全球最酷建築在南極,有禮堂、圖書館而且蓋在雪橇上!
全球最酷建築在南極,有禮堂、圖書館而且蓋在雪橇上!

看看下面這張圖,你是否會想起《星際大戰》裡那個全地形裝甲步行機「AT-AT」,其實這是南極大陸上的一個科學考察站。

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圖/ 愛范兒
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圖/ 星際大戰劇照

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類似風格獨特的建築在南極還有不少,步入南極,可能會讓你誤以為穿越到了電影中的科幻世界。

實際上人類在南極建立科學考察站的歷史還不到120年,而且在過去很長一段時間,位於南極的這些建築首要考慮的是實用性,外觀設計和舒適度幾乎是最不重要的。

這也不難理解,畢竟在這個地球上最寒冷,而且一年300天刮著8級大風的地方,能活下去才是最重要的。

早期的南極建築到底簡陋到什麼程度?1903年蘇格蘭國家南極探險隊一行33人在抵達南極後因厚重冰層阻擋而無法前進,決定停留在南奧克尼群島上過冬,並用石頭、木材和毛氈等材料上搭建了一間小房子。

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圖/ 維基百科

這便是南極洲的第一座永久性建築,當時的探險隊負責人威廉.布魯斯(William Speirs Bruce)以愛丁堡氣象學家Robert Traill Omond的名字來為這座建築命名,稱其為Omond House,後來這個站點交給阿根廷政府管理,至今為止阿根廷政府仍把Omond House當作其科學考察站的一部分進行維護。

不過當時的探險隊員寧願待在船上也不想待在這間房子裡,據其中一位隊員回憶,比起船上,小屋是實在是太過通風和寒冷了,積雪常常會把門掩埋,隊員們只能透過窗戶進出。

現在的科學考察隊員則要幸福很多了,自從1959年多國簽訂《南極條約》後,南極的科學考察活動也隨之活躍起來,來到南極的除了科學家,還有一些建築工程師和設計師,他們希望在這個最寒冷的地方將設計美學和實用性結合。一位叫做Emerson Vidigal的設計師表示

作為建築師,我們更關心居住者的舒適感,因此我們著手營造一種可以提升幸福感的居住氛圍。

Emerson Vidigalt出自巴西建築事務所Estudio 41,這家建築公司負責了巴西南極的Comandante Ferraz科學考察站的設計,這個科學考察站曾在2012年因為機房爆炸導致2人喪生,後來巴西舉辦了一個國際建築設計競賽,向全球徵集重建方案,Estudio 41最終脫穎而出。

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圖/ 愛范兒

新的Comandante Ferraz科學考察站位於凱勒半島,單看外形會讓人誤以為是美術館或主題酒店,主要分為上中下三層。

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圖/ 愛范兒

9.1公尺的上層包含臥室、公共服務、餐廳,高度近6公尺的中間層用作實驗室、操作室和維護區,2.5米高的區域則作為整個考察站的中央倉庫和車庫,此外還設有視聽會議室/禮堂、圖書館和客廳等,建築的高度還可隨著氣溫和冰層融化情況進行調整。

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圖/ 愛范兒

據設計師介紹,這樣的設計除了能給科學考察隊員提供舒適的居住和工作環境,還能最大程度減少對附近野生動物的影響。

同樣特別的還有英國的哈雷6號(Halley VI)南極研究站,也就是開頭提到的那個形似《星戰》機器人的建築,那隻是科學考察站的其中一節,整個科學考察站是由8節這樣的建築連接在一起組成的。

為什麼要設計成這樣呢?

首先高支架有利於讓大風吹走積雪,而這座科學考察站也不是固定的,底部有類似雪橇的結構,這樣可移動的設計,其實恰恰是為了固定科學考察站,這是在前幾代哈雷科學考察站中吸取的教訓。

因為這座科學考察站是建在布倫特冰架上,而南極冰川的移動會讓布朗特冰架每天都向海移動約1.5公尺,像傳送帶一樣帶著科學考察站移動,即便不考慮冰架是否會將科學考察站帶進海裡,觀察大氣等研究也需要一個穩定的觀測點。

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圖/ 維基百科

於是設計師就在哈雷6號科學考察站底部安裝了幾個雪橇,可定期根據冰川的移動向反方向移動,以保證科學考察站穩定在一個位置,哈雷6號也是世界上首個「完全可重定位」的極地研究站。

在南極建房子,除了要克服嚴苛的天氣條件,另一大挑戰便是如何將建材運到南極。因為適合一年裡只有夏季的12週時間內適合運輸,因此很多科學考察站需要花費數年時間才能建成。

