• 學位論文

以微米孔洞結構進行電化學生物分子感測元件之研發

近年來人口高齡化是世界各國共同需要面對的課題，也因此預防醫學已然成為未來醫療的重要趨勢。聯合國於2019年出版的全球高齡人口報告 (World Population Prospects 2019) 中，推估全球高齡人口比率成長最快的國家與地區，臺灣僅次於南韓與新加坡，名列全球第三。很顯然地，對於台灣社會這也是迫切需要投入心力的研究領域。隨著經濟社會的發達、醫療技術的進步，人們渴望藉由日常簡易紀錄、檢測身體指數來達到及早發現與及早治療的目的，如此一來不但可以讓醫療資源更有效的被運用，也可減輕照顧者的負擔。所以，以定點照護為主要訴求之生物感測器需求量逐年上升。為顧及一般大眾、居家照顧人員或機構的使用，體積小、可攜式、具傳輸功能、適當的靈敏度、操作簡易及低成本等特性將會是該領域研究需要優先考量的要素。 本論文提出以電化學阻抗量測的方法作為檢測的基礎，將三極式電化學量測的兩種電極（工作電極及輔助電極）縮小至一具奈米孔洞生物晶片上。藉由電腦模擬電化學電解液電流密度來判斷生物晶片之檢測靈敏度。由模擬結果可以得知，當孔徑為1 μm時，其電流密度為孔徑為100 μm時的73.28倍。再輔以調整工作電極及輔助電極之間的氧化層厚度，藉此提昇電化學量測效率。結果為當氧化層厚度200 nm時，最大電流密度為140.02 (A/m2)；氧化層厚度1000 nm時，最大電流密度為22.794 (A/m2)，前者是後者的 6.14 倍。所以當孔徑較小且中間氧化層厚度較薄時，具有較高的電解液電流密度。在衡量製程成本下，最終選擇孔徑 30 μm，且中間氧化層厚度為400 μm為最適化的奈米孔生物感測器。最後，本論文利用Biotin作為連結分子，利用電化學阻抗分析法，驗證此3D奈米孔生物晶片之可行性。實驗結果顯示，隨著抗原濃度增大，電子傳遞電阻的變化量 (ΔRct) 與其呈現相當線性之關係，可見此生物晶片檢測之穩定性。

• 學位論文

基於知識交換之多任務學習訓練

隨著深度學習與神經網路的快速發展，許多高效能但龐大的模型被廣泛運用。然而，談及終端設備的訓練及運用，由於他們需要巨量的運算量和儲存資源，這種樣式的模型顯得不切實際。因此，有了輕量化模型解決此類問題，但是這類模型在各種任務上效能的損失是無可避免的，尤其是在多任務學習這個領域。換句話說，對輕量化模型而言，單單只靠相同的特徵參數卻要同時兼顧兩、三個以上的任務非常具有難度。本論文研究了這塊領域，並在不損失效能且在受限的運算資源下，對於同一組特徵，提出了一個可行、實際又泛用的訓練方法。 進一步來說，首先，考慮到知識蒸餾的技術，論文中訓練了一連串的專家模型，這種專家模型只單獨對於某種任務特別專精，透過這些專家模型向目標模型去傳遞、教學有用的知識；其次，還考慮自蒸餾的技術，提升每個任務的效能；再者，透過這種自蒸餾的模組去做特徵融合，可以在不同任務及不同層之間分享有用的資訊，以提升目標模型的知識量。透過上述的訓練方法，目標模型在特定任務上的表現達到比原先專家模型更好，這意味著，所使用的知識交換模組確實能有效運用其他任務的特徵以利訓練。更棒的是，與原本的模型相比，論文中所提出的方法幾乎不會造成額外的運算成本及資源使用卻又能達到更好的表現。

• 學位論文

一個利用重複使用的延遲線達到省面積的基於倍數式延遲鎖定迴路的頻率合成器

本晶片為採用重複使用延遲線的頻率合成器，此晶片採用 TSMC 90 奈米製 程，下線面積約為 1mm x 1mm，核心電路面積約為 0.18mm x 0.25mm。在電源供 應 1V 下，延遲鎖定迴路的輸出為 800MHz，參考突波為-30.2dBc，功耗為 12.2 mW。(功耗包含輸出級)