NATCP 全台高中職公益推廣教育
AI 開發引領 IC Design：FPGA 一日營
零基礎的高中生，早上讀懂第一段 Verilog，下午按下開發板上的按鈕，看著自己寫的電路讓 LED 亮起來。
讓晶片設計離高中生近一點
手機、筆電、捷運閘門的感應器裡，都有一顆顆被人設計出來的 IC。但高中課本講到邏輯閘就停了，開發板和設計工具大多留在大學實驗室，許多學生要到大一、大二的必修課才第一次摸到 FPGA。
AI 正在改變晶片設計的方式，EDA 工具開始用 AI 做佈局最佳化，大型語言模型也能協助撰寫 Verilog。工具變強了，設計者仍要看得懂電路在做什麼，才能判斷 AI 給的程式對不對。
營隊多半辦在大學裡，住得遠的學生得先付出交通和時間。所以我們把課程收進一天，帶著開發板走進各地的電腦教室，讓學生在選系之前，先親手做過一次硬體設計。
課程特色
每人一台電腦、一片開發板，從頭到尾親手做
由清華、陽明交大學生組成的 NATCP 團隊設計課程，知書支持推廣到各地校園。
預測、修改、上板驗證
學員先預測按下按鈕時 LED 會怎麼反應，再修改 Verilog、燒錄到開發板，比對結果並用自己的話說明原因。
小組作品與成果發表
下午 3～5 人一組，把按鈕與 LED 組合成小作品，討論、分工、互相除錯，最後一起上台發表。
公益免費、1:10 助教
開發板現場借用，學生免費參加；每十位學員配一位助教巡迴協助，跟不上也能即時得到幫忙。
課程概要
零基礎，一天完成一次硬體設計
- 對象
- 無數位電路與 Verilog 基礎的高中職學生
- 教學形式
- 概念說明、講師示範與實作練習，現場助教以 1:10 巡迴協助
- 硬體
- Gowin（Sipeed Tang Nano 9K）或 Altera Cyclone IV FPGA 開發板，每人一片，現場借用
- 場地
- 電腦教室，每位學員一台電腦，開發工具課前預裝
- 成果
- 每人完成按鈕控制 LED 並於板上驗證；小組完成 final project 並上台發表
一日時程
從數位邏輯到小組作品發表
- 09:00–09:30
報到與開場
簽到、領用開發板，檢查電腦與開發工具，說明當天流程與器材使用規範。 - 09:30–10:00
數位邏輯與 FPGA
在板上找出按鈕與 LED，分清輸入與輸出；用 AND、OR、NOT 真值表預測輸出，認識 FPGA 可重新配置的特性。 - 10:00–11:00
Verilog 入門
逐行閱讀 module、input、output 與 assign，修改 LED 的輸出條件並預測結果，練習閱讀錯誤訊息。 - 11:00–12:00
開發工具與專案
開啟起始專案，認識器件、設計檔與頂層模組設定，完成第一次編譯。 - 12:00–13:00
午休
學員休息，工作人員檢查下午的燒錄環境。 - 13:00–14:00
燒錄與按鈕控制
設定接腳、燒錄到開發板，完成「按下亮、放開滅」的按鈕控制 LED。 - 14:00–15:00
Final project 實作
3～5 人一組，從紅綠燈、反應力遊戲、密碼鎖等題目中選一個，共同完成小作品。 - 15:00–16:00
Final project 發表
各組上台展示成果，說明設計想法、分工與除錯過程，講師與助教當場回饋。
Final project
小組作品題目範例
每個題目都附有課前驗證過的起始程式，也可以經助教確認後自訂題目。
紅綠燈
按下按鈕後，LED 依序切換紅、黃、綠燈號。反應力遊戲
LED 亮起後，比誰先按下按鈕。密碼鎖
按鈕依正確順序按下時，LED 亮起表示解鎖。
關於 NATCP
NATCP 是由清華、陽明交通大學學生組成的團隊，由交大師生共同驅動，彙整大學端的教學資源，把前沿科技帶給全台高中生與高中職教師。自 2022 年起每年寒暑假舉辦研習營，累計超過 1,000 位學員參與。
常見問題
不需要。本活動為公益推廣教育，開發板於現場借用，課程與教材由主辦方提供，學生免費參加。
可以。課程專為零基礎的高中生設計，抽掉時脈、狀態機等較艱澀的內容，只用按鈕與 LED 兩種最直觀的輸入輸出，每一步都能立刻在板上確認結果。
現場每十位學員配置一位助教巡迴協助，遇到編譯或設備問題可以隨時舉手。
不需要。課程在電腦教室進行，每人一台電腦，開發工具課前預裝；FPGA 開發板於現場借用，課程結束前歸還。
一日營由合作學校校內統一招收，請留意學校公告或洽詢校內承辦老師。各場次資訊請見本頁「場次」。
歡迎。需要一間每人一台電腦的電腦教室；若場地沒有自動部署工具，團隊可協助將開發軟體一次安裝到多台電腦。請來信 business@know.tw 或加 LINE 與我們聯繫。
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弭平城鄉差距、落實教育平權。若學校或夥伴單位有合作意願，歡迎與我們聯繫。