想投身国家大力发展的芯片制造，应该报哪个专业？

作者 | 孟子立，清华大学电子系本科毕业，网络研究院博士在读    

本篇文章中的“电子信息（电子工程/电子）”指的是教育部《普通高等学校本科专业目录》中“工学（08）”下的“电子信息类（0807）”，包含“电子信息工程（080701）”，“电子科学与技术（080702）”，“通信工程（080703）”，“微电子科学与工程（080704）”，“光电信息科学与工程（080705）”以及“信息工程（080706）”几个细分专业。

电子信息科学与技术（有时也叫电子工程/电子等），是近一两个世纪新兴的一门学科。回想我在高中的时候，对于电子的印象来源于两方面：一个是高中物理学习到的电路及电磁场运动相关的知识，另一个则是高中化学里面能级跃迁的知识。大学的电子信息科学与技术，包括但不仅限于这些。

总体而言，电子工程有两个特点。

一是和最先进的生产生活方式结合十分紧密。或许你并不知道通信、光纤、编解码这些词的含义，但你或多或少从新闻中看到过5G、芯片、自动驾驶、北斗等等。

光纤是如今通信时必不可少的传输介质，也是电子工程学科的重要贡献

这种结合紧密并不是说林业学和“生活中离不开花草树木”、电机学和“万事万物离不开电”那种紧密，而是说当你听说某项新技术能够为生活带来改善，那这背后必然有电子工程的身影。处在信息化技术变革的时代，电子工程就是这个变革的核心力量。因此可以说，这是一门很酷的学科。

第二个特点则是变化非常快。可能十年前教科书里的某项技术，在现在的生活中就难觅踪影（现在谁还在用2G网络呢？）。但后面的技术的发展又离不开前面的技术作为基础，因此这便是一门知识库在不断扩充的学科，需要同学们不断学习、不断了解，才能够始终站在领域前沿的学科。因此有时候从这个角度来看，这也是一门有点累的学科。

若从高中的知识中找点东西来类比，我们可以把电子工程的研究比作高中物理中的各种简化。大家在高中物理学习了相对论之后，就会发现前面学的各种速度叠加都是相对论下公式在日常生活中的简化。电子工程则是处处如此，如何将一些复杂精妙的设计，结合实际生活中的限制条件，让这些最先进的科学技术走进人们的日常生活，便是笔者看来电子工程作为一门学科最有价值之处。

电子究竟学什么？这个问题不仅是高中生，很多本专业的本科生也不见得了解。为此，以笔者所在的清华大学电子系为例，在培养方案中专门有一整年的课程《电子信息科学与技术导引课》，来向同学们介绍电子系究竟在学什么、做什么、为社会能创造什么价值。

整体上看，电子系的培养方案中大致包含以下几类课程

数理基础课：通常会随着相应专业课的开展贯穿本科的前三年，作为相应专业课的预备课程。这些课程更接近在高中已有的数学与物理知识上的拓展，同时也是在为后面的专业课做铺垫。

• 数学课程：微积分、线性代数、离散数学、复变函数、数理方程、概率论、随机过程。

• 物理课程：大学物理，大学物理实验、电动力学、量子与统计（量子力学、热力学与统计物理学）。

• 计算机课程：程序设计

核心专业课：课程分布在大二、大三两年，若学有余力或希望在本科接触科研也可以提前选课或自学。这些课程是电子工程各个方向的入门级课程，各个方向的内容会在下一部分进行介绍。

• 媒体与认知、数据与算法、通信与网络、信号与系统、数字逻辑与处理器、电子电路、固体物理。

按细分方向的选修课：这些选修课的内容或是为接触科研前沿做铺垫，或是本身就已经接近科研前沿，课上通常同时有本科生和研究生。具体的课程同样在下一部分对方向的介绍中提及。

