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責任編輯:黃詩涵

長庚大學 電子工程學系教授 金國生

探索科系,選擇未來,你應該先...

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長庚教授說給你聽系列:長庚大學電子工程學系教授 金國生 訪談

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國家級研究院+赴美留學,帶著豐富的實務經驗走入學界

「以前覺得自己不是臺、清、交的名門大學出身,好像矮人家一截,但我發現其實你怎麼看自己,決定了你的高度。」當年跟著臺灣由加工出口區轉向發展電子業的時勢,現任長庚大學電子工程學系的金國生教授選擇就讀中正理工學院電機系(現今的國防大學理工學院),畢業後因軍校體制分發到中科院材料研發中心,以微波工程的專業設計雷達罩,再循公費留學的管道,赴美國雪城大學攻讀電機碩士。

由於公費留學僅補助一年,他要求自己在一年內完成碩士學位,儘管美國課業非常重,金國生教授仍紮實完成每堂課的課前預期、討論與上機作業;有天在圖書館遇上一名臺大畢業的臺灣留學生向他請教電磁學的問題,他才領悟到自己無須因爲非頂大出身而看輕自己,在留學生涯裡建立起自信,也更相信努力所能帶來的價值。回國後,他再至國立交通大學完成電信博士學位,帶著豐富的實務經驗受聘於長庚大學電子系,繼續深耕高頻通訊電子、5G 無線通訊系統、車用防撞雷達天線之研究與開發。

電機系、資工系、電子系,哪個科系跟半導體最相關?

「電子系跟電機系是系出同源,現在較多把電子系歸類在『弱電』,電機系歸類在『大電』。」金國生教授表示,粗略分之,電子系偏向處理微弱的電,例如大家耳熟能詳的晶片,電機系則處理較大的電,如輸配電、馬達等等。當然電機系的人才也能從事晶片設計,電子系的人才亦可處理電源設計,兩系的主要專業皆在於硬體,而資工系的專業著重於軟體、程式語言。

若是熱門的半導體產業,其專業與電子系、電機系較為相關,但金教授也提醒,科技發展皆須整合跨領域的專業,半導體產業所需的技術也不僅限於電子、電機兩系。「以電路計算來說,需要演算法做分析、判斷,那演算法如果沒有晶片,也無法執行,所以每一種專業都需要。」

AI、物聯網、5G,如何帶動半導體產業?

金國生教授說明,元宇宙所用到的擴增實境、虛擬實境即為人工智慧的產物;物聯網可就字面解釋作「萬物聯網」,最簡單的範例就是透過網路連結,遠端遙控家裡的智慧家電,而這些都會運用到終端裝置、通訊、閘道器的資訊交換,再上傳至雲端進行大量的運算。而 5G 又稱作第五代行動通訊,當5G 的通訊量變大,就可擴及智慧城市的應用,如交通管理、停車位的訊息傳遞。

「AI、物聯網、5G 看起來是不一樣的東西,但它們都需要半導體的科技來 support,需要射頻 IC、類比數位的 IC、處理器、中央處理器、圖形處理器、微控制器,甚至更大型的伺服器,它們都需要晶片 support。」雖看似分屬不同的新科技,但由於這三者都需要半導體產業所產出的晶片,因此當人類對 AI、物聯網、5G 的發展需求提高,就會帶動半導體產業更加蓬勃發展。(想聽教授說明「後摩爾定律時代」,請點選「半導體產業與技術」章節鈕觀看)

「智慧製造」是什麼?電動車產業適合電子系嗎?

「智慧製造就是以數據化為基礎,從產品設計、規劃、生產,都用數據優化。」金教授以車用防撞雷達為例,車用雷達須收發電波,內部會設置射頻收發機,在收到訊號後進行數位訊號處理(DSP)及下一步的分析,再將結果呈現在顯示螢幕上,因此需要顯示器、電子電路、演算法,這便包含了電子系、電機系、資工系的專業。由於整合了不同技術,更需要用數據化管理、分工,從分項設計到介面整合,導入智慧技術以完成更先進的產品。

而內含上萬個零件的電動車,可分作動力系統、車電系統、電池系統、充電系統等四大部分來看。動力系統與電力轉換有關,要能以電池的電力帶動軸承、驅動馬達,如控制器、傳動系統都屬此類;車電系統包含自動駕駛、雷達、中央控制、音響等與車內電路有關的設置,電池系統為電動車的動力來源,是最核心的部分,包含正負極材料、電池模組、電源控制,可以看成是電動車的引擎;充電系統即充電樁、充電槍、以及充電裝置和電動車的連結。金國生教授說,電動車會大量運用到電子系的專業,在電路設計上需要晶片,資料交換與通訊有關,電池的正負極材料屬於電子材料,再加上電池的設計,都是電子系人才未來的就業方向。

長庚電子系有哪四大領域?對應哪些產業?

