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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從企業到政府,圓剛科技以MIT高資安打造頂級影音防線
從企業到政府,圓剛科技以MIT高資安打造頂級影音防線

從企業、政府的遠距會議,到國境通關與高度精準的手術現場,視訊鏡頭、麥克風影像擷取設備在各行各業中無所不在,一場隱形的資安革命也悄然發生。隨著全球地緣政治升溫,供應鏈去風險化浪潮席捲,加上資安事件頻傳,影音設備已不再是單純的硬體周邊,而是接入企業核心網路的通道,任何漏洞都可能成為企業或國家級的資安破口。

這也讓企業和政府採購思維產生根本性轉變,如今不再一味追求便宜,而是要兼具信任、品質與高資安,台灣影音直播設備龍頭圓剛科技,便以 MIT 研發製造,築起乾淨透明的供應鏈高牆,更以「三個 100%」的高品質承諾,成為企業、政府最安全的影音設備後盾。

不打價格戰,以三個 100% 建立透明供應鏈

這股從「價格」走向「信任」的市場轉變,圓剛科技全球品牌行銷處處長蔡柏輝非常有感。他透露,過去企業與政府採購影音設備時,往往以 CP 值為優先考量,以前第一句話問︰「鏡頭解析度多高?價格多便宜?」,現在卻問︰「這台設備的韌體是哪裡寫的?晶片來源乾淨嗎?會不會有資安後門?」「現在採購完全不一樣了,他們更重視產品的信任感和高資安,還有供應鏈是否絕對穩定。」

外界對圓剛的印象,或許還停留在直播主螢幕後、在台灣搶下超過九成市占的影像擷取設備,但事實上,圓剛深厚的影音技術早已延伸至政府、國防、金融、醫療與高科技等產業中。面對市場上的低價競爭,圓剛不打價格戰,而是以「百分百 MIT 研發製造」、「高品質」與「高資安」為訴求,為無數對安全極度敏感的企業與機構,打造可信賴且極致穩定的影音解決方案。

蔡柏輝表示,圓剛堅守「三個 100%」:100% 研發透明、100% 供應鏈可追溯、100% 嚴格品質把關。市面上九成影音品牌都是貼牌採購,但圓剛成立 36 年來,始終堅持在台灣進行產品研發與製造,從來源就建立更透明、更可控的管理機制,嚴格篩選非紅供應鏈,從源頭杜絕潛在的資安後門風險,成為客戶最安心的「台灣優選」品牌。

圓剛科技全球品牌行銷處處長 蔡柏輝
圓剛科技全球品牌行銷處處長 蔡柏輝
圖/ 數位時代

圓剛不僅擁有自己的研發團隊,也建立自主驗證實驗室,產品出廠前必須經過長時間的散熱與壓力測試、靜電防護、電磁相容性驗證等,以車規與工業級標準打磨每一台設備,消除瞬間黑屏或當機風險,確保設備在會議室、指揮中心、教育場域及政府機關等多種環境中,都能長時間穩定運作。

當市場出現新的資安漏洞或作業系統更新帶來的相容性問題,圓剛也能迅速回應,在最短時間內完成韌體修補、測試並推播更新,把客戶的維護成本降到最低。正因為對產品穩定度有著絕對信心,圓剛針對政府及產業應用相關產品,提供最高五年的品質保固保障,這更是其他貼牌廠商完全無法提供的承諾。

工業級高品質表現,滿足企業多元場景需求

正是這份堅持,讓圓剛的影音設備能在眾多要求高資安、高品質的專業場域落地。以國境安全為例,民眾在邊境通關的臉部辨識系統,就是採用圓剛高畫質 4K 視訊鏡頭(PW515),可精準自動對焦,大幅降低光線干擾,提升臉部辨識成功率與通關效率。在查驗包裹與貨物的 X 光機上,也採用圓剛的影像擷取卡(GC571),以零延遲、無壓縮的高清細節,提供最真實的影像,成為邊境防毒防私的第一線眼睛。

