5G技術(shù)的推廣、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、Wi-Fi 6的引入……在數(shù)字時(shí)代，我們身邊的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)正迅速演進(jìn)。這種演進(jìn)持續(xù)推動(dòng)著數(shù)字化社會(huì)的發(fā)展，也為電子科技大學(xué)“射頻集成電路”課程打開(kāi)了新的空間。在這個(gè)不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域中，電子科學(xué)與工程學(xué)院游飛教授帶領(lǐng)同學(xué)們開(kāi)啟了一場(chǎng)追“芯”的精彩旅途，探究射頻集成電路設(shè)計(jì)的縱深之趣。
“射頻集成電路”課程負(fù)責(zé)人游飛教授
“射頻集成電路”課程是電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)選修課，面向一年級(jí)研究生開(kāi)設(shè)，每年有120余名同學(xué)加入。作為一門(mén)電路與系統(tǒng)方向的專(zhuān)業(yè)課程，為學(xué)生建立從數(shù)字到模擬、從低頻到高頻的完整知識(shí)體系，其重要性不言而喻。
經(jīng)過(guò)十多年的探索，“射頻集成電路”課程以“常新、嘗做、賞道”為研究生精品課程建設(shè)原則，從學(xué)術(shù)前沿、IC設(shè)計(jì)實(shí)踐、研究方法和課程思政五個(gè)方面引入案例，幫助研究生通過(guò)熱點(diǎn)新聞和前沿案例了解我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，引導(dǎo)研究生立志為國(guó)家科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展努力奮斗。
常新：既講“硬知識(shí)”，又追“新工藝”
在游飛看來(lái)，大部分學(xué)生在本科階段沒(méi)有選修過(guò)射頻電路、微波技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課程，基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，對(duì)CMOS工藝了解較少，無(wú)法將一些看似簡(jiǎn)單的概念與其既有知識(shí)體系建立聯(lián)結(jié)是這門(mén)課最大的難點(diǎn)。為此，在課程內(nèi)容的選取方面，游飛特意增加了知識(shí)的銜接過(guò)渡，引導(dǎo)同學(xué)們對(duì)集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的尺寸縮放、工藝波動(dòng)、寄生電容等約束條件有所了解。
然而，將新手小白培養(yǎng)為實(shí)踐型專(zhuān)業(yè)能手，并不是一件易事?！案韶洕M(mǎn)滿(mǎn)”的高回報(bào)背后是對(duì)課程設(shè)計(jì)、課堂效率的高要求。如何在時(shí)間有限的條件下，在內(nèi)容上做到深度和廣度兼具，在形式上實(shí)現(xiàn)多樣化？
“為了空出一部分課堂時(shí)間來(lái)進(jìn)行學(xué)術(shù)前沿和研究方法的宣貫，我將基礎(chǔ)知識(shí)的講解挪到了成電慕課、精品課程等在線(xiàn)環(huán)節(jié)?！蓖ㄟ^(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下并行的設(shè)置，游飛在課堂環(huán)節(jié)可只對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行講解，從而將更多的時(shí)間和精力分配在對(duì)思維、能力的訓(xùn)練上，而非一味地灌輸知識(shí)。
“射頻集成電路”慕課
同學(xué)們對(duì)這種“交互式教學(xué)”頗有好評(píng)。上這門(mén)課時(shí)，2021級(jí)碩士研究生張欣怡正在參加集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，主要負(fù)責(zé)低噪聲放大器，然而，她對(duì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)了解有限。幸運(yùn)的是，這門(mén)課程為她解決了這一難題?！巴ㄟ^(guò)線(xiàn)上的慕課學(xué)習(xí)和游老師課堂講解分析，我很快掌握了設(shè)計(jì)原理，為我后來(lái)的作品設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。”
