 之一，国家以行政指令方式直接配置高等教育与科研资源。为落实规划中半导体人才培养的紧急任务，1956 年秋季，高等教育部按中央精神与行政指令，决定由北京大学、复旦大学、南京大学、厦门大学、东北人民大学（现吉林大学）联合，在北京大学物理系创办半导体专门化，组建 “五校联合半导体教研室”，形成了我国最早的半导体知识共同体。[8] 这一举措打破了此前分散、自发的人才培养模式，标志着集成电路工程科技人才培养正式被纳入国家科技规划。1978 年改革开放之后，一方面，国家继续通过重点高校与科学院系统进行集成电路工程科技人才培养；另一方面，市场力量的初步渗入促使电子工业部、航天工业部等部委及地方国营大厂开始建立企业大学、职工大学等，适配集成电路产业一线人才需求。进入 20 世纪 90 年代，国家以 “项目制” 为核心治理工具，逐步改变计划经济时期的行政指令式资源分配方式，这一转变在科技与高等教育领域尤为显著。1995 年 “211 工程” 正式启动，1997 年 “973 计划”（国家重点基础研究发展计划）正式获批，复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室 [9] 等机构正是在这一背景支持下发展起来的。

该阶段集成电路工程科技人才培养工作从之前分散的状态发展到具有高度的规划性，主要集中在高校的相关专业设置上，如电子工程、无线电技术等专业开始增加与集成电路相关的课程内容，但课程体系尚未完善，实践教学环节相对薄弱，人才培养规模较小。对理论基础传授的重视，为后续发展奠定了初步的理论根基。

（二）初步发展阶段（21 世纪初 —2010 年）

进入 21 世纪，计算机、通信等信息技术产业快速发展，消费电子市场逐渐兴起，对集成电路的需求呈现爆发式增长，促使集成电路产业成为全球关注的焦点，对专业工程人才的需求也日益迫切。2000 年国务院印发的《鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》首次将集成电路人才纳入国家战略性产业政策，通过税收减免、研发补贴与教育投入，形成政策 — 资金 — 人才集聚机制。[10] 2003 年，为适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求，教育部开始设置集成电路设计与集成系统本科专业 [ 11]。同年，我国启动建设国家集成电路人才培养基地，鼓励积极开展境内外合作办学，多途径探索合作办学的管理体制和运行机制，积极推动产学研结合的办学模式 [12]。2006 年，我国设立首批集成电路工程领域工程硕士点，聚焦工程实践能力培养，与学术型硕士形成互补，面向产业需求培养高级工程技术人才，是集成电路人才培养体系的重要突破 [13]。2008 年启动国家科技重大专项 “核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”（“01 专项”）与 “极大规模集成电路制造装备及成套工艺”（“02 专项”），人才培养被纳入专项实施的核心任务，与技术攻关、平台建设并列作为保障专项目标实现的关键支柱。

这一时期的集成电路人才培养呈现以下特征：第一，宏观政策引领。国家专门出台专项政策将集成电路人才纳入战略布局，通过多类举措构建集成电路工程科技人才集聚机制，并依托首批国家集成电路人才培养基地，推动人才培养向 “项目制” 转型。第二，培养体系多元化。一方面细化高校本科专业设置，另一方面增设集成电路工程领域工程硕士点，形成 “学术研究 + 工程应用” 双轨并行的培养体系，依托人才培养基地优化产学研融合的教学与实训布局。第三，治理模式优化。国家科技重大专项将人才培养与技术攻关、平台建设并列，构建 “专项 — 平台 — 人才” 三位一体治理模式，实现人才培养与国家战略需求的精准对接。

（三）快速发展阶段（2010—2020 年）

智能手机、物联网、大数据等新兴技术的广泛应用进一步推动了集成电路产业的高速发展，对各类集成电路工程科技人才的需求达到了前所未有的高度，尤其是在高端芯片设计、先进制造工艺、集成电路封装测试等关键技术领域，人才缺口更为明显。2010 年 2 月，教育部、国家发展改革委发布《关于下达 2010 年全国研究生招生计划的通知》，提出重点支持能源、信息等前沿技术相关专业的招生，调整优化学科专业和层次类型结构 [14]。2014 年 6 月 24 日，国务院发布《国家集成电路产业发展推进纲要》，明确提出建立健全集成电路人才培养体系，支持微电子学科发展，鼓励高校与企业联合培养人才，加快建设示范性微电子学院 [15]。2015 年，教育部、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部等六部门联合发布通知，首批批准北京大学、清华大学、中国科学院大学等 9 所高校建设和北京航空航天大学、北京理工大学、北京工业大学等 17 所高校筹备建设示范性微电子学院，聚焦解决产业 “卡脖子” 人才短缺问题，强调产学合作协同育人，鼓励企业深度参与培养过程，共建实习实践基地，建立新型用人机制，聘请企业专家授课。[16] 2016 年，教育部等七部门印发《关于加强集成电路人才培养的意见》，从学科建设、培养机制、师资队伍、实践平台等方面提出系统性要求，明确推进产学研融合协同育人，鼓励院校与企业共同制定培养目标、设计课程、开发教材、共建团队和实训平台，支持企业参与 “卓越工程师教育培养计划”。 [17] 同年，教育部、人力资源社会保障部、工业和信息化部印发《制造业人才发展规划指南》，提出面向集成电路等制造业重点领域，建设一批紧缺人才培养培训基地，开展 “订单式” 培养，支持建设若干示范性二级学院，建设一批实训基地，加快集成电路、航空和燃气动力学科专业集群人才培养，联合制造业重点企业或科研院所，建设协同育人实践基地，形成面向制造业重大专项、覆盖重点领域、带动相关专业整体发展的协同育人开放共享平台。[18] 2019 年，工业和信息化部答复政协十三届全国委员会第二次会议第 2282 号提案，表示将进一步加强人才队伍建设，通过行业协会等加大产业链合作力度，深入推进产学研用协同，促进我国工业半导体材料、芯片、器件及 IGBT 模块产业的技术迭代和应用推广。[19]

