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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當技術不再是門檻,內容產業如何贏在未來?  2026 亞洲新媒體高峰會「REIMAGINE」前瞻思考十年後的文創生態與賽道
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近來每場產業論壇都在談AI,大多數談的是「怎麼用AI」。這次,我們想換個角度:「為什麼用AI?用來做什麼?十年後內容生態會是什麼樣貌?我們如何佈局?」今年NMEA(新媒體暨影視音發展協會)以「REIMAGINE 想像新視界」為主題,將於11月25日至26日舉行2026第八屆亞洲新媒體高峰會,號召影視內容產業跳脫短期焦慮,以長遠眼光看待未來,邀請影視音、科技、資本與文化決策者進行前瞻對話。研討的重點不在技術的創新,而是希望邀請大家發揮想像、開拓文化創意的未來新視野。

REIMAGINE,啟動想像新視界

「REIMAGINE」意即重新想像,不僅指向內容形式的翻新,也意味著既有流程、組織與商業模式的重組;「想像新視界」,則取「世界」、「視野」與「視聽」等複合意涵,呼應新媒體暨影視音發展的無限可能。

「內容產業最近太焦慮了。」NMEA理事長李芃君指出,對內容從業者與企業決策者而言,當下的焦慮已不再僅是「如何使用不斷迭代的新工具」,而是更關鍵的生存命題:當創作技術門檻被弭平,內容的真正價值該如何被重構?台灣的產業優勢是什麼?協會每年透過年度關鍵字呼應產業發展節奏,走過七屆高峰會,從早期的鼓勵擁抱變革,到去年的韌性突圍;第八屆峰會,NMEA理事長李芃君指出,「我們不想再強調現下追逐AI的焦慮,希望將視野拉長至未來十年,邀請產業領袖談談他們心中對未來的想像與願景。十年後這個產業會呈現什麼樣貌?確立中長期目標,能讓我們更有方向性地穩步前行。」NMEA 秘書長袁支翔則表示:「這將是歷屆以來,思維最自由、最具探索性的一次高峰會!」

五大主軸匯流,勾勒產業共同目標

「AI帶來結構性的改變,它滲透進整個產銷的價值鏈。」李芃君說明,從前期腳本開發、現場拍攝到後期製作,AI的應用日益深入。同時,消費者的娛樂與觀影行為在改變,在步調緊湊、碎片化時間日益增多的生活趨勢下,敘事策略必須順應變化。

在這兩波大趨勢的交互影響下,無論是內容創作、傳播、資本或技術都在尋求新的機會。藉由技術點燃感動,是文化科技的價值與契機,李芃君以太空望遠鏡為喻:哈伯與韋伯望遠鏡同樣觀測外太空,因科技世代不同,展現出截然不同的星空樣貌。「科技是文化的放大鏡,也是轉譯工具,協助我們更好地傳遞對一個故事或創意的描述。台灣是科技島,也是多元創意的孕育地,文化科技絕對是關鍵的核心競爭力。」

本屆高峰會的議程延續NMEA的優良傳統,由全體理監事與產業專家共創研擬,將邀集超過五十位講者、展開五大主軸:「跨域資本新局、內容跨界匯流、AI創作浪潮、多螢幕時代的競合,以及在地娛樂生態系演化」的精采對話。協會也預告多項亮點議程:以AI創作浪潮為例,今年全聯中元節廣告《歸途》,以AI生成視覺搭配真人實拍,引發市場對科技表現與人文情感平衡的討論,高峰會也將邀請主創團隊,分享第一手的創意策略與成果。

內容跨界匯流方面,三立集團內容營運長王淑娟將剖析現象級節目《請世界吃桌》的創作過程,分享如何整合多元資源將在地文化推向國際;在地娛樂生態系則聚焦台灣主要都會區,探討如何與國際影視、音樂、藝文合作,延伸在地文化特色,自然帶動長期的城市品牌價值。此外,高峰會也邀請貴賓分享體育賽事凝聚全民文化認同與 Team Taiwan 的感動經驗,以及木棉花、尖端出版與巴哈姆特組成的「動漫金三角」,對談動漫產業鏈的跨界協作路徑。

NMEA 引領產業對話

回顧過去一年,台灣文化內容展現豐沛活力,如:紀錄片《冠軍之路》記錄中華隊在世界棒球12強賽奪冠的歷程,深化了全民的情感共鳴;截至今年8月20日,國片票房累計達12億元,創下疫情後的高峰。要持續延續這股動能,制度端的協力不可或缺。NMEA長期扮演產業與政府之間的溝通橋樑,持續關注各項政策的推動成效。

放眼國際,日本已將動漫、遊戲、影視與音樂等內容產業列為國家重點產業;台灣則在2023年《文化創意產業發展法》修法時,已將以台灣內容為主的影視音產業提升至國家戰略地位。近期,面對政府發布的「AI新十大建設推動方案」,李芃君表示協會將持續建言,期盼將文化內容產業的需求一併納入國家AI藍圖。

李芃君強調,經濟成長若缺少文化底蘊支撐,難以永續強化國際地位與影響力;在產業生命力最旺盛的時刻,更必須同步鍛造屬於台灣獨特的文化價值與靈魂。「文創產業是由一群有使命感的眾人組成,我們希望能讓台灣的文化力持續提升!」隨著協會即將在2027年邁向成立十週年,她也期許,更多想像中的美好將持續從產業對話中發生。

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