電子工程是一個只有「變化」是永恆不變的領域，技術本身以令人眼花撩亂的步伐演進…
我最近讀了一本介紹美國馬里蘭州重要支流帕塔普斯科河(Patapsco River)歷史的書，對人類歷史的緩慢進展感到十分驚訝──因為17世紀的農人生活感覺跟幾千年前的農耕者好像也沒什麼不同；對歷史上大多數的人來說，日常生活與曾曾祖父母其實是大同小異。
直到現在。發生在18世紀中葉的工業革命，把人們從農地移往工廠，並創造了各式各樣的消費性產品；但大多數的人們仍然很貧窮。我記得在哪本書上看過，1810年全球有94%的人口處於相當貧困的狀態，該比例在今日只有10%。
我已故的祖母是1898年生的，她在美國紐約曼哈頓(Manhattan)長大；我曾經問她那時候她家有沒有電話，她的回答是她只知道有某個住在曼哈頓島那一頭的人家裡有電話。而我記得在1950、60年代，長途電話是連絡我爸生意上的緊急狀況，或是通知親友訃告。事實上，那時候在美國是不允許私人擁有電話的，是AT&T; (編按：美國第一家電信業者，被稱為“Ma Bell”)將電話租給消費者，而現在幾乎每個人天天都跟自己的手機形影不離。
在我家，經歷了三代人，科技從遙不可及成為日常生活的一部分；別說今日的電子裝置與1910、1950甚至是1980年代的裝置根本不可同日而語，光是那些以電池驅動的可攜式電腦，在幾年前可能就是很多人不曾想像的。
在1930年代我還是個孩子的時候，接觸到的科技產品是我爸自己做的真空管Heathkit收音機與放大器，是我們家很多年來唯一的音樂來源；我們在1960年那時有了一台電視機，是黑白的，還常常需要一直調整水平/垂直同步控制鈕才能顯示畫面。印象中我們有的第一台電晶體裝置，是1960年代中期我自己做的Heathkit對講機。
我成為工程師的前一年，英特爾(Intel)發表首顆成功商用的微處理器；那款革命性的8008處理器元件，從很多面向創造了整個嵌入式系統產業。8008晶片還需要許多其他電子元件的搭配，才能執行有用的工作；要有一片佈滿邏輯元件的電路板，才能讓它擁有執行軟體的能力，而且還需要另一片佈滿晶片的板子當作RAM (通常是4KB)，以及額外的EPROM來儲存程式。
那時的EPROM是1702，是有一扇石英小窗的256byte (不要懷疑，沒寫錯) ROM (如下圖)；將該晶片暴露於紫外光下15分鐘，就能清除內部儲存進行重新編程。
我們有一款早期的8008產品需要4KB的程式儲存空間(也就是說要16顆EPROM晶片！)，該元件支援浮點線性回歸(floating-point linear regression)，並以幾十微秒(microsecond)的速率即時擷取資料。以現在的幣值來算，一顆8088 (只有晶片本身)就要價約650美元。
現在，四十多年過去了，軟體程式大小通常是MB (megabyte)等級，單一顆微控制器晶片內就可提供完整的運算、記憶體等所有必備功能，而且尺寸小巧。在1970年代初期，5MB的硬碟機一個就要5,000美元(搭配一個抽取式14吋托盤)，而現在則是50美元就能買到TB (terabyte)容量的硬碟機。
科技領域的改變有多麼大！但是很多其他專業領域並非如此，我有個兄弟是珠寶批發商，他說他的生意跟四十年前比起來幾乎沒什麼變化，除了實體珠寶商店的數量因為線上購物而減少；我還有另一個兄弟是哲學家，則是利用現代化的工具來闡述古老的思想。
電子工程是一個只有「變化」是永恆不變的領域，有些人聲稱這個領域每兩年會重新改造一次，但這是個只考慮到我們的知識基礎有多少程度維持不變的愚蠢想法。馬克士威定律(Maxwell’s Laws)、克希荷夫定律(Kirchhoff)、笛摩根定律(De Morgan)、電晶體理論…等等許多對我們的工作來說是基礎的科目，跟我們在大學裡學的幾乎相同。
但是，技術本身是以令人眼花撩亂的步伐在演進，像是上面那張圖片裡的大型主機，現在完全可以塞進比指甲蓋還小的晶片裡，而且價格不再是動輒數百萬美元，今日這些晶片的價格便宜到能拿來當做免費贈品。
要指出我們的技術有哪一些是完全沒變並不容易，就算是最不起眼的電阻，現在是0302薄膜元件；超級電容則能提供好幾法拉的大電容量。而四層PCB曾經是難以想像，有數十層結構的電路板在目前並不罕見；更別說埋孔(buried vias)…誰在四十年前夢想過這種結構？
嵌入式軟體也有改變；在1970年代是組合語言的天下，C與C++語言則是目前的主流；有人可能會說，C語言自1990年代崛起之後就一直停滯不前，不過韌體生態系統與一年前也大不相同。今日人們可以用合理的套件價格取得如圖形化使用者介面(GUI)、檔案系統…等等好用的軟體元件；有靜態分析工具能自動糾錯，還有其他工具能產生單元測試。
我們以往在開發程式、修補二進位碼時習慣利用紙磁帶(reassembling)來大量儲存以節省時間，現在則有酷炫的整合開發環境(IDE)，能以圖形顯示那些任務在何時執行，或是從一個以每秒上百萬指令集速度執行的處理器擷取追蹤資料。
嵌入式系統一直以來都像是小鎮裡被忽視的孩子，所有的技術光輝都集中在PC、平板裝置等產品上；要設計平板裝置的SoC晶片，需要行數以億計的硬體描述語言(HDL)，這是驚人的工程成就，但對我來說，更令人興奮的是市面上那些廉價卻能提供迷人性能的32位元MCU。
我們正處於歷史的奇異點(singular point)，至少在嵌入式技術發展史上；今日那些既便宜、性能又強的32位元MCU，不但內建大量記憶體、數量驚人的周邊，還能具備超低功耗特性，以及各種通訊I/O與基礎功能，正在重新定義我們這個業務的本質。
還有別忘了現在有大量可用的感測器──以往的陀螺儀元件不但尺寸很大、很耗電、價格也很高，現在只要幾塊錢就買得到；長期以來，市場都渴望能擁有價格超低、能幾年不用換電池，又能將資料從各種地方傳輸到指定位置的裝置，相關技術已經到位，而且預期我們可以看到一些非常酷的產品問世。
想想以上這些我在職業生涯觀察到的種種變化，讓我相信，工程師是這個星球上最棒的職業！
(參考原文： Reflections on a Career in Engineering，by Jack Ganssle；本文作者為資深嵌入式系統工程師)
編譯：Judith Cheng