【探索13】無止盡的IC夢-專訪闕志達教授

■約莫一小時的對談中,臺大電機系的闕志達教授以穩健的口條,回顧自己的求學歷程、言簡意賅的介紹自己的研究領域、展望資訊科技的未來,並且說明自己對於參與科學普及演講的期待。

_MG_8375撰文|鄭兆庭
攝影|黃道佐

回首來時路
1960年生於臺北的闕志達教授,他的成長和求學階段皆在此地度過。就讀於建國中學的時候,念的是丙組(註:以往大學聯考時代分為甲、乙、丙、丁四組招生。其中丙組為農醫類科系,似今日所謂的第三類組)。闕教授當時的興趣是踢足球,位置是前鋒,雖然足球並非建中體育強項,他和一群志同道合的同學依然樂在其中。

1978年考上臺大醫學系。先是在醫學系念了兩年以後,經過一番思索,闕教授認為自己的興趣仍然在理工方面,因此決定降轉至電機系二年級就讀。1985年退伍後,即遠赴加州理工學院(California Institute of Technology)攻讀電機工程碩士。

.與IC設計結緣
加州理工學院位於美國加州南部的帕薩蒂納(Pasadena)。該校僅有兩千多名學生,逾半為研究生,規模並不大。闕志達教授回憶起第一次抵達美國的時候,最大的衝擊來自於文化和環境。因為在當時的臺灣,能夠接觸到美國事物的管道並不多,除了西洋流行音樂以外,只能透過少數幾部美國影集才得以一窺美國的生活樣貌。

念碩士的這一年,闕教授修習了一門積體電路(以下略稱為IC)設計的課程,這是他第一次接觸這項技術。闕教授說,這門課總共有12個星期的時間,一開始的設計階段,有如建築師繪製建築圖那般,時常不眠不休。設計完成之後,還要經過驗證。學期最後,將自己的設計交給工廠製程實現。

當看見自己第一次親手設計的IC成功運作時,闕教授形容自己當下深深感受到作為一位「科技人」的感動,原來電機工程師也可以將所欲解決的問題,利用IC設計,這個類似寫程式(但更複雜)的方式加以解決。

取得博士學位以後,闕教授旋即回臺,任教於臺大電機系並從事IC設計至今。他打趣的說,從大一到現在,除了服兵役兩年和負笈美國四年以外,都在臺大校園中,與臺大淵源十足。

5G特色與技術主軸
第五代行動通信系統(5G)之訊號處理,是闕志達教授的目前研究領域之一。5G科技是目前各國通訊技術的研發重點,最近包含日本、韓國、歐洲國家都各自有所進展。闕教授指出5G共有六項特色(目標),列舉如下:

首先,眾所皆知的就是傳輸速度非常快,目標是在一平方公里的範圍內,數據量要大於目前4G技術的1000倍。除此之外,5G要能在人潮眾多處提供良好服務,因此系統負載量要提升;要能提供品質良好的無線訊號;無線訊號必須即時、可靠;同時必須降低成本。

另外,闕教授提到,未來所有的電子設備都會連網,形成物聯網(Internet of Things)。所有電子儀器、不論是感測或控制裝置將可以利用5G訊號互相聯結,使用者便可以透過此網路集中管理所有設備。例如,現在汽車上的胎壓偵測裝置,就是透過無線傳輸的方式,將胎壓資料回傳給中央電腦。

為達成上述目標,5G研發著眼於三點:第一,提升頻譜效率。也就是說在同樣的通訊頻寬限制下,塞入更多的資料量。再者,尋找更寬的頻段,將訊號從現有的頻段移到其他空閒頻段。闕教授以交通比喻說明這項技術,當地面上的交通開始打結,我們就要將部分的交通量移到其他空間,好比高架橋,或是飛行。第三,基地台網路要更密集,訊號功率可以因此下降。

拋磚引玉:向大眾介紹IC設計
這次的探索系列講座,闕志達教授將為大家解說IC的面貌、發展、所遇到的瓶頸,並且展望IC的未來。

我們的生活之中,已經處處都是IC。闕教授表示:「沒有IC的世界已經不可想像,那裡大概只剩下腳踏車還會動。」以手機為例,舉凡觸控螢幕、通訊、水平儀、羅盤、電池這些不同功能,都是由專屬的IC在控制,這些IC會再將訊息傳給中央處理器(又是一顆IC),方能成就一支「智慧型手機」。闕教授開玩笑的說:「大概除了電冰箱以外,十年前插電的那些電子產品,現在都可以放到手機裡了。」

由於臺灣是電子業大國,大家或多或少都曾在不同地方聽過IC,也可能因為股票投資而了解IC的產業價值,臺灣大眾對於IC其實並無陌生。因此,闕教授認為向臺灣大眾解說IC到底是何物再適合不過。

詢問闕志達教授為何有興趣參與科學普及演講?他回答道,他也愛好自己專攻以外的其他科學知識領域。在美國求學的時候,他曾訂閱當地的科普雜誌Scientific American(臺灣譯作《科學人》),經由這份刊物,得知了許多其他科學領域的進展,亦知曉了各類的科學新知。由此經驗,闕教授很樂意向大家介紹他的專業,那個三十年前令他感動亦感到興趣的-IC。他同時也非常期待透過這場演講,引發年輕學子的興趣,投身IC研究和IC產業。

闕志達教授學經歷:
B.S. National Taiwan University, Taiwan, 1983
M.S. California Institute of Technology, 1986
Ph.D. California Institute of Technology, 1989
現為台灣大學電機系教授

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