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我念通訊工程系,現在是韌體工程師──「不務正業」徵文

活躍星系核_96
・2019/06/07 ・1896字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

在這世界好快心好累的時代,我們大學修的很多學分都很難學以致用,「不務正業」、做著跟大學主修乍看沒什麼關係的工作,可能才是常態。五月的專題徵文,就讓我們來看看「職涯」能有哪些變化!

  • 文/林穎塵

大學時念的是通訊工程系,現在則是在做韌體工程師,可能大部分的人覺得很相關,但其實幾乎是沒什麼關聯的,通訊工程許多人比較沒聽過,有些學校則是整合成一個,統稱電機系,但在研究所時是一定會分開的,而且分得更仔細,再分為光電、通訊、電子、自動控制、電波等等,每一個組別專攻的部分不相同,雖然都是電機系分出來的,但還是會有點隔行如隔山的感覺。

我本身研究所則也是通訊組的,在論文方面是使用程式語言來模擬通訊協定,驗證其功效,在找工作時沒有設限,因為要能接觸到與協定相關的工作是比較不容易的,也可能只是小弟在課業上太混了⋯⋯,目前跟工作上有關聯的部分應該就是使用的程式語言是相似的,還是有些概念會稍微知道,像是聽過一點名詞,理解一個架構什麼的,在研究所時主要是培養解決問題的能力,這部分是比較重要的,也是最主要的訓練。畢竟要完美切合,可能只有會計、律師、醫生那種有明確方向的科系。

韌體工程師的日常

BIOS。圖/wikipedia

先來介紹一下「韌體」,根據國家教育研究院的名詞解釋,韌體是介於硬體和軟體之間的一種程式指令或資料,可以想像是 主機板(硬體) −> BIOS(韌體) −>  Windows 10(軟體),所以工作內容需要有一點硬體架構,才知道韌體裡的程式要怎麼寫,韌體也分百百種,單純控制 MCU(微型控制器)的、或是剛剛提到的 BIOS ,更甚者是晶片上的,也都非常不同,我目前是 MCU 類的,主要內容是看懂晶片的說明書,了解應用方式與規格,還有其廠商提供的範例程式碼,來把硬體驅動起來或是實做出產品。功能較簡單的東西可能就只有韌體,例如火災警報器。

一般來說,軟體會假設底下功能一切正常來開發,但韌體就麻煩許多,問題千奇百怪,可能是晶片本身真的有問題或訊號在某些狀況下會不穩等等,軟體有問題可能還會懷疑你韌體寫錯,硬體耗電測量出來太高,也會找你,想的到的、想不到的,都要遇上了才知道。夾在軟硬中間,說好聽一點是兩全其美,不好的話就是豬八戒照鏡子——裡外不是人。

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大家對工程師的想像

剛進公司,要去銀行開戶時,旁邊有一對母女,小孩上大學,也正要開戶,閒聊一下,發現我薪資好像比一般狀況好一點點點,問我是做什麼的,我回答韌體工程師,便問工程師不是都要穿白色的服裝嗎?或是要輪班什麼的,工程師百百種,好像不太容易解釋每個工程師的差異阿。至於我媽媽呢,投資科技股,但也搞不清楚台積電、聯發科、鴻海,他們詳細的業務內容,反正都可以叫科技股,本身是韌體工程師的關係,半導體類的工程師在做什麼我也不太理解,只能說個大概,但簡單跟她解釋起來,沒有兩三個小時可能照樣一知半解。之前當替代役在機關服役時,分署長一聽我是電信研究所的,便問,喔,我那個手機 iphone5 的啦,最近常常一下就沒電了,要怎麼處理,我只好說,恩,還是換電池比較實際一點,後來想想,如果有其他長輩問我,未來要做什麼,可能可以開開玩笑說要來開電信行了。