这一时期的集成电路人才培养呈现以下特征：一是依托国家系列政策推进。从 2010 年重点支持信息领域研究生招生，到 2014 年明确集成电路人才培养体系建设，再到后续示范性微电子学院建设、多部门联合提出系统性要求，形成了具有针对性的政策引导体系。二是突出产教融合与校企协同。政策明确鼓励高校与企业联合培养人才，推动企业深度参与培养过程，通过共建实训平台、联合设计课程等方式，实现人才培养与产业需求对接。三是强化学科建设支撑。重点扶持微电子学科发展，通过建设示范性微电子学院等举措，优化人才培养的学科布局，着力解决产业 “卡脖子” 人才短缺问题。

（四）创新与深化阶段（2020 年至今）

2020 年以来，在中美贸易摩擦等外部环境的影响下，我国集成电路产业面临关键 “卡脖子” 难题，自主可控的集成电路技术和产业体系建设成为当务之急，对高端集成电路工程人才的需求更加迫切，尤其是具有自主创新能力和解决关键技术难题能力的人才。2020 年 7 月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，明确提出进一步优化集成电路和软件产业发展的政策环境，通过税收优惠、鼓励上市融资等措施，为集成电路企业创造良好的发展条件。[20] 2020 年 12 月，国务院学位委员会、教育部发布通知，决定设置 “交叉学科” 门类、“集成电路科学与工程” 一级学科 [21]，这标志着集成电路工程科技人才培养在学科建设方面迈出了重要一步。2021 年 3 月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》发布，将集成电路列为 7 大科技前沿领域攻关的第 3 位，明确提出集成电路设计工具、重点装备、高纯靶材等关键材料研发，先进工艺和特色工艺突破等攻关方向。[22] 2024 年，人力资源社会保障部等九部门印发《加快数字人才培育支撑数字经济发展行动方案（2024—2026 年）》，将集成电路工程科技人才培养纳入数字技术工程师培育核心，提出制定职业标准、开展分级培训并实现证书与职称衔接，同时完善技能培养体系、设专项竞赛、强化博士后培养并支持国际人才引育，还从学科、职业教育、职称、薪酬等多方面出台政策，全方位保障该领域人才培育。 [23]

由此可见，2020 年以来，受中美贸易摩擦导致集成电路产业面临关键 “卡脖子” 难题、自主可控技术和产业体系建设迫切的影响，我国对具备自主创新能力和关键技术攻关能力的高端集成电路工程科技人才的需求愈发迫切。在此背景下，培养工作呈现政策驱动、学科支撑、多层培育、保障有力的特点，既有国务院层面出台产业扶持政策、设置 “集成电路科学与工程” 一级学科、将集成电路纳入 “十四五” 时期科技前沿攻关领域等顶层设计，又有《加快数字人才培育支撑数字经济发展行动方案（2024—2026 年）》明确的分级规范培训、技能提升、竞赛选拔、高级研修、博士后培养、国际交流与创新创业支持等具体培育举措，还有学科布局、职称设置、薪酬激励、资金投入等全方位政策保障，形成了覆盖学科建设、技能培育、人才引育、发展支撑的完整培养体系。

02 后摩尔时代集成电路工程科技人才培养的特征与挑战

1965 年，因特尔公司联合创始人戈登・摩尔（Gorden Moore）描述了集成电路的发展趋势：从性价比的角度，集成电路芯片上可容纳元器件的数目，约每隔 2 年翻一番，电路性能提升一倍，而价格下降一半 [24]。换言之，通过缩小集成电路元器件的面积，在相同尺寸的晶圆上制造出更多的电路和芯片，从而达到降低成本和提升性能的目的。然而，这一趋势不可能无限持续，集成电路沿摩尔定律发展终将面临器件尺寸无法持续缩小的问题。摩尔定律失效的同时，“万物智能互联世界” 的算力需求却呈指数级增长，这也是 “后摩尔时代” 的开始 [25]。2012 年以后，集成电路的发展进入后摩尔时代，28 nm 可以被定义为后摩尔时代的分界线。

在此基础上，本文认为后摩尔时代具有如下特点：一方面，单纯依靠缩小晶体管尺寸来提升芯片性能的传统摩尔定律路径，因面临物理极限和经济成本等诸多挑战而难以为继。从物理层面看，当前半导体制程已到极小节点，如 5 nm 甚至 3 nm，接近硅材料的物理极限，材料性能会发生变化，且原子级别障碍易致量子效应，使晶体管特性难受控制。从经济角度讲，进一步缩小芯片尺寸，成本投入会快速攀升，难以满足 “成本减半、性能翻倍” 的摩尔定律经济效应。另一方面，后摩尔时代并非意味着芯片技术发展停滞，而是产业界需探索新的技术路线和发展方向。一是 “More Moore”，也即继续延续摩尔定律精髓，以缩小数字集成电路尺寸为目的，同时兼顾器件性能及功耗优化；二是 “More than Moore”，也即不再靠单纯堆叠晶体管来提升性能，而更多依靠电路设计、系统算法优化，以及借助先进封装技术实现异质集成等，来满足多样化性能需求。可见，随着摩尔定律的推动，集成电路设计不断向更高性能、更低功耗方向发展，设计工程师需不断学习新技术。随着人工智能、物联网等新兴领域的快速发展，集成电路设计将面临新的机遇与挑战，并且将更依赖于人工智能和机器学习技能。具体而言，后摩尔时代集成电路工程科技人才培养面临以下挑战。

