奈米製程技術新突破!台積電、交大找出關鍵材料首登國際期刊《自然》
奈米製程技術新突破!台積電、交大找出關鍵材料首登國際期刊《自然》

當半導體先進製程持續發展,晶片的尺寸也逐漸縮小,每次製程的演進都有許多技術需要突破,晶圓代工龍頭台積電也無可避免要投入大量研發能力來「超前部署」、解決可能在5奈米、3奈米出現的技術瓶頸。

台積電攜手交大登期刊《自然》
台積電在科技部「尖端晶體材料開發及製作計劃」的支持下,與交大的研究團隊合作,發表的最新研究登上國際頂尖學術期刊《自然》(Nature)。
圖/ 簡永昌攝影

台積電技術發展組織李連忠處長表示,除依賴公司內部研發團隊外,與學術界攜手、善用學術界的研究能量突破技術瓶頸也是一種方法,因此近期台積電在科技部「尖端晶體材料開發及製作計劃」的支持下,與交大的研究團隊合作,共同進行單原子層氮化硼的合成技術研究,成功開發出大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼,未來將有機會應用在先進的邏輯製程技術上。台積電更是首次與產業合作的研究成果,被刊登於國際頂尖學術期刊《自然》(Nature)。

步入三奈米製程,「氮化硼」成絕緣體材料新解

氮化硼(BN)並非全新材料,之所以重要是因為其具備良好的散熱效果,更是絕佳的絕緣體材料選擇。先進製程中會需要絕緣體的存在,通常是要協助電子能順利通過晶片裡的通道,

當製程持續往下走、通道勢必越來越小,若沒能靠更好的絕緣體排除掉可能依附的電荷所造成的阻礙,晶片的效能表現將會大打折扣。

先進製程步入3奈米以後,李連忠表示過去7奈米、5奈米時所採用的絕緣體材料如氧化物等將不再適用,原因出在過去的氧化物絕緣體都是三維絕緣體,它們像是一個3D的概念、容易有其他鍵結讓晶片中的電荷依附,造成電流不易通過。

三奈米以後的製程偏向二維半導體,類似一個非常薄的架構、趨近於平面,因此李連忠提到這樣的情況需要採用的是同為二維絕緣體的材料,氮化硼正是一個好的解決方式。

即便半導體業界都知道要採用「氮化硼」作為未來先進製程可能的絕緣體材料,不過技術上依舊無法突破,這也是為什麼這次台積電與交大攜手研究的成果能刊登上《自然》期刊的主因。

不只找出絕緣體材料,如何大量生產才是關鍵

李連忠說到,過去氮化硼的生長只能長成一個不規則的晶體,若要將氮化硼真正應用到晶圓片上,就只能將不規則晶體的氮化硼撕下來貼在晶圓片上,不但效率不彰,大小不一的氮化硼也很難滿足半導體製程所需,因此若能直接在晶圓上直接生長,將能有效解決問題,只是該如何在晶圓上合成高品質單晶的單原子層氮化硼?

李連忠說過去已知的就是利用銅這個材料,但是不同晶面的銅都會影響後續的表現跟價格。

台積電晶圓代工
能成功登上《自然》最主要的原因在於台積電跟交大發現,絕緣體材料氮化硼可以透過高溫高壓的方式,藉由銅(111)在晶圓上合成高品質單晶的單原子層氮化硼。

就以銅(111)來說,是作為合成絕佳選擇,因為它容易取得且穩定,對於未來可能要步入商業化的量產來說,是比較恰當的研究選擇。

成功突破過去技術瓶頸的關鍵,李連忠表示是研究團隊發現銅(111)的表面並不是完全平面、而是有類似像階梯的模樣,因此將氮化硼分子依附在這些階梯的邊緣處,並將這個類似階梯表面的銅(111)先規劃好後,氮化硼就能在高溫高壓的處理下於晶圓上被合成、進而達成大面積晶圓尺寸的單晶氮化硼。

參與此次研究的交大教授張文豪表示,目前實驗室裡面是採用2吋晶圓片的大小做實驗,未來要複製到其他尺寸的晶圓片應該也不是問題。對於正積極佈局3奈米研發的台積電來說,此發現無疑是對接下來3奈米可能遇到的瓶頸找到出口。

半導體材料有新變化?矽可能走到盡頭

面對材料在半導體業界的重要性逐步提升,李連忠也透露矽在半導體已經有好幾十年的應用,若要用全新的材料來取代矽其實也是一大工程,因為周邊技術都需要改變、也需要花時間去應證新材料是否真的能有預期中的表現。目前業界以及相關的會議如IEDM等都對於矽材料有走到盡頭的預測,因此尋找新材料刻不容緩。

台積電透露,目前內部有將近1/10的人力、約6000-7000人投入研發工作。受到疫情影響,每年3月展開的校園徵才預計將視疫情的狀況延後舉辦,屆時將會再募集一批生力軍。

責任編輯:陳映璇

關鍵字: #台積電 #科技部
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大巨蛋經濟商機無限 : 如何提升台灣運動娛樂產業?緯來董座李鐘培:先整合生態圈
大巨蛋經濟商機無限 : 如何提升台灣運動娛樂產業?緯來董座李鐘培:先整合生態圈

臺北大巨蛋啟用,也為台灣運動產業帶來更多新機會。緯來電視網董事長李鐘培在 NMEA 新媒體暨影視音發展協會舉辦的「2025 亞洲新媒體高峰會」上登台演講,從賽事現場談到產業鏈,梳理運動產業的挑戰與機會。

