微電子專業介紹及發展前瞻_風聞

來源：內容來自公眾號芯啓示，謝謝。

跟兩位同學聊天。

一位説，好多學生家長，報志願或職業規劃時，都問我微電子的情況。能不能給一個指導，包括微電子專業的介紹，排名，就業等。

另一位説，主意挺香的，也蠻make sense，就是。。。

別賣關子了，有啥，直説！這位同學催促説。

就是啊，只要排名的東西，主觀性就很強，容易有偏差，這一部分很容易招罵啊，費力不討好。

他倆説的都挺有道理的。你看，有的學校不都已經不公佈學生期末考試的成績排名了，這東西確實是少數人歡喜，多數人來罵。不過呢，從發展的眼光看，不能因為可能有爭議就停止前進的腳步，那是因噎廢食啊。

世界幾大著名機構的大學或專業的排名，雖然也經常被詬病，但還是能給人蔘考的一面。東西出來了，只要有人為因素，就帶有主觀性，擇其善者而吸取即可。

於是，就有了這篇介紹微電子專業的不成熟的小文章。

不過呢，排名確實敏感，此文中就先刪除那一部分啦，雖然它是耗時耗力最多的部分。感興趣可以私聊。

概述

微電子本科招生專業為微電子科學與工程（集成電路分工藝、設計、器件三個方向）。

微電子科學與工程是在物理學、電子學、材料學、計算機學、光學、化學等多個學科和超淨、超純、超精細加工技術基礎上發展起來的一門新興學科。以集成電路設計、製造與應用為代表，是現代發展最迅速的高科技應用型學科之一。主要研究新型電子器件及大規模集成電路的設計、製造，計算機輔助集成電路分析，各種電子器件的基礎理論、新型結構、製造工藝和測試技術，以及新型集成器件的開發。

微電子科學與工程是近代科學的基石。近年來，物聯網、大數據和雲計算飛速發展，人工智能也高歌前進，給人一種未來已來的既視感，看起來豐滿誘人。要面對的現實是，以上應用的共同點，對超高算力或超大存儲的需求極高。在下一代革命性技術，量子或光電子計算等來臨之前，微電子仍然是運算的基石。小米、百度、阿里、亞馬遜和臉書等爭相設立芯片研發部門，台積電、三星和英特爾你追我趕推進最小納米尺寸進程，半導體集成電路等相關學科歸併成為一級學科，國家集成電路產業投資基金的設立等，無不凸顯微電子重要的經濟價值和戰略意義。

微電子科學與工程專業主要學習集成電路設計、微處理器體系結構以及集成電路製造工作相關內容。通俗的講，就是從事芯片設計和製造以及系統設計。電腦、手機、攝像機、電視、汽車、玩具、衞星、飛機等幾乎所有的設備中，最核心的信息處理部分，就是我們俗稱的“芯片”，是信息產業的基石，是發展現代高新技術和國民經濟現代化的重要基礎。

微電子專業，主要有三大方向：工藝、器件和設計，很多高校陸續開設，特色方向也略有不同。

微電子工藝側重芯片生產過程，包括氧化、澱積、金屬化、光刻、離子注入、刻蝕、化學機械平坦化等內容。

器件側重芯片中電阻、電容、晶體管和電感等，每一種器件都包括很多類型，比如晶體管就有零閾值、低閾值、高閾值及功率型晶體管等。

微電子設計非常廣泛，包含了射頻、模擬、數字等方向，而模擬又包含電源、ADC、PLL等等。

主要的就業方向是報考微電子學、固體電子學、通信、計算機科學等學科的研究生，到集成電路製造廠家、集成電路設計中心以及通信和計算機等信息科學技術領域從事開發和研究工作。

學習內容分析

微電子學是新興的高科技學科，國際間合作非常的密切，對英語的要求較高。其次它與計算機學、通信學、自動化學深度交叉，加速電力航天機械等發展，為互聯網人工智能等提供強大助力，具有完整的高精尖設計生產體系，堪稱皇冠上的明珠。近幾年無論學術界還是工業界，都在軟硬件結合上深挖人工智能的潛力，併成效顯著。對個人能力要求高，回報高。體現在高中具體科目上，就是數學物理和英語。

