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微电子行业前景与就业形势
日期:2018-06-13 11:23:08  发布人:微电子技术系  浏览量:183
微电子行业前景与就业形势
      当前,大家正在经历新的技术革命时期,虽然它包含了新材料、新能源、生物工程、海洋工程、航空航天技术和电子信息技术等等,但是影响最大,渗透性最强,最具有新技术革命代表性的乃是以微电子技术为核心的电子信息技术。自然界和人类社会的一切活动都在产生信息,信息是客观事物状态和运动特征的一种普通形式,它是为了维持人类的社会、经济活动所需的第三种资源(材料、能源和信息)。社会信息化的基础结构,是使社会的各个部分通过计算机网络系统,连结成为一个整体。在这个信息系统中由通讯卫星和高速大容量光纤通讯将各个信息交换站联结,快速、多路地传输各种信息。在各信息交换站中,有多个信息处理中心,例如图形图像处理中心、文字处理中心等等;有若干信息系统,例如企事业单位信息系统,工厂和办公室自动化系统,军队连队信息系统等等;在处理中心或信息系统中还包含有许多终端,这些终端直接与办公室、车间、连队的班排、家庭和个人相连系。像人的神经系统运行于人体一样,信息网络系统把社会各个部分连结在信息网中,从而使社会信息化。海湾战争中,以美国为首的多国部队的通讯和指挥系统基本上也是这样一个网络结构,它的终端是直接武装到班的膝上(legtop)计算机,今后将发展到个人携带的PDA(Person-alDateAssistant)。实现社会信息化的关键部件是各种计算机和通讯机,但是它的基础都是微电子。当1946年2月在美国莫尔学院研制成功第一台名为电子数值积分器和计算器(ElectronicNumlericalInte-gratorandComputer)即ENIAC问世的时候,是一个庞然大物,由18000个电子管组成,占地150平方米,重30吨,耗电140KW,足以发动一辆机车,然而不仅运行速度只有每秒5000次,存储容量只有千位,而且平均稳定运行时间才7分钟。试设想一下,这样的计算机能够进入办公室、企业车间和连队吗?所以当时曾有人认为,全世界只要有4台ENIAC就够了。可是现在全世界计算机不包括微机在内就有几百万台。造成这个巨大变革的技术基础是微电子技术,只有在1948年Bell实验室的科学家们发明了晶体管(这可以认为是微电子技术发展史上的第一个里程碑),特别是1959年硅平面工艺的发展和集成电路的发明(这可以认为是微电子技术第二个里程碑),才出现了今天这样的以集成电路技术为基础的电子信息技术和产业。而1971年微机的问世(这可以认为是微电子技术第三个里程碑),使全世界微机现在的拥有率达到3.7%,在美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年的手工工作量。美国欧特泰克企业总裁认为:微处理器、宽频道连接和智能App将是下世纪改变人类社会和经济的三大技术创新。当前,微电子技术发展已进入“SystemonChip”的时代,不仅可以将一个电子子系统或整个电子系统“集成”在一个硅芯片上,完成信息加工与处理的功能,而且随着微电子技术的成熟与延拓,可以将各种物理的、化学的敏感器(实行信息获取的功能)和实行器与信息处理系统“集成”在一起,从而完成信息获取、处理与实行的系统功能,一般称这种系统为微机电系统(MEMS:MicroElectronicsMachinerySystem),可以认为这是微电子技术又一次革命性变革。集成化芯片不仅具有“系统”功能,并且可以以低成本、高效率的大批量生产,可靠性好,耗能少,从而使电子信息技术广泛地应用于国民经济、国防建设乃至家庭生活的各个方面。在日本每个家庭平均约有100个芯片,它已如同细胞组成人体一样,成为现代工农业、国防装备和家庭耐用消费品的细胞。集成电路产业产值以年增长率≥13%,在技术上,集成度年增长率46%的速率持续发展,世界上还没有一个产业能以这样高的速度持续地增长。1990年日本以微电子为基础的电子工业产值已超过号称为第一产业的汽车工业而成为第一大产业。2000年电子信息产业,将成为世界第一产业。集成电路的原料主要是硅,是地球上除氧以外含量最丰富的元素,这样一块黑褐色小片,肉眼看上去,没有任何令人注意的地方,却在改变着社会生产方式和人们的生活方式,也在改变着战争的模式,不仅成为当今科学技术的真正基础,而且正在创造着代表信息时代的硅学问(siliconculture)。因此有人认为,1968年以后人类继石器、铁器时代之后进入到硅石时代(Siliconage)。