其中数理基础课和核心专业课程都属于必修内容，而后续的选修课程则与各类细分的专业方向相关。

电子工程所涵盖的学科方向相当之多，在部分院校甚至将两个一级学科拆分出来单独组建院系（电子科学与技术、信息与通信工程）。笔者对这些方向也不敢说完全了解，因此在这里，笔者试图用一两个例子来粗浅地介绍不同学科方向的主要研究内容。

信息处理：主要研究各种信息（如语音、图像、视频）的分析与处理的技术。例如我们日常生活中常见的人脸识别、语音输入等等，如何将这些人或者其他自然界的信息正确地进行识别与处理，就属于不同的信息处理的研究内容。

• 常见的专业课程包括：数字图像处理、视听信息系统导论、语音信号处理

信号检测：主要研究各种信号（如雷达、卫星）的识别与检测的技术。大家常听到的北斗卫星等就属于信号检测方向研究的范畴。和大家生活最直接相关的应用就应该是导航了！正是信号检测精度的提高，才使得地图能够知道我们在哪里。从以前信号飘来飘去，到近来某企业近期推出了车道级别的导航，其背后正是信号检测手段的不断升级。

• 常见的专业课程包括：数字信号处理、统计信号处理基础

通信理论：主要研究各种通信理论与协议的设计与优化。大家常常听到的3G、4G、5G（以及现在在研究的6G）就属于不同的通信协议。从以前打开网页都卡、到现在在地铁里刷视频都很流畅，底层的技术究竟发生了哪些改变呢？这便是通信方向的研究内容。

• 常见的专业课程包括：通信信号处理、编码引论、通信系统

微波天线：主要研究微波天线传输的优化与设计。通信理论研究的是如何对信息进行编码及传输，微波则是分析这些信号在物理空间中如何以电磁波的形式进行传递。随着微波天线技术的不断进步，通讯需要的天线越来越小：抗日战争时期的老电台都要架设到数米高，上世纪的手机也需要抽出来一根巨长的天线才能打电话。这些巨大天线的消失，背后就是天线技术一代一代的反复优化。

• 常见的专业课程包括：微波与光波技术基础、天线原理、射频通信电路

图为5G通信基站上的微波天线，随着天线技术的发展，通信速度越来越快，天线的体积也越来越小

电路系统：主要研究电路集成相关的设计与应用。大家常听到的“造芯片”很大一部分就属于这个研究范畴。从手机芯片、电脑芯片，到各种汽车芯片、医疗芯片等等，都需要科学家们对上面的电路进行精心排列（所谓螺蛳壳里做道场），才能让它又小又快。

• 常见的专业课程包括：通信电路、数字系统设计、模拟电路原理

光电器件：主要研究光电子。这应该是各个方向里面最贴近物理、化学等基础学科的方向了。如果说电路是在设计，那么光电就是得去看看怎么造出来了。光刻机一类高端技术就归属于光电方向的研究范畴。记得在笔者上课的时候，这个方向的课程也是唯一需要了解“紧急淋浴”（当溅淋上化学药品后需要赶快冲洗）等化学安全的课程。

• 常见的专业课程包括：信息光电子学基础、物理光学、光线应用技术

如果纵向来看这六个方向，其实从下到上有一个“从硬到软”的过程。靠下的方向是上面的方向的基础（咱得先有器件才能设计电路、有通信传输才能检测信号、收集到信号才能处理信息）。也正因此，从名字上就能看得出来，很多课程多少会和上下两层的方向有所交叠。总的来说，由于电子工程目前还在处于高速发展的阶段，它还是覆盖面比较广的一个学科。说不定过两年，就会再分出来一些新的方向呢。

进入新世纪以来，电子器件以及背后的技术已经渗透到了各行各业中，所以可以说电子工程研究的内容与各行各业均有交叉。举个例子，同学们可以在搜索引擎中搜索5G+任何一个想要搜索的学科，基本都能有相应的研究内容及生产应用。

近年来比较受到关注的交叉方向有电子+汽车，例如自动驾驶、智能汽车制造；电子+医疗，例如医药合成、脑机接口等等。我们处在信息技术正在转型变革的时期，可以说无论想进入什么研究领域，都可以使用电子信息的力量来优化这个领域内现有的技术。