下面簡要介紹本科階段學習的課程，並註明個人認為重要的課程以及原因。以便於本科或研新的同學重點向這些課程傾斜。希望不要繞諸多的彎路。鑑於本科畢業也還不到五年，難免有偏頗不足之處，望多多包涵。

**專業基礎課程。**英語、高等數學、工程製圖、大學化學、線性代數、概率統計、複變函數與積分變換、大學物理；

這一部分是工科基礎性課程。既然是基礎課，好多的東西，開始學感覺根本沒啥用，而且還挺煩，動不動推公式畫圖等。

但你去問畢業深造或者工作的師兄，多數會告訴你好好學習這些基礎課。就好比張無忌的九陽神功，一開始感覺不知道做什麼，但確是諸多上乘功夫的心法基礎。對於未來打算從事設計的同學，理論和實際上都很重要。

英語重要性自不用説。高等數學、線性代數、概率統計、複變函數與積分變換、大學物理這幾門，在未來工作中會反覆用到。其中，高數的微積分、線性代數中的矩陣變換、概率統計中的各種分佈、複變函數與積分變換中的Fourier和Laplace變換等等，在後續的工作科研中應用頻率極高。

**專業課程。**專業基礎課程：電路、程序設計基礎、基本電路理論、電磁場、信號與系統、模擬電子與技術、數學物理方程、自動控制原理、量子力學與統計物理、數字信號處理等；

專業主幹課程：微電子製造技術、半導體物理、半導體器件、數字邏輯電路、計算機組成、半導體數字集成電路設計、半導體模擬集成電路設計、通信原理等；

實踐課程：數字集成電路課程設計、模擬集成電路課程設計、集成電路工藝技術課程設計、金工實習、電工實習、科技創新、生產實習、畢業設計等。

這一部分呢，就是專業課程了。對於以後從事本行業來説，個人認為以下幾門課很關鍵。

電路囊括了分析電路的基本方法論，疊加定理、Kirchhoff laws、Thevenin’s theorem和Norton’s theorem、信號有效值等應用很多。

程序設計基礎開啓編程的大門，無論後續學習其它何種語言，在學習第一門語言的時候掌握基本的原則很重要，賦值、循環語句、嵌套等會極其常用。

信號與系統，個人認為是非常非常重要的一門專業課。線性時不變系統，傳輸函數，Fourier、Laplace和Z變換，採樣定理，根軌跡，Nyquist穩定性判據等，應用極為廣泛。

數字信號處理中離散時間信號分析、Z變換、LTI系統、DFT、IIR和FIR濾波器等很常用。

半導體物理和半導體器件是從事半導體行業的基礎，數字邏輯電路是數字設計的基礎。

半導體模擬集成電路中的MOS器件模型與小信號分析、單端和差分放大器及其頻率特性、電流鏡、噪聲、反饋、穩定性、非線性與不匹配、開關電容電路等，在電路設計中會頻繁接觸到。

實踐課程中數字集成電路設計和模擬集成電路課程設計等會涉及設計的具體流程。

行業分析

《電子工程專輯》“中國電子工程師薪酬調查”顯示：集成電路行業薪資高居電子行業榜首，領先通信系統和設備行業、航空、航海和軍工電子行業等。根據中國集成電路行業協會統計資料顯示，集成電路是未來最有前景的IT產業，但中國的集成電路產業人才奇缺，遠遠不能滿足產業發展需求。

比如2018年的微電子行業數據顯示，業界估計需要人才一百二三十萬，而現有七八十萬，缺口仍比較大。微電子科學與工程專業近年來競爭力很大，是經久不衰的報考熱門。

今年的貿易戰，雖然中美都很受傷，但長期看，無疑利好中國的IC行業，並且從今年IC行業薪資上漲中就可以看出來。

微電子學近年來的發展，使計算機能力成倍數地增加，硬件成本大幅度降低，從而極大地推動了工業以及信息產業的發展。還有如激光器的研究應用、傳感器的研究等的當代熱點研究領域，都是微電子的範疇或者與之緊密相關。微電子技術的發展，是現代工業的基礎。

