集成电路科学与工程专业介绍

一级学科简介

（一）学科概况

“集成电路科学与工程”一级学科于2020年12月30日批准设置，属于“交叉学科”门类，代码为1401。该学科是研究集成电路器件、工艺、设计、制造、封装、测试、装备和材料等相关环节所蕴含的科学与工程问题，培养集成电路高水平科学研究人才、工程技术创新领军人才、骨干工程技术人才，支撑我国集成电路技术与产业发展的交叉型学科。学科支撑的集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，创新驱动是集成电路产业发展的主要特征。1958年，世界上第一块集成电路诞生，自此人类社会迈入“硅器”时代，人类的生产建设从单纯的物质生产进化到了数字信息生产。集成电路的出现，使得人类历史上第一次在物质世界之外创造了一个平行的数字世界，集成电路是物质世界和数字世界的接口，更是数字世界的基石，信息依靠集成电路实现高速处理和传输、精确获取和长久保存。集成电路增添了人类认识自然、改造自然的新手段，提供了人类发展科技、创造文化的新工具，成就了当今飞速发展的信息时代。在集成电路这一硬件基础上，计算理论和信息系统体系架构等学科协同发展，有了如今强大的计算能力、繁荣的信息社会。经过60多年的发展，集成电路已经从最初单纯实现电路小型化的技术方法，演变为现今所有信息系统的核心，成为支撑人类社会战略性产业发展的基础，强力支撑着数字经济、工业控制、网络通信、电子信息、智能制造、国防装备、信息安全、消费电子等各个领域的发展，深刻影响着国民经济、社会进步和国家安全。

随着新技术的迅猛发展，集成电路技术一方面推进着诸如物理学、化学、天文、生物、制药、航天、地学、遥感、交通、医学、经济、金融等诸多学科和行业领域的进步，另一方面，与这些学科之间的交叉助推了集成电路技术进一步的迅猛发展。例如：物理学和精密仪器科学与集成电路技术的结合，推动集成电路产业进入纳米尺寸量产的工艺节点；大数据的需求刺激了人工智能专用芯片的蓬勃发展，等等。迄今为止，人类尚未发现可以取代集成电路的其它技术，新出现的类脑计算、量子计算等全新原理的计算模型，也都需要依赖集成电路的形态和技术才更有希望发展成熟。可以预见，在未来数十年，集成电路还将一直扮演赋能技术的重要角色，助力人类社会的发展。

（二）学科内涵

1.研究对象

本学科研究对象特指集成电路（Integrated Circuit，IC），它是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等无源元件，按照一定的电路互连，集成在半导体晶片上，封装在一个外壳内，执行特定功能的电路或系统。本一级学科的具体研究方向包括“集成电路科学”与“集成电路工程”两个方面。

集成电路科学：从半导体物理、电路、计算机、软件、化学、机械、数学及控制等基础理论出发，以感知、信息获取、处理、存储、传输和应用为核心，在对集成电路理论及其发展规律总结的基础上产生知识体系，揭示集成电路发展的客观规律并提供集成电路学科理论、专业理论和应用理论。

集成电路工程：面向国防安全、社会发展、经济建设的小型化、绿色节能化、信息化、高可靠和智能化要求，聚焦集成电路设计、制造、封装、测试及相关材料等，研究集成电路开发、制造和应用的先进技术与系统工程。

2.理论体系

本一级学科的理论基础包括数学、物理、化学、材料、机械、电子、信息、控制、系统、优化和工程等基础理论，也包括纳米半导体器件、集成电路工艺、超大规模集成电路设计方法学、电子设计自动化、集成电路可靠性、复杂芯片系统优化和微组装测试等集成电路特有的理论。本一级学科从这些特有理论出发，与理论物理、量子力学、计算机、软件工程、电路与系统、电磁场、通信工程、网络、自动控制、人工智能及信息安全等交叉融合，创新先进方法和技术手段，解决集成电路设计、制造、封装和应用中的科学和工程问题，促进集成电路科学与技术的持续发展。

