名家論
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2022.02.15 產業與科技
工程師應有深厚的學問/李家同
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工程師應有深厚的學問/李家同
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作者:李家同/清華大學榮譽講座教授

▲我們常常聽說美國在科技上最特別之處是有創造力,很多新發明都源自於美國。我們應該知道美國在科技上之所以領先,乃是因為他們有相當多非常有學問的工程師,我認為大家不太重視這一點。

 

以半導體工業來說,要製作一個晶片,需要很多的模擬軟體。如果設計了一個電子線路,當然需要知道這個電子線路能否如你所願,絕對不可能請代工廠立刻替你做一個測試用的晶片。所有的晶片設計工程師都需要用到模擬軟體,模擬軟體可以告訴你,所設計的線路會有什麼樣的功能。美國在模擬軟體方面是相當領先的,比方說,很多電機系學生所用的SPICE軟體,其功能非常強大,幾乎沒有線路設計工程師能夠不用SPICE的。

值得我們思考的是,SPICE軟體的製作者當時並沒有SPICE軟體,他們對於電子線路絕對非常了解,因此才能寫出如此好的軟體。嚴格說來,最厲害的電機工程師可以看了線路以後,就能知道線路裡的每一個節點會有什麼樣的現象。這種工程師是非常少的,但是美國一定有這種工程師,否則就不會有SPICE軟體了。

要徹底了解電子線路,就必須非常熟悉電子線路的物理性質。線路中的零組件無非是電容、電阻、電感、電晶體和二極體等等,這些零組件的物理性質其實是不容易完全了解的。我是學電機的,但是很坦白地承認,我對這些零組件在特殊情況之下的表現只懂了一些皮毛,也因此在看到一個線路時,會有所誤判。

如果要設計一個高規格的線路,不能完全依靠模擬軟體。模擬軟體只能告訴你所設計的線路會有什麼樣的表現,不能告訴你該如何設計線路。要設計高規格的線路,工程師必須了解所有零組件的物理性質。

以上所講的是有關電機的,我相信無論哪一行業,都需要非常有學問的工程師,否則不可能做出高規格的工業產品。所謂有學問,其實仍然是牽涉到基本的物理、化學、數學等等。

我們常常提到創意二字,科技方面的創意絕對建築在學問之上,沒有學問,不可能有什麼偉大的創意。電腦的發明當然與創意有關,可是如果沒有那些偉大的數學家,有關電腦的創意不可能產生的。現在的通訊科技幾乎是很難想像,但是通訊系統之所以有如此令人驚訝的功能,仍然是因為工程師懂得基本的物理、數學等等。

希望政府能夠強調基本學問的重要性,也就是說,應該強化下一代能夠在各種學問上都有深厚的基礎,因此,課程設計不能只講究廣度,必須講究深度。就以我的本行電機來講,我國最缺乏的是對物理有深刻了解的工程師,如果我們希望能有更高規格的晶片,這種工程師乃是必需品。 

 

 

 

(本文內容為作者個人觀點,不代表本部立場)

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