課程內(nèi)容持續(xù)更新，緊扣集成電路發(fā)展現(xiàn)狀，是“射頻集成電路”教學(xué)的一大特色。集成電路設(shè)計(jì)工藝具有升級(jí)迭代快的特點(diǎn)，有時(shí)經(jīng)典教材的工藝節(jié)點(diǎn)會(huì)落后于時(shí)代前沿。為此，游飛精選近3年的、與重要知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的熱門(mén)文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生了解研究焦點(diǎn)、研究?jī)?nèi)容、形式與目標(biāo)，從中汲取最新的信息和科研動(dòng)態(tài)，打破常規(guī)教材與科研現(xiàn)狀的時(shí)間隔閡。
游飛在課程中通過(guò)創(chuàng)新的教學(xué)方法和內(nèi)容設(shè)計(jì)，克服了學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和研究思維，為研究生的學(xué)術(shù)探索提供了強(qiáng)有力的支持。
嘗做：理論加實(shí)踐，讓研究進(jìn)課堂
理論知識(shí)并非孤立存在，結(jié)合千變?nèi)f化的案例情況，原本習(xí)以為常的知識(shí)也能煥發(fā)出別樣的光彩。
對(duì)于“射頻集成電路”而言，面對(duì)紛繁復(fù)雜的技術(shù)方案，沒(méi)有最完美的技術(shù)路線(xiàn)，只有最適合所處應(yīng)用場(chǎng)景的解決之道?！巴ㄟ^(guò)案例適時(shí)引入科學(xué)研究方法的基本原理，讓學(xué)生明白提出假設(shè)、控制變量、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果、證實(shí)假設(shè)和發(fā)表論文的循環(huán)是科學(xué)研究方法的基本模式，也是盡力減少研究者本身主觀(guān)偏見(jiàn)的合理設(shè)置?！边@是游飛在講授該課程時(shí)貫徹如一的宗旨，也是他對(duì)如何通過(guò)課程來(lái)提升研究生創(chuàng)新能力的獨(dú)到理解。
在課程體系設(shè)置上，增加了配套實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們完成理論學(xué)習(xí)到實(shí)際電路的映射?！凹呻娐奉I(lǐng)域的復(fù)雜性要求我們?cè)谡鎸?shí)環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)，從而更深刻地理解和掌握知識(shí)。實(shí)踐操作環(huán)節(jié)為我們提供了一個(gè)獨(dú)特平臺(tái)，讓我們能夠在真實(shí)場(chǎng)景中迎接挑戰(zhàn)，提高自己的實(shí)際應(yīng)用水平。”2021級(jí)研究生潘茂君說(shuō)道。
在課堂上，游飛以L(fǎng)NA+Mixer設(shè)計(jì)作為實(shí)例進(jìn)行講解；課下，他也編寫(xiě)了配套教材《CMOS射頻集成電路工程實(shí)踐》，用于補(bǔ)充理論課程的薄弱環(huán)節(jié)，使用LNA、Mixer、PA、Receiver Chain（低噪聲放大器、混合器、功率放大器、接收器鏈）等多種案例引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)境。
此外，游飛大膽創(chuàng)新，嘗試全流程IC設(shè)計(jì)，引入企業(yè)支持的真實(shí)案例。2022年春季學(xué)期，根據(jù)華為海思的前沿研究需求，由海思專(zhuān)家出具文獻(xiàn)調(diào)研方向，全部學(xué)生參與文獻(xiàn)調(diào)研挑戰(zhàn)，優(yōu)秀的調(diào)研報(bào)告被海思遴選參加企業(yè)專(zhuān)家與學(xué)生的互動(dòng)交流活動(dòng)。
邀請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)家在線(xiàn)授課
曾擔(dān)任精品課程助教的2020級(jí)電子科學(xué)與技術(shù)博士生肖澤華說(shuō)道，“游飛老師結(jié)合實(shí)際情況對(duì)課程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，讓同學(xué)們不僅學(xué)到了理論知識(shí)，更在實(shí)踐中培養(yǎng)了解決問(wèn)題的能力。同學(xué)們學(xué)有所獲，我們也有成就感?！?
