集成电路设计与集成系统专业作为我校国家级一流本科专业建设点，基于教育部的指导纲要，以学校“教育创造学生价值”为理念，以教书育人为目标，采用“专业教育+隐性思政、素质教育+显性思政”方式，开展全方位课程思政建设。

《超大规模集成电路设计》课程作为集成电路设计与集成系统专业学生的一门专业课，根据课程特点，充分挖掘和运用课程所蕴含的“思政”元素，整理和建设思政案例库，体现价值引领，兼具理论性、思想性、科学性和时代性。

图1《超大规模集成电路设计》课程建设体系

本门课程的思政建设方向和重点在于在常学常新加强理论修养。通过学习方法和学习内容的改革武装头脑，指导学生的学习实践，全面系统的学习课程的各章知识点，及时跟进国内外行业最新发展现状，联系我国的行业实情学习，并且在学习过程中深入思考学习本门课对知识体系及行业发展的作用。在学习内容中优化课程思政内容供给。让学生明确要成为什么样的专业人才，如何成为合格的专业人才，及能够为我国集成电路产业做什么样的贡献这一根本问题。把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教学全过程，用好课堂教学这个主渠道。

图2课堂教学方法设计

表1《超大规模集成电路设计》课程思政培养目标

思想政治工作不只是思想政治理论课的事，专业课也要把做人做事的基本道理，把社会主义核心价值观的要求，把实现民族复兴的理想和责任融入课程教学之中，使专业课与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。专业课更要以培养担当民族复兴大任的时代新人为着眼点，要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。

如何基于专业特色，结合课程内容，充分挖掘思想政治教育案例资源，探索适合自身课程的思政建设模式和方法，将思政教育有机的融入教学活动，起到“润物细无声”的育人效果是本课程思政建设的重点。

一、结合产业发展，充分分析本专业特色，针对专业教育开展思政建设，构建数字集成电路设计方法+隐形思政教育的理论教育体系。从中兴受罚华为被禁，缺芯之痛，触动了每一个中国人，国内外产业发展现状跟本课程教学内容密切相关，可以在多个知识单元结合最新前沿发展现状对学生开展隐性思政教育。

1、隐性思政切入点范例1

开学第一课：导课

本课程是集成电路设计与集成系统专业的专业必修课程，其通过全定制集成电路设计方法的理论学习与实验项目训练相结合的方式、采取讲练结合的方法，培养学生全面掌握全定制数字集成电路设计流程。熟练掌握EDA工具使用的基本能力，全定制数字集成电路设计方法的核心能力。本课程与前修课程《电路分析》、《数字电路》、《半导体制造工艺》、《半导体物理基础》相衔接，共同培养学生对数字电路的分析和设计能力；与后续《集成电路版图设计》、《数字集成电路设计实践》、《数模混合集成电路实训》、《混合集成电路设计》等专业课程相衔接，从而培养学生对数字集成电路的设计与开发能力。课程特色分析，使学生了解本门课程学习内容，明确课程所学内容在芯片设计流程中的重要地位，结合国内外芯片发展现状，激发学生的学习动力。

中美贸易战开始，中美芯片之争是一场没有硝烟的战争。从中兴受罚华为被禁，缺芯之痛，触动了每一个中国人。中国缺芯，美国通过芯片限令来掐脖子；中国搞定芯片，美国就通过芯片制造来阻止；中国搞定芯片制造，美国则将通过制造设备、材料以及软件来控制。EDA等工业软件短板凸显，被“卡脖子”的风险上升，我们要支持国产EDA的发展，追赶之路很艰辛，但是我们仍要负重前行。我们祖国的强大，靠的是我们每一个人的努力。爱国主义是中华民族生生不息、屹立于世界民族之林的强大精神动力。有国才有家，国家强大，我们的腰板才能挺直。引导学生树立远大理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，提高学生思想政治素质。

