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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以數位公共建設金流平台為橋樑,打造民眾、商家與銀行共贏生態圈
以數位公共建設金流平台為橋樑,打造民眾、商家與銀行共贏生態圈

在中央銀行與財金公司引領下,數位公共建設金流平台不僅整合「TWQR」,更連通銀行與民間電支機構,透過統一的QR碼「TWQR」,以「跨機構、一碼付」、「款券合用」、「跨境支付」以及即將上線的「多券合用」等功能,讓很多部會的券,甚至是金融機構發行的,都可以一起使用,逐步吸引民眾、商家與金融機構加入,民眾能即時使用、商家快速收款,銀行也能結合金融服務創新。隨著「TWQR」平台成熟,2026 年應用場景也從生活消費、公共繳費拓展至交通運輸等領域,形成涵蓋支付與生活服務的數位金融生態圈。

「數位公共建設金流平台」讓政府能運用既有的金融通路,完成艱鉅的數位政策推展,數位化取代紙本作業,不僅提升發放效率,更能大幅節省印製與回收的行政成本。對民眾而言,領取補助不再受時間與地點限制,免去紙本券排隊、保管不便的痛點,輕鬆取得「全時服務」,真正做到「數位領券免排隊、消費折抵更直覺」。為響應政府推動非現金支付的目標、打造更普惠的金融環境,玉山銀行率先將數位公共建設金流平台整合進玉山 Wallet App,於 2025 年 1 月推出「數位券」服務,同時,也領先同業推出「券+點+支付」整合付款功能,民眾可以在 App 內完成登記、領取與使用政府補助,並在 TWQR 與台灣 Pay 商店消費抵用,大幅簡化支付流程。

玉山銀行個人金融事業總處資深副總經理林榮華表示:「我們很重視客戶體驗,整合數位公共建設金流平台後,民眾不僅能透過玉山 Wallet App 領取各類政府補助券,例如客家幣,還能透過玉山電子支付與玉山 e point ,一鍵完成『券+點+支付』合併付款。」未來,玉山銀行也將與特約商店合作,透過「數位券」服務,發送更多數位優惠,讓商家能更容易推動數位行銷並提升支付體驗。

玉山銀行個人金融事業總處資深副總經理 林榮華
玉山銀行個人金融事業總處資深副總經理 林榮華
圖/ TWQR

以TWQR為核心,打造多方受益的數位金流生態圈

過去,面對不同政府機關發送的消費券或振興券,民眾常需要在不同平台登記、領取與使用,不僅流程繁瑣,商家核銷程序也相對複雜。為了解決這類問題,政府積極建構「數位公共建設金流平臺」,整合部會、地方政府與銀行,讓政策補助與振興措施更智慧,從三個面向共創生態系多贏:

提供民眾更便利的「全時服務」:民眾領取跟使用補助券不再受限於時間與地點,真正做到「想領就領、想花就花」。

玉山銀行信用卡暨支付金融處處長張正志進一步解釋,傳統的紙本券除了領取時間與地點受限,還有排隊等候、保管不易與使用不便等問題,即使金融機構推出數位券,民眾也面臨需要下載不同 App 才能使用的狀況。「整合數位公共建設金流平台後,民眾不需切換平台,即可在同一個 App 內完成電子支付、數位券與點數的整合付款。」

協助商家簡化核銷流程並增加客源。舉例來說,玉山銀行特約商家無需更改既有系統,也不用支付額外費用或重新簽約,可以原有收單系統完成收款與核銷,大幅降低導入門檻;此外,玉山銀行亦積極打造好玩、有趣、高互動性的數位券行銷活動,商戶可以透過參與這類活動提升曝光、接觸新客群,進而創造新的營收機會。

玉山分享不僅2月的「一馬當先好運金」活動帶動 10 倍流量,3月推出的「2026新年數位任務挑戰賽」等活動也吸引大量客戶參與,創造民眾、商家與玉山的共贏。對金融機構而言,則是擴大支付場景與深化客戶關係的關鍵平台。透過 TWQR 約 60 萬家商家通路,銀行等金融機構不僅能提升客戶使用頻率,也能逐步建立點數與支付整合的生態圈。

玉山銀行的作法是將數位公共建設金流平台與玉山 Wallet App 整合在一起,開通電子支付並綁定支付工具,藉此引導客戶多加使用玉山 Wallet App,以及透過 TWQR 通路優勢以及交通(乘車碼)跟生活繳費場景應用等方式提升客戶往來頻次與增加跨售機會。「根據我們的統計數據,玉山電子支付帶動玉山銀行開戶的數量,是其他錢包的 6 到 10 倍。」

民眾透過玉山Wallet掃描TWQR,即可在消費場景中使用一鍵完成「數位券+點數+支付」合併付款
民眾透過玉山Wallet掃描TWQR,即可在消費場景中使用一鍵完成「數位券+點數+支付」合併付款
圖/ TWQR

TWQR數位券再進化:從優惠工具、場景金融到實現精準行銷

對玉山銀行來說,整合數位公共建設金流平台不僅是優化民眾領取與使用消費券與振興券體驗的重要工具,更是實現多元場景金融、貫徹精準行銷的重要平台。舉例來說,相較於沒有精準分眾的活動,透過數據分析遴選出的玉山特選用戶領券繳費折抵的轉換率超過 8 成、重購率逾 7 成,成效十分亮眼。

張正志面帶微笑的說:「未來,我們將以系統平台為核心,由跨部門籌組的科技聯隊以數據分析跟 AI 持續優化行銷成效,打造差異化服務體驗。」例如,計畫推出行銷智能化服務:不用人工事先挑選名單,當客戶行為樣態觸發系統預判條件,AI Agent 便會智能發券,提供專屬禮遇。

總體來說,TWQR數位券讓支付更簡單、更智慧,也讓政策補助落地更快速,也為銀行與民間支付合作提供舞台。而玉山銀行除透過舉辦與TWQR相關活動引流、吸引客戶申請數位券服務,更透過平台將獎勵回饋發送到玉山 Wallet App,協助客戶開啟使用電子支付服務,使用後將再度獲得回饋進而養成使用習慣,爾後,以有趣且高互動的客戶經營方式,引導客戶從使用一個銀行服務擴展到使用多個服務,發揮獲客、活客、留客與悅客的正向循環,更好實現跨生態多贏。

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玉山銀行個人金融事業總處資深副總經理 林榮華(右)、玉山銀行信用卡暨支付金融處處長 張正志(左)
圖/ TWQR
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