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~ 光電所參與歐洲 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫 系列報導 ~
【之八】
撰文:光電所碩士班 陳以佳
上學期的修課
在先前的文章裡分享過,根特的選課蠻自由的,除了根特大學的課程,也可以去選布魯塞爾自由大學(VUB)光電所的課,總體來說就是這一年內要完成30 ECTS學分的課程及碩士論文的撰寫(也占另外30 ECTS學分)。我的修課安排為上學期四堂課20 ECTS學分,下學期二堂課8 ECTS學分,另還有一堂占整學年的實驗課為4 ECTS學分(總共32 ECTS學分)。本篇預計分享上學期的五堂課各自的形式、評分細節、修課心得等等,希望對之後參與本計畫的學弟妹有所幫助。
Recent trends
這門課的核心目標,是讓修課學生能掌握矽光子領域的最新趨勢、熱門題目與前瞻研究。學期一開始就會安排兩人一組,挑選自己感興趣的題目作為期末報告主題。整個學期會分階段進行文獻回顧、資料整理與分享,目標是最後產出一篇Review Paper(佔總成績40%)。評分標準包含同儕互評,也就是讓其他組的同學扮演讀者的角色,看看這篇報告是否夠全面、可信、公正,以及對於陌生的主題是否能解釋得淺顯易懂、並對過去文獻做合適的歸納整理。此外,期末還會上台進行口頭報告(佔總成績40%)。
這門課非常彈性,內容會跟著當年度矽光子領域的研討會或活動進行多元化的調整。我那屆除了參加幾場關於Photonic chip packaging和Metamaterials的線上研討會,還有一次兩天一夜的荷蘭校外教學(參加IEEE Benelux)。每次參加完這些活動,都會有對應的線上測驗,作為剩下20%的分數依據。
說真的,這堂課和我過去在臺灣上過的課很不一樣。沒有固定的教材、沒有作業練習也沒有期中、期末考,除了開學介紹和期末報告必須親自到場之外,其他時間大多是線上協作。雖然課程自由度很高也常常動態調整(例如老師學期中突然發現有趣的線上研討會就會加入課程內容),但整體過程非常充實不馬虎。這算是我修過最多元、彈性卻仍保有高度學習成效的一門課了。特別是在寫Review Paper的過程中,不知不覺就對該主題有了蠻深的認識,還順便練成了LaTeX這項工具與專業寫作技巧,真的是一次非常難得的經驗。
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圖一、IEEE Benelux研討會的海報分享 |
圖二、一起參與研討會的同屆學生合照 |
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圖三、一起參與研討會的根特大學光電所學生合照 |
Technological Processes for Photonics and Electronics: Laboratory
這門課是一門為期一整個學年的實作課,帶領學生完整走過晶片製程的每一個環節。課程內容相當豐富且紮實,總共包含六至七次實驗課以及一個學期末的專案實作。實驗課程涵蓋了半導體常見的製程流程與儀器操作,例如電子束微影(E-beam lithography)、乾/濕蝕刻(Dry/Wet etching)、金屬化(Metallization)、沉積(Deposition),以及該實驗室獨有的微轉印技術(Micro transfer printing)。
由於無塵室空間有限,實驗課以三人一組進行。每堂課前都必須研讀大量的原理與操作步驟,進入無塵室前,助教會進行現場問答,確保每位學生都具備足夠的背景知識。在實驗過程中,助教會親自帶領操作並點出關鍵細節,我們則負責釐清重點、記筆記,並在課後完成相關問卷,這部分的課前準備、實驗參與與課後反饋,總共佔了學期總成績的50%。
下學期開始則是專案實作階段,分為晶片設計(使用Layout軟體)、製作(部分自己動手、部分助教代勞)與量測分析三個步驟。課程重點在於製程體驗與數據比較,因此設計階段不包含複雜的軟體模擬,我們主要是基於助教設定好的元件架構(如Ring resonator或MZI),自行設計不同造型的加熱器,並透過最終的量測數據與理論值進行驗證。專案結束後,每位學生都需繳交紙本報告,並參加教授的一對一口試(教授會針對實驗流程的掌握度、報告中不合理的數據進行深入提問,並討論潛在原因與改善方案),這部分報告加上口試表現,佔了剩下50%的成績。
這門課最大的價值在於讓知識變得具體且實際。透過親手設計、製作並量測出一片晶片,我深刻體會到各個製程間的連貫性,也較理解製程誤差會如何影響結果,進而學會反思哪些環節該追求完美、哪些地方則無需過度糾結。相較於一般紙上談兵的課程,這堂課給了學生極大的實戰感,如果想要累積晶片製作經驗,非常推薦修習這門課。