 图3 课程专业地位教育案例

2、隐性思政切入点范例2

数字集成电路的实现策略（以FPGA为基础的实现方法）

PGA芯片可以把它叫做“可编程芯片”、“半定制化芯片”和“万能芯片”等。传统芯片都是全定制的，设计好了出成品，就定死了这些功能，不能做更改，如果要更改的话，那就得重新设计生产，但是，FPGA芯片最大的特点是芯片的具体功能是在制造完成以后由用户配置决定，所以才被称之为“可编程芯片”。FPGA的优势：第一，FPGA芯片可以变成任何你想要的芯片，所以叫万能芯片。第二，它是硬件可编程，比如声卡编程可以变成显卡使用。第三，各个硬件逻辑可以同时工作，不受干扰，大幅提升数据处理效率和延迟率，这一块在5G、人工智能、无人驾驶和云计算上具有非常明显的优势。比特币的挖矿机都是用FPGA芯片。第四，它一个芯片可以控制很多个单元，比如机器人的手臂关键的操作，通过FPGA芯片就可以全部控制，这是为AI时代而生的一个特种芯片。第五，相比于（ASIC）芯片来说，它有非常强的成本优势。

图4 全球FPGA市场份额

全球FPGA芯片的市场份额，前四家公司占据了全球95%的市场。全球FPGA芯片基本上被美国公司垄断。因为FPGA芯片的高技术含量和门槛，在中美科技争端不断升级的背景下，国产FPGA芯片厂家就显得尤为重要了。国产厂商在中高密度FPGA的技术水平与国际领先厂商相比，在硬件设计和软件方面还有一定的差距。目前活跃在市场的国产 FPGA产品中，多以中低密度产品为主。目前28nm国产的技术水平，基本上是国外龙头七八年前的水平，大概有2~3代的差距，目前我国最快也就在突破14nm制程，还需要时间，但是，国外现在已经做到了7nm的水平，要追上国际先进生产水平还需要我们不断的努力。

3、隐性思政切入点范例3

存储器设计

长江存储正式发布两款128层3D NAND闪存。其中型号X2-6070产品作为业内首款128层QLC(每个存储单元可存储4bit数据)，可提供1.33Tb的单颗存储容量，具有当前全球已知型号的产品中最高存储密度、最高I/O传输速度和最高单颗NAND闪存芯片容量;另一款型号为X2-9060的128层TLC(每个存储单元可存储3bit数据)，亦拥有512Gb存储容量，存储阵列面积利用效率超过90%(存储阵列面积/芯片总面积)，I/O传输速度实现1.6Gb/s 高性能。长江存储在3D NAND闪存领域已经基本追平国际先进水平，在某些领域甚至有所领先。我们应该对我国的集成电路产业发展充满信心。激发学生学习专业知识的热情，为我国集成电路的发展贡献力量，争取早日摆脱国外的卡脖子手段，走到世界前列。

图5 长江存储X2-6070 128L QLC 1.33Tb 3D NAND

二、基于课程内容构建实践教学体系，在实践教学中对学生进行隐形思政教育。

本门课程包含两个4级项目及一个3级项目，学生利用EDA软件完成电路的设计与优化。图6，左侧是常用的一些数字集成电路设计EDA工具，右侧为对应的课程。标准数字集成电路设计流程中的主流设计EDA软件均来源于外国公司。中美贸易战开始，我国EDA等工业软件短板凸显，被“卡脖子”的风险上升，目前我国已有多家重点企业、高校被软件禁用。我们要支持国产EDA的发展，所以本门课程选用的设计软件为国产华大九天设计平台，中国华大九天的Empyrean已经可以支撑全流程模拟集成电路设计及本门课程范围内的数字集成电路设计需求，在商业应用中也已经打开局面

图6 标准数字集成电路设计流程、工具、课程

图7 爱国主义教育案例

本门课程3级项目内容为累加器设计。在CPU中，累加器 (accumulator) 是一种寄存器，用来储存计算产生的中间结果。如果没有像累加器这样的寄存器，那么在每次计算 (加法，乘法，移位等等) 后就必须要把结果写回到内存，也许马上就得读回来。然而存取主存的速度是比从算术逻辑单元到有直接路径的累加器存取更慢。累加器的延时参数直接决定了CPU的运算速度即工作频率，延时越小，速度越快。2022年4月5日英特尔上市了一款新的英特尔酷睿 i9 处理器，旨在获得世界上最快的 CPU 的称号。CPU 实际上是在一月份的 CES 2022 期间展示的。处理器可以以令人印象深刻的 5.5 GHz 最大时钟速度运行。目前上海兆芯推出的最新CPU是KX-U6780A 处理器，8核规格，主频 2.7GHz，8MB 缓存，16nm 工艺打造，我国还存在很大的差距。需要不断的提高。在项目设计中鼓励学生不断尝试缩小累加器的延时，从而提高电路的工作速度。集成电路设计，往往纳米级别的尺寸修改就会影响到产品最终的性能表现，而我们的电路优化，正是需要设计者不被已有成果禁锢，秉持精益求精的态度，不断追求更快的速度，更强的功能，更高的可靠性。我们提倡大国工匠精神，因为工匠精神包括高超的技艺和精湛的技能，严谨细致、专注负责的工作态度，精雕细琢、精益求精的工作理念，以及对职业的认同感、责任感。从发展的角度看，有了“工匠精神”，我们庞大的制造业在产业转型、产品升级、工艺转型中实现“质的飞跃”就成为了可能。如果在未来二十年，集成电路人能以工匠神精神发展集成电路产业，那中国的集成电路可能就能摆脱被卡脖子的命运。“工匠精神”是对传统意义上的提炼和升华。这不仅是“中国制造”的需要，也是展示“中国形象”“中国实力”，更是实现“中国梦”的需要！