      历史的发展总是不平衡的,没有一个国家或民族可以永远居于首列。在新的技术革命孕育的时期,既是一个挑战,又是一个历史的机遇。某些国家,如果抓住了机遇,充分利用科学技术这一“第一生产力”,采取正确的战略,就有可能后来居上。这样的事例很多。如果说英国曾是第一次产业革命的发源地,那么19世纪下半叶的德国,虽然工业化比英国晚一个半世纪,但抓住钢铁工业和重化学工业,异军突起,进入世界发达国家的前列。美国则可以认为是抓住了电子工业的发展,从而在20世纪保持了领先地位。二次大战后的日本,目前的韩国、新加坡,包括我国的台湾省、香港地区都在电子信息产业的发展中抓住了机遇而赢得了或正在赢得经济发展的优势。而西欧则在总结20世纪中叶没能及时抓紧电子信息技术发展,特别是微电子的发展,从而影响了整个经济和科学技术发展的教训,正在加强对电子信息特别是微电子技术发展的投入,力争重操主动权。
      微电子产业对国民经济的战略作用首先表现在当代食物链关系上,现代经济发展数据表明,电子工业每增长10元产值,国民经济每增长100-300元生产总值,需要大约1元集成电路产品的支撑。又据有关资料测算,集成电路对国民经济的贡献率远远高于其他门类产品,如以单位质量钢筋对GNP的贡献率为1,则小轿车为5,彩电为30,计算机为1000,而集成电路的贡献率高达2000。所以日本人认为:“控制了超大规模集成电路(VLSI)技术,就控制了世界产业。”英国人则认为:“如果这个国家不掌握半导体技术,他就会立即加入不发达国家行列。”美国、日本、韩国的经济增长都有这样一条规律,即集成电路工业产值的增长率高于电子工业产值的增长率,而电子工业产值的增长率又高于GNP的增长率。可以说这是当前信息时代发展经济的一条重要经验。相比之下,我国情况却不是如此,集成电路产业发展的滞后,不能不制约我国国民经济的发展,使我国经济仍处于粗放型的阶段。
      以微电子为基础的信息化产业发展,必将引起社会结构的变化。据报道,1982年美国就业人口中第一产业(农业)仅占3%,第二产业(工业)占33%,而以信息业为主的第三产业却占66%,预计到2000年第三产业将上升到75%,按类同的统计方法,我国现在仅为10%左右。
      21世纪是信息化的世纪。现代经济是信息经济,目前发达国家信息产业产值已占国民经济总产值的40%-60%,国民经济总产值增长部分的65%与微电子有关。微电子产业的发展规模和科学技术水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。有人提出以半导体产值占工农业总产值的0.5%作为进入信息化社会的判据。因此以集成电路产业为主要内容的微电子产业已成为促进国民经济持续发展和保证国家安全的战略性的基础产业。我国是一个经济大国,又是经济穷国。大国,是指传统产业的物质总产量居于世界前列。谷物、棉布、水泥和煤居世界第一位,化纤、电力和化肥第二位,钢也已跃居第二位,石油第五位。穷国,一是指大家的人均国民生产总值只及世界平均值的1/10,只及发达国家的1/50;二是指大家的单位产值能耗过高,如以生产1美金产值所需能耗折成标准煤(kg)计,我国为2.31,美国为0.8,日本为0.37。因此,大家的物质生产所得,是以高于发达国家5-6倍的资金投入,10多倍的劳动力付出和4-5倍的单位产值能耗为代价的。可以说,我国国民经济尚在低技术的轨道上运行。就电力而言,我国现在的发电能力与用电容量之比为1∶2.9,电力缺口为800亿度。因为缺电,造成了1/3的生产能力不能充分发挥。到2000年,如果仍仅靠从数量上发展传统产业,靠外延传统产业的规模来实现我国国民经济翻两番的战略目标,则能源总缺口将在30%以上。工业过多的能耗抑制了农业、运输、商业和民用的
能源消费,成为商品经济和活跃市场的极大障碍。沉重的能耗严重地影响了国民经济的腾飞,不改造占80%能耗的传统产业(其中煤炭25%,电力20%,石油20%,机械7%,化工5%,冶金3%)就没有能力再顾及国民经济中其他产业的发展。微电子产业从根本上讲是技术导向型产业,微电子产业的发展是市场牵引和技术推动的结果。不同的产业发展阶段,产业结构可以有不同的形式。由于设计技术和硅平面工艺技术的日益成熟,90年代微电子的产业结构特点是设计、芯片制造和封装三业并举,相对独立。与市场和应用相结合,相对分散设计;以标准工艺为基础,相对集中加工形成Foundary(标准工艺加工线)。
      集成电路本身不是最终产品,它的活力和效益是在广泛的应用中得到体现的。据统计,集成电路在整机设备产值中所占比例已由1980年的3.9%上升到1990年的13.2%,集成电路在某些军事装备中的价值比例已超过70%。进入90年代以来,特别是面向21世纪,将是“SystemonChip”的时代,在102mm2大小量级的芯片上将集成一个系统或子系统,其集成度将达到109—1010元件/Chip。其相应的产业加工特征尺寸将是0.35—0.5μm,21世纪将面对0.15~0.18微米特征尺寸的生产问题。这向微电子设计业提出了新的科学技术问题和产业建设问题。
