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你以為芯片制造離學(xué)生很遙遠(yuǎn)?
不不不
在深圳這所高中的芯片實(shí)驗(yàn)室
學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到前沿科技知識(shí)
更能夠親手“造”芯片
一起跟著大事君來看看詳細(xì)情況
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在深圳理工大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)(中科附高)一座安靜的實(shí)驗(yàn)樓里,高二學(xué)生王昊博正屏息凝神,手持勻膠機(jī),將光刻膠均勻涂覆在一片小小的硅片上。這個(gè)看似微小的動(dòng)作,是芯片制造中至關(guān)重要的“涂膠”環(huán)節(jié)。
不久后,這片經(jīng)過光刻、顯影、刻蝕等工序的硅片,將成為一個(gè)由學(xué)生親手制作的PN結(jié)(半導(dǎo)體基本結(jié)構(gòu))或雨滴報(bào)警器的核心部件。
這里,就是中科附高投入運(yùn)營(yíng)的高標(biāo)準(zhǔn)芯片實(shí)驗(yàn)室。它由高精密芯片設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室與芯片基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室共同構(gòu)成,不僅配備了芯片制造工藝動(dòng)態(tài)演示裝置,更擁有可實(shí)際操作的光刻機(jī)、勻膠機(jī)、刻蝕機(jī)等設(shè)備,將抽象的半導(dǎo)體原理與復(fù)雜的芯片制造流程,轉(zhuǎn)化為高中生可觸摸、可實(shí)踐的工藝環(huán)節(jié)。
對(duì)于學(xué)生而言,這座實(shí)驗(yàn)室打開了認(rèn)知科技前沿的一扇窗。
“第一次碰光刻機(jī)時(shí),手有點(diǎn)抖,生怕呼吸重了就把芯片吹壞了。”高二學(xué)生王昊博形容起初嘗試制作芯片的緊張。
他印象最深的是涂膠環(huán)節(jié),“要讓膠均勻覆蓋,轉(zhuǎn)速和時(shí)間都得控制好,像在硅片上‘?dāng)偂粡垬O薄且完美的煎餅。”完成后的芯片在顯微鏡下呈現(xiàn)出光滑均勻的表面,給他帶來了巨大的成就感。
王昊博表示,有了提前接觸科技前沿的機(jī)會(huì), 讓作為高二學(xué)生的他,開始認(rèn)真考慮未來在大學(xué)攻讀相關(guān)專業(yè)的可能性。
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“學(xué)生初次接觸這些精密設(shè)備時(shí),眼睛里充滿了好奇,但動(dòng)作往往非常謹(jǐn)慎,甚至有點(diǎn)緊張,害怕把芯片做壞。”芯片實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)老師、高二物理教師龐山彪觀察到,學(xué)生最初“上手”時(shí)都是小心翼翼,但后來經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)與指導(dǎo),就能自主嘗試優(yōu)化參數(shù)、解決操作中出現(xiàn)的小問題,而這種轉(zhuǎn)變正是實(shí)驗(yàn)室期望看到的。
龐山彪曾參與實(shí)驗(yàn)室的課程開發(fā),他介紹,將大學(xué)階段的芯片知識(shí)“下放”到高中課堂是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),為此,實(shí)驗(yàn)室課程設(shè)計(jì)遵循“認(rèn)知—操作—?jiǎng)?chuàng)新”的路徑。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生們首先通過演示裝置,直觀了解從硅砂到成品芯片的十余道核心工序;隨后在老師指導(dǎo)下,親手完成涂膠、光刻、顯影、刻蝕等關(guān)鍵工藝,最終制作出簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體器件。
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目前,實(shí)驗(yàn)室已形成“校本課程+社團(tuán)活動(dòng)”雙軌體系。校本課程系統(tǒng)講授原理與工藝,而芯片社團(tuán)則更側(cè)重于應(yīng)用拓展,學(xué)生們?cè)诖撕附与娐贰⒄{(diào)試信號(hào),甚至嘗試設(shè)計(jì)制作一些簡(jiǎn)易的物理教學(xué)儀器。
值得一提的是,實(shí)驗(yàn)室的配置兼顧了教學(xué)性與安全性,采用低成本、高安全性的耗材體系,并配備了專業(yè)的防護(hù)設(shè)備。
“打造這個(gè)實(shí)驗(yàn)室,并非要讓學(xué)生掌握多么高深的芯片設(shè)計(jì)能力,而是著重于工程思維的啟蒙、實(shí)踐能力的鍛煉以及跨學(xué)科知識(shí)的融合。”龐山彪說。
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那么,中科附高為何要將芯片實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)高中校園?
