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)字時代，我們身邊的無線通信技術(shù)正迅速演進。這種演進持續(xù)推動著數(shù)字化社會的發(fā)展，也為電子科技大學(xué)“射頻集成電路”課程打開了新的空間。在這個不斷創(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)們開啟了一場追“芯”的精彩旅途，探究射頻集成電路設(shè)計的縱深之趣。
“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)科的專業(yè)選修課，面向一年級研究生開設(shè)，每年有120余名同學(xué)加入。作為一門電路與系統(tǒng)方向的專業(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體系，其重要性不言而喻。
經(jīng)過十多年的探索，“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)計實踐、研究方法和課程思政五個方面引入案例，幫助研究生通過熱點新聞和前沿案例了解我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，引導(dǎo)研究生立志為國家科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展努力奮斗。
常新：既講“硬知識”，又追“新工藝”
在游飛看來，大部分學(xué)生在本科階段沒有選修過射頻電路、微波技術(shù)等專業(yè)課程，基礎(chǔ)知識薄弱，對CMOS工藝了解較少，無法將一些看似簡單的概念與其既有知識體系建立聯(lián)結(jié)是這門課最大的難點。為此，在課程內(nèi)容的選取方面，游飛特意增加了知識的銜接過渡，引導(dǎo)同學(xué)們對集成電路設(shè)計過程中面臨的尺寸縮放、工藝波動、寄生電容等約束條件有所了解。
然而，將新手小白培養(yǎng)為實踐型專業(yè)能手，并不是一件易事。“干貨滿滿”的高回報背后是對課程設(shè)計、課堂效率的高要求。如何在時間有限的條件下，在內(nèi)容上做到深度和廣度兼具，在形式上實現(xiàn)多樣化？
“為了空出一部分課堂時間來進行學(xué)術(shù)前沿和研究方法的宣貫，我將基礎(chǔ)知識的講解挪到了成電慕課、精品課程等在線環(huán)節(jié)?！蓖ㄟ^線上線下并行的設(shè)置，游飛在課堂環(huán)節(jié)可只對重難點進行講解，從而將更多的時間和精力分配在對思維、能力的訓(xùn)練上，而非一味地灌輸知識。
“射頻集成電路”慕課
同學(xué)們對這種“交互式教學(xué)”頗有好評。上這門課時，2021級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，她對設(shè)計領(lǐng)域的相關(guān)知識了解有限。幸運的是，這門課程為她解決了這一難題?！巴ㄟ^線上的慕課學(xué)習(xí)和游老師課堂講解分析，我很快掌握了設(shè)計原理，為我后來的作品設(shè)計提供了很大的幫助?！?
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)計工藝具有升級迭代快的特點，有時經(jīng)典教材的工藝節(jié)點會落后于時代前沿。為此，游飛精選近3年的、與重要知識點相關(guān)的熱門文獻，引導(dǎo)學(xué)生了解研究焦點、研究內(nèi)容、形式與目標(biāo)，從中汲取最新的信息和科研動態(tài)，打破常規(guī)教材與科研現(xiàn)狀的時間隔閡。
游飛在課程中通過創(chuàng)新的教學(xué)方法和內(nèi)容設(shè)計，克服了學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱的問題，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和研究思維，為研究生的學(xué)術(shù)探索提供了強有力的支持。
嘗做：理論加實踐，讓研究進課堂
理論知識并非孤立存在，結(jié)合千變?nèi)f化的案例情況，原本習(xí)以為常的知識也能煥發(fā)出別樣的光彩。
對于“射頻集成電路”而言，面對紛繁復(fù)雜的技術(shù)方案，沒有最完美的技術(shù)路線，只有最適合所處應(yīng)用場景的解決之道?！巴ㄟ^案例適時引入科學(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)計實驗、分析結(jié)果、證實假設(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偏見的合理設(shè)置?！边@是游飛在講授該課程時貫徹如一的宗旨，也是他對如何通過課程來提升研究生創(chuàng)新能力的獨到理解。
在課程體系設(shè)置上，增加了配套實驗課程環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們完成理論學(xué)習(xí)到實際電路的映射。“集成電路領(lǐng)域的復(fù)雜性要求我們在真實環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)，從而更深刻地理解和掌握知識。實踐操作環(huán)節(jié)為我們提供了一個獨特平臺，讓我們能夠在真實場景中迎接挑戰(zhàn)，提高自己的實際應(yīng)用水平?！?021級研究生潘茂君說道。