国家战略、产业发展、技术进步和学科建设的现实需求要求本一级学科必须建立一个开放、系统、交叉、融合和复合型的理论体系，并在发展中不断提升、完善和发展。

3.知识基础

本一级学科在数学、物理、化学、材料和机械等基础学科的支撑下，与量子力学、理论物理、固体物理、信息通信、电路与系统、电磁场、计算机和软件等近现代研究方向相结合，致力于器件、电路和系统的集成化、绿色化、智能化和泛在化，在把上述学科中已经发现的、宏观的、确定的理论及成果应用于具有不确定性的微观世界中的同时，一方面关注这些理论应用于集成电路时在统计规律上的可靠性以及对微纳电子世界特有规律的发现、分析和总结，另一方面在此基础上开展对新型电子材料、新型电子器件、新型电路结构、新型加工工艺和新型微组装技术的研究。本一级学科的知识体系构建在数学、物理、化学、材料、机械、电路和计算机等描述集成电路发展客观规律的传统学科知识基础之上，包括集成电路新材料探索的计算理论与方法，极小尺寸器件的量子力学效应、统计涨落等微观物理机理以及单电子输运和群体行为关系；密集集成系统中基础器件、互连结构和运作机理以及电、热、磁、力、光、声等物理效应的客观规律及相关的功耗密度、信号完整性理论；纳米尺度集成电路制造过程中的极紫外线曝光等新型光刻机理，由于单位面积集成电路持续提高导致的芯片热核效应对应的热管理机理，工艺波动情况下的一致性控制机理，多场耦合条件下“芯片—封装—系统”协同设计相关的电力热学物理效应等。

4.研究方法

本一级学科面向集成电路与众多临近学科深度交叉融合的现状，结合后摩尔时代集成电路发展的特点，针对集成度不断提升、制造工艺进入纳米级微观尺度所引发的一系列科学和工程问题，集成电路研究方法体系也在不断丰富提升，包括量子理论、信息论、系统论、控制论、复杂性理论和最优化理论等系统理论及过程管理、质量控制、成本优化、进程调度与最优控制等工程方法都是集成电路科学与工程研究方法的基础。基于这些基础理论和方法，本一级学科的研究方法包括：面向半导体新材料探索的计算材料学理论与方法，面向新型器件结构研究的纳米尺度半导体器件结构设计、分析与建模理论与方法，面向百亿晶体管量级规模的集成电路设计方法学和设计自动化理论与方法，纳米级集成电路制造整套工艺，基于三维集成技术的系统集成方法等。

（三）学科范围

本一级学科下设三个二级学科：集成纳电子科学、集成电路设计与设计自动化、集成电路制造工程。这三个二级学科围绕着集成电路制造与设计构筑知识体系，其中“集成纳电子科学”是基础，与“集成电路设计与设计自动化”及“集成电路制造工程”共同构成了学科的知识体系。三个二级学科的研究方向和内容主要包括：

1.集成纳电子科学是研究和论证集成电路基本理论的学科，研究内容包括半导体器件理论、集成电路理论、器件与电路模型与模拟、低功耗纳米新结构器件、新原理信息器件、集成电路新材料探索、密集集成系统中器件互连结构和工作机理以及电、热、磁、力、光、声等物理效应的客观规律及相关的功耗密度、信号完整性理论等。

2.集成电路设计与设计自动化是研究集成电路体系架构、集成电路设计技术、集成电路设计方法学和设计自动化技术的学科。研究内容包括新型集成电路架构、集成电路设计技术、软硬件协同设计技术、SoC设计技术、IP核设计与组装技术、集成电路综合技术、验证技术、可测性设计技术、后端设计技术、以及设计自动化技术等。