（一）工程科技人才数量和质量不足

集成电路领域存在人才缺口明显、结构失衡的问题，这主要体现在两方面：一是缺乏具有行业经验的复合型创新人才，二是严重缺乏领军人才 [6] 325。这一问题主要源于当前我国集成电路行业对相关人才的激励和培养机制不到位，基础支撑条件不够，微电子专项对本科、硕士和博士等培养阶段的招生人数都远远无法弥补芯片产业目前的人才短缺现状。此外，集成电路投入大且利润周期长，加上互联网等高薪行业对集成电路专业人才有较大的虹吸效应，一度造成集成电路产业人才流失严重 [4] 1198。

（二）学科交叉性和人才复合性

集成电路是从基础学科中孕育、衍生出来的面向未来新技术和新产业发展的学科专业，又体现出新生工科专业的特点，也即 “由不同工程学科的交叉复合或由工程学科与其他学科的交叉融合而产生的新的学科专业”[26]。作为一门交叉性极强的学科，集成电路最大的特点是综合性强，涉及通信工程、计算机科学、信息工程、物理学、数学、化学、自动化、机械、电子学、材料学、集成电路设计制造等多个学科 [27]。在技术方法层面，集成电路产业的核心研发路径本质是 “试错迭代”，也即发现技术误差后调整参数、重复试验。在此条件下，交叉学科在集成电路研发中能够发挥关键支撑作用，扎实的物理、化学等多学科基础能够帮助研发人员精准预判误差成因、优化试验方向，有效降低试错频次与成本。

（三）产教脱节问题严峻

从制备工艺维度来看，集成电路的量产依赖一系列精密的物理、化学成套工艺，其复杂性与精准度要求极高。以 28 nm 制程集成电路为例，完整制备流程需经历约 1000 个工艺步骤，核心难点在于需将纳米级金属或半导体材料嵌入介质，不仅要把控纳米级的精度误差，还需应对海量工艺步骤带来的工程挑战。成套工艺既是集成电路的核心技术标志，也是产业突破的关键瓶颈。一套成熟工艺模块的落地，需要历经工艺流程设计、关键工艺装备验证、核心工艺研发、工艺模块集成及工艺参数优化等全链条环节。各环节环环相扣、高度联动，任何一步的微小疏漏都可能成为后续量产中的潜在风险并引发技术故障。更为重要的是，成套工艺是整合离散学科与产业链的唯一途径。集成电路涉及的多学科知识在分散状态下往往以学术论文的形式产出，难以直接转化为实际产能；然而，通过成套工艺的串联，分散的交叉学科技术、产业链资源可凝聚为协同合力，实现从理论到产业化的落地。基于这一特性，集成电路产业必须强化产业与科研、产业与教学、教学与科研的深度融合，为成套工艺研发与迭代提供全方位支撑。

然而在实践中，一方面，高校集成电路培养体系与产业应用脱节，学生的实操能力和工程经验匮乏。部分相关课程未根据行业的实际需求及时更新，与目前主流技术工艺差异较大。例如，在集成电路产业的制造流程方面，高校的教学中对产业应用主流光刻、离子注入、氧化扩散等半导体芯片制造工艺的重视不足。另一方面，高校相关学科高水平师资补充困难，使得集成电路设计、制造等教学体系设置不完整。同时，学校原有课程注重学生解题的能力，而企业更重视实践的能力。许多学校与企业合作建立相关创新实践基地，但在基地运行过程中，原有课程体系与企业的实践项目存在脱节的现象。此外，学校更注重对单一课程的实践练习，缺少多学科交叉融合的综合创新实践，缺少校企深度合作课程。这些问题严重制约了集成电路人才的培养质量，并进一步影响产业的升级与发展。

（四）工程文化建设不足

当前，我国集成电路产业已经完成了 “从 0 到 1” 的跨越，接下来从 “1 到 100” 怎么走主要是工程问题。回顾摩尔定律发展的 60 年，基本上是工程师在推动工程文化的发展。然而在当前，对工程文化的忽略是集成电路工程教育中一个非常严重的问题。没有工程文化的塑造，工程教育将难以有效培养学生的人文精神和良好职业道德。

集成电路工程科技人才培养中工程文化的缺失主要体现在两个方面：一是过度注重科学导向，工程导向不强。科学原创问题在芯片制造中少之又少，体系化、系统性的工程技术突破才是关键，可见集成电路产业的发展不仅需要科学理论的突破，更需要工程实践的支持。然而，当前我国在集成电路领域过于注重科学导向，忽视了工程实践的重要性。事实上，如果教师每年只写论文而缺乏产业界的动手实践，就难以培养出优秀的工程师；如果对研究生的毕业考核仅仅局限于论文，这必然会导致他们缺乏动力去解决工程问题。二是聚焦单点突破，忽视系统突破。集成电路产业是一个复杂的系统工程，需要产业链各个环节协同配合。当前我国在集成电路领域往往过于关注单点技术的突破，这虽然可以在短期内取得一些成果，但无法从根本上提升产业的整体竞争力。

