南昌大学首届中微实验班：把课程作业书写在MEMS芯片之上
今年六月，南昌大学际銮书院传来阵阵掌声、连连惊叹，首届中微实验班（2023级）全体同学迎来一份硬核期末答卷，每人领到一枚独立设计、完成工艺流片的 MEMS 芯片。不同于普通课程作业，同学们全程自主完成芯片方案设计与优化，芯片经陶瓷管壳封装，仅指尖大小。方寸硅片之上，凝结着青年学子的钻研付出。这份特殊成果，跳出传统课堂考核模式，将微电子理论与产业实操紧密结合，是书院创新人才培养、深化产教融合的生动实践。一枚枚专属“学生芯”，见证实验班学子在芯片领域的成长蜕变，也展现出南大学子投身科创、勇攀高峰的青春力量。
“全班都沉默了”
时间拨回到课程伊始。当特聘教授夏长锋在《微观加工工艺与装备》课上宣布，期末作业是每人独立设计并流片一颗芯片时，教室里一片沉默。
“最初听到这项任务时，班里一度安静下来。”学生马沅浩回忆，大家都不敢想象，也深知挑战巨大。胡鸿博原本以为本科生只需要完成理论设计，“就连不少研究生也停留在理论层面，很难有经费支撑把芯片做成实物。”学生廖薇感触也很深刻：“一开始心里就打鼓，觉得这件事的难度太大了。”
一片沉默之中，夏长锋教授开口了。马沅浩记得很清楚：“夏老师鼓励我们，问大家有没有信心把芯片做出来。我们最终达成共识——相信自己可以完成挑战。”
为什么让本科生去做一件研究生都未必能做成的事？夏长锋有自己的考量：“从目前来看，纯理论的教学效果有限，学生接受的知识点越来越少了。”他回忆起自己本科时的困惑——“高数上下两册学完，并不知道有什么用”——这种“学了不知道用在哪”的断裂感，是他想通过这门课弥合的。另一方面，他对这个实验班有信心：“我认为他们应该能做好这件事。”更大的底气来自他多年的经验，“我做过太多这样的东西了，从前到后一步步该怎么去做，我胸有成竹、轻车熟路。”
项目的落地离不开中微半导体设备（上海）股份有限公司的捐赠经费支持。夏长锋向际銮书院提交申请后很快获批，他随即按节奏推进课程。
“每个人拿到的是自己独立设计的芯片”
从三月中旬到四月底，留给学生的时间只有不到两个月。夏长锋把课程拆解成清晰的阶段：前两周补充理论，中间做仿真，最后绘制版图。
与常规的小组协作不同，夏长锋刻意要求每个学生独立完成全流程。他解释说，一片晶圆上有500多颗芯片，全班20人每人能分到20多颗，数量足够。更重要的是，“如果分工协作，有人负责设计、有人负责版图，可能导致大家各管一块，不能整体把握流程，不知道中间的衔接工作是什么。这是很多问题的来源——不是自己做不好事，而是不理解下一道工序在做什么。”此外，分组锻炼程度不平衡，往往变成“能力强的学生带着两三个同学，一人得到充分锻炼，另外三人得到锻炼程度非常小。”他总结道：“20名中微实验班学生每人独立完成从结构设计、多物理场仿真到光刻版图绘制的全部环节，制作出的芯片，意义更大。”
“困难总有办法解决”
真正的挑战才刚刚开始。
胡鸿博至今对那个画面记忆犹新：“宿舍是会断电的，跑仿真进展很慢。等到快没电的时候，没有其他办法，只能跑到厕所去插着电跑。”他在厕所里待了一个多小时，结果跑出来的数据还是有问题，“当时感觉整个人都有点崩溃。”第二天，他全部重画了一遍。
马沅浩的一次仿真跑了整整7个小时，“跑到了24点，电脑电量只有百分之十几，已经亮红灯了。”画版图更是拖到最后时刻——“4月29日晚上还在做，做到24点左右，第二天早上7点多起来继续做，做到了10点左右，才最后一个交上。”
