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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不只給技術,更幫忙找市場!中華電信5G加速器如何助零邁移動拓展低碳移動新商機?
不只給技術,更幫忙找市場!中華電信5G加速器如何助零邁移動拓展低碳移動新商機?

企業減碳的下一步,正開始瞄準員工每天「怎麼移動」。

隨著全球淨零浪潮持續推進,企業的減碳計畫已經從辦公室與廠房節能、建置或採購綠電,逐步延伸至供應鏈與員工通勤。瞄準這波「低碳移動」新商機,零邁移動(ZEMO)以自組純電動車隊切入商務接送市場,並借力中華電信的技術、通路與資源,強化服務能力,將既有服務推向更多應用場景,為下一階段的成長找到更多機會。

看見低碳移動商機,零邁用演算法解開電動車隊營運難題

零邁移動創辦人呂學儒認為,電動車是低碳運具,非常適合作為營業用車,但市場上卻鮮少見到由電動車組成的商用車隊,背後的問題不在車輛本身,而是缺少一套適合電動車的車隊管理和營運機制。

畢竟,營業用電動車不像私人用車,可以自行安排用車方式,必須事先做好排程規劃,從客戶需求、接送時間、行駛路線、車輛剩餘電量、充電站位置與充電時間,每一項因素都要考量在內,才能做出最佳安排,確保車隊的營運效率與服務品質。

「所以我們自行研發管理系統,運用演算法與 AI 進行車輛調度與行程規劃,並採取全預約制,減少空車等候時間,」呂學儒說,除了建立精準調度機制,解決電動車商用化的營運難題,零邁移動也進一步思考,如何把「低碳」從車輛本身的特色,轉化為企業看得見、能運用的價值。

因此,零邁移動將每趟行程所使用的電能轉為碳排數據,提供企業作為溫室氣體盤查與永續報告的依據;同時積極提高自身的綠電使用比例,在電動車原有的低碳優勢上,進一步放大企業每一趟用車所能創造的減碳效益。

從連線、車隊管理到溝通,中華電信助零邁強化營運底座

靠著純電車隊與演算法,零邁移動建立起一套企業低碳移動的服務模式,並獲得華碩、微星、宏碁、友達光電、緯創、元太等 30 多家上市櫃企業與機構的青睞。

然而,這只是立足市場第一步,隨著企業客戶與服務趟次持續增加,零邁移動下一階段不只要接觸更多客戶、拓展更多應用場景,更要讓背後的營運能力跟得上市場成長速度,2025年加入中華電信5G加速器,正好為零邁移動補上這塊關鍵拚圖。

雙方的合作,先從強化零邁移動既有服務量能開始,透過中華電信三項解決方案,為團隊日後擴大營運規模打下基礎。

其中,保持車輛的穩定連線,是車隊管理系統的運作基礎。目前零邁移動全車隊與充電站皆採用中華電信物聯網 5G 聯網方案,確保車輛在移動過程中可以穩定回傳地理位置與行車資訊。

零邁移動創辦人呂學儒
零邁移動創辦人呂學儒認為,中華電信不僅連線速度與穩定度高,網路覆蓋範圍也相對完整,能降低車輛在移動過程中遇到訊號死角的機率,這對車隊管理來說尤為重要。
圖/ 數位時代

呂學儒表示,中華電信不僅連線速度快與穩定度高,網路覆蓋範圍也相對完整,能降低車輛在移動過程中遇到訊號死角的機率,「對我們來說,車子能不能隨時保持連線,是非常關鍵的一件事。」他說明,唯有連線不中斷,車輛才能即時回傳訊息,讓後端管理系統隨時掌握最新車況,一旦遇到突發狀況,也能即時因應與調度,避免影響後續行程與乘客服務。

在穩定連線之上,中華電信進一步協助零邁移動提升車隊管理的精細度。透過中華電信車訊平台和車聯網設備,零邁移動不只能即時掌握車輛位置、車況與行車影像,也能蒐集更深層的電動車數據與駕駛行為,並持續回饋至演算法,讓團隊可以做出更好的規劃與管理。

換句話說,這些數據的價值不只在於掌握車輛當下的運行狀態,更能從長期累積的數據中找出最佳使用方式,進一步延長車輛與電池壽命、降低長期營運成本。「這也是為什麼一般營業車跑到 30 萬公里,電池可能就頂不住了,我們可以撐到 50 萬公里的原因之一,」呂學儒分享。

除了強化車隊管理能力,零邁移動也藉由與中華電信的合作進一步優化服務流程,希望降低重複性工作,讓有限的人力發揮更大價值。零邁移動在自家雲端派遣系統上,整合中華電信 TAS 電話語音自動外撥與智慧語音服務,自動發送提醒或通知訊息給乘客,還能理解與判讀乘客需求,並進行初步分類與處理,再將需要真人處理的問題交由客服接手,讓客服人力從「重複撥電話」轉向「處理複雜或棘手的服務需求」。

從 B2B 走向 B2B2C,中華電信助零邁加速打開 C 端新市場

除了從技術端強化零邁移動的服務能力,5G 加速器也從市場端協助團隊接觸更多客戶、拓展新的應用場景。

「最大的改變是,市場對 ZEMO 的認知不一樣了,這讓團隊有機會觸及過去難以合作的企業客戶,推動商業模式從 B2B 走向 B2B2C。」呂學儒分享,過去外界多半將零邁移動定位為企業接送服務,但在 5G 加速器促成下,零邁移動與中華電信福委會合作,提供集團員工自費乘車服務。

這項合作也為購物中心、百貨公司等面向消費市場的企業帶來新的啟發—原來ZEMO也能成為加值服務的一環,為顧客創造差異化的消費體驗。「以往跟他們談合作,對方往往找不到合作切入點,現在完全不同了,」他說。

當服務對象從少數企業客戶走向大量個人使用者,對客服能量、車隊監控與營運穩定度的要求也隨之提高。前述導入的中華電信解決方案,正好補強了這項營運能力,讓團隊更有底氣將服務推向一般大眾,進一步帶動消費端業務快速成長,其中又以品牌官網 D2C的營收表現最為顯著。

呂學儒說明,過去零邁移動的消費端營收,主要來自與第三方業者的合作,顧客比較少直接透過品牌官網下單,加入中華電信 5G 加速器後,推升品牌信任與市場能見度,也讓更多消費者認識零邁移動。反映在營收結構上,透過品牌官網直接銷售給一般大眾的 D2C 營收占比,從2025年的0% 成長到 2026 年的30%。

展望未來,零邁移動希望藉由與 5G 加速器的合作,將應用場景延伸至偏鄉長者共乘、長照接送,或是與自駕車串接,讓「移動」創造更多可能。對零邁而言,5G加速器帶來的不只是技術與客戶,更讓一家具備市場基礎的新創,有機會把既有能力帶進更大的商業市場,找到下一階段的成長機會。

呂學儒透露,加入中華電信 5G 加速後,帶動 C 端業務快速成長,如今來自 C 端的營收已逼近 40
呂學儒透露,加入中華電信 5G 加速後,帶動 C 端業務快速成長,如今來自 C 端的營收已逼近 40%。
圖/ 中華電信

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