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
往下滑看下一篇文章
從「製造中心」到「亞洲NASDAQ」!詹文男揭示創新籌資平臺的附加價值與關鍵策略建議
從「製造中心」到「亞洲NASDAQ」!詹文男揭示創新籌資平臺的附加價值與關鍵策略建議

面對國際地緣政治的「去風險化」浪潮之下,長期觀察臺灣產業發展趨勢的數位轉型學院院長詹文男建議,臺灣不能再依賴單一的製造能力來換取戰略保障,而是將國家戰略從「製造中心」升級為「技術與系統整合」的樞紐。

在此背景下,金管會、證交所與櫃買中心共同成立的亞洲創新籌資平臺,詹文男觀察該平臺的價值,絕不僅是為資本市場引進活水,更能放大產業附加價值,成為驅動臺灣產業整合的關鍵引擎,打造下一波更多護國群山。

亞洲創新籌資平臺可望創造的三個附加價值

亞洲創新籌資平臺的核心宗旨,希望在臺灣本土打造「亞洲的NASDAQ」市場板塊,詹文男認為除了「籌資」的任務之外,其實平臺更可以扮演產業轉型的重要角色,進一步擴大其附加價值,其中可以體現於以下三個面向。

首先是先前美國商務部長提出「美臺晶片產能五五分」的主張,詹文男認為臺灣不能只靠單一「矽盾」作為我國戰略的屏障,也就是調整「重製造、輕解決方案」的現狀,讓製造轉向技術及解決方案的綜合發展,成為我國的新籌碼。隨著亞洲創新籌資平臺的建立,加上精進創新板上市及交易制度,開放當沖交易,提升創新板規模及流動性,都能讓更多具備利基技術的企業有機會進入資本市場。

第二個是亞洲創新籌資平臺能成為「軟硬整合」與「以大帶小」的創新引擎。詹文男指出,臺灣有數家市場領頭的電子硬體製造商代表,亞洲創新籌資平臺能進一步驅動這類科技業者與新創企業合作,例如以大帶小模式,當新創技術獲得大廠的認可,進而藉助大廠的商業人脈,打進全球大型客戶的供應鏈合作網絡,讓新創開發的技術方案與服務,有更多機會在全球落地。

詹文男認為第三個附加價值,有助於加速中小企業的AI轉型及數位化落地。他觀察臺灣多數中小企業仍處「數位化」階段,加上目前政府積極推動「百工百業用AI」,當越多加入創新板的企業推出類似AI as a Service的解決方案,能讓資源相對不足的中小企業,以較低門檻、不需高成本導入AI解決方案,又為新創企業帶來實際營收。「此模式促使新創和中小企業的Win-Win局面,同時驅動產業朝向AI轉型的助力,」詹文男補充道。

勿為上市而上市!登板企業應具備「全球思維」與「治理韌性」

不過對於渴望進入資本市場的創新經營團隊,詹文男院長也提醒,切忌把「募資作為單一手段,上市視作唯一目標」。詹文男提供企業創辦者幾個思考方向,第一是確立全球市場目標,臺灣可當成實地試驗(Field Try)和建立最佳實踐(Best Practice)的試煉場,但也建議新創在發展初期以全世界市場為目標,募資的規劃也可以從全球市場的角度出發,確保產品應用在國際市場獲得青睞。

第二是提升透明度與公司治理能力。上市後,投資人會高度關心公司治理及獲利能力,若要提升流動性,新創必須加強企業的透明度。因此詹文男院長強調,千萬不要「為上市而上市」,而是要有一個完整的規劃並依據目標按部就班,資本市場會給予相對的回饋。另外他也建議平臺針對上市前的企業,能提供「治理的輔導」,而非僅是「程序上的協助」,協助新創導入更健全管理制度。

建構亞洲NASDAQ的驅動引擎,給平臺的三大策略建議

因應亞洲創新籌資平臺成立後,迎來創新板交易制度改革、放寬外國企業上市櫃規範、帶動轉板彈性、鼓勵大眾參與等多項舉措。在此基礎之上,詹文男分享三大策略建議,期許平臺日後運作持續成長茁壯。

首先是強化非傳統資訊揭露,提升市場流動性。詹文男觀察創新板企業多處早期發展階段,傳統財報資訊較不足,導致降低投資人進場意願。為了強化流動性,他建議主管機關要求企業揭露更多反映成長性的實質指標,例如使用者數據、研發進度、商轉里程碑或專利成果。透過降低資訊不對稱,以活絡交易量。

第二個建議是建立研究報告體系,深化產業洞察。由於創新板企業的研究報告仍稀少,導致價格難以反映基本面,降低機構投資人的參與意願。詹文男認為平臺可透過獎勵機制、研究補助或資料庫資源的方式,邀請投信、券商或研究機構成立專責團隊,藉由定期提供具產業洞見的研究報告給投資人參考。

第三個方向是促進制度國際化,吸引跨國創新企業來臺上市。詹文男表示,「亞洲創新籌資平臺不僅是鼓勵臺灣企業在地上市,也希望吸引國際創新企業走進來。除了持續制度鬆綁開放,也要讓制度與流程國際化。」他舉例,推動跨境申報文件與流程的全面英語化、提供具預測的審查流程、以及稅務制度透明化,讓臺灣在全球資本競爭持續脫穎而出。

對於亞洲創新籌資平臺的最終期許,詹文男認為其價值可從「募資導向」轉向「品牌導向」。一方面讓全球瞭解臺灣除了半導體之外,還有領先的解決方案,進而建立起全球市場對我國產業的信任;另一方面,強化「說故事」能力,讓登板的企業協助全球打造AI及ESG「雙軸轉型」,進而建立起嶄新的國家形象。透過上述的努力,相信臺灣將能持續造山,確保下一波的護國群山如春筍般持續成長茁壯!

登入數位時代會員

開啟專屬自己的主題內容,

每日推播重點文章

閱讀會員專屬文章

請先登入數位時代會員

看更多獨享內容

請先登入數位時代會員

開啟收藏文章功能,

請先登入數位時代會員

開啟訂閱文章分類功能,

請先登入數位時代會員

我還不是會員, 註冊去!
追蹤我們
一次搞懂Vibe Coding
© 2025 Business Next Media Corp. All Rights Reserved. 本網站內容未經允許,不得轉載。
106 台北市大安區光復南路102號9樓