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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把技術變成實際訂單!中華電信 5G加速器攜手新創 推動 AI 與數位韌性應用落地
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不少新創團隊普遍面臨技術成熟,但難以找到實際應用場域或跨越市場導入門檻的機會,使創新停留在概念驗證階段。對新創而言,能否進入適合的產業平台並對接市場需求,往往是推動成長的關鍵。

為了成為新創最強後盾,中華電信日前啟動「2026第八屆 5G 加速器」徵選活動。此次除了提供技術資源、場域驗證與企業媒合機會,更設置 「AI 創新特別獎」與「海地星空特別獎」,希望結合自身龐大的 5G 生態圈與產業資源,協助潛力新創把創新技術真正推進市場,加速走向商業落地。

中華電信舉辦「2026數位創新應用系列賽」宣告記者會,中華電信簡志誠董事長致詞
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圖/ 中華電信5G加速器

中華電信5G加速器:不只給資源,更幫新創找到市場

自 2018 年成立至今,中華電信 5G 加速器已累積輔導超過 80 家新創團隊,合作領域也從早期的 5G 應用,逐步延伸至 AI、資通安全、量子運算、數位娛樂、運動科技、創新永續、通訊基礎建設等不同面向。在這過程中,中華電信 5G 加速器逐步摸索出與其他企業加速器不同的定位:不只提供資源,更協助新創理解市場、對接客戶,讓技術真正走向商業落地。

也因此,中華電信 5G 加速器引進導師輔導(Mentor)機制,由公司內部主管擔任新創導師,協助潛力新創理解客戶痛點,更進一步把新創帶進實際市場。當既有客戶出現需求時,若新創有符合該需求的解決方案,中華電信便會協助對接客戶,形成所謂的業務協作,為新創帶來新的商機。目前已有超過 20 家新創透過與中華電信的業務協作,將技術轉化為實際訂單與營收,逐步走向規模化發展。

中華電信董事長簡志誠認為,AI時代的關鍵在於「應用落地」與「價值實現」。中華電信期許透過 5G 加速器徵選活動,向廣大新創團隊開放技術資源與實證場域,使其能從概念走向實作,進一步邁向產業化,構建共榮的AI創新生態系。

中華電信5g加速器徵件
一系列輔導資源 X 實證應用落地 X 展會人脈資源鏈結
圖/ 中華電信 5G 加速器

AI、數位韌性成主軸!中華電信 5G 加速器鎖定八大創新場景

延續這樣的理念,中華電信 5G 加速器在舉辦今(2026)年的徵選活動時,瞄準當前產業轉型的關鍵科技,定出數位韌性、智慧驅動、永續未來三大徵選主題,並向下延伸八大應用場景,包括海地星空、智慧製造、智慧醫療、智慧交通、數位娛樂、運動科技、資通安全及創新永續。

除了根據產業趨勢擬定徵選主題,中華電信也擴大去年新設的「特別獎」機制,期以「AI 創新特別獎」與「海地星空特別獎」,鼓勵更多新創團隊投入 AI 應用與新世代通訊網路創新。

從歷屆加速器輔導成果來看,除了有不少團隊與中華電信展開業務協作,還有超過 10 家新創入圍台灣各類 AI 大賞與指標性競賽,顯示中華電信所遴選的新創團隊,確實具備相當高的市場潛力與技術能量。也因此,中華電信今年持續辦理 AI 創新特別獎,為新創提供更多資源與支持,加快其商業落地與市場拓展的腳步。

由於台灣新創的創業主題日趨多元化,除了 AI 應用外,也有越來越多團隊開始投入通訊、網路與數位基礎建設相關領域,對此,中華電信特別設立「海地星空特別獎」新獎項,鼓勵更多新創投入發展創新網路應用,尤其在防災、救災、智慧城市與公共服務等面向,希望以中華電信的韌性網路架構為基礎,結合新創的創新應用模式,為民眾帶來更美好、便利的生活體驗,共同厚植整體社會與國家的數位韌性。

中華電信加速器8大徵件主題
中華電信加速器8大徵件主題
圖/ 中華電信5G加速器

不只拚 AI,更提前布局 6G!中華電信新增「海地星空特別獎」

這項新設立的「海地星空特別獎」,背後其實也呼應中華電信近年持續推動的「海地星空」戰略布局。考量到全球地緣政治風險升高、極端氣候頻繁,加上台灣本身位處地震與天然災害頻繁地區,因此中華電信近幾年積極投入發展海纜、光纖與行動通訊、微波及衛星通訊,打造互為備援、多層次的韌性網路。

這樣的戰略不僅為了回應當前需求,更能替未來 6G 時代提前打下基礎。中華電信以 AI、衛星與多層次網路技術為核心,再透過5G加速器平台與今年新增的「海地星空特別獎」,發掘具潛力的新創團隊與創新應用,讓技術在發展初期就能進入實際場域驗證與商業化探索,並協助串聯產業需求與市場機會,發揮5G加速器作為創新技術落地平台的價值。

對於正在尋找場域驗證、企業合作與市場機會的新創團隊而言,「2026 第八屆中華電信 5G 加速器」不只是一次競賽,更可能成為下一階段成長的重要起點。只要與海地星空、智慧製造、智慧醫療、智慧交通、數位娛樂、運動科技、資通安全及創新永續八大應用場景相關的新創,皆可踴躍報名,與中華電信一同搶進 AI 與數位韌性時代的新商機。

>>2026 第八屆中華電信 5G 加速器

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