03 全球应对挑战的典型案例

在对全球代表性高校的集成电路人才培养模式进行比较分析时，统一分析维度是确保研究科学性和系统性的关键。基于后摩尔时代集成电路工程科技人才培养的特征与挑战分析，本文从学科建设情况、产教融合模式、工程文化塑造这三个维度进行统一分析。学科建设体现了高校在课程设置、教学内容和师资队伍等方面对多学科整合的重视程度，是培养复合型人才的基础。产教融合模式反映了高校与产业界结合的紧密程度，通过联合实验室、企业开展课程设计和学生实习实训等方式，提升学生的实践能力和创新意识。工程文化塑造强调通过设置相关课程和完善教学方法和评价体系来培养学生的工程实践能力、系统思维和工匠精神，是工程教育理念和文化传承的重要体现。以上这些维度涵盖了从课程设置到产业对接的全过程，能够全面评估各高校在集成电路人才培养方面的优势与不足。

在遴选典型案例时，为系统精准地提炼全球经验，本文遵循既有案例研究的做法，着重考虑案例所具备的典型性、异质性和资料丰富度等原则 [28]：第一，典型性。所选高校 / 科研机构须在 QS/U.S.News 世界大学学科排行榜中位列前 50，且所在国家 / 地区集成电路产业规模位居全球前 10，这保证了高校集成电路人才培养模式具有借鉴意义。第二，异质性。兼顾设计主导（美国）、工程技术为核心（德国）、基础科学见长（日本）和垂直整合制造（韩国）这四种典型的集成电路产业模式，确保不同人才培养模式的差异性。第三，资料丰富度。确保公开信息充足，学科建设、产教融合、工程文化塑造等维度可比较，以便进一步提炼共性特征与差异化做法。

（一）美国：斯坦福大学

作为全球顶尖的私立综合性大学，斯坦福大学集成电路专业依托电气工程学科（Electrical Engineering, EE）的深厚积淀与硅谷核心区位优势，构建了 “基础研究引领、跨学科融合、产学研高效转化” 的独特生态体系，其影响力贯穿半导体全产业链。斯坦福大学既是后摩尔时代集成电路技术创新的策源地，也是全球半导体产业人才与技术标准的核心输出者，在学术引领、产业赋能、人才培育等维度均确立了全球领先地位，深刻塑造了现代集成电路技术的发展轨迹。

第一，在学科建设方面，斯坦福大学整合电气工程、计算机科学、材料科学等多学科资源，构建了全面且深入的集成电路课程体系，实现了从基础理论到前沿技术实践的全方位覆盖。斯坦福大学开设了 “VLSI 系统导论”[29]“高级模拟集成电路设计”（Advanced Analog Integrated Circuit Design）[30] 等系列课程，摒弃了传统课程中单一知识模块的割裂式教学模式，将分属不同学科领域的核心内容进行有机串联，形成 “理论建模 — 技术方法 — 工程实践” 的递进式教学脉络。课程的大部分时间聚焦于输出可落地的设计技术，以达成创建满足性能约束、可量化验证且适配工业界需求的集成电路产品的教学目标。这样既培养了学生从底层器件到顶层系统的全栈设计能力，又强化了其在工程实践中平衡性能、成本与实现效率的综合素养，最终实现对集成电路工程领域系统且关联的认知构建。

第二，在产教融合方面，斯坦福大学依托与硅谷产业集群的深度绑定，构建了 “学术研究 — 技术转化 — 产业应用” 的闭环生态。学校与英特尔、高通、英伟达等全球顶尖半导体企业建立长期战略合作，通过联合实验室、定向科研项目等形式实现资源互通。1978 年，斯坦福大学电气工程系教授迈克尔・弗林（Michael J. Flynn）、詹姆斯・吉本斯（James F. Gibbons）等联合提出建立 “集成系统中心”（Center for Integrated Systems, CIS）的提案，其核心目标是打破学科壁垒，整合电路设计、计算机架构、材料工程等领域人才资源，推动集成电路系统的跨学科研究，并促进与工业界的深度协作。1980 年，CIS 发展委员会成立，英特尔作为原始工业赞助商之一参与共建。1985 年 CIS 新大楼（后更名为保罗・G. 艾伦大楼）落成，核心设施包括约 978 m2 的集成电路制造实验室，支撑从器件到系统的全流程实验研究。2014 年，CIS 调整结构转型为斯坦福 SystemX 联盟，延续与英特尔等企业的合作，聚焦嵌入式智能驱动的普适传感、计算与通信技术，成为斯坦福与工业界协同创新的核心平台。[31] 同时，学校鼓励教师与企业工程师双向流动，允许教授以顾问身份参与企业技术决策；企业资深专家也可受聘担任兼职讲师，将产业最新动态与技术需求融入教学环节 [32]。这种协同模式是斯坦福大学与硅谷形成 “学术 — 产业共生生态” 的核心纽带，也是其集成电路专业保持全球领先性的关键保障，不仅加速了科研成果的产业化转化，更让学生在学习阶段便接触真实产业场景，培养其工程实践能力与市场洞察力。

第三，在工程文化塑造方面，斯坦福大学通过跨学科的教育模式和实践项目，培养学生的综合工程素养和创新思维。“以人类为中心的工程全球解决方案”（HCEGS）模型，是斯坦福大学工程学院（School of Engineering）主导推出的工程教育创新模型，并非单一专业模型。其核心目标是打破传统工程教育的学科壁垒，让工程技术研发围绕人类需求、社会可持续发展展开，核心支柱明确为以人类为中心的设计（HCD）、跨学科协作、系统思维三大维度，与集成电路、人工智能、生物工程等工科专业的人才培养深度结合 [33]，这种模式不仅注重技术能力培养，还强调对社会问题的深入理解和解决能力，使学生能够从更广阔的视角看待工程问题。此外，斯坦福大学还通过与企业的紧密合作，让学生在实践中体验工程文化的多样性和复杂性，培养他们的伦理意识和社会责任感。

