实验室建设

微电子IC制造虚拟仿真板块引入并部署集成电路制造及封测虚拟仿真实训平台。该平台以行业前沿的3D可视化技术为核心支撑，深度融合半导体物理、IC制程、封装工艺设计、微电子组装等多领域核心知识，实现IC晶圆制造至封装测试全流程的1:1高保真模拟还原，在技术覆盖广度、教学场景适配度、功能整合深度等维度形成显著领先优势。通过打造沉浸式虚拟制造工厂场景，学生可开展设备漫游操作、工艺流转推演、产品结构动态观测，打破实体产线在成本投入与安全管控上的限制，收获“可重复、低成本、高保真”的实践体验。凭借“理实结合、虚实结合、学考结合”的一体化设计理念，该平台为集成电路专业实践教学提供了更高效、更贴合产业实际需求的解决方案，成为职业教育专业建设的核心赋能载体。

平台核心涵盖三大模块：一是集成电路制造技术仿真模块，不仅精准复刻制膜（氧化、淀积等）、光刻（含极紫外光刻）、刻蚀、掺杂等核心制程，更实现半导体物理原理仿真（如 PN 结特性）、IC 芯片工艺参数精准调优、版图设计可制造性验证的全链条联动，远超同类产品仅覆盖基础流程的局限；二是微电子 IC 封装技术仿真模块，全面兼容 SOP/BGA/TSV/FC 等 6 大主流封装类型，深度融入器件三维叠层、系统立体封装及 SMT、PoP、MCM 等前沿微电子组装技术，支持封装流程可视化设计、3D 结构实时仿真、设备参数交互调试，其技术覆盖广度与操作精准度在同类产品中处于领先水平；三是一体化考评与教师系统，创新实现课程大纲定制、分层题库自动生成、实训过程实时追溯、成绩多维度分析的全闭环管理，解决了同类产品 “重仿真、轻教学管理” 的痛点，让教学管控更高效。

1、亮点及特色

Ø虚实深度融合，沉浸式实操体验：创新构建 3D 虚拟 工厂，1:1 还原单晶炉、光刻机、键合机等核心设备操作场景，支持设备参数精准设置、工艺流程仿真运行、产品结构实时可视化，学生可通过漫游交互完成 600 + 步生产操作，破解实体产线投入大、操作风险高、教学难落地的痛点。

Ø全流程闭环覆盖，工艺链条无死角：贯通 “晶圆制造 - 芯片制程 - 封装工艺 - 虚拟工厂 - 版图验证” 全核心环节，涵盖制膜、光刻、刻蚀、掺杂等 5 大工艺单元，支持 NPN/PNP 三极管、CMOS 非门、MEMS 等 20 + 类器件工艺设计，兼容 SOP/BGA/TSV 等 6 大主流封装类型，实现从理论认知到工艺落地的全流程教学覆盖。

Ø技术还原度高，产业场景同步：严格对标半导体工业级生产标准，工艺参数（如掺杂浓度、淀积厚度）、设备操作流程（如涂胶 - 曝光 - 显影时序）、封装工艺规范均贴合产业实际，支持极紫外光刻机、原子层淀积（ALD）等前沿技术仿真，确保教学与产业无缝对接。

Ø设计验证联动，工程思维培养：独创 “工艺流程设计 - 3D 结构仿真 - 版图验证” 联动机制，学生可输入 EDA 设计版图文件，通过结构提取、工艺匹配、3D 仿真验证其可制造性，规避实体流片高成本风险，强化 “设计 - 制造 - 验证” 的工程闭环思维。

Ø资源体系完备，教学落地便捷：配套完整教学资源包，含课件、讲课视频、作业题库、实验指导书，所有实验均提供详细参数设置规范与操作步骤。

Ø适配性强，性价比突出：既可独立支撑《集成电路制造工艺》《集成电路封装测试技术》等核心课程实训，也可与实体设计、测试设备联动构建全链条实训体系；相较于实体产线数千万级投入，平台以低成本实现高保真实训，大幅降低职业教育专业建设门槛。

Ø考评管理一体化，教学闭环高效落地：内置完整教学管理系统，支持教师自定义课程大纲、自动出题（理论 40%+ 实训 60%）、成绩自动统计分析；学生端可查询历史成绩、追溯操作过程，解决集成电路专业 “教学难考评、过程难管控” 的行业痛点，实现 “学 - 练 - 考 - 评” 全闭环。

2、具体功能模块

2.1半导体制造工艺

集成电路 IC 制造工艺主要包括：制膜、光刻、刻蚀、掺杂和辅助 5 个单元，每个单元又包括：

理论知识：主要包括知识点、讲课视频和作业； 实验实训(工程)：主要包括工作原理、工艺参数设置、生产操作和质量控制。

●制膜工艺

制膜工艺主要有：氧化、化学淀积、物理淀积和外延。

化学淀积包括：低压 LPCVD、等离子 PECVD、原子层淀积 ALD ；物理淀积包括：磁控溅射、电子束蒸发、真空蒸发；

●光刻工艺

光刻工序是: 涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜(后烘)。曝光包括：光学曝光机、电子束曝光机、极紫外光刻机。