廖薇的困难更多来自理论层面。“当时进行建模的时候，我卡了很久。有一些关键的公式，我没有弄清楚它是如何运用的。”她和室友在寝室里不断讨论，一步步计算推导，最终才确定了梳齿的数量。
学生遇到问题会来找夏长锋。他的处理方式是分层级的：“一般会先引导他们去看报错内容，做相应调整。如果第二次、第三次还在同一个问题上卡壳，我就会自己上手，因为不能让他卡太久。”最让他操心的，是版图。“每个学生的版图我都会反复检查，有问题的地方我会一条一条指出来，哪里有问题、哪里需要改。有的同学可能改了八九次，才能最终拿去加工。”
“有老师兜底”
在等待流片结果的那段时间，学生们反倒比想象中平静。
马沅浩说得很直白：“当时并不觉得会流片失败，因为我觉得就算失败了，也有我们老师兜底，而且他已经流片过很多次了，经验非常丰富，我们还是特别相信他的。”廖薇也没有太多担忧，“当时主要是期盼着芯片能够顺利交付到自己手上。”
这份信任并非凭空而来。收齐版图后，夏长锋对每一份都反复检查。正是这种“确保每一颗都能加工出来”的严格把关，让学生有了底气——最终，20名同学全部流片成功。
值得一提的是，所有学生都来到了加工现场，亲眼见证自己所设计芯片的加工流程。
“第一次”刷屏朋友圈
6月14日，芯片交付仪式在际銮书院举行。夏长锋原本设想的是一场“简单随意”的交付活动，后来规格升级，中微公司副总裁杨俊、南昌大学党委书记罗嗣海共同为学生设计的晶圆及封装成品揭幕。
胡鸿博拿到芯片“第一反应就是很开心”，第一时间把照片发给了朋友。马沅浩描述了一个更壮观的场面：“一打开朋友圈，看到同学们纷纷转发群里面的内容，或直接拍照分享我们做的这个成果。”文案里出现频率最高的词是“第一次”。廖薇说：“大家拿到芯片的那一刻都开心雀跃，我作为中微实验班的一员，庆幸能够有这样一次独特的经历。”
拿到芯片并不是终点。廖薇说：“芯片到手并不意味着这件事就结束了，还得验证它是否达到了预设目标。后续测试中出现了电路板发烫、元器件损坏等问题，这个过程到现在也还没有明确完成。”
不止是一颗芯片
对同学们来说，这颗芯片的意义远超一份期末作业。
胡鸿博说，做完这个项目后，他对信号与系统、数字信号处理这些课“理解加深了很多”。“以前会觉得很疑惑，想不明白这个东西到底怎么传输、怎么进行的。做完这个芯片之后，我有了更深刻的理解。”
马沅浩看得更务实：“最实在的就是让我们简历上多了一份独一无二的经历，核心竞争力提升不少。”他透露，班上20个人中，“至少有10个人还会继续进军半导体行业。”
廖薇则看到了对科研的帮助：“有了这样一次经验，以后如果还需要做MEMS相关器件，仪器和软件都能快速上手。”
听到学生的反馈，夏长锋感到欣慰：“从目前的效果来讲，我认为达到了我的初衷。至少它配得上‘中微实验班’这几个字了——学生在这个领域非常深刻地了解了一颗芯片，也了解了整个产业领域是怎样运行的。”
回顾整个项目，夏长锋认为，学生收获的不仅是专业能力。“这是一种磨砺。学会做成一件事，听起来简单，里头却包含了很多东西——不仅要具备能力，还要坐得住，能够坚持到底。一旦你做成一件事，除了能力的提升，还会收获一样很好的东西——自信。再做下一件事的时候，就不会那么怕了。”
对于这群本科生而言，这枚“真芯”是他们探索芯片领域最特别的起点。薄薄的硅片之上，刻下的不只是一颗MEMS芯片，更是将课堂知识转化为工程实践的宝贵一课。正如夏长锋所期望的——“把课程作业书写在硅片之上”。
审校：许航、涂金凤、朱文芳