（二）德国：慕尼黑工业大学

作为欧洲顶尖理工院校标杆与德国 “卓越大学”（University of Excellence）核心代表，慕尼黑工业大学凭借近六十载的集成电路领域积淀，构建了覆盖器件物理、电路设计、系统集成及前沿交叉技术的完整学科生态。依托其计算、信息和技术学院（School of Computation, Information and Technology）的跨学科优势，该校在传统集成电路技术深耕与新兴方向创新中形成双重竞争力，既是德国乃至欧洲半导体产业复苏与升级的核心引擎，也在全球人工智能芯片、量子器件、6G 通信芯片等前沿领域占据重要话语权，建立起贯穿学术研究、技术转化与人才供给全链条的影响力。

第一，在学科建设方面，慕尼黑工业大学秉持打破学科壁垒的理念，构建了多学科交叉的教育生态。以其 2025 年新推出的微电子学与芯片设计硕士项目为例，该专业将电子电气技术、计算机科学、物理学等多学科知识有机融合。在课程设置中，“电气工程中的数值方法”（Numerical Methods in Electrical Engineering）融合数学学科的分析方法与电子电气领域的电路设计知识，让学生掌握运用数学工具解决集成电路设计问题的能力；“设计方法与自动化”（Design Methodology and Automation）、“工程问题中的混合整数规划与图算法”（Mixed Integer Programming and Graph Algorithms in Engineering Problems）等课程则整合计算机科学中的建模技术与电子工程中的系统架构知识，培养学生对复杂集成电路系统进行抽象建模与合理分区的能力，使学生在学习过程中形成跨学科的思维模式，能够从多个学科视角综合解决集成电路工程中的复杂问题 [34] 。

第二，在产教融合方面，产学研协同是慕尼黑工业大学集成电路工程科技人才培养的显著特色。慕尼黑工业大学与英飞凌（Infineon）、西门子（Siemens）的合作具有长期稳定性，且贯穿教学、科研、人才培养全链条，是德国半导体产业产学研协同生态的核心组成部分。其中，慕尼黑工业大学与英飞凌聚焦半导体（尤其是功率半导体）领域合作，与西门子侧重工业级集成电路、3D 集成工艺等方向，合作均依托学校计算、信息和技术学院下属的电气与计算机工程相关系所及研究中心 [35] 。

第三，在工程文化塑造方面，慕尼黑工业大学通过跨学科联合培养项目，强化学生的系统性思维和工程能力，注重培养学生的跨学科思维和综合应用能力，让学生在学习过程中逐渐形成对工程文化的认同并将其付诸实践。此外，学校还通过团队建设活动和项目实践，增强学生的团队协作能力和创新精神。这种教育模式有助于使学生在面对复杂工程问题时，能够从多个角度进行思考和解决，拓展了工程文化建设的深度和广度。

（三）日本：东京大学

作为日本最高学术殿堂与亚洲顶尖研究型大学，东京大学在集成电路专业上构建了覆盖基础研究、技术突破、产业转化与人才培育的完整生态体系，凭借深厚的学术积淀、前沿的科研成果及深度的产学研融合，在日本半导体产业发展中占据核心引领地位，同时在全球集成电路领域树立了独特的学术与技术标杆，建立起贯穿材料、器件、工艺、设计及系统集成全产业链的影响力。

第一，在学科建设方面，东京大学以 “基础学科筑基 + 跨学科融合” 为核心构建集成电路人才培养体系，在强化基础学科的同时注重学科交叉融合。一方面，东京大学高度重视基础学科对集成电路工程科技人才培养的基础作用，加强物理学、化学、数学等基础学科与集成电路工程专业的衔接，为学生打下坚实的理论基础。物理学课程深入讲解量子力学、固体物理等内容，让学生理解半导体器件的工作原理和物理特性，为后续学习集成电路的设计与制造提供理论支撑；化学课程则聚焦于半导体材料的合成、性能及化学反应，帮助学生掌握材料选择和处理的关键知识；数学课程中的数值分析、概率论与数理统计等内容，为集成电路设计中的建模、仿真和优化提供了数学工具 [36]。此外，依托工学系研究科跨学科研究中心，组建由物理、化学、材料、电子工程领域教师构成的联合研究团队，聚焦集成电路材料界面、新型半导体器件等方向合作，培养学生从基础理论出发解决实际工程问题的能力 [37]。另一方面，东京大学打破传统学科界限，构建了多学科交叉的课程体系。针对集成电路工程的复杂性和综合性，学校将微电子学、计算机科学、物理学、材料科学等学科的知识进行有机融合，开设了一系列交叉课程如 “集成电路与材料界面设计” 课程。该课程既涉及微电子学中电路的设计原理，又包含材料科学中不同材料的特性及界面反应知识，还融入了计算机模拟技术在界面设计中的应用，让学生从多个角度理解集成电路中材料与电路的相互作用。同时，在实践课程中，采用项目式学习方法，要求学生团队结合电路设计、算法优化、散热材料选择等多方面知识，完成从方案设计到原型制作的全过程，培养学生的跨学科思维和综合应用能力。

