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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小店成團,地方開張!第4屆小店永豐計畫,看微型經濟如何自立利人
小店成團,地方開張!第4屆小店永豐計畫,看微型經濟如何自立利人

一間小店的行動,如何匯聚成改變地方的能量?由永豐金控支持、永豐基金會推動的第4屆「小店永豐故事展」,10月1日於台北華山1914文化創意產業園區中4B館登場,精選展出10家來自全台各地的在地實踐故事。現場由入選團隊高雄「台青蕉」香蕉創意工作坊旗下的台青蕉樂團,以活力充沛的不插電演出點燃氛圍。

「台青蕉樂團帶來充滿在地生命力的演出,熱鬧活潑的演唱,就像小店的鮮活生命力。」永豐基金會董事長陳思寬表示,「當有人看見、有人回應、有人加入,一間小店的行動,就會慢慢成為一群人的力量。」她也邀請民眾週末前往華山,「走走、看看、吃吃、買買,讓我們一起成為改變地方的力量。」

10家獲選小店,橫跨飲食、工藝與循環經濟

「小店永豐計畫」源自永豐金控深耕在地、關注不同群體獨特需求的理念,以經濟為樞紐轉動地方生活。計畫自2022年10月啟動,每年投入上千萬資源,支持兼具自立與利人精神的小店,足跡遍及臺灣本島與離島城鄉,逐漸在社會各角落帶來迴響。

今年成果發表以「成團,開張!」為題,10家獲選小店齊聚華山,把一路累積的方法與故事向更多人打開,呈現10個正在地方發生的行動。本屆小店的經營型態涵蓋飲食、文化、工藝、環境、循環經濟及社會參與,領域各異,共同之處在於讓原本停下來、散開來,或逐漸被遺忘的人事物重新產生關係:地方因此開始說話,文化開始流動,人重新聚在一起。

作為微型經濟主體,小店靈活發展出多元型態的交流體驗,從量到質,再走向有意識的串連協作,成為社區鄉里的韌性據點。從一間店到一個街區,再從街區擴展至鄉里,大企業觸及不到的人間煙火,就由小店帶來改變。

addLEss把舊衣送回市場、杉恆壹樹讓玫瑰進企業供應鏈

同樣從地方需求出發,兩家獲選小店各自找到不同的熱情領域。

身為母親,也愛買衣服,「addLEss循環時尚」創辦人黃瑾茹不捨衣物因孩子長大或喜新厭舊而閒置,以「讓舊衣重返市場、平價流通」為初衷創辦平台,投入後才發現營運遠比預期複雜。

在addLEss,二手衣須歷經「初篩、細篩、送洗、定價、上架、拍照、入庫」7道工序,並依品質細分為5級。目前平台每月處理的衣物,上架率僅約4成;其餘6成無法上架的衣物,則依特性捐贈社福機構,或轉製為再生衣架等環保商品。

「單純的二手衣買賣,我認為還不足以解決衣物浪費的問題,我想做的是盡可能讓所有衣服都進到循環。」黃瑾茹指出,二手衣產業的流程高度仰賴人工、產能有限,是營運最大的瓶頸,也是她參與「小店永豐計畫」的契機。

#2 永豐基金會
圖/ 永豐基金會

在永豐支持下,addLEss導入AI智慧倉儲、將超商物流納入衣循環生態系,預計處理量可提升至3倍。在參與計劃過程中,她印象深刻的是永豐評審曾說:「我覺得你是想要做一個生態系」,這句話說中她心中所想、令她倍感欣慰。隨著數位後台逐步完備,黃瑾茹期盼串連更多品牌與消費者投入減碳經濟,朝著「讓每件衣服都有去處」的目標邁進。

在高雄杉林,青農王宥勝則把家中原本打算收掉的休閒農場,轉型為有機食用玫瑰產地。

擁有20年餐飲資歷的他,起初將玫瑰製成花醬赴歐洲參賽,沒想到獲得不錯的成果,就此帶著家裡轉種玫瑰,將食用玫瑰嫁接於台灣原生薔薇,種植有機樹玫瑰。「我不想只是當一個年輕的勞動力,而是希望我的投入能為地方帶來新氣象。」王宥勝表示,盼藉由玫瑰提升地方認同感,因此他將大愛商業中心建置作為地方創生基地,讓在地人有地方可匯集、也讓外地人藉此認識杉林。

#1 永豐基金會
圖/ 永豐基金會

隨著產量暴增,玫瑰也成為連結社區長輩的紐帶。周邊客家、閩南與原住民社區的長輩會協助分選、撥花,動動手指、也聊聊天;再結合在地小農契作,產量從年產270公斤躍升至月產1,800公斤,所種植的玫瑰原料更進入知名企業供應鏈,玫瑰果醬與花茶亦獲iTQi星級肯定。

王宥勝坦言,第2屆曾報名未入選,本屆獲選後認為,除了有資金挹注,最大的支持是曝光。在永豐支持下,他將持續優化新設的青農共創基地;短期讓大家知道國產玫瑰可媲美進口玫瑰,長期則期待台灣成為玫瑰輸出國,「希望大家想到台灣有機玫瑰的時候,可以想到高雄杉林!」

小店持續發光,第5屆小店永豐計畫啟動徵選

除了成果發表,本屆「小店永豐故事展」同步於華山1914文化創意產業園區中4B館展出。作為永豐基金會每年匯集地方第一線觀察與土地故事的平台,今年透過10家獲選小店的實踐行動,向大眾展現地方正在萌芽的轉變。

10月3日至4日週末登場的「小店永豐市集」,更集結眾多小店設攤,讓民眾在走逛、品嚐與選購之間,近距離感受扎根在地的鮮活風土。

隨著第4屆圓滿落幕,第5屆「小店永豐計畫」也已正式展開徵選,持續尋找兼具自立與利他精神的在地經營者。永豐基金會將持續提供實質資金、陪伴資源與推廣舞台,支持更多以一間店回應地方需求的夥伴;當更多小店加入,原本散落各地的人事物得以重新連結,地方的未來,也有了繼續發生的可能。

第5屆小店永豐計劃徵選資訊請見官網 https://www.sinopacfoundation.org.tw/sinopac_found/public/event-method.html

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