「電子系的專業非常廣,長庚電子系把課程分為四大領域,即高頻通訊電子、奈米材料製程、綠能照明、智慧晶片系統。」金國生教授說明,「高頻通訊電子」領域對應到通訊產業,如中華電信、昇達科技、台揚科技、Garmin 等公司;「奈米材料製程」領域與半導體製程相關,即大家熟悉的台積電、穩懋、日月光;「綠能照明」領域與光電產業有關,畢業後可進入友達光電、光聖科技等公司,而「智慧晶片系統」與 IC、電路設計相關,如聯發科、瑞昱科技等國內知名的公司,都有長庚電子系畢業生任職其中。

大一到大四怎麼學?長庚電子還開設哪些學程?

「我會建議大一要把基礎打好,譬如說英文、微積分、普物、普化,基礎架構得紮實一點,之後再堆疊各項專長,都需要這些基礎。」長庚電子系的課程規劃,在大一以工學院的基礎課程為主,大二、大三進階到專業課程,即傳說中的「三電一工」——電子學、電路學、電磁學、工程數學,再加上大三下學期至大四上學期的「專題研究」,以及大三升上大四暑假期間的暑期實習、大四整學年的企業實習學分,為學生從學理、實驗、研究到業界實務,進行完整的培訓。

「長庚電子提供兩個學程,開在大一到大三的暑假,和一般學期的課程不同。這些學程是跨領域,且偏重實作的部分。」金國生教授表示,電子系目前開設「半導體製造與設計學程」與「電子智慧學程」兩個暑期學程,前者開設創意生醫感測、次微米元件製程、發光二極體製作、加速測試等課程,學生會實際製作 IC 元件,完成跨領域的實務專題;後者開設 FPGA(Field Programmable Gate Array)實作、PCB 系統整合設計、類比 IC 實作、嵌入式系統設計等課程。暑期學程為實作導向,學生可利用暑假額外修課,培養更專精的實務能力,學分認證後也能提早在大三下學期畢業。

完整矽製程無塵室、實習單位,長庚電子有這些優勢!

「我們有很完整的半導體課程和儀器設備,擁有矽製程、三五族化合物製成的無塵室,還有兩套 MOCVD 氣相設備,這都是非常昂貴的設備,一般大學不太可能提供這樣的實驗環境。」每年編列超過 1,500 萬元的研究經費,長庚電子系設置比擬業界的矽製程無塵室,提供學生實際製作出整套電晶體的元件,並聘請南亞科超過十位的高階主管、資深工程師於系上開課,直接傳授學生第一線的產業知識。

因鄰近華亞科學園區的地利之便,長庚大學與廣達電腦、Garmin、友達光電、穩懋半導體等知名科技公司常有實習或產學上的合作,南亞科、德威光電、士盟科技、台灣軟電、中研院、工研院都是學生常選擇的實習單位。若想出國實習或交換,學生也可申請至美國韋恩州立大學、日本岡山大學、韓國延世大學的實驗室實習,以及美國明尼蘇達大學、科羅拉多大學丹佛分校、威斯康辛大學密爾瓦基分校、新加坡國立大學等校交換。(想了解學費、獎學金的補助,請點選「長庚電子學習資源」章節鈕觀看;最新的海外交換、實習資訊,請參閱長庚大學工學院官網

給高中生的備審面試、學習歷程檔案建議

「『怎麼確定自己到底適不適合電子系?』一直是高中生的困擾,甚至還會帶著這樣的困擾進入大學。」金國生教授觀察到大一新生普遍存在對於科系適合與否的煩惱,他建議學生在高中期間應先廣泛地閱讀《科學人》、《新電子科技雜誌》、《CTIMES》等科學雜誌,或透過國內外大學的免費線上課程,如 Coursera、MIT OpenCourseWare 等平台,一方面能吸收科學新知,再者是確定自己對這些領域的興趣。

在學習歷程檔案上,學生可以展現平時選修多元課程、參與科展、競賽、撰寫小論文的學習成果;而語言檢定、技能檢定、科學社團等多元表現,也是教授觀察學生是否具有自主學習能力的重點之一。

半導體、元宇宙正夯,教授更怕學生只是跟風選系

「我最怕學生一窩蜂,現在半導體很紅,大家都去唸半導體,元宇宙很紅,一堆人都去學元宇宙,AI 很紅,一堆人都去學 AI;但其實你不知道自己是不是真的有興趣,只是覺得如果搭上順風車,就一定找得到工作。」在與半導體產業最直接相關的電子工程系任教,金國生教授坦言,電子系的課業相當艱深,如果只是看工作好找就選填電子系,讀完大一可能就讀不下去了。他建議學生在考慮熱門科系之時,還是要確定興趣,同時評估自己是否具備動手實作的能力。

「如果沒有興趣與相對應的能力,可能專長在文史方面,但迫於父母的期待不得不念理工,進來以後也會很痛苦。」如金教授當年在美國留學時,正是因為確認「讀碩士是自己想做的事」,更清楚自己「為何而戰」,順利於一年內完成學位。他期許學生,都能找到能點燃學習熱情的專業領域,用「努力」站上想追求的人生高度。

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