本文由《110學年度新竹半導體產業發展史》修課學生
清華大學電機系三年級清班蔡博智創作
身為電機系大三學生，算是半個半導體工程師，我覺得大家都專注於半導體工程師的高薪水，而忽視了他們必須在學習上付出多少，在工作上面臨什麼挑戰。我想來分享我們都學了些什麼，要具備什麼知識才可以成為一個半導體工程師。半導體工程師分得很詳細，就講一個我所知道出入在大家看來比較理想的積體電路設計工程師。
我認為半導體工程師入門門檻很高，我們花了這四年才打了一些基礎，基本上每年的學習是一環接著一環。
大一上～大二下的基礎課程
最一開始我們學的是邏輯設計，邏輯設計的核心是邏輯閘，且閘、或閘、反向器，看似很簡單，實際上非常的複雜，我們可以利用邏輯閘兜出一個計算機或甚至是CPU，是數位電路的核心概念的基礎，讀得不好大概要考慮別的領域。
計算機程式設計，學習程式語言，程式語言對於工程師人員非常重要，也讓我們了解了電腦的運作模式，也為後續資料結構、演算法、作業系統鋪路。
邏輯設計實驗，我們必須將上學期所學的利用硬體程式設計語言做出來，並燒錄到可編程的FPGA板上實際製作，這堂課真的很硬，基本上假日兩天從早寫到晚，一天寫程式、一天寫報告，但非常有幫助，基本上就是用邏輯閘設計出我們要的控制器，期末報告要我們接收鍵盤滑鼠的資料顯示在螢幕上(利用FPGA板控制)，並完成一個小遊戲，算是邏輯閘層級設計簡單遊戲的感覺。
電路學，電路學對於電路設計很重要，必須了解各元件對電路量值與相位的影響，後續實際設計電路就必須用到電路學的知識。
電子學，半導體的基礎，了解電晶體的VI關係，與各種基礎電路，電晶體可以算是IC的最小單位，組合出各類數位或類比電路，講人話就是，數位電路方面電晶體可以組合出邏輯設計中的邏輯閘，類比電路中可以設計出各種功能的元件，現在所謂的幾奈米，就是電晶體CMOS中一個小部分(poly)的最小寬度(大致上)。
資料結構，對於不同的用途的資料有不同的儲存方式，和積體電路設計的關係比較小，除非設計CPU、記憶體之類的才會比較用到。
微處理機，是利用很早期設計出的單晶片來實作實驗，就像是一個功能較少、較低階的CPU，了解晶片的設計規範與一些通訊協定，算是了解低階CPU也讓我們比較清楚會設計出什麼東西。
嵌入式實驗，與微處理機很像，也是利用別人設計出的電路板做實作，但電路板較新、強，實作自走車與AI訓練，算是與新科技做接軌。
訊號與系統，整理並判讀得到的資料，並訓練以系統的角度來看模型，因為我們分的層級太過複雜，高層的並不用知道低階的再做些什麼，只需要知道這個系統的表現是甚麼，這是訊號與系統的重要觀念。
大三開始的專業課程
積體電路設計導論，整合邏輯設計所學，電子學所學，電路學所學，將實際的電路圖畫成電晶體層級的layout，類似光柵之類的東西，就是會送給台積電去實際做出來的東西(就是所謂的下晶片)，當然我們沒有做到那個層級，還只是比較基礎的電路，從最高階電路設計到低階元件長寬的設定，而且這都是沒有正確答案的，只能根據所學去測試、跑模擬做取捨，怎麼設計電路、怎麼畫出layout，會有好的表現都非常的有挑戰性。
電子電路實驗，實際接電阻、電容，設計類比電路，了解如何計算二階電路，培養好的電路觀念，讓別人在try and error時我們可以找到問題是甚麼，才是一個好的電路設計人員。類比電路實驗，更延伸電子學的內容，學習前人設計出一些很聰明的類比電路，活用於積體電路中。
計算機結構，了解CPU的設計，及如何設計使CPU有較高的效能，以上是到三上所學，三下或之後主要會是積體電路設計的更延伸，甚至是專業領域的晶片例如生醫晶片，而後續研究所又分成三大類二十多種積體電路設計。
以上是電機系一個八大學程中電子電路設計學程必須修、相關的課。
結語
希望以上資訊有讓助教稍微了解電機系都在學什麼，要成為半導體工程師需要哪些基本知識。我覺得與其他系不同的是，這個領域與要知道的知識真的太多了，環環相扣又沒有正確答案，而且非常注重實作。例如我要成為一個積體電路設計工程師，我必須從最高階的系統設計，每個系統要完成什麼樣的事，再到邏輯設計，如何運用邏輯閘完成每個系統需要的功能，再到畫出電路圖，如何利用電路設計出我要的邏輯閘，再到如何利用電晶體完成這個電路圖，甚至到元件物裡、先進材料，每一項都有很深的學問，且我們每一項都必須有一定的知識，我必須知道我畫的電路大致上會被畫成怎麼樣的layout才能設計出一個可行且好的電路，或是我知道前人設計出了什麼樣的電路，如何運作，才可以設計出高效的系統，上下連貫。
大家都很羨慕半導體工程師有著高的薪水，但就我看來，要撐到入門說實話有一定難度，要進到電機系就不太容易，要撐到畢業、有一定的水準更加困難，而且說實話真有點吃天分，不是努力就一定能辦到的，所以各個半導體公司才喊著缺人才，而不可否認半導體工程師的確也創造了蠻高的價值，薪水高一點確實也是合理。而且我認為要成為薪水讓人羨慕的那群人，是必須在這群強者中嶄露頭角的人才，你不能只比昨天的你優秀，你還要比同輩、後輩、前輩都還要優秀，才能成為頂尖人才，就我現在來看，這真的非常困難，我的同學都強的跟鬼一樣，要如何在人才中脫穎而出是我們必須努力的，不只要追上時代潮流，更要引領半導體業更新。