賞道：“課程思政的明燈 創(chuàng)新能力的冶煉爐”
芯片、半導(dǎo)體、無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)......這些電子技術(shù)的前沿話(huà)題，往往同時(shí)引起社會(huì)層面的廣泛探討?？茖W(xué)家有沒(méi)有國(guó)界？如何保持我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？凡此種種問(wèn)題，與研究者們息息相關(guān)。為此，游飛在課程教學(xué)安排中強(qiáng)調(diào)“課程思政”的內(nèi)容。
游飛認(rèn)為，課程思政的重要意義在于老師可以主動(dòng)地、正面地影響青年學(xué)生的思想。當(dāng)代學(xué)生在成長(zhǎng)過(guò)程中受到網(wǎng)絡(luò)信息的影響而呈現(xiàn)了多樣化的面貌，他們對(duì)學(xué)習(xí)、事業(yè)、人生的認(rèn)識(shí)態(tài)度迫切需要正確的引導(dǎo)。而課程思政環(huán)節(jié)的設(shè)置，可以讓老師參與到學(xué)生價(jià)值觀(guān)的塑造過(guò)程中去，通過(guò)言傳身教及時(shí)引導(dǎo)青年學(xué)生在正確的軌道上行穩(wěn)致遠(yuǎn)?！鞍颜_的價(jià)值觀(guān)融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)、研究方法和解決問(wèn)題的思路共同播撒給懵懂的學(xué)生，是教師教書(shū)育人的基本操守?！?
在游飛的教學(xué)理念中，作為科研工作者，需要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，將關(guān)注世界科技前沿和國(guó)家重大戰(zhàn)略需求作為前進(jìn)的方向。通過(guò)講述建國(guó)來(lái)我國(guó)集成電路研究與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展艱辛之路，游飛引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立科技報(bào)國(guó)的理念，鼓勵(lì)他們積極參與科學(xué)研究和創(chuàng)新，為國(guó)家科技進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。
如何讓學(xué)生在知悉各類(lèi)型接收機(jī)特點(diǎn)和原理的同時(shí)，還了解了接收機(jī)沿此路線(xiàn)進(jìn)化的底層邏輯？游飛為此進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。
在講授射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，以降低干擾為目標(biāo)的技術(shù)路線(xiàn)為例，在講述通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)化過(guò)程的同時(shí)，也介紹CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)中減少濾波器個(gè)數(shù)這一進(jìn)化方向，深入淺出的講授讓同學(xué)們?cè)谘芯窟^(guò)程中聚焦技術(shù)矛盾，提出創(chuàng)新的解決方案。
不同于本科生通識(shí)課，研究生理論課應(yīng)將著重培養(yǎng)學(xué)生厘清研究思路、追蹤解決方法、凝練研究技巧的能力。如何快速掌握研究方法？游飛有兩大法寶：一是標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)研究流程；二是閱讀熱門(mén)文獻(xiàn)。
專(zhuān)題文獻(xiàn)調(diào)研是這門(mén)課的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，計(jì)入平時(shí)成績(jī)，同學(xué)們都尤為重視。“開(kāi)啟科研活動(dòng)的第一步是了解科學(xué)問(wèn)題，掌握經(jīng)典分析方法，隨后便是試圖找到當(dāng)前研究現(xiàn)狀仍然存在的問(wèn)題，最后提出可能的解決方案，這就是標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)研究的流程。”這樣的任務(wù)通過(guò)課堂演講進(jìn)行呈現(xiàn)，潛移默化地鍛煉了學(xué)生學(xué)術(shù)交流的能力。
同時(shí)，游飛手把手教同學(xué)們?nèi)绾伍喿x文獻(xiàn)，通過(guò)深入解析《如何閱讀一篇學(xué)術(shù)文獻(xiàn)》《LNA文獻(xiàn)導(dǎo)讀》等，傳授同學(xué)們文獻(xiàn)閱讀的技巧，并引入實(shí)際案例幫助同學(xué)們更好地了解科研一線(xiàn)的研究?jī)?nèi)容。
理論打基礎(chǔ)，實(shí)踐出感悟。設(shè)計(jì)“慕課學(xué)習(xí)+課堂講授+實(shí)踐操作”的多環(huán)節(jié)教學(xué)流程，旨在增強(qiáng)課程的理論深度，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生實(shí)踐能力，讓學(xué)生更全面地掌握射頻集成電路領(lǐng)域的知識(shí)和技能，促進(jìn)科研創(chuàng)新能力的提升。
隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，自立自強(qiáng)的集成電路產(chǎn)業(yè)成為了國(guó)家重要的戰(zhàn)略布局。“射頻集成電路屬于下一代移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、無(wú)人駕駛等行業(yè)的關(guān)鍵核心器件，加大對(duì)該方向的研發(fā)投入不僅促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，更有望推動(dòng)我國(guó)在全球射頻技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)中贏(yíng)得更大優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展?！睂?duì)于我國(guó)集成電路及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，游飛充滿(mǎn)信心。