三、依托课程学习内容，构建课外学科竞赛平台，在竞赛中培养学生勇于突破成规的创新精神，引入互相学习、互相进步的“小先生制”教育理念，培养团队协作精神。

创新是科学发展、文明进步的动力。 当代大学生肩负着中华民族伟大复兴的历史使命，培养大学生创新能力，是大学教育的首要任务。培养大学生创新能力，必须培养其理性的思辨精神，使之具备良好的判断能力和批判精神，鼓励其在学习和继承人类优秀文明成果的基础上，勇于突破成规，勇于对现有知识质疑，敢于独辟蹊径，不断发现和创新科学知识，推动社会不断向前发展。依托课程学习内容组织学生参加全国大学生集成电路创新创业竞赛，积极申报大创项目。在竞赛及项目完成过程中鼓励团队成员之间明确分工、取长补短、互相学习、互相进步。学生多次在全国大学生集成电路创新创业竞赛中获得省级三等奖及以上奖励，其中三次获得全国大学生集成电路创新创业竞赛中特（一）等奖。获国家级大创项目10项，省级大创项目22项。 

图8 学科竞赛获奖相关报道

《超大规模集成电路设计》课程中的代表性思政建设内容与教学知识点设计已经完全涵盖了表1中的思政课程目标，将专业发展现状合理的与课程内容相结合，完善课程内容，改进教学方法，探索创新课程思政建设模式和方法路径，将课程建设目标融入课程教学过程。教学资源方面：1.在教案中引入思政内容建设。2.对应章节课件中加入思政内容，对课件进行更新。3.设置思政教学效果展示课。教学实施方面：1.根据行业的最新发展情况丰富已规划的思政元素，并且修正原有内容中的相关数据，使思政元素紧跟行业发展情况。根据发展动态引入最新的相关思政案例，丰富教学内容，达到更好的思政教学效果。2.本课程是集成电路专业课程，课程内容与专业紧密相连，在多个环节中均有可能引入思政元素。课程组在梳理课程内容的过程中思考更多可以与思政元素相结合的知识点。3.探讨思政元素的多元化教学模式，将线上与线下教学有机结合，可采取翻转课堂、讨论、调研等多种方式进行教学。并且设计相应的考核方式评价思政教学的效果。

课程考核评价的方法机制建设

在原有课程考核评价方法机制基础上加入思政教学效果评价方面，采用定量与定性相结合的考评机制，对学生思政内容学习情况进行合理的考核评价。1.针对思政元素学习资源，要求学生课前完成在线学习，记录学生学习平台上的学习情况。2.针对思政元素布置课前调研作业，课上抽学生进行调研内容展示，组织学生进行讨论。3.针对思政元素的课前调研内容进行课后的丰富，提交相应的调研报告，由系内专业教师进行评价及学生互评完成作业评分。

表2 形成性考核与评价

学生评价

课程实施思政改革学生评价良好，通过思政教学内容的学习，更加坚定了学习方向，明确了学习目标。通过国内外发展现状及差距，更加激起学生的学习热情。学生反映：“在大三超大规模集成电路设计课程学习中感受到了我国集成电路产业人才紧缺的现状，激发了我的爱国情怀，准备好好学习专业课，未来投入我国的集成电路发展事业”，“我国芯片被卡脖子使我深刻意识到科技强国和自主知识产权的重要性，我一定会好好学习，学好各门专业课，培养自己的实践能力，为实现我国的科技自强贡献自己的一份力量”。

图9 学生思政学习汇报展示内容截图