第二，在产教融合方面，东京大学依托日本半导体产业的技术积淀，构建了 “基础研究 — 产业适配 — 标准制定” 的协同网络。学校与丰田、索尼、铠侠等本土龙头企业建立紧密合作关系，通过产业联合研究协议推动资源共享与技术协同，覆盖半导体、汽车电子等多领域 [38]。依托工学部电气系及超大规模集成电路设计与教育中心（VLSI Design and Education Center, VDEC），构建了集成电路领域 “学术理论 + 工程实践” 的协同发展体系 [39]。VDEC 作为 1996 年成立的校级平台，为学生提供电子设计自动化工具许可、多制程芯片原型制造、设计技能实训等服务，填补了理论研究与产业应用衔接的空白。依托 VDEC 这一平台，东京大学与台积电等企业建立深度产学研合作，率先在日本高校开设 16 nm FinFET 制程设计课程，成为日本集成电路领域人才培养与技术创新的核心阵地 [40] 。

第三，在工程文化塑造方面，东京大学最具特色的是其成熟的技术转移体系，由产学协创推进本部（Division of University Corporate Relations）、东京大学技术转移机构（Technology Licensing Organization）和东京大学优势资本株式会社（The University of Tokyo Edge Capital Partners Co., Ltd.）构成，负责知识产权管理、技术转移、创业投资等工作；允许教师经批准后在企业担任顾问等非专职工作，按一定比例分配职务发明收益 [41]。这种协同模式既保障了基础研究的产业导向性，又让学生在学习过程中深度理解日本半导体产业的精细化制造理念，培养其技术落地能力与标准意识，逐渐形成对工程文化的认同并践行这一理念。此外，东京大学还通过工程文化教育与校园文化建设的紧密结合营造工程文化氛围，有助于学生在毕业后迅速适应企业工作环境。

（四）韩国：韩国科学技术院（KAIST）

作为韩国顶尖理工院校标杆与全球半导体创新高地，KAIST 凭借 “学科交叉赋能、产学研深度绑定、前沿技术引领” 的独特发展模式，构建了覆盖集成电路基础研究、核心技术突破、产业转化及高端人才培育的完整生态。依托韩国半导体产业集群优势与自身学术积淀，KAIST 不仅使韩国成为全球半导体强国的核心支撑力量，更在人工智能半导体、神经形态计算、新型存储、先进封装等前沿领域确立了国际话语权，建立起贯穿全球集成电路产业链关键环节的影响力，成为连接学术创新与产业应用的核心枢纽。

第一，在学科建设方面，KAIST 以跨学科融合教育为核心，构建了集成电路工程科技人才培养的知识体系。其课程设计打破传统学科壁垒，将材料科学、量子物理、计算机工程与系统设计深度融合。3D NAND 闪存架构设计为典型实践项目，是 KAIST 集成电路专业硕士阶段核心实践课题，由 SK 海力士、铠侠等企业提供产业需求与技术参数，学生需组建跨学科小组，整合半导体器件物理、集成电路设计、材料科学、计算机仿真等多学科知识，完成从架构设计、仿真验证到工艺适配的全流程设计，最终形成可对接产业的设计方案。项目不预设固定解决方案，通过 “提出产业问题→拆解学科难点→小组协作整合知识→验证优化方案” 的流程，让学生成为知识建构的主体，而非被动接收者，最终形成系统性思维与跨学科问题解决能力。[42]

第二，在产教融合方面，KAIST 通过政校企三方联动构建了闭环式人才培养生态。一是企业嵌入式培养机制。KAIST 与三星电子于 2005 年 8 月设立三星半导体人才培养项目（Educational Program for Samsung Semiconductors），该项目是韩国首个深度校企协同的半导体人才培养项目，覆盖电气与电子工程、计算机科学、物理、化学、生命化学工程、新材料工程 6 个学科，专注存储器与系统大规模集成电路领域的设计、器件、工艺及软件人才培养 [43]。这种 “学位 — 就业” 双轨制将企业需求直接嵌入培养过程，体现了需求驱动的教育模式。二是联合研究平台建设。与英特尔、NAVER 共建 NIK AI 研究中心，聚焦 AI 半导体开源软件生态开发。研究生可以加入真实产业项目，在导师与企业工程师联合指导下完成技术攻关，将成果直接应用于英特尔 Gaudi 平台 NAVER 云服务，实现 “实验室研发 — 生产线验证” 的快速转化。三是政府战略资源注入。KAIST 获得韩国教育部的投资支持，建设国家旗舰半导体实验室和卓越中心，强化先进制程、封装等核心技术的研究与教学。

第三，在工程文化塑造方面，KAIST 注重培养学生的试错精神。KAIST 通过工程文化教育与校园文化建设的紧密结合营造浓郁的工程文化氛围，例如开展由学生自主命题的考试、由学生自行定义问题并解决的 “问题定义到解决项目”（Problem Definition to Solution Program）和 “失败周” 等活动，传播了以失败为挑战起点的文化 [44]，打破了传统教育以成功为导向的评价逻辑。一方面帮助学生消解对试错的恐惧，另一方面引导学生从被动接受知识转向主动定义和拆解问题，通过对失败案例的复盘强化跨学科知识整合能力与团队协同能力，培养契合产业需求的工程文化素养。