他指出,在大巨蛋完工前,各球團每年大約虧損新臺幣 2 至 3 億元;但場館啟用後,職棒生態因為有了更大的舞台而出現新契機。以觀賽人數為例,啟用前每年約 180 萬人次,啟用後成長至 373 萬人次。「中華職棒自 1989 年成立,走過 35 年,如今終於有了能夠凝聚全民認同的『Team Taiwan』!」在他看來,大巨蛋帶來的不只是硬體升級,更讓外界重新看見:運動賽事具備連結城市、串起家庭與驅動產業的可能性;只是熱度能否延續,考驗才正要開始。

號召各界投入運動經濟

「運動賽事是團結社會、凝聚向心力的重要催化劑。」李鐘培說。但催化劑要發揮作用,前提是舞台與參與能形成規模;否則再高的熱度,也可能在分散中迅速消退。

他以職籃為例,回顧「合」與「分」對賽事影響的落差。如 SBL 白館全盛時期,觀眾甚至站在冷氣機上觀賽;後來聯盟分裂,觀眾分散、收視也分散,整體聲量隨之下滑。「只要聯盟之間能夠有效整合,整體產業就有機會出現跳躍式成長。」他強調的不是單一聯盟的成敗,而是當賽事要走向更大規模,整合始終是繞不過的門檻。

NMEA
圖/ 數位時代

當整合成為前提,制度與資源如何接棒,也就成為下一個關鍵。隨著體育署升格為運動部,且由具運動員背景的部長領軍,也振奮了運動界。其中,運動部成立「運動贊助媒合平台」,提供多達 74 種賽事,讓企業與個人贊助者得以依條件參與投入,並爭取企業減稅比例提升至 175%、減稅實施期間拉長至 10 年;此外,為表彰長期投入者,自民國 98 年起也持續辦理「體育推手獎」。

對此,李鐘培也特別感謝贊助體育的數百家企業。他認為,每一塊獎牌的背後,都有贊助單位的支持與祝福;而支持若能更穩定地進入制度與市場循環,選手與賽事才更有機會被看見,也走得更遠。

四大策略,助攻運動娛樂經濟

不過,產業要長出可持續的動能,還得回到「誰把賽事留在場上、留在螢幕上」。李鐘培直言,電視媒體願意轉播體育賽事,其實背負的是連年的虧損。在沒人看得到的地方,他坦言:「基層賽事沒人要播、國際賽事成本極高。緯來體育台成立 28 年,就有 27 年都在虧錢,已經虧損 24 億。」

但要讓體育走得更遠,光靠單一電視台苦撐不是辦法。因此,李鐘培主張產業必須合作,共同打造賽事、娛樂、觀光的國際生態圈,「將餅做大、共榮共好。」他以他山之石提出四大策略方向:科技導入、在地深耕、城市品牌、跨界合作。

例如:美國快艇隊新主場 Intuit Dome,透過科技化建置、轉播技術升級、球場智能化,優化整體觀賽體驗;在地深耕則關乎球隊如何成為城市文化的一部分,如 LeBron James 的街頭彩繪壁畫「洛杉磯之王(The King of LA)」,即以球星形塑城市識別;跨界合作則可結合知名 IP 與社群經營,如 MLB 美國職棒大聯盟與日本超人氣動畫《鬼滅之刃》的聯動,都是擴大參與的做法。以及,新加坡封街舉辦 F1 賽事,打造「賽事+娛樂+觀光」的國際生態圈和體驗,帶動完整產業鏈發展。

回望台灣,他認為運動產業有無限可能,但需要各界共襄盛舉。他拋出一個具體想像:「若 U18 等基層賽事票房不佳,是否可由公部門購票,邀請國中小棒球隊孩子進場觀賽,讓選手與觀眾共同感受國際賽事氛圍?」同時,企業也可支持基層運動與偏鄉體育,作為 ESG 中「S(社會)」的重要實踐:如緯來體育台在上屆亞運承諾協助選手圓夢,包含支持運動團體、年邁教練與偏鄉運動設備等。

NMEA
圖/ 數位時代

整合,讓台灣運動再次偉大

談到更長遠的發展,李鐘培再把視野從運動賽事拉高,綜觀台灣在更大產業版圖中的位置。以規模來看,臺灣 2024 年運動產業產值約 257 億美元,與美國約 5,200 億美元、日本 775 億美元、韓國 552 億美元相比,仍有相當大差距。

同時,儘管台灣出口總額已超越日韓,但其中約 80% 集中於半導體與高科技;相較之下,影音內容的國際化仍有巨大潛力。目前臺灣內容出口僅佔總出口約 0.2%,日本約 1.99%,韓國約 1.96%。

日本《鬼滅之刃》劇場版創下影史紀錄、全球票房達 6.4 億美元;韓國 BTS 則為韓國帶來約 46.5 億美元經濟貢獻。若臺灣內容產業能達到 2% 的出口占比,規模將達 128 億美元,仍有約 8.6 倍的成長空間。

而要走到那一步、讓內容走出去,媒體端也必須面對收視生態的結構變化。李鐘培指出,收視從無線三台時代,走到有線電視百家爭鳴,再到數位串流時代,關鍵不在頻道競爭,而在觀眾收視習慣與載具轉移。媒體必須自省內容是否具跨世代吸引力;廣告上則需整合電視的品牌效果與網路的轉換導購,協助客戶達標,同時避免過度置入影響觀眾體驗。

演講最後,李鐘培仍把焦點放回「整合」:號召各界持續共襄盛舉,成為運動員與運動產業最穩定的後盾。在大巨蛋啟用之後,賽事與內容的下一局如何開展,關鍵不只在一場比賽的熱度,而在於是否能成功整合資源,讓台灣運動、內容及娛樂經濟能乘勝而起,衝出更好的成績。

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