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圖/ 愛范兒

於是印度南極與海洋研究中心在計劃建立第三個南極科學考察站時,希望嘗試採用了一種更高效的方式,並請來了德國的bof Architekten建築事務所進行設計。

bof Architekten沒有讓印度人失望,不到兩年時間一個未來感十足的建築就在南極拔地而起,該建築由134個集裝箱改造組裝而成,集裝箱本來就是運輸建築材料的容器,建築師將其融入到建築中提高了運輸效率,也縮短了組裝時間。

設計師用鋁合外殼包裹這些集裝箱,讓建築可承受強風,零下40攝氏度的溫度,以及極地的暴風雪,內部的玻璃幕牆讓室內有良好的採光,同時能在內部欣賞到南極風光,最多可容納47名研究人同時在這裡生活和工作。

最環保的南極科學考察站要數比利時的伊麗莎白公主站(Princess Elisabeth Antarctic),這是全球首個實現零排放的科學考察站。

伊麗莎白公主站完全依靠太陽能和風力發電,附近配備了9台風力渦輪發電機和多塊太陽能面板,由於電力供應有限,這裡沒有供暖系統,而是採用一種分層設計來維持室內溫度,因此只能在夏季使用。

不得不提的還有中國在南極的泰山站,外形呈正十六邊形,底部架空,由8根鋼柱支撐,有點像一個紅色的巨大飛碟,在2014年建成,並在2019年完成了二期工程建設。

泰山站融合了上文中提到的多個極地科學考察站的建築技術,主體建築架空地面,配電系統、融雪系統、新風加熱采暖系統、污水處理系統等配套設施則建在雪地之下,是中國首個南極雪下工程。

在能源供應方面,則採用了風能-太陽能-柴油發電機-儲能電池互補的智慧微電網供電系統,混合使用柴油和新能源,建築方式上和印度一樣採用了定制集裝箱模塊組合形式,將配套設施整合在集裝箱模塊中。

不過最特別的南極科學考察站,應該還是由於丹麥MAP建築事務所設計的Iceberg Living Station,目前還在開發當中,這座科學考察站將直接在南極就地取材,用南極的冰山建造而成。

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冰山居住站概念圖
圖/ MAP

據MAP介紹,他們會使用挖掘機直接對南極的冰山進行改造,在冰山內開鑿出多個活動空間,採用太陽能等可再生能源供電,不過這這種建築的壽命也有限,因為冰山會在7-10年內融化。

南極這個世界上最寒冷、最大風、最乾燥地方,也不能阻擋設計師將現代建築美學帶到這裡,這裡有著世界上最酷的建築,或許未來人類還會將這樣設計帶到條件更嚴苛的其他星球。

本文授權轉載自:愛范兒

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突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海
突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海

在後摩爾定律時代,台灣奈微光不僅是開發出一款新晶片,更在於證明了創新不必只沿著摩爾定律持續追求製程極限,採取橫向發展同樣能找到市場著力點,台灣奈微光正運用 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)製程,打造出全球少見、能「嗅聞」世界的感測平台,這場從臺大實驗室技術啟程的冒險,正讓臺灣半導體產業看見另一條通往未來的道路。

跨足大健康與車用,奈微光用矽光子打造感測新藍圖

台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
圖/ 數位時代

正當全球半導體產業競相投入奈米級製程競賽,追求更小、更快的晶片時,台灣奈微光卻選擇了一條截然不同的道路。「我們的核心技術就在於光子 IC 設計。」台灣奈微光董事邱俊榮說明,他們所做的是「光的晶片」,與傳統專注於電子電路的 IC 完全不同。

長久以來,市場上若要製造中長波紅外光的光源,普遍會採用化合物半導體。然而,化合物半導體不僅成本高、良率較低,且在光譜調控上存在不少挑戰,台灣奈微光則突破性地利用 CMOS製程,直接從矽基底打造出中長波紅外光光源,顛覆了以往的作法。

邱俊榮強調,這都要歸功於臺灣半導體 CMOS 製程的高度成熟與優異良率,讓台灣奈微光能在成本上取得絕對競爭力,打破中長波紅外光技術高昂的門檻。「我們是透過 CMOS的半導體製程設備,把晶片延伸到矽光子光源與矽光子感測器。」他指出,「這就是台灣奈微光最核心的差異化。」台灣奈微光的矽光子技術,也催生出最具顛覆性的應用──微量氣體的連續偵測。傳統上,偵測微量氣體多依賴大型設備,或是藉由薄膜與電化學感測器,體積龐大、造價不菲,且難以持續監測,必須等待薄膜變化才能得到數據,台灣奈微光則運用中長波紅外光,透過氣體吸收特定波長時產生的能量變化,實現即時且連續的濃度偵測。