微電子專業就企業而言，有華為海思、英特爾（Intel）、亞德諾（ADI）、萬國商業（IBM）、中芯國際（SMIC）、台積電（TSMC）、英飛凌（Infineon）、德州儀器（TI）、三星、中興等國際知名微電子公司。平均薪資在各專業中名列前茅。

微電子科學與工程具有門檻高和重經驗的特點。本科畢業生去向是報考微電子學、固體電子學、通信、計算機科學等學科的研究生，進入華為、中興或德州儀器等企業擔任技術支持工程師（TSE）、現場應用工程師（FAE）或版圖工程師，或者到集成電路製造廠家、集成電路設計中心以及通信和計算機等信息科學技術領域從事技術支持或應用工作。而碩士生和博士生一般在高校、研究所、企業從事開發或者研究工作。

主要在電子技術、計算機軟件、新能源等行業工作，大致如下：電子技術/半導體/集成電路、 計算機、新能源、法律、專業服務(諮詢、人力資源、財會)。

主要從事專利代理人、版圖設計工程師、電子工程師等工作，大致如下：專利代理人、版圖設計工程師、電子工程師、數字電路設計工程師、硬件工程師。

上海、深圳、北京等一線城市匯聚了大部分優秀的微電子企業。比如上海張江就擁有全國百分之三四十的微電子優秀企業。這些城市就業機會比較多，人才技術密集，薪酬高。微電子行業企業數量的城市排名大致如下：上海、深圳、北京、成都、廣州、西安、蘇州、南京、重慶、無錫。

職業發展分析

微電子科學與工程是專業性很強的學科，高門檻是它一個鮮明的特點。這也決定了有志於從事微電子學科的學生，要做好深耕的準備。在積累的過程中，要顯著增強尋找方法、分析問題、解決問題的能力。“與碼農不同的是，只要積累足夠多經驗，就擁有了非常稀缺的能力，區分度高，具有持久的競爭力”，一個工作多年的學長這樣説道。它主要可分以下六大就業方向：

**芯片設計。**在華為、德州儀器、亞德諾、中興、大疆、比特大陸等企業從事設計工作。

進入國際一流企業，從事芯片設計的工作，是好多微電子畢業生的首要選擇。在此類大企業可以得到全面而細緻的培訓，學習系統的設計流程，同時薪酬不菲。比如今年的復旦大學研究生畢業生，最高能拿到年薪40多萬。

芯片設計是高難度的工作，所以一般需要研究生或者博士學歷。同時芯片設計一次設計生產的成本高昂，可以達到上千萬。而最先進的7nm，一次流片需要上億美金。生產一款芯片的週期也比較長，短的也需要半年。上述經濟和時間成本直接決定了設計的重要性。儘可能把故障率降到最低是很有必要的。

正因為高昂的成本，決定了經驗豐富的從業者會得到更為豐厚的回報。一般剛入職的新生會負責某一具體模塊，逐漸學習並負責大模塊或項目，升任項目經理，薪酬回報會很高。芯片設計人員一般要加班，尤其在芯片要交付生產的時候。但與碼農不同的是，一般一年裏可能集中加班一兩次，就是趕流片的時候。

門檻：很高，需要研究生及以上學歷或者豐富的經驗。

**芯片代工廠。**在台積電、三星、中芯國際、英特爾等代工廠進行生產相關工作。

芯片設計類似於設計高樓的圖紙，而真正要得到芯片實物，需要交由專業的代工廠生產出來。

蘋果、華為手機在開發佈會的時候，通常會重點介紹芯片部分應用的工藝，比如10納米，7納米等。這裏説的就是芯片中部件的最小尺寸。最小尺寸越小，芯片體積就越小，消耗的電量越少，手機待機時間就會更長。