（五）跨案例比较与启示

尽管四所高校的培养模式因区域产业特色存在差异，但在后摩尔时代技术迭代加速、产业需求多元化的背景下，呈现出三大共性特征。第一，学科交叉是关键。斯坦福大学通过 “知识矩阵” 的整合模式，将电气工程、计算机科学、材料科学等多学科知识深度融合，构建了全面且深入的集成电路课程体系；慕尼黑工业大学则通过跨学科的教育生态，将电子电气技术、计算机科学、物理学等多学科知识有机融合，培养学生的跨学科思维；东京大学和 KAIST 也分别通过基础学科支撑和跨学科融合教育，强调基础学科与应用学科的深度融合。这种学科交叉不仅降低了技术试错成本，还提升了创新效率，有效解决了集成电路的复杂性带来的各种问题。第二，产教融合是保障。斯坦福大学依托硅谷的地理优势，实现了 “毗邻型” 融合，与英特尔等企业共建联合实验室；慕尼黑工业大学通过联合实验室推动项目共研，与英飞凌等企业深度合作；东京大学通过成熟的技术转移体系提升了成果转化效率；KAIST 则通过嵌入式培养实现人才与产业需求的无缝对接。这种协同机制不仅提升了学生的工程实践能力，还确保了人才培养与产业技术迭代的同步性。第三，工程文化是灵魂。斯坦福大学通过与产业界的深度合作，培养学生的工程实践能力和市场洞察力；慕尼黑工业大学通过跨学科教育，能够强化集成电路工程科技人才的系统性思维和工程素养；东京大学通过跨学科研究中心，培养学生的产业适配能力和标准意识；KAIST 通过开展由学生自主命题的考试、由学生自行定义问题并解决的 “问题定义到解决项目” 和 “失败周” 等，引导学生从被动接受知识转向主动定义和拆解问题，培养契合产业需求的工程文化素养。

04 经验启示与建议

通过对全球代表性高校在后摩尔时代集成电路人才培养模式的多维度比较，我们发现其共同核心在于：以学科交叉为经，以产教融合为纬，以工程文化为魂。基于此，结合我国现阶段集成电路产业 “卡脖子” 难题与人才结构性短缺的现实，本文提出以下系统性建议。

（一）学科资源 “矩阵式” 整合

后摩尔时代技术路径的多元化要求人才既具备扎实的数理基础（如东京大学的数理强化模块），又能通过跨学科整合应对复杂技术问题（如斯坦福大学的跨学科课程群），同时需深度理解产业需求（如 KAIST 的产业链嵌入模式）。

第一，设立 “集成电路数理基础强化模块”，在本科前两年统一开设 “高阶微积分”“半导体量子物理”“统计化学” 等小班化基础课程，并引入 Nature、Science 前沿文献研讨，显著提升学生对量子输运、统计物理等抽象概念的直觉理解。第二，构建学科资源 “矩阵式” 整合体系，打通从数理基础到前沿交叉的知识链条。后摩尔时代的技术瓶颈决定了任何单一学科都无法独立完成创新，必须在 “厚基础” 之上实现 “深交叉”。高校应打破学科界限，有效组织大尺度、跨领域、融合型的研究团队进行联合攻关，整合电子、计算机、物理、材料等多学科资源，锻造一支充满活力的青年科技人才队伍 [45]。针对高年级学生，借鉴斯坦福大学的跨学科课程群模式，组建由微电子、计算机科学、材料科学和人工智能等多学科教师共同授课的 “SoC - 算法协同设计” 等系列课程，使学生在同一课堂内同时接受器件物理、分布估计算法、封装工艺的多维训练，形成 “知识矩阵” 而非 “知识拼盘”。

（二）搭建产教融合 “三段式” 进阶平台

集成电路产业的高投入和长周期特征，决定了单一校企合作模式难以满足需求。创造真实学习场景是人才培养的关键，集成电路工程科技人才培养亟待新的产教融合、科教协同建设方案，需要新型、非传统的集成电路制造公共中试平台，以满足新技术研发的需求。面对我国集成电路人才培养产教脱节的现状，集成电路专项人才培养要深度推进产教融合，高校、新型研发机构、行业龙头企业等各主体需通力协作。以集成电路一级学科建设为契机，以人才培养为中心，以产业需求为导向，通过市场化、多元化方式聚集办学经费和师资力量，构建政府、高校、企业、行业、组织紧密结合的协同育人机制 [46]。需要瞄准区域优势产业集聚发展态势，通过搭建工程实践平台、组建校企双师队伍、设计挑战性教学场景等途径寻找良好的产学研契合点 [47] 5-6。

在产教融合实体平台建设方面，浙江大学集成电路学院率先进行了布局和行动。2021 年 6 月，浙江大学大工程装置 300 mm（12 英寸）55 nm CMOS 集成电路芯片设计与制造成套工艺技术公共创新平台正式建成，该平台在高校间及学生培养方面开放、共享。高端集成电路制造需要上千步工艺，北京大学、清华大学、复旦大学等高校都有一些研究成果，但都未形成成套工艺，只是实现了某些点上的突破。如果把这些点上的突破系统地串通起来，就能形成产品创新，进而整体提升国家自主成套集成技术的攻关能力。一方面，该平台把各研究所和高校离散的工艺技术成果集成为成套工艺制造技术，构筑产学研深度融合的人才培养体系的物理载体空间 [47] 8，为国家集成电路产业发展提供了真正的支持。另一方面，平台的育人功能得以强化。该平台为国内高校集成电路专业学生提供制造设计一体化的全流程培训，让学生在毕业前到平台实习 1~2 个月，亲自动手实践，以便快速理解芯片是怎样制造出来的。