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圖四、在無塵室黃光室進行實驗課 |
圖五、在無塵室進行晶片電阻測試 |
Optical Design of Non-Imaging Systems with Ray-tracing Software
這是我在VUB修過的唯一一門課。當時主要是被課程介紹吸引,想藉此學習光學追蹤模擬軟體(Zemax),加上想到每週能去比利時首都布魯塞爾逛逛,便大膽選了這堂課。雖然選課時沒找熟人,但後來幸運地發現朋友(暱稱鯨魚)也選了同一門,我們便在那段期間一起同甘共苦、共同成長。
這門課延續了根特大學與VUB一貫的彈性教學風格。特別是在疫情之後,學校建立了非常完善且公平的遠端上課機制,每堂課不僅提供實體授課,還有同步直播與課後錄影,對住在布魯塞爾以外(如根特或安特衛普)的學生非常友善。老師完全不會因為學生缺席實體課而扣分,一切皆以學習成果為導向,這種務實的態度讓我非常敬佩。
課程內容主要聚焦於Zemax的操作教學(若有人想自學並使用ASAP軟體,老師也持開放態度)。老師準備的投影片非常詳細,教學步驟也很有耐心。學期中會有幾次練習作業,作為階段性的學習評估,這部分可以選擇個人或兩人一組(我都是和暱稱鯨魚的朋友一起搭檔),這些練習佔總成績的40%。
期末Project的自由度很高,主題不限,學生可以自行運用Zemax模擬複雜的光學系統,或是對同一個Benchmark進行Zemax與ASAP的模擬比對。評分標準除了繳交詳盡的紙本報告外,還需出席教授的一對一口試。Project佔了學期總成績的60%,其中內容品質與完成度佔30%,紙本報告完整度與口試表現(含QA)各佔15%。
當時突發奇想地將這門課與我在臺灣的碩士論文內容結合,我選定「OCT(光學同調斷層掃描)」作為模擬主題。必須誠實地說,要在Zemax中完整重現整套OCT系統的難度極高,最終我選擇折衷,專注於模擬OCT的干涉儀端,並成功在偵測器上呈現出干涉條紋的變化及干涉距離的比較。當初選這個題目,是想或許能將所學與碩士論文進行驗證,雖然最後無法完整模擬量測環節,但老師對於這個主題的獨特性(很少有人選清單以外的主題)及我報告的紮實程度給予了高度讚賞,這也為我修習這堂課畫下了美好的句點。
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圖六、去VUB上課就需要搭火車通勤 |
圖七、進行完這堂課的期末報告當天,放下了心中的大石頭,在VUB空教室裡拍攝令人心曠神怡的一張照片 |
Engineering Economy
這堂工程經濟學是跨領域課程中的熱門之選,修課人數將近70人,是我所有課程中規模最大的一堂。課程的核心不在於工程技術,而是藉由經濟學的視角,帶領我們分析工程專案及各類實際案例的經濟效益。課程內容涵蓋廣泛且紮實,除了基本的經濟成本分類、收益、淨利、通膨與折舊外,更深入探討了工程決策核心的經濟理論與模型,例如:現值分析(Present Worth Analysis)、投資報酬率(ROI)、內部報酬率(IRR)、損益平衡點分析(Break-even Analysis)、敏感度分析(Sensitivity Analysis)與生命週期成本(LCC)等。此外,為了讓我們理解複雜的商業生態,課程亦引入了長尾效應(The Long Tail)、規模經濟(Economies of Scale)、成本效益分析(Cost-Benefit Analysis)以及各類定價策略與風險管理模型。這堂課就像是某些數學題的「終極進化Max版」,透過大量的Excel操作與數學運算,將抽象理論應用於實際案例,讓人非常有感。
學期中共有四次主題練習,學生必須在課前自行研讀教學影片與紙本教材,務必對定義與公式瞭若指掌。建議充分利用課程平台提供的練習題,因為在實體分組練習時,我們需要迅速進入案例情境,與組員合作進行複雜的數據分析、比較與呈現,過程中必須精準考量各項細節與變數的相互影響。這些主題練習的參與度與結果,共佔總成績的25%。
剩餘的75%則由期末紙本考試決定,包含兩大區塊:一半是理論問答,全為選擇題,但考驗對文字定義與分類的細節理解,難度頗高;另一半則是計算題。這些題目如同前述,是極具挑戰性的實務應用題,但只要練習充足,在運算過程中保持冷靜、不忙中出錯,應該都能得出正確解答。
總體而言,這是一堂非常特別的課程。在碩士階段,能有時間與精力跨領域學習非工程類的專業知識,是非常珍貴的機會。這門課的經濟學深度遠遠超過一般的概論,學習過程充滿挑戰,但當真正釐清觀念並融會貫通時,那份成就感也確實難能可貴。如果你對數學不排斥,真的很推薦撥空修習,不過也要提醒,這門課確實需要投入相當多的時間與精力。
VLSI Technology and Design