很多人都很難搞懂科技中的差別。圖/Pexels

大學與研究所的體悟

在這先不說大學是否該成為職業訓練所,但學到的一些東西會讓生活更有想法、豐富吧,像是大學時有一門課叫做訊號處理,如果有上過的話就可以大略知道生活中的聲音是如何從類比(連續波的樣子)轉化為數位(用 01 來表示)的,這讓我聯想到,

文字,也是一種壓縮、表達情感的工具,就像是在 Quantization 吧,想把它給精確化、數位化,用那些固定、既有的字詞,盡量表達、記錄著千千萬萬種不同的情感

用越多字雖然能描述得越好,但也越冗長、越花費資源,熟練的人,就如同好的壓縮法,能達到 lossless ,盡量地接近 capacity 的感覺。而在做這份工作時,讓我理解一般狀況下按鈕單按、長按,在機械內部是怎麼判別的,更了解生活上一些物理的細項。

當一個工程師的建議

以韌體工程師來說,最主要有耐心,慢慢找出問題所在,以前大學時老師曾跟我們說,身為一個工程師,就是不要害怕困難,一步步釐清,並解決問題,有時一個 bug 可能處理一整天都還找不到問題所在,所以我覺得有耐心這方面在韌體來說算是滿重要的,程式本身不會用太高深的演算法,最主要的是有其相關知識,與學習的能力。

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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如何確保訊息無誤?錯誤更正碼大揭密
數感實驗室_96
・2024/07/03 ・476字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

你有沒有想過,當我們用手機打電話、發簡訊,或者用電腦上網時,訊息是如何在短短幾秒鐘內傳遞到世界的另一端?這背後有一個重要的技術,叫做編碼與調變。

簡單來說,編碼是把我們的資訊轉換成適合傳輸的格式,而調變則是把這些編碼訊號載入到傳輸介質中,無論是電波、光纖還是其他方式。透過這兩項技術,我們才能在繁忙的城市街道上、偏遠的山區裡,甚至是高空中的飛機上,隨時隨地進行無縫的溝通。

在這過程中,錯誤更正碼可以起到哪些幫助呢?

這些技術雖然複雜,但它們在我們日常生活中的應用卻是無處不在的。如果你對這些內容感興趣,未來還有更多的通訊技術值得探討,例如量子通信、光通信和毫米波通信等。這些新興技術將如何改變我們的世界,又會帶來哪些前所未見的便利和挑戰呢?

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從地球到太空:解密衛星通信的未來
數感實驗室_96
・2024/06/11 ・900字 ・閱讀時間約 1 分鐘

本文由 國立臺灣師範大學 委託,泛科學企劃執行。 

衛星的製造和發射成本相當高,普及程度也有限,那麼,你認為「人人都能使用衛星通信」是遙遠的未來,還是即將實現的夢想呢?

如果你近年來有密切關注這個領域,你可能會發現,過去天上的衛星並不多,但最近幾年似乎有了顯著增加。根據 Statista 的數據,2010 年時活躍衛星還不到 1000 顆,2018 年突破了 2000 顆,而到了 2022 年,這個數字已經逼近 7000 顆。

那麼,為什麼我們需要這麼多衛星呢?

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科技的進步當然是主要因素之一,但更重要的是「衛星種類的多樣化」。根據運行高度,衛星可以分為四種類型:高橢圓軌道衛星、同步衛星、中軌道衛星與低軌道衛星。這些不同種類的衛星各有其特定的用途和優勢,使得衛星通信變得更為普及和高效。

摩斯當年靠電報解決了地球上的通信問題,但在宇宙尺度上,我們還有很多需要努力的地方。

隨著衛星技術的發展,衛星通信正逐步走進我們的日常生活,並成為可期待的商業服務。然而,我們還面臨許多挑戰,例如低軌衛星可能影響天文觀測,衛星相撞風險增加,以及太空垃圾的問題。但也許在不久的將來,我們每個人都能輕鬆使用衛星通信。讓我們一起展望這個充滿潛力的未來吧!

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參考資料

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