秉承“愛生活、愛科學(xué)、愛國(guó)家”的辦學(xué)理念,依托深圳理工大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的高端科研資源,中科附高始終以“進(jìn)階式科學(xué)教育課程體系”為抓手,深耕拔尖創(chuàng)新人才早期培養(yǎng),致力于讓高端科研資源以科普化、實(shí)踐化的方式落地中學(xué)課堂。
芯片實(shí)驗(yàn)室正是這一理念的生動(dòng)實(shí)踐,是“進(jìn)階式科學(xué)教育課程體系”中的核心實(shí)踐載體。
于學(xué)生而言,這個(gè)實(shí)驗(yàn)室讓抽象的半導(dǎo)體原理、復(fù)雜深?yuàn)W的芯片工藝變得直觀可感、可實(shí)踐、可探研,能夠進(jìn)一步芯片發(fā)展歷程、半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)、核心制造工藝等理論知識(shí),筑牢科技的知識(shí)根基。
另外,以實(shí)驗(yàn)室為載體,通過親手操作、項(xiàng)目研發(fā)、社團(tuán)實(shí)踐等多元路徑,可以錘煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)操能力,實(shí)現(xiàn)從“理解原理"到“創(chuàng)造產(chǎn)品”的跨越。
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談及未來,學(xué)校計(jì)劃沿著“橫向遞進(jìn)+縱向深化”的路徑,持續(xù)完善芯片科創(chuàng)教育體系。
1、深化課程深度,推進(jìn)“高本貫通”:深度融合大學(xué)、先進(jìn)院的優(yōu)質(zhì)資源,開發(fā)“高本聯(lián)培”先修課程,涵蓋半導(dǎo)體物理、集成電路設(shè)計(jì)等大學(xué)核心內(nèi)容,為學(xué)有余力的學(xué)生提供高校先修課程,實(shí)現(xiàn)高中與大學(xué)相關(guān)專業(yè)的銜接。
2、強(qiáng)化跨學(xué)科融合,踐行“科學(xué)+”理念:推進(jìn)跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí),打破學(xué)科壁壘,讓芯片技術(shù)與多學(xué)科知識(shí)深度融合,凸顯學(xué)校“科學(xué)+”課程體系精髓。同時(shí)為學(xué)生搭建更廣闊的科創(chuàng)展示舞臺(tái),助力學(xué)生開拓國(guó)際視野、積淀專業(yè)素養(yǎng)。
3、擴(kuò)大開放共享,發(fā)揮輻射作用:實(shí)驗(yàn)室入選深圳市“每周半天計(jì)劃”一校一館項(xiàng)目,向廣大中小學(xué)校開放,讓實(shí)驗(yàn)室不僅服務(wù)于中科附高學(xué)生,更能為深圳市創(chuàng)新人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。此外,也特別歡迎全市中小學(xué)生來校體驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
芯片被稱為現(xiàn)代工業(yè)的明珠,涉及物理、化學(xué)、材料等多學(xué)科知識(shí),也是國(guó)家科技發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。
該芯片實(shí)驗(yàn)室主任曹玉峰表示,讓學(xué)生早接觸、早動(dòng)手,不僅是為了深化知識(shí),更希望在他們心中埋下一顆種子,以培育學(xué)生的工程思維素養(yǎng),激發(fā)對(duì)前沿科技的探索興趣,助力學(xué)生成長(zhǎng)為未來的創(chuàng)新者與問題解決者。
文字、編輯:kaka
照片:梁榜榮
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