這是一門兼具高度實作與深厚理論的課程,學期成績由Project(35%)與期末一對一口試(65%)組成。這門課最特別的地方,在於它不是單純的軟體練習或死背考卷,而是要求你將積體電路設計(IC Design)的理論,應用在真實的Project設計上。
Project部分的題目是為LCoS微顯示器設計並Layout一個驅動電路用的動態移位暫存器(Dynamic Shift-Register)。我們兩人一組,學期中開始,每週固定撥出兩小時到電腦教室使用Cadence軟體進行實作(因為軟體授權限制,無法安裝在個人筆電)。依據Project的要求,我們必須完成電路設計(Schematic)、模擬(分析頻率與漏電流),並將Layout的間距(Pitch)精準控制在20μm。過程中在電路效能、晶片面積,以及強光環境下造成的漏電流影響之間不斷嘗試與平衡,考驗我們對於電晶體參數調整的邏輯(在紙本報告中也需敘述清楚設計邏輯)。
至於期末考試,則是與教授進行一對一的口試。老師直接打開課堂投影片,隨機挑選某幾頁問你:「這頁在講什麼?重點是什麼?」 口試範圍就是上課所教的知識,涵蓋了半導體物理(如能帶理論、MOSFET工作模式)、IC製程(如蝕刻、沉積)以及電子封裝(如Wire bonding、Flip-chip)等知識。
總結來說,這門課對光電所學生來說很不容易。這堂課是我初次嘗試學習IC設計領域的一些知識,如此嚴謹的教學模式下,每週還要額外花時間去電腦教室報到,而且期末口試的壓力也不小。實際修課之後,我會比較推薦原本就有背景基礎的人(例如電機系或電子系)再去學習會更有助益,或者也推薦給想額外挑戰光電所較少教授的IC設計課程的人去嘗試。【精彩內容,下期待續~】
撰文:光電所碩士班 林宇凡
歐洲的教堂
在歐洲旅遊,教堂是每個城市必去的景點。基督教在歐陸傳播千年,教堂早已不只是神權的象徵,更是城市文化的中心。若想要到最有韻味的舊城區一逛,尋找當地最大的教堂便是。此外,歐洲多小城,且舊城區通常保護良好,建築時會刻意避讓宏偉的歷史古蹟,故我們遊走在城鎮裡頭,只要抬頭,很容易就能看見教堂哥德式的塔樓矗立,方便我們辨識方向。
在根特,有著名的根特三塔,分別是:聖巴夫主教座堂、根特鐘樓和聖尼可拉斯教堂。此三棟建築物比鄰而居,矗立在根特舊城區最精華的位置。在兩座教堂前面皆有廣場供人們聚集休憩,之前提過的聖誕市集便舉辦在這裡。我特別想提到的是聖尼可拉斯教堂前的廣場,每到週末下午,人潮熙熙攘攘,處處可見旺盛人氣,行人、腳踏車、輕軌相互穿行。若有妖物以人的精氣為食,站在這裡,必可以滿載而歸。
聖巴夫主教座堂位於舊城區東側,是當地最重要的教堂,但說實在的,在我看起來跟聖尼可拉斯教堂相去不遠。當時還很困惑這兩間教堂蓋那麼近究竟有何意義,會不會有教區重疊之類的問題。後來詢問AI才知道,原來聖巴夫是屬於「皇家與主教」的頂層象徵,而聖尼可拉斯則是緊鄰碼頭、由當地「富商與平民行會」出資興建的。一間代表權力核心,一間代表庶民經濟,兩者並存反而見證了根特中世紀時的富裕與多元。
在教堂裡面坐著會有一種特別的感受。在描述這種感受前,我要鄭重澄清,我不信教,可以先把我當成一個無神論者。在教堂裡,會是一個巨大的空間,厚重的石牆隔絕了外界所有的雜音,令人忍不住放輕腳步。更因為如此,我們能聽到許多以往聽不到的聲音,例如教堂內管風琴的鳴叫、周遭旁人的步伐、袖口摩擦褲管的聲響,甚至自己的呼吸和心跳。這種對聲音的「掌握」就像聆聽交響樂一般,使人感官得到共鳴。正因如此,教堂的魅力是如此吸引著我,以至於每到一個城市,必定會去參觀它的教堂。
其中,哥德式的教堂是我的最愛。例如位於德國的科隆大教堂,立面上繁複的裝飾與高聳的尖塔,在宗教的神聖氛圍下,因各種文學作品的烘托而帶有一種深幽弔詭的氣息;在陽光照射下,更呈現出一種金黃色的質感,沉澱著古樸的重量。巴黎聖母院則是哥德式建築的代表,擁有特有的飛扶壁結構與用於分散重量的尖拱。站在教堂內,陽光穿透北側直徑13公尺的玫瑰花窗,七色光映入眼簾,破碎如波光粼粼的海面。聖母院在2019年曾遭祝融,木製塔樓全毀,暫停開放並修復了好長一段時間。幸運的是,在我離開歐洲前它及時完成修復,讓我有機會登上這座巴黎的象徵。
位於土耳其伊斯坦堡的聖索菲亞大教堂則是完全不同的體驗。確切來說,它現在已不是教堂—在鄂圖曼土耳其突破君士坦丁大帝的防線後,便被改建成了清真寺,但依舊保留了拜占庭式建築最大的特色:無比寬大的巨型圓頂。走在這座建築之中,深刻感受到歷史改變的瞬間就在眼前,一眼萬年,我想,這就是所謂人文的厚度。【全文完】
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圖一、德國科隆大教堂立面 |
圖二、巴黎聖母院石像鬼與巴黎市景 |
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