      70—80年代之交是第一代ICCAD技术,以版图输入、图形编辑和设计检查为特点,80年代中期,出现了以网表输入、仿真验证、自动布局布线、单元电路库为特点是第二代ICCAD技术,90年代以来,进入第三代ICCAD技术,实现自顶向下(top-to-down)的设计模式,以高层行为描述、行为仿真和综合优化为特点。目前正在大力发展系统行为描述的设计工具。这使一个系统工程师不必深入了解器件物理和加工工艺的详细过程,就能胜任集成电路设计工程师的工作。当然进入到这一阶段以后,集成电路设计还有一系列新课题,例如深亚微米器件模型与模拟,超大规模集成电路的互连设计以及功耗设计等问题。
      集成电路产品是设计工作的目标,是成果的体现,也是与市场的接口。集成电路设计技术和加工技术的进步最终将体现在性能/价格比更加优越的集成电路产品上。“SystemonChip”不仅增加了设计的难度,而且要求系统设计者与电路设计者更加紧密的结合。这一科学规律体现在产业建设上就要求大家在建设微电子设计业时必须强调与整机、系统企业密切的结合,并在建设设计企业时要尽可能地靠近客户。然后将设计结果用卫星或数据交换网传送到相对集中的掩膜版制造中心或Foundary。随着社会信息化程度的推进,集成电路的应用领域将越来越广泛,而且应用的程度将越来越深入,这一方面将越来越多的信息处理功能集成于芯片上,而在另一方面将发展使信息采集、传输和随动作用功能也“系统地”集成于芯片上。这是发展的必然趋势。必将推动集成电路科学技术特别是设计技术和设计业的发展。这是整整一个历史阶段,不是一朝一夕的事。这个历史阶段多长还不好预测,但可以肯定地说“21世纪”整个世纪将是蓬勃发展的时期。
      我国发展微电子设计业的任务更为迫切,这不仅是因为我国开发的电路品种只有需求量的20%,而且还由于我国信息化的程度还很低,制约了集成电路品种的开发。反过来,加强集成电路品种的开发也就是加强市场的开拓和孕育。对于我国的集成电路市场,必须注意到已被世界许多大企业以整机的形式瓜分了的事实,要想占领与开拓市场,必须强调创新的精神,只有强调创新才能有性能/价格比更好的产品,才能开辟自己的市场。
      微电子专业主要研究新型电子器件及大规模集成电路的设计、制造,计算机辅助集成电路分析,各种电子器件的基础理论、新型结构、制造工艺和测试技术,以及新型集成器件的开发。微电子学近年来的发展,使计算机能力成倍数地增加,硬件成本大幅度降低,从而极大地推动了工业以及信息产业的发展。还有如激光器的研究应用、传感器的研究等的当代热点研究领域,都是微电子的范畴或者与之紧密相关。微电子技术的发展,是现代工业的基础和信息化工等。微电子人才是社会最为稀缺的高级人才,本科毕业后在微电子学领域及相关的交叉学科领域(如集成电路的设计与制造、计算机技术的开发应用)从事科学研究、教学和应用技术等工作。
      教师——从事微电子或者相关专业教学的教师,起薪一般在1000~1500元/月。
      硬件工程师——器件制作和工艺,集成电路设计开发,起薪一般在3000~5000元/月。
      App工程师——相关App的设计和开发工作,起薪一般在1500~5000元/月。
      微电子专业毕业生薪酬水平:
      微电子专业毕业1年薪酬指数
      微电子专业46%的微电子学专业学生毕业1年后的薪酬在2000元以下,薪酬在3000元以上的比例为28%。按照十分制计算,微电子学专业毕业1年后的薪酬指数为4.31,与其他专业相比,薪酬属于中等偏上。
      微电子学专业毕业2年薪酬指数
      42%的微电子专业学生毕业2年后薪酬在2000元以下,薪酬在3000元以上的比例为34%。按照十分制计算,微电子学专业毕业2年后的薪酬指数为4.08,与其他专业相比,薪酬属于中等偏上。
      微电子学专业毕业3年薪酬指数
      28%的微电子专业学生毕业3年后的薪酬在2000元以下,薪酬在3000元以上的比例为51%。按照十分制计算,微电子学专业毕业3年后的薪酬指数为4.18,与其他专业相比,薪酬属于中等偏上。
      微电子专业应届就业率指数
      微电子专业毕业生中,72%的学生在毕业之前或刚刚毕业时找到工作,27%的学生在毕业1年以后实现就业。按照10分制进行计算,该专业的应届就业率指数为7.30,与其他专业相比,应届就业率指数属于中等偏下。
      微电子学专业发展前景指数
      微电子专业毕业生认为该专业发展前景很好和比较好的比例为45%,13%的毕业生认为该专业发展前景为“不太好”或“很不好”。按照10分制进行计算,该专业的发展前景指数为6.96,与其他专业相比,发展前景指数为中等偏上。
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