●刻蚀工艺

刻蚀工艺包括：刻蚀和去胶

刻蚀包括：湿法刻蚀、等离子刻蚀、反应离子刻蚀；去胶包括：溶剂去胶等离子去胶。

●掺杂工艺

PN 结物理集成电路掺杂工艺的基础。掺杂扩散包括：液态源扩散、固态源扩散、固-固扩散、离子注入掺杂。

●辅助工艺

辅助工艺包括：金属化、平坦化、清洗、测试、晶圆制造。

2.2半导体IC器件工艺

●半导体物理

半导体物理包括： PN 结掺杂浓度仿真、 PN 结偏置电压仿真、 PN 结 VI 特性曲线仿真；

PN 结掺杂浓度仿真：根据内建电势设计要求，通过选择 N 区和 P 区掺杂浓度，计算内建电势和空间电荷区宽度，并进 行仿真，再设置掺杂浓度范围.

●半导体 IC 工艺

IC器件经典工艺包括：

l二极管工艺：LED、太阳能电池；

l三极管工艺：NPN、PNP、NMOS、PMOS；

l功率管工艺：HETM铝氮化镓功率器件；

l数字电路工艺：CMOS非门、NMOS触发器；

l微机电系统工艺：MEMS可变电容。

●工艺流程设计和结构仿真： 首先下拉选择每个工序，再根据所设计的工艺流程进行结构仿真，检査错误。

●工艺参数设计：基于 CMOS 非门结构参数(厚度等) ，按本平台的工艺参数设计规范，选择设计关键工艺的工艺参数(主 要包括：制膜、光刻、刻蚀、掺杂扩散、合金)，通过 CMOS 的结构仿真，判断关键工艺的工艺参数设置的正确性。

2.3版图设计工艺

● 版图设计工艺验证

IC 版图文件一般由 EDA 软件基于制造厂的设计规则 DRC 的自动生成，设计师并不了解所设计的 IC 器件是否批量制 造生产，必须反复流片实验验证设计的正确性和可制造性，周期长成本高。

版图设计规则仿真：选择设计 NPN 和 CMOS 版图的关键结构几何尺寸，根据设计规则 DRC ，进行结构仿真，直观检 查版图设计的 DFM 可制造性。

版图设计工艺仿真验证： 输入所设计的 IC 版图文件，提取数据，绘制 IC 版图的图形，并由设计师设置每层的功能和 厚度，进行 IC 结构 3D 仿真；选择设计该 IC 版图的工艺流程，并进行 3D 结构仿真；验证版图设计的工艺合理性和正确性。

2.4集成电路制造工厂

●IC 芯片实验 工厂

工厂种类(选项)： NPN 三极管、 CMOS 非门.

VR 工厂生产操作：在 VR 虚拟制造工厂环境中，按照所设计的工艺流程顺序，漫游找到每个工序设备；完成每一个工序所选择的设备操作，设备交互操作包括：上料、生产模拟运行、取料等；并可查看产品在每个 工序设备加工完成后的产品结构的变化。在 VR 中，记录每步操作(最多 600 步)，点击完成，将数据输出到 数据库并打分。

2.5微电子封装技术

● 微电子 IC 封装技术

IC 封装设备：贴膜抛光机；切割机(激光、机械) ；芯片安装(粘晶机、 点胶器)；芯片焊接(金丝球焊机、超声楔焊 机、倒装焊接机)；封胶机；引线电镀线；切筋成形机；测试分选机。进行设备参数设置和操作。

● IC 器件封装工艺设计

IC 封装类型：SOP 小外形封装、 BGA 球形阵列封装、 WBLP 引线键和式叠层封装、 TSV 硅通孔叠层封装、 FC (WLCSP) 晶圆级倒装片、SIP 系统级封装。

工艺流程设计： IC 封装的制造工艺流程选择设计和 3D 仿真，检査错误。

工艺参数设计： 基于 IC 封装结构参数(厚度等)，选择设计关键封装工艺的工艺参数。

2.6集成电路封装工厂

● 封装实验工厂

SOP和BGA封装实验工厂：在虚拟制造工厂中，按照器件封装的工艺流程，漫游找到每个工序设备并操作，显示每台设备加工完成前后器件结构变化。

2.7考评和教师系统

集成电路制造和封测虚拟仿真平台可进行4门课程培训和考试，包括：集成电路制造工艺、集成电路封装技术、微电子IC制造技术、微电子组装技术(认证考试)，并可进行平时考试--单元(设备)实训和虚拟工厂实训，总成绩=课程考试+平时考试+虚拟工厂实训。成功地将实训与考试实时连接，解决了专业课程考评难的问题。具有以下几方面功能设计：

● 理论教学

理论教学：按教学大纲章节安排资源，包括课件、讲课视频和作业。

规则库：可按类别查询各种技术和设备参数设置的规则，是考评的依据。

● 教师系统

课程大钢：教师可设定课程大钢的章节，学生可查询。

考试出题：基于课程大钢选择出题，系统自动出题，知识题20题(20分)，实践题8题(80分)，

批卷和成绩统计：系统自动考评、统计和分析，课程总成绩=课程考试%+作业%+实验%+工程%.

● 学生系统

学生管理：录入(文本和手工)、查询、修改、历史成绩查询：可查询课程考试、作业、实验、工程的成绩。

以工艺为例，相关配套如下：