3.集成电路制造工程是研究集成电路制造/封装工艺原理、集成电路材料、制造/封装工艺技术和微纳系统集成技术的学科，研究内容包括硅和化合物半导体材料、先进制造工艺原理、制造工艺和材料、工艺集成技术、MEMS技术、SiP、MCO、三维集成、新型封装材料与工艺等。

（四）培养目标

本一级学科的博士、硕士研究生培养应面向国家战略和产业发展需求，坚持以立德树人为根本，按照价值塑造、能力培养和知识传授“三位一体”的教育理念构建支撑学科和产业发展的人才培养体系。依托本学科的知识体系，打造深厚的理论基础和鲜明的工程特点，立足产教融合培养模式，瞄准高水平科学研究人才、工程技术创新领军人才、骨干工程技术人才等多种人才培养目标，为建设社会主义现代化强国培养具有卓越创新能力的多层次复合型人才并授予博士学位和硕士学位。

本一级学科的博士、硕士学位获得者应拥护中国共产党的领导，热爱祖国，遵纪守法，诚信公正，学风严谨，恪守学术道德规范和工程伦理规范，具有高度的社会责任感，服务学科进步和国家战略产业发展。

本一级学科博士学位获得者应是本学科领域的高层次科学研究和工程技术开发人才，未来成为本领域科学研究和工程技术开发领军人物，应掌握本学科领域坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具备独立从事学术研究工作的能力，在集成电路科学与工程领域做出创新性的研究成果。

本一级学科硕士学位获得者应是本学科领域从事科学研究和工程技术开发的专门人才，未来成为高水平的骨干科研和工程技术人员，应掌握本学科领域坚实的基础理论和系统的专门知识，具备从事本学科及相关交叉学科领域科学研究工作的能力。

（五）相关学科

“集成电路科学与工程”一级学科属于“交叉学科”门类，和本学科密切相关的其他一级学科包括：

1.电子信息领域中的电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、光学工程、软件工程、网络空间安全等学科；

2.基础支撑性的数学、物理学、化学、材料科学与工程、机械工程等。以上一级学科和“集成电路科学与工程”一级学科联系密切，相互支撑，互相促进。

硕士学位基本要求

（一）获本一级学科硕士学位应掌握的基本知识

本一级学科硕士应掌握坚实的集成电路以及相关交叉学科的基础理论知识；在半导体器件与纳电子学、集成电路与系统设计与设计方法学、集成电路制造工艺、集成电路封装、集成电路测试、集成电路设计自动化、成电路装备、集成电路材料等至少一个方向掌握系统深入的专门知识，了解学科相关领域的发展现状、趋势及研究前沿；具有严谨求实的科学态度和作风；通过产教融合的培养，形成灵活运用集成电路科学与工程学科的理论、方法、技术和工具的能力，具备从事本学科和相关交叉学科领域的科学研究工作，或独立担负专门技术开发工作的本领。

（二）获本一级学科硕士学位应具备的基本素质

1.学术素养

本一级学科硕士应具有科学严谨和求真务实的学习态度和工作作风，坚持实事求是、勤于学习、勇于创新，富有合作精神和团队意识。具有良好的知识产权意识。

应具备集成电路领域扎实的基础理论、宽广的专业知识，了解相应工程管理知识，熟悉并掌握解决集成电路工程问题的先进技术方法、主要途径和手段，具有创新意识和独立承担解决集成电路科学和工程技术研究开发或技术管理等方面问题的能力。

对集成电路全产业链有较全面的理解和认识，能够发现集成电路工程项目的关键核心技术问题；能够根据应用需求，运用所学知识和技能，完成一定复杂度的集成电路工程技术项目的研发。拥有参与创新创业的激情和能力。

2.学术道德

热爱祖国，遵纪守法。维护国家和人民的根本利益，推进人类社会的进步与发展。热爱集成电路事业，拥有将中国建成集成电路强国的强烈责任心和使命感。崇尚科学、追求真理，具有良好的科学素养，诚实守信，严格遵守科学技术研究学术规范，恪守学术道德与规范，拒绝剽窃、抄袭、造假、篡改、选择性使用实验和观测数据等一切学术失德行为。

