賴裕昆
中原大學電機工程學系 教授 兼 系主任
完善且前瞻的計算機資源與高速網路基礎建設,是邁向學術頂尖與研究卓越不可或缺的關鍵基石。
自 2008 年以來,在電機系電腦網路與系統實驗室師生共同努力下,配合教育部「教學卓越計畫」,建置「數位邏輯與晶片設計共構實驗室」之相關軟硬體設施,期能打造一個高效能、整合性且具一致性的校園運算環境。透過此一共構平台,讓每一位中原大學的學生,無論身處校園內任何一間電腦教室、使用任何一部校內電腦,皆可透過同一組帳號密碼登入個人專屬的家目錄,延續先前儲存的資料,在一致的計算環境中使用所需之應用軟體與專業工具,完成教師所指定的課業與專題設計;同時,整體系統架構亦確保運算效能不因使用人數增加而有所降低,充分支援多使用者並行之教學與研究需求。
配合國家半導體科技發展政策與國科會推動之半導體關鍵人才培育目標,我們透過熱心校友的慷慨捐助與長期支持下,持續強化「積體電路設計共構實驗室」,建構具前瞻性與高度延展性的高效能運算資源與專業設計環境,作為培育半導體上游研發人才之核心基礎設施。 學生不僅能在校內習得扎實的專業知識與實務技術,更能與國內積體電路(IC)設計產業需求無縫接軌,並進一步拓展至國際層次,提升中原大學在積體電路(IC)設計教育與研究領域的能見度與影響力,逐步實踐「在地培育、國際接軌」的人才養成願景。
積體電路(IC)設計為半導體產業價值鏈上游之關鍵核心技術,亦是先進製程、系統晶片(SoC)及高效能運算應用的重要支撐。以生醫訊號分析系統晶片設計為例,學生透過 MATLAB 進行系統模擬與架構驗證,確認設計參數後,再進入硬體實作階段,逐步完成從功能驗證到實體實現的完整設計流程。在此過程中,學生需長時間使用多套先進的電腦輔助設計軟體(EDA Tools),進行大量模擬與跨階段驗證,對運算效能、系統穩定度與資料整合能力皆有高度需求。「積體電路設計共構實驗室」所建構之教學與研究環境,完整支援自系統層級至電路實現的設計流程,涵蓋演算法建模、系統模擬、高階硬體描述語言(HDL)設計、邏輯合成、FPGA 原型驗證、標準元件庫(Cell-based)佈局繞線、時序與功耗分析,並可延伸至全客製化(Full-Custom)電路設計與晶片下線,全面對齊國內 IC 設計產業之實務研發流程。
本共構實驗室亦同步擴充高效能運算與共構式運算平台,使學生無論身處校園內任何一間電腦教室、使用任何一部校內電腦,皆可透過單一帳號登入個人專屬的家目錄,在一致且穩定的計算環境中,延續既有資料與設定,使用所需的專業軟體與工具完成課業與專題設計,且系統效能不因使用人數增加而降低,充分支援高強度、多使用者並行之教學與研究需求。
共構實驗室之設備與環境升級,將有效提升教學與研究能量,使學生在校期間即能累積接近產業實務之 IC 與 SoC 設計經驗,培養具備系統整合能力與研發即戰力之專業人才。本實驗室也作為院內產學合作與實務導向研究的重要平台,配合國科會半導體相關研究計畫與產業需求,培育具前瞻視野與自主研發能力之高階 IC 設計人才,進一步強化我國半導體產業之長期競爭力,落實國家關鍵科技人才在地培育之政策目標。
共構實驗室特色:
招聘專業管理人員與工讀生,透過專業人員的協助以模組的概念,有效率的將電腦輔助設計軟體與工具整合,針對帳號進行整合管理,建置長時間給同學們使用之實驗室。
資料使用能夠橫跨作業系統與工具軟體,給予使用者更高的便利性。
我們透過NFS建置的集中檔案管理方式,將使用者的家目錄也可透過SAMBA伺服機制分享,讓使用者能在Windows作業系統中存取資料,達到跨作業系統檔案共享的便利性。
使用高速乙太光纖網路(10Gbps),串接中原大學骨幹網路,並搭配NIS/NFS設定程式將系統自動掛載於伺服主機與磁碟陣列,提供高穩定性的電腦教室。 全班學生們可以於教室內,任一部電腦,同時使用Cadence、Synopsys、Mentor Graphic、Matlab、Altera 與Xilinx等全系列之設計工具,進行硬體描述語言的相關功能模擬,邏輯合成,時序驗証,佈局與繞線。改善以往多位學生同時使用連線軟體對單一伺服器進行遠端連線工作,使用者在課堂使用上發生運算效能不足,造成系統不穩定甚至當機的情況。我們更計畫串接建構在張靜愚紀念圖書館系統資訊組之Nvidia高效能運算叢集,讓積體電路IC設計可以結合人工智慧、大數據的最新發展,讓從事相關研究的師生們,進行更進階的教學與研究。