號外 突破二維半導體介面瓶頸

(台北內科週報第746期/2026年8月10日-2026年8月16日)

【產學政研連線】在今日,手機、電腦,甚至未來的AI智慧裝置,都需要運算速度更快、耗電更低的半導體晶片。然而,傳統矽半導體技術,已逐漸逼近物理極限。為了解決這個問題,全世界的科學家都在尋找下一代的半導體材料,而「2維半導體」因為薄到只有原子級厚度,被視為延續摩爾定律,讓晶片持續微縮與提升效能的重要關鍵。

目前,陽明交通大學電子物理系/中研院應用科學研究中心張文豪教授團隊,攜手台積電Iuliana Radu博士團隊及陽明交通大學半導體工程學系李宗恩教授,針對2維半導體長期以來面臨的「介面問題」提出解決方案,成功開發出高效能的單層二硫化鉬(MoS2)頂閘極電晶體;這項突破性成果更登上國際頂尖期刊《Nature Electronics》。

▲2維半導體磊晶介面工程示意圖(照片係國家科學及技術委員會提供)。

2維半導體雖有極致薄的優勢,但要讓它真正在晶片裡發揮作用,仍面臨1項關鍵挑戰,亦即為了控制電流,必須在上面鋪1層超薄的「閘極介電層」。這就像要在超薄的紙上再鋪上1層膜,很容易在過程中破壞到紙張表面。同時,這也將導致電子傳輸受阻(電子散射),使得元件效能受到嚴重影響。因此,如何兼顧超薄結構與高速電子傳輸,一直是國際半導體界難以跨越的高牆。而臺灣產學研團隊的創新之處,並不是去尋找另1種新材料,卻是利用「磊晶介面工程」(epitaxial interface engineering),重新設計了這層「膜」的結構。

集3個研究團隊之長,他們利用超高真空技術,先在單層MoS2表面精準鋪上1層超薄的鋁,再經氧化形成厚度僅約0.42奈米的氧化鋁層,作為後續材料生長的高品質基底。而這個只有原子級厚度的完美介面,不僅大幅提升2維半導體與介電層之間的品質,更有效降低電子傳輸阻礙,成功兼顧「超薄」與「跨導」兩項關鍵特性。利用這項技術,團隊製作出的電晶體,在極小的尺寸下展現全球領先的跨導表現,同時具備極低漏電流與優異操作穩定性,展現2維半導體元件邁向實際應用的重要潛力。


能守舊行新 即有精實影響力

(台北內科週報第577期/2023年5月8日-2023年5月14日)

(曾季隆/撰文)【以書會友】現在的公益事業,不是只有善心就能實現造福社會的目標,而必須有創新的思維,但創新對企業已不是簡單的事,對非營利事業(NPO)則更不容易了。如何有好的參考書可借鏡?日前,在智泉資訊公司李鳳珠總經理的引介之下,火速借來「精實影響力」,研讀後,希望藉本文以書會友,和大家共享NPO的創新之道。

話說,在科技產業工作20餘年,先後任職於Google、蘋果、財捷(Intuit)等全球企業及新創公司的張安梅,曾任美國國際開發署(USAID)創新長、美國全球發展實驗(US Global Development Lab)首任執行董事、美慈組織(Mercy Corps)創新長,以及美國國務院全球婦女問題辦公室婦女與科技資深顧問。她將科技產業的創新經驗,帶到了NPO,展現不同的運用模式。

張安梅在「精實影響力」(Lean Impact:How to Innovate for Radically Greater Social Good)的書中前言表示,「雖然網路搜尋並不是Google的發明,但它透過測試、學習和更快速的迭代改良(iterating),超越所有競爭對手。所以Google的各種產品才會持續進步,整個系統也是逐年改良進步。我就是帶著這種觀點和態度來到伊洛瓦底江三角洲。我總是忍不住想問,這麼做有效嗎?我們能不能做得更好?我們可以幫助更多人嗎?而且能不能永遠改變整個體系?」

請注意!創新,是個持續的過程,而不僅僅是個專案。它的精神在於「創」,而不一定在「新」。最重要的是,要抱著「迭代改良(iterating)」的態度,不斷的運用思維、解決問題!固然,解決問題是創新的目的,可是解決問題要先找到真正問題的所在;不能看到「黑影」就「開槍」!問題的真相,有時是複雜又隱晦的,有時也許是簡單到一般人視而不見的。這,真是問題啊!

書中,作者舉很多實例,讓人得知怎樣發覺問題的真相,例如,豐田的「問5遍為什麼」,對問題深入探討,她也強調地說:「探索問題,是為了找出問題的根本原因。無論答案將帶領我們通往何方。要是不先停下腳步深入探索潛在因素,可能會為了修正解決方案而浪費許多時間,最終僅僅解決一些表面症狀,卻無法持續發揮影響力」。

▲張安梅所寫的「精實影響力」一書(圖係取自天下文化)。

社會創新的不易,就在它不像科技的創新,張安梅問說:「科技的進步不僅顛覆我們生活的各個面向,解決大小問題的各種方法也年年突飛猛進。摩爾定律(Moore’s Law)正顯現出這種持續進步、毫不鬆懈的力量多麼驚人,過去50幾年來,這套定律準確預期晶片上的電晶體集成數量每兩年增加1倍,運算能力也因此出現指數級成長。那麼當我們解決那些世界上最棘手的問題時,為什麼不能像電腦晶片一樣勇猛精進呢?軟體產業從封膜盒裝上市變成雲端販售時,掀起一陣創新大浪」。她提出的問題,值得進一步的思考。若能找到問題的真正所在,那就會有跳躍性的進展了。

全書最應重視的是,張安梅提出1套名為「精實影響力」的創新方法如下:一、設定遠大目標:不要只著眼於已經能做到的事,勇於做出改變;二、從小規模做起:經由反覆迭代改良,長期下來更能帶來巨大成效;三、持續不懈追求影響力:不斷探索問題,而非執著於解決方案。

對於上述最好的印證,可舉姚仁祿的「『精實影響力』與我的『慈濟經驗』」文中所言,他表示,「多年觀察,我體悟『創新』是慈濟的『成長基因』。這樣的創新基因,讓1966年創立的慈濟,通過1991年孟加拉水災的因緣,開始在全球幫助受災者紓困。如今,足跡已遍及120餘國。『慈濟創新』來自年僅29歲的創辦人,青年證嚴法師『守舊行新』的創新理念」。

新的枝葉,絕對不能離開舊的土壤,但只有「守舊」就不是創新,而「行新」的「行」,正是發芽展葉的必經之道!這「行」,也必然根植於「舊」之上!姚仁祿指出,「守舊,是守著2500年前,釋迦牟尼佛倡導的『菩薩道』(見聞有人受苦,就要無私救助)的古典概念;助人者除能獲得心靈歡喜,助人者的無私,更能促成性靈的淨化,降低貪念,因貪念是造成人類痛苦3大根源之1。行新,是1966年開始,在台灣花蓮,慈濟在各種困頓環境限制的條件下,找到可以令人們走上菩薩道『無私付出』的方法,與書中所言Think Big、Start Small、Seek Impact 3項,相互呼應」。

(本文作者係身心靈健康管理公司執行長,也是本報發行人,逾半世紀來,始終為創新報業經營模式,付出大半生心力,更將見證台灣走上驅動媒體改善社會的新時代)