（三）获本一级学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

本一级学科硕士应具有本学科坚实的基础理论和系统的专门知识，应熟悉本学科某一特定领域及相关应用领域的科研文献，了解其前沿动态和主要进展，并有能力获得从事该领域研究和工程技术研发所需要的背景知识。应了解所从事领域内相关学者的成果，并了解取得该成果的科学理论和研究方法。有能力获取从事科学研究或技术研发所需的原始论文及综述性文章。应具备通过互联网、电子文献数据库获取专业知识和研究方法的能力。

2.科学研究能力

本一级学科硕士应能在科研院所、企业和院校从事本专业或相近专业的科学研究、技术开发、技术管理、人才培养等工作。应在有效获取相关专业知识的基础上，对所获得的文献进行科学总结，从中提取出有用的正确信息，并能够利用获取的知识解决实际的工程问题。

3.实践能力

集成电路科学与工程具有鲜明工程应用背景和实践动手能力的要求，本一级学科硕士应具备良好的动手能力，不断积累工程实践经验，初步具有独立从事相关科学研究和工程研发的能力。随着学科分工越来越细，研究对象越来越复杂，还要求具备良好的团队协作能力。

4.学术交流能力

学术交流是本一级学科硕士发现问题、获取信息、获得思路、掌握学术和工程前沿动态的重要途径，学术交流能力是硕士的基本能力之一。本一级学科硕士应具有良好的写作能力和表达能力，能够运用母语和英语等至少一门外国语以书面和口头方式表达学术思想和展示学术成果；能够对自己的研究结果及其解释进行陈述和答辩，有能力参与对实验技术和科学问题的讨论。

5.其他能力

本一级学科硕士应具备较好的组织能力、管理能力、协调能力；应具备较好的交流能力，能够与同行进行通畅交流并获取所需要的信息。

（四）学位论文基本要求

1.规范性要求

本一级学科硕士研究生的科学研究及相应学位论文，可以是基础研究、应用基础研究，也可以是工程技术研究，鼓励对学科前沿和学科交叉渗透领域的研究。应尽可能参与指导教师和所在单位承担的重要科研课题，为国民经济建设和科技进步做贡献。

本一级学科硕士研究生在学期间应广泛阅读本学科及相关学科专业文献，其中应有部分外文文献。综述应清楚阐述相关研究背景、意义、最新研究成果和发展动态。

本一级学科硕士学位论文应是其在某个具体研究领域进行研究工作的总结。学位论文是衡量硕士生培养质量和学术水平的重要标志。开展深入的研究工作并撰写合格的学位论文是对硕士研究生进行科学研究或承担专门技术工作的全面训练，是培养硕士研究生科学素养和从事本学科及相关学科研究工作能力的主要环节。学位论文应反映作者在本学科上已具有坚实的基础理论并掌握系统的专门知识，体现作者初步掌握本研究方向的科学研究方法和实验技术，并具有独立从事科学研究或工程技术研发工作的能力。学位论文应包括标题、中英文摘要、引言(或绪论)、正文、结论及参考文献等内容。

2.质量要求

本一级学科硕士学位论文应在下列四个方面满足质量要求:

(1)研究成果应具有一定的理论意义或应用价值，了解国内外研究动态，对文献资料的评述得当;

(2)学位论文具有新的见解，基本观点正确，论据充分，数据可靠，研究开发或实验工作充足.

(3)学位论文反映出作者已掌握本学科，特别是本研究方向上的基础理论和专门知识，初步掌握本学科特定方向上的科学研究方法和实验技能，具有独立进行科研或承担工程技术工作的能力;

(4)学位论文行文流畅，逻辑性强，符合科技写作规范，表明作者已具备学术论文写作的能力。