电子里面很多方向都与计算机相关的技术有着密不可分的联系。事实上，在国外很多高校中（如麻省理工学院），电子工程（Electronic Engineering）和计算机科学（Computer Science）本身就在一个学院里面。在国内，清华大学计算机系在70年代也被称为电子工程系。但其实二者还是有不小的差别。

在领域内有句说法，电子工程是一门科学，而计算机科学是一门工程学，笔者自认为比较准确地概括了两个学科的一些特点。

总体而言，无论是通信、图像，还是线路、微波等等的处理，电子工程整体更偏理论一些；而计算机中的一些方向（如高性能、软件工程等）更多注重于工程实践。

电子工程的研究者们的一篇论文包含数十乃至上百个公式绝非罕见，而有些计算机科学的论文则更多注重于模块设计与系统实现，可能全文寥寥数个公式。

可以说，二者都是不可或缺的，在很多时候研究内容也是你中有我，我中有你。

电子工程本科毕业后直接就业的学生随着院校档次的提高而减少。这主要是因为电子工程涵盖的学科面难以在大学四年内让学生哪怕在某一个领域有较为精进的认知。因此绝大部分同学会选择继续攻读硕士或者博士学位。

深造有保研、考研、出国读研几种选择。在疫情之前各院校出国读研的比例在20%~30%区间，美国是主要的出国目的地。

国内读研的选择受推研政策影响，对于华五以上的学校，毕业成绩在前50%的学生基本都可以拿到推研资格，部分院校的推研资格甚至可以给到70%~80%。其余院校的推研比例随着院校排名逐渐下降。只有推研失败或希望选择的专业与本科专业跨度太大时才需要加入考研大军。

在研究生阶段大家基本会继续选择电子工程或者相关的方向，在研究生毕业后也会依照这些方向就业。但需要注意的是，在出国读研（尤其是赴美攻读博士学位）的过程中，由于其高精尖技术属性及人才的稀缺性，电子工程相关的专业通常是敏感专业，有时会受到一些额外的审查。

一条在部分院校较为普遍的出路就是“转码”，也就是转向代码开发。在前面介绍电子工程的专业方向中，也就是向更上层的方向聚集，之后进入互联网行业工作，例如阿里、腾讯、华为等等。

如前所述，电子与计算机可以说在本科教育中有较大的重叠性，因此哪怕从事纯代码开发，也并不会有太大的阻碍。

另一条出路则是转金融。同学们可以简单理解一下，股票信号和一个语音信号相比有啥差别呢？因此电子工程专业在信号检测处理领域积累的专业知识在金融领域可以有很好的应用，其背后的数学基础（概率论、随机过程、统计信号处理）更是在某些方向（如量化交易）十分重要，因此也有一些同学会选择从事金融行业。

正如前面介绍专业方向中所述，基本上电子工程的各个专业方向，在实际生产生活中都能有比较紧密的应用，因此电子工程的毕业生在业界还是比较受欢迎的。

可以说前面能想到的各个应用所对应的厂商都会十分欢迎电子工程的人才（例如：5G→华为？人脸识别→商汤？芯片→中芯国际？），领域内的初创公司也非常多，也有着很好的创业环境，近年来市场都较为火爆。

如果想继续从事科研，一方面同样可以进入业界，许多公司有相关的研究院（如阿里达摩院、华为2012实验室等等）来继续做相关的研究；另一方面也同样可以考虑学术界任教。

由于电子工程方向业界目前开出的薪水普遍比较有竞争力，学术界为了能够吸引人才，其福利待遇有时相比于其他专业也会略好。

作为方向繁杂的一门学科，电子工程的课业压力不可谓不大。在清华电子系也流传“交一份学费、上两个人的课、做四个人的作业、和八个人抢女朋友”的说法。但笔者认为，整体而言，文化氛围更多地取决于所在的院校，因此不同院校之间差别可能较大，笔者就不妄加评述了。