这一公共中试平台的做法一方面承接集成电路的人才培养需求，另一方面将离散的工艺技术成果集成为成套工艺制造技术，为集成电路工程科技人才培养提供了一个新的产教融合、科教协同建设方案，建立起 “多元化、多层次” 的产教协同生态。如 “公共中试平台 — 联合实验室 — 企业基地” 的三级实践体系，使学生实现 “认知 — 攻关 — 实战” 的能力进阶。具体而言，如表 1 所示，在基础实训阶段，学生可依托诸如浙江大学 55 nm 公共中试线及 200 mm（8 英寸）、300 mm（12 英寸）开放工艺线，通过线上线下融合的短流程多项目晶圆（MPW）项目完成从版图设计、工艺仿真到晶圆测试的完整流程，形成对半导体制造流程的系统认知；在协同攻关阶段，由产业集聚区内的校企联合实验室以企业发布的真实产品痛点为牵引，实行企业命题、高校揭榜、基金配套的双导师机制，按约定比例共享研究成果的知识产权，确保技术攻关与产业需求同频共振；在产业实战阶段，学生能够以 “准员工” 身份进入企业基地，参与真实产线项目并接受基于个人绩效承诺（Personal Business Commitment）的绩效评估，考核合格后直接获得正式录用资格，由此实现从工艺认知、技术攻关到产业落地的能力跃迁，显著缩短企业二次培养周期，并有效缓解高校在设备更新与流片成本上的持续压力。

表 1 公共中试平台关键场景与要素

（三）人工智能双向赋能：从 “工具” 到 “范式”

复杂系统理论指出，复杂性越高，基于机器学习的模式识别与优化越能显现边际收益递增效应 [48]。当前人工智能，尤其是大语言模型在多方面重塑人类社会，与其它大多数领域相比，集成电路领域的教育体系可以更全面、更深入地拥抱人工智能。因此，在后摩尔时代，一方面集成电路设计将更依赖于人工智能和机器学习技能，另一方面人工智能的快速迭代发展也为集成电路领域的教学科研与人才培养带来巨大潜力。集成电路领域的教学科研与人才培养将经历从传统模式向以人工智能为核心的全新范式转变。这一转变不仅是技术层面的革新，更是对教育理念和科研方法的深刻重塑。将人工智能嵌入集成电路课程、实验与科研的全流程，实质上是以 “算法代理” 扩展师生的认知边界，降低复杂性带来的认知负荷，进而释放创新潜能 [49] 。

首先，在集成电路教学中，人工智能作为工具能够快速处理和分析大量数据，为师生提供高效的信息检索和文献分析支持。例如，人工智能驱动的文献搜索工具，一方面能够快速筛选出与集成电路相关的最新研究成果，帮助师生快速把握领域前沿，另一方面还能够模拟复杂的集成电路系统，预测设计性能，从而加速科研进程。然而，人工智能的赋能远不止于此。它正逐渐从单纯的工具转变为教学科研的核心驱动力，将助推形成一种全新的范式；人工智能不仅是辅助工具，更是知识生成和创新的主体 [50]。例如，在集成电路设计中，人工智能可以通过深度学习算法优化电路布局，提高芯片性能。这种从 “工具” 到 “范式” 的转变，要求教育者和科研人员重新审视教学和科研流程，将人工智能融入课程设计、实验教学和科研项目中。这种协同不仅提高了教学科研的效率，还激发了创新潜能，为集成电路领域的发展带来了新的机遇。

（四）工程文化重塑：从 “论文导向” 到 “系统导向”

工程文化教育是培养高素质工程技术人才的关键环节，其核心在于引导学生遵循工程规律，建立系统思维，养成严谨作风，树立设计制造一体化意识，全面了解产业和集成电路成套工艺。这一教育理念强调从工程实践的全局出发，注重技术与产业的深度融合，以及理论与实践的紧密结合。通过系统化的课程设置和实践训练，学生能够深刻理解工程活动的内在逻辑，掌握复杂系统的设计与优化能力，培养严谨的科学态度，并在设计与制造的协同中提升工程效率与质量。同时，对集成电路成套工艺的深入学习对于培养适应现代工程需求的复合型人才具有重要意义，不仅有助于学生掌握核心技术，还能增强其解决实际问题的能力，推动产业创新与发展。

对此，需要系统重塑工程文化，使 “成本意识、系统思维、工匠伦理” 成为集成电路人才的精神底色。在课程评价体系中，需要引入工程成果与学术论文等效认定机制，在学位授予、奖学金评审和职称晋升中，正式将 “完成一次完整流片”“被国际主流 Foundry 采纳的 PDK 单元”“开源 IP 下载量 > 1000 次” 等工程成果，与 SCI 论文、发明专利实行等效认定；配套建立由企业 CTO、工艺厂资深工艺工程师和高校导师共同签署的工程成果鉴定表，确保 “能算、能测、能复现” 成为硬通货，从而把学生的注意力从 “影响因子” 拉回到 “良率曲线”。

后摩尔时代的竞争不仅是技术竞争，更是工程体系与产业生态的竞争。德国的 “工匠精神”、日本的 “精细化制造理念”、韩国的 “系统突破意识”，均体现了工程文化对产业竞争力的支撑。集成电路专业的创新型人才培养并非朝夕之功，要让学生真正了解产业需求和解决关键问题，需要他们真正认同和践行工程文化。当前工程教育存在的问题，根源在于工程文化的缺失。要在中小学等基础教育阶段，通过培养学生的动手能力和科学素养，来形成一种崇尚工程文化的思维模式。在高等教育阶段，针对集成电路人才培养特征，大学需要挖掘工程文化所蕴含的科学性、严谨性并对学生加强引导和教育。

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作者介绍

吴汉明，中国工程院院士，微电子工艺技术专家，浙江大学信息学部主任、杭州国际科创中心领域首席科学家；研究领域为集成电路芯片产业。

刘佳雯，浙江大学公共管理学院硕士研究生；研究领域为产学研协同创新。

李飞，浙江大学中国科教战略研究院副研究员、博士生导师，浙江省新质生产力发展研究会秘书长；研究领域为科教管理与创新政策。