虽然电子电器课程传统上涵盖了集成电路和芯片设计,但普渡大学的新课程教授了包括化学品、材料、工具、制造、包装甚至供应链管理在内的其他关键芯片制造步骤。
·亚利桑那州立大学拥有大型微电子设施,最初是摩托罗拉的半导体工厂。大三大四的电子电气专业学生可以选择选修课,在洁净室获得直接的半导体加工经验。
今年3月,《芯片与科学法》开始申请补贴,旨在推动美国本土芯片制造业。在此之前,包括美光、台积电、三星和英特尔在内的企业都计划好了在美国建厂的计划。他们面临的问题是如何找到合格的人才来运营这些工厂和设计芯片。
根据美国半导体行业协会2020年9月的一份报告,目前美国制造的芯片仅占全球产量的12%,不到1990年的37%。专家表示,在过去的几十年里,美国的半导体和硬件教育一直停滞不前。每个晶圆厂都需要数百名各行各业的熟练工程师和技术人员来接受从两年制副学士学位到博士学位的培训(中学学习两到三年后授予的本科学位)。
彼得·伯梅尔,美国普渡大学电气与计算机工程教授(PeterBermel)据说,到2022年底,美国半导体行业大约有2万个职位空缺。“即使这一领域的增长有限,你也需要在未来五年内至少增加5万名员工。我们需要迅速加大努力。”
据IEEESpectrum5月13日美国电气和电子工程师协会官方刊物报道,为了解决这一问题,美国大学正在争相培养芯片人才,大学和社区学院正在完善与半导体相关的课程,并在彼此和行业之间建立战略合作伙伴关系。这份报告有助于了解美国大学和企业目前在半导体人才方面的最新布局。
英特尔向俄亥俄州大学提供五千万美元
芯片制造商押注美国中西部地区,很大程度上是因为那里有大量的研究型大学和技术学院。
以英特尔为例,公司希望在俄亥俄州建设一个“硅中心”。英特尔除了在4平方公里的土地上建设两家尖端芯片厂外,还承诺向俄亥俄州80家高等教育机构提供5000万美元。这些资金将帮助大学和社区学院升级课程,培训和聘用教职员工,并提供设备。英特尔还计划提供实习、指导和研究机会。
这部分资金已经流向俄亥俄州立大学,学校将领导一个先进的半导体制造研究教育中心,一个新的跨学科。(CenterforAdvancedSemiconductorFabricationResearchandEducation),集中国内10所高校的资源。虽然大部分与半导体相关的课程都是为电气和计算机工程专业的学生设计的,但俄亥俄州立大学现在希望招收其他学科的学生。学校正在修改课程来反映最新的行业技术。
俄亥俄州立大学工程学院院长阿亚娜·霍华德(AyannaHoward)材料工程师将开设关于芯片封装材料的新课程,工业系统工程师将学习半导体制造技术,机械工程师将了解设备制造工具。“现在我们正在把制造业带回美国(美国)海岸。我们的课程现在正在引入所有这些一直需要的组件,但它们还没有按照培训这些工程师所需的规模纳入计划。”
霍华德说,这个地区不缺人才,因为制造业已经成为俄亥俄州和中西部其他地区的主要活动。2011年,俄亥俄州启动了一项名为“俄亥俄就业”的工作(JobsOhio)“计划旨在培养科学、技术、工程和医学领域更多的计算机科学、生物技术和医疗保健制造领域。(STEM)毕业生。她说,目前的问题是全面改革课程,以满足半导体制造的需要。“当英特尔来到这个地区时,它真的加强了我们一直在思考的一切。”
俄亥俄州立大学除了与其他州立大学共同领导两个项目外,还与包括普渡大学和密歇根大学在内的10所中西部机构合作,以“更全面地考虑工程教育”。霍华德说:“我们如何为没有基础设施(如实验室空间或训练有素的教职员工)的大学创建一门课程,为学生提供半导体体验?”
比如2021年秋天,俄亥俄州立大学尝试了一门课程,用台式实验室设备教学生芯片制造过程,让他们不用昂贵的洁净室就能学会。工程学院还与创意艺术系合作,创建增强现实和虚拟现实的工具,让学生体验模拟工厂。
全球范围内人才短缺
半导体人才短缺在美国并不是一个独特的问题。据报道,中国台湾省生产了全球约65%的芯片,但越来越难找到年轻的半导体工程师。全世界的半导体公司都在争夺人才,提高工资,为本科生甚至职业高中生提供奖学金、实习和指导,希望尽快吸引他们。三星的格莱泽说:“随着对先进半导体的需求越来越大,芯片制造商争夺人才,我们可以看到劳动力供应落后于高需求。”
三星与韩国四所主要大学合作,为半导体R&D和制造学生提供量身定制的课程。与此同时,中国台湾省当局正在与芯片公司合作,投资3亿美元在顶尖大学投资芯片专业研究生院培训下一代半导体工程师。
英特尔的汤普森说,吸引更多的学生学习工程是一个大问题。电气工程与计算机科学之间的平衡因软件行业吸引人的工作而发生了变化。“我们从学者那里听说,我们因为软件而失去了电子电气专业的学生。”她说。
软件行业的做法可能值得效仿,以使半导体行业在未来取得更大的成功。普渡大学教授彼得·伯梅尔说,这包括“如果可能的话,即使本科一年级以后只给学生提供更好的机会,也会让公众更清楚半导体公司为什么重要”。
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