在課堂上，游飛以LNA+Mixer設(shè)計作為實例進行講解；課下，他也編寫了配套教材《CMOS射頻集成電路工程實踐》，用于補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)計環(huán)境。
此外，游飛大膽創(chuàng)新，嘗試全流程IC設(shè)計，引入企業(yè)支持的真實案例。2022年春季學(xué)期，根據(jù)華為海思的前沿研究需求，由海思專家出具文獻調(diào)研方向，全部學(xué)生參與文獻調(diào)研挑戰(zhàn)，優(yōu)秀的調(diào)研報告被海思遴選參加企業(yè)專家與學(xué)生的互動交流活動。
邀請企業(yè)專家在線授課
曾擔(dān)任精品課程助教的2020級電子科學(xué)與技術(shù)博士生肖澤華說道，“游飛老師結(jié)合實際情況對課程進行優(yōu)化調(diào)整，讓同學(xué)們不僅學(xué)到了理論知識，更在實踐中培養(yǎng)了解決問題的能力。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、無線通信信號......這些電子技術(shù)的前沿話題，往往同時引起社會層面的廣泛探討?？茖W(xué)家有沒有國界？如何保持我國在相關(guān)領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢？凡此種種問題，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地、正面地影響青年學(xué)生的思想。當(dāng)代學(xué)生在成長過程中受到網(wǎng)絡(luò)信息的影響而呈現(xiàn)了多樣化的面貌，他們對學(xué)習(xí)、事業(yè)、人生的認(rèn)識態(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)生價值觀的塑造過程中去，通過言傳身教及時引導(dǎo)青年學(xué)生在正確的軌道上行穩(wěn)致遠?！鞍颜_的價值觀融入專業(yè)知識、研究方法和解決問題的思路共同播撒給懵懂的學(xué)生，是教師教書育人的基本操守。”
在游飛的教學(xué)理念中，作為科研工作者，需要堅持問題導(dǎo)向，將關(guān)注世界科技前沿和國家重大戰(zhàn)略需求作為前進的方向。通過講述建國來我國集成電路研究與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展艱辛之路，游飛引導(dǎo)學(xué)生樹立科技報國的理念，鼓勵他們積極參與科學(xué)研究和創(chuàng)新，為國家科技進步作出貢獻。
如何讓學(xué)生在知悉各類型接收機特點和原理的同時，還了解了接收機沿此路線進化的底層邏輯？游飛為此進行了精心設(shè)計。
在講授射頻接收機結(jié)構(gòu)時，以降低干擾為目標(biāo)的技術(shù)路線為例，在講述通信系統(tǒng)設(shè)計的進化過程的同時，也介紹CMOS射頻集成電路設(shè)計中減少濾波器個數(shù)這一進化方向，深入淺出的講授讓同學(xué)們在研究過程中聚焦技術(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；二是閱讀熱門文獻。
專題文獻調(diào)研是這門課的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容之一，計入平時成績，同學(xué)們都尤為重視?！伴_啟科研活動的第一步是了解科學(xué)問題，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)通過課堂演講進行呈現(xiàn)，潛移默化地鍛煉了學(xué)生學(xué)術(shù)交流的能力。
同時，游飛手把手教同學(xué)們?nèi)绾伍喿x文獻，通過深入解析《如何閱讀一篇學(xué)術(shù)文獻》《LNA文獻導(dǎo)讀》等，傳授同學(xué)們文獻閱讀的技巧，并引入實際案例幫助同學(xué)們更好地了解科研一線的研究內(nèi)容。
理論打基礎(chǔ)，實踐出感悟。設(shè)計“慕課學(xué)習(xí)+課堂講授+實踐操作”的多環(huán)節(jié)教學(xué)流程，旨在增強課程的理論深度，加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生實踐能力，讓學(xué)生更全面地掌握射頻集成電路領(lǐng)域的知識和技能，促進科研創(chuàng)新能力的提升。
隨著國際形勢的變化，自立自強的集成電路產(chǎn)業(yè)成為了國家重要的戰(zhàn)略布局?！吧漕l集成電路屬于下一代移動通信、衛(wèi)星通信、無人駕駛等行業(yè)的關(guān)鍵核心器件，加大對該方向的研發(fā)投入不僅促進相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，更有望推動我國在全球射頻技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為未來科技競爭中贏得更大優(yōu)勢，實現(xiàn)科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟的協(xié)同發(fā)展?！睂τ谖覈呻娐芳跋嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，游飛充滿信心。