在應用面,台灣奈微光鎖定「大健康」與「汽車」兩大領域:希望未來能將這項技術導入智慧衣等穿戴裝置,持續監控呼吸與體內氣體變化,也可應用於電動車市場,偵測鋰電池異常釋放的氣體,為車輛安全嚴格把關。

挑戰摩爾定律侷限橫向創新,打開感測市場新局

台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
圖/ 數位時代

這項突破性的感測能力,也展現出台灣奈微光對半導體產業發展脈絡的深刻洞察,傳統的半導體產業長期依循摩爾定律,追求單位面積內電晶體數量的極大化,也就是線寬持續縮小、功能不斷堆疊,屬於典型的「縱深式」發展,然而,隨著製程推進至1奈米世代,單台曝光機設備高達4億美元,資本支出急遽膨脹,物理極限與成本效益成為產業面臨的重大挑戰。

台灣奈微光選擇另闢蹊徑,他們將半導體製程的應用「橫向」擴展。邱俊榮指出,即便在傳統 IC 領域中,微米級製程線寬早已鮮少被提及,但在感測器等應用領域依然蘊藏廣大潛力,台灣奈微光正是運用這些「尚未被徹底開發」的微米級製程,結合自家的矽光子技術,開發出光源與感測器晶片,創造全新的應用價值,這意味著,臺灣半導體產業不只在奈米級製程領域具備領先地位,還能進一步將既有資產延伸至更多元的應用場景,而不必一味追逐最先進的製程節點。

「我們不是照著摩爾定律的方向往下挖掘,而是打開另一種可能,只要做一些物理上的調整,就能產生中長波的光源,還能偵測中長波紅外光,甚至在同一顆晶片上就可同時偵測到紫外光。」邱俊榮強調,這正是對半導體生命週期的延伸。他也提到,台灣奈微光的目標並非爭奪市場,而是藉由技術替換,協助既有產品升級、實現價值加值(value-add)。

不過,若要讓這項劃時代的光感測技術真正落地並普及至廣大市場,仍需面對商業化與規模量產的多重挑戰。為了推動晶片功能從單一走向多元,並提升其多波段的精確調控能力,台灣奈微光申請了經濟部產業發展署所推動的「驅動國內 IC 設計業者先進發展補助計畫」(簡稱晶創IC補助計畫),期望加速技術成熟與市場部署。

AI時代新戰局,台灣奈微光技術應用的無限可能

此計畫的核心目標,是讓單一晶片實現「多波段(multi-band)有效控制的微分辨識」。過去,台灣奈微光所開發的晶片多以單一功能為主,而透過晶創 IC 補助計畫的資源,將協助他們推進晶片功能的多元化。

這項技術的挑戰,在於如何精準控制多個光譜的發射。邱俊榮形容,以前的設計就像一次將所有光譜全部釋放,現在則能做到「要A動、BC不動」或「C動、AB不動」等更細膩的調控,要達成這種「誰要動、誰不動」的精準控制,必須增添新的光罩設計與更複雜的驅動機制,雖然這意味著更高的開發成本,但能顯著簡化後端機構,加速產品量產與推向市場的進程。

台灣奈微光預計在2026年6月前完成這項技術開發進入投片階段。儘管從投片到實際市場落地仍需時間,但他們已開始與紡織、電動車鋰電池、半導體廠房氣體偵測等產業客戶溝通布局,力求縮短市場開發週期。同時,在迎接AI的時代,數據品質與廣度更是關鍵。邱俊榮認為,台灣奈微光的矽光子感測技術,能為AI提供更精確、即時與連續的數據。透過晶片同時測量多種身體參數並實現每秒連續偵測,將提供豐富且精準的「身體密碼」數據,不僅能協助AI進行更深入的演算找出過去未能捕捉的變化規律,更將賦能AI在大健康等領域做出巨大貢獻。

目前,台灣奈微光正積極與半導體廠房氣體偵測廠商、大健康品牌客戶及跨產業夥伴合作。展望未來,台灣奈微光不僅要透過晶創IC補助計畫將晶片功能多元化,更將持續深化技術,證明台灣半導體產業不只在極限製程上領先,更能橫向開拓無限的市場潛力,為全球帶來前所未有的感測應用突破。

|企業小檔案|
● 企業名稱:台灣奈微光
● 董事長:張坤昱
● 核心技術:CMOS製程的先進矽光子光源晶片模組與感測晶片模組
● 資本額:新臺幣4.5億元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
在行政院「晶片驅動臺灣產業創新方案」政策架構下,經濟部產業發展署透過推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,引導業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程之低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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