台積電、三星等代工廠就是將芯片設計廠商設計的芯片生產出來。在代工廠部分，存在大量的晶圓設計、掩膜版等環節，都需要微電子相關專業的畢業生。

此類畢業生負責芯片生產的一部分。逐步掌握芯片生產的流程。在以後或者統籌規劃整個過程，或者作為橋樑的作用，擔負設計和生產的中間商。或者為版圖工程師，將設計人員的電路轉化為芯片版圖。

門檻：一般，大學畢業生即可。

**電子設計自動化。**在鏗騰（Cadence）、明導（Mentor）、新思科技（synopsys）從事電子設計自動化的電路軟件開發工作。

電子設計自動化，是指專門提供設計芯片的軟件公司。此類公司既需要員工能進行軟件編程能力，也需要對芯片有深刻的理解並建模。需求量不高，但對學歷和個人能力要求較高。一般為國外一流企業較多，國內的企業近年來發展迅猛。

門檻：高，需要編程和電路建模能力，報酬豐厚。

**研究所。**在中電十所、中電二十八所、中電十三所（河北半導體研究所）、中電五十四等各種所進行研發工作。

研究所為國家的重點單位，經常擔任國家航天、軍工等重要項目。對學歷和學校看重。研究所對芯片的可靠性和性能要求高，需要紮實的芯片設計功底。

待遇：年薪比不上私企。但由於它的穩定性和相對少的加班，也非常具有吸引力。

門檻：不同類型的研究所要求不同。有的研究所只要第一檔的畢業生。有的只要博士畢業生。一般只招應屆生。

**技術支持與應用。**在德州儀器、亞諾德、華為等從事銷售、技術支持和應用工作。

銷售是企業非常重要的一項。從事芯片行業的銷售，一般需要具有微電子專業的學歷背景。由於專業性比較強，所以銷售人員負責聯繫特定的廠家即可。缺點是需要經常出差。但一般會積累很高的行業人脈和系統知識，晉升方向為區域性經理及以上。

技術支持和應用工程師類似於“售後”工作者，在銷售人員售出產品後，技術應用工程師負責後續的產品使用和維護工作。優缺點跟銷售大致相同。不同的是技術應用工程師可以轉銷售，反之則不行。芯片設計工程師可以向銷售和技術應用轉崗，反之不可。

 門檻：銷售一般本科學歷即可，而技術應用工程師需要研究生學歷。畢業院校越好，一般起薪越高。

**高等院校微電子專業教師。**高校是有志於做學術的同學的首選，這顯而易見就不多説了。此類研究型工作必須為博士生。比如2020年ISSCC中國大陸創記錄有15篇入選，這也是廣大ICer努力的結果。

升學

由於國內外一些優質微電子設計公司對應屆生的最低要求為碩士，所以整體來説微電子專業升學相對來其他專業來説競爭更激烈。

一般來説，碩士對於其本科背景要求較高，一般為電子與信息科學相關佔大部分。

**國內升學。**微電子行業的一些優質公司基本分佈在上海、深圳、北京，故這些地區為保研、考研主戰場。其中，競爭最激烈的三個院校為清華、復旦、北大。

**國（境）外升學。**一些學生會選擇出國這條道路，去的地方大部分為美國、歐洲、加拿大、韓國、香港澳門台灣（此處為出境）、新加坡。

學校包括但不限於：加州伯克利大學、荷蘭代爾夫特理工大學、韓國科學技術院、香港科技大學、比利時魯汶大學、新加坡國立大學、澳門大學、新竹交通大學、台灣清華大學、德州奧斯汀大學、德克薩斯大學達拉斯分校、帕維亞大學、斯坦福大學、多倫多大學。

近兩年來看，國內無論在學術界，如ISSCC等會議或者JSSC期刊發表論文上，還是IC企業中，如麒麟芯片等，都有了質的發展。

中國的IC，正在崛起……

非常感謝李珂、王雅薇、金鍇等學弟學妹的幫助。