陽明交大 IC 設計體驗有感升級，全靠技嘉伺服器

半導體產業發展在地緣政治、技術升級與產能擴大等多重因素影響下，正扮演著舉足輕重的角色，半導體人才的培育在全球各地已成為一門重要的顯學，技嘉集團旗下的技鋼科技專注於伺服器研發與製造，並積極投入產學合作，期望為台灣半導體產業人才培育注入強大的動力。

跟隨奈米製程的快速發展，同樣體積的電晶體上得以容納比以往更多且更複雜的電路，為能支撐不斷提升的效能需求，突破積體電路設計即成為了重要的一環。然而在半導體產業中，製程研發與積體電路設計的人才養成需要耗費大量時間。因此除了業界技術的不斷革新之外，使欲投入半導體產業的莘莘學子快速跟上產業脈動便是學校教育的重要使命。

而陽明交大在半導體設計領域持續深耕，運用在學校裡的扎實教學培養具備即戰力的積體電路設計人才。陽明交大副校長李鎮宜（下稱李副校長），同時也是前瞻積體電路設計實驗室的主持人，說道：「為了能夠快速連結上業界能力的人才需求，我們學校 IC 設計課程課業負擔實際上是非常重的，甚至比國外頂尖大學相關課程的負荷還要來得重。」

▲ 李副校長（圖右）說明近年晶片進步及改善運算設備對加快設計流程的重要性。（Source：科技新報攝）

技嘉伺服器，解決教學上的問題

隨著 IC 設計的產業不斷革新，每學期的學生人數呈現倍數成長，在學校資源有限的情形之下，實驗室也面臨設備不足與老舊的問題。因緣際會下，技鋼得知實驗室的營運狀況，攜手 AMD、群聯電子、美光科技、三星電子和南亞電子，共同打造尖端伺服器贈予「前瞻積體電路設計實驗室」，大大提升實驗室的使用體驗。

在訪談中，李副校長提到新伺服器架構的影響：「近年晶片技術已有長足進步，妥善運用伺服器晶片可以大幅縮短測試積體電路設計的時間。」這些進步能讓學生在操作中更迅速準確地獲得結果，從而更深入研究電路設計和系統運作，進一步提高他們的學習效果和即戰力。

技嘉 2 台 R282-Z91 機架式伺服器及 6 台 H282-ZC1 高密度伺服器分別扮演著不同的角色，R282-Z91 被使用作為資料伺服器，H282-ZC1 則作為運算節點（node）。兩台 R282-Z91 被分別運用在一般 IC 設計與先進製程設計兩種領域，6 台 H282-ZC1 所提供充足的運算節點，可滿足大量而密集的各種操作需求。

▲ 技嘉機架式伺服器 R282-Z91 作為資料伺服器，可提供 24 個 SATA/SAS 硬碟槽作為儲存空間。（Source：技嘉科技官網）

▲ 技嘉高密度伺服器 H282-ZC1 作為運算節點，每台 2U 高度的 H282-ZC1 有 4 個運算節點，相當於有 4 個分開的子系統，能夠獨立作業。（Source：技嘉科技官網）

有感升級助攻教學，多人同時使用也不卡頓

最早設計伺服器架構時，就考量到大幅度擴張的使用需求，這樣的需求不僅止於運算，資料傳輸也是很重要的考量因素。所以在儲存伺服器的架構規劃上，該系統由兩個資料伺服器（R282-Z91）構成，搭配群聯先進的固態硬碟技術，提供超過 500 TB 的存儲容量。透過 20Gbps 的鏈路聚合（Link Aggregation），能夠有效提高運算節點之間的溝通頻寬。

運算功能則由 H282-ZC1 高密度伺服器中的運算節點來提供。CPU 方面，H282-ZC1 採用 AMD EPYC 7003 處理器，具 3D V-Cache™ 技術，7 奈米製程 Zen 3 架構，最高可達 64 核心，並提供 PCIe 4.0 高效訊號傳輸，可達到 128GB/s 的頻寬，總共提供超過 2300 實體核心的算力，實現快速穩定的連接與高密度的計算。實驗室資深管理員賴林鴻提到：「因為我們做 IC 設計，最主要是用 CPU 運算，所以多節點多核心的 CPU 系統可以很有效的幫助我們在設計時加速。」而技嘉伺服器每一個節點就配置有 1TB 的 DDR4 記憶體，得以應付指數成長的大型 IC 設計。

▲ 其中一台高密度伺服器的硬體規格。（Source：技嘉科技）

▲ 兩台儲存伺服器使用相同配置。（Source：技嘉科技）

▲ 實驗室資深管理員賴林鴻為我們介紹技嘉伺服器便於管理的獨立機房空間。（Source：科技新報攝）

這次的升級使得使用情境更多元，在課後，學生可以在相對更優質的環境繼續練習、產出作品，學習體驗大幅提升，減少設備所造成的等待時間，同時讓作業品質有大幅度的突破，並且有能力進行更複雜的設計練習。

在管理方面，為減緩大量同時使用所造成的壅塞情況，並將資源達到最有效的利用，前瞻積體電路設計實驗室自主開發了伺服器流量管制系統，能夠有效分流同學使用的情況，同時間也能夠監測設備的狀態，能夠更妥善的運用這些設備並提升同學使用體驗。

▲透過管理同學伺服器的使用分流與監控伺服器的狀態，能夠有效減緩單一伺服器過載的情形發生。（Source：陽明交大前瞻積體電路設計實驗室）

從設備不足到高速操作

「過去每一台電腦就是我們的伺服器，學生必須遠端連進電腦，但每台電腦記憶體只有 8GB，所以以前我們教學的過程是非常卡頓的，特別是要畫一些很複雜的版圖，需要做自動佈局或繞線作業時，花費很多時間。」賴林鴻接著提到：「我打個比方好了，過去可能需要花一小時進行的時間，現在只需要 5 到 10 分鐘就可以完成，落差非常巨大。」

提升速度的關鍵原因在於，學生不再是遠端連線進個別電腦，而是連線進伺服器系統，直接在高算力環境下操作。另外，技鋼所提供的伺服器和運算節點，現在一個學期可以開將近 1500 個帳號，最高峰可以容納超過 500 人同時使用這個伺服器平台，大幅提升學生的使用體驗，效率提升外，也提供學生更好的學習空間。

企業與學校間建立起的共榮展望

解決了基礎設備問題，學生們在校的學習會更有效率，這些由前瞻積體電路設計實驗室所培養出的人才，未來也會投入半導體產業，成為企業的即時戰力一員。而前瞻積體電路設計實驗室也將持續向前。對於實驗室下一步的計劃，李副校長透露，過去由學長姊們所留下來的學習成果與研究資料都被妥善保留，這正是深度學習訓練的最佳素材。面對少子化的挑戰，實驗室的下個階段或許會朝 AI 的進程發展，設計積體電路領域的大型語言模型，甚或專精晶片領域的人工智慧語言模型 ChipGPT，盼為台灣積體電路設計教育開創新的里程碑。

（首圖來源：科技新報攝）