圓剛 PW515 可精準自動對焦,大幅降低光線干擾,提升臉部辨識成功率與通關效率。
圓剛 PW515 可精準自動對焦,大幅降低光線干擾,提升臉部辨識成功率與通關效率。
圖/ 數位時代

在國防單位和國家科研機構中,不論是遠距視訊會議,或是戰情傳遞,不少重要會議導入圓剛的視訊鏡頭和智慧降噪會議揚聲器(AS315),避免因藍牙等無線傳輸,在半路被攔截資訊封包,同時滿足通訊清晰、不中斷的需求。

在高階醫療場域,圓剛展現了對影像細節的極致要求。以微血管超音波為例,由於臨床判讀極度依賴影像還原度,些微的色偏或失真都可能影響醫師診斷。圓剛專業級影像擷取器(GC535)透過 4K 解析度與 RGB24 無損色彩還原技術,能將最原始、無壓縮、不偏色的精細畫面傳輸至系統,協助醫師進行精準判讀。考量到醫療設備需長期高強度運作,全機以金屬工藝打造,可高效散熱,確保在任何嚴苛環境下都能運作穩定。

圓剛的高階擷取盒(GC535)支援 4K 高畫質、RGB24 無損色彩還原,協助醫師進行精準判讀。
圓剛的高階擷取盒(GC535)支援 4K 高畫質、RGB24 無損色彩還原,協助醫師進行精準判讀。
圖/ 數位時代

在金融領域,圓剛的 4K 視訊鏡頭也用於銀行的自動開戶機台,滿足金融業嚴苛的遠端身分驗證與銀行級資安防護。而台灣 IC 設計大廠和車用導航大廠,在研發階段檢測 HDMI 影像訊號時,也採用圓剛的擷取設備,進行無壓縮的影像採集,確保出廠時產品品質毫釐不差。

持續深化影音技術,打造極致安全順暢體驗

從合規晶片、台灣製造到硬體無隱藏連網模組,圓剛一層層打造嚴密的資安屏障,「圓剛不只是賣視訊設備的硬體廠商,更是國家級與垂直產業中,最值得信賴的影音安全防線,」蔡柏輝說。

未來這個防護網也將持續進化,讓設備變聰明,但資料不出門。過去要做到智慧降噪、自動對焦追蹤或多畫面切換,常需依賴外部軟體或雲端運算,這對資安敏感的企業來說是極大隱患。未來圓剛的商用擷取卡與視訊鏡頭,將直接在硬體本機上完成所有影像與音訊的智慧處理,無論是消除會議室外的雜音,或是廠務檢測設備時瞬間抓取細節,所有運算都在設備內一秒搞定,蔡柏輝強調︰「一個封包、一張畫面都不需上雲端,這才是政府、企業、金融與國防真正敢用的智慧影音。」

針對現代企業裡的複雜運作環境,可能同時存在不同的作業系統與各類專用機台,圓剛也將持續以「隨插即用」(Plug-and-Play)與極致相容性為核心,讓設備無縫對接產業既有的會議軟體、醫療儀器、銀行櫃員機或軍警戰情室。客戶不需打掉重練,就能輕鬆獲得國家級的影音傳輸品質與資安防護,成為企業各種設備的萬能影音樞紐。

蔡柏輝堅定地說︰「圓剛未來目標非常明確:『讓商用影音導入變得極致順暢,讓資安防護做得滴水不漏。』」當數位轉型邁入資安至上的全新紀元,圓剛將持續以「MIT 信任」、「高資安」、「高品質」三大防護,做全球企業最值得信賴的影音後盾。

圓剛科技將持續深化影音技術,打造極致安全順暢體驗,讓商用影音導入變得極致順暢,讓資安防護做得滴水不漏
圓剛科技將持續深化影音技術,打造極致安全順暢體驗,讓商用影音導入變得極致順暢,讓資安防護做得滴水不漏。
圖/ 數位時代

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