從模擬軟體看為何我們技不如人 2021/08/16

李家同／清華大學、靜宜大學、暨南大學、台北商業大學榮譽教授

電子電路裡面全是電晶體，電機系的學生都知道電晶體的作用。可是，如果一個線路裡有很多電晶體，如這篇文章最後的線路圖。一般工程師就很難知道這個線路的作用。也就是說，假設我們給了線路一個訊號，這個線路的輸出端會有如何的反應。

好在我們有模擬軟體，電機系的學生都會用SPICE軟體。如果輸入這個電路的某一個訊號，SPICE會告訴你輸出端的反應會如何。不僅如此，還可以經由SPICE知道所有線路各端點的電壓、電流等等。很少電機工程師能夠完全不用SPICE軟體的，因為有很多電子線路比上圖的線路要複雜很多。

當我們歡天喜地的使用SPICE時，有人一定會問一個有趣的問題:SPICE究竟為何如此厲害？SPICE是一個軟體，由一群工程師寫的。這些工程師一定非常了解電路的原理，否則他們不可能寫出SPICE。因此，我們可以下一結論:我們技不如人，乃是在電子學上技不如人。根據我的經驗，美國在模擬軟體上遙遙領先，這絕對不是因為他們的軟體工業好，而是因為他們有相當多厲害的電機工程師，這些電機工程師對電子學是徹底了解的。電子學其實牽涉到物理，我們也可以說，美國有相當多的電機工程師在物理方面是學得相當好的。

我們不可能再發展出像SPICE這樣的軟體，但是我們至少應該知道工程師不能完全盲目地依靠SPICE。如果工程師做完SPICE的實驗，也至少應該利用SPICE了解為什麼輸出端會有這種反應以及各個電路的節點電壓和電流產生的原因。

完全不用SPICE大概是不可能的，我們應該善用SPICE，也就是說，我們可以利用SPICE來教導學生電子學。我們可以叫學生利用SPICE看一個複雜電路的反應，然後請學生設法講解為何線路會有這種反應。我相信這種教法會幫助學生深入地了解電子學。

模擬軟體不僅僅是在電機學問上用得到，很多學門都用到了模擬軟體，這些模擬軟體對工業發展是非常重要的。我們國家也有一些年輕工程師，將他們的學問寫成了模擬軟體，這是一個非常好的現象，值得政府的鼓勵。

最後，我還是要提醒國人，大家不要成天羨慕賈柏斯和比爾蓋茲。我們要知道，美國之所以厲害，是因為他們在物理上有很好的造詣。我們絕對應該鼓勵工程師不能忽略最基本的物理。