國立教育廣播電臺
科技新潮流 主持人:季潔
專訪本系林育儒老師
半導體製程(I):為什麼是矽?
播出日期:2023/01/16
半導體的材料,為什麼要用矽?
電路的世界是一個數位的,是零跟一的一個世界,那零跟一,我們會用材料,希望一的時候是,像導體。零的時候是半導體。
半導體的材料有分:三五族的半導體跟四族的半導體。
三五族的半導體,就是第三族和第五族形成的化合物,三五族的半導體,其實我們大部分用於雷射、LED、通訊等這一方面,我們都會用三五族的半導體。
矽,四族的半導體,通常用於普通的一些邏輯元件,矽能不能像LED這樣發光,其實是不可以的,那我們用矽的原因呢,是因為矽在製成上面很便利,所以我們會用到矽來做晶圓代工電路IC的一個材料。
矽便宜、簡單又好用,所以今天半導體的主流還是以矽為主。
半導體製程(II):微觀的世界
播出日期:2023/01/17
半導體製程的微觀世界,先從電晶體這種電路開始講起,我們經常看到的電路,會有電晶體、電容、電阻這些零件把它拼湊在一起。
所有的電子零件把它微小地放在IC上面,在歷史上的第一位做成這樣子IC的人,叫做Jack Kilby,他也得到2000年的諾貝爾物理獎,他做出第一個之後,大家一直會想要把它縮小化。
大家都聽過蠻著名的摩爾定律,摩爾定律就是在每18個月裡面,在同樣面積大小的IC裡面,我們的電晶體會增加一倍。
大家經常會聽到曝光機,它細小到奈米級,大概是我們頭髮的一萬分之一倍,之後曝光要做一些移動,移動時要去做對準,對準時的精度就非常非常重要。
因此,微觀的世界並不是說大家所想象的那麽簡單,什麼都縮小化,其實它也要有技術來進行支撐,才會讓我們的半導體的進展可以一直往下走下去。
半導體製程(III):從研發到量產
播出日期:2023/01/18
半導體的製成從研發到量產,研發人員通常需要具備電機、物理、化學等專業領域,透過專業的知識來研發電晶體,並將電晶體整合在一個IC上面。
完成IC之後,會去做一些驗證,做出來可能就只有一片IC的成功,而一片晶圓的成功之後,希望一次可以生產很多晶圓,透過買很多機器來做這一件事情,那要做這件事情,就必須要複製很多的生產線。
有一條產線出來,怎麼去複製第二條、第三條的產線出來?而且生產出來的晶圓,都會是一模一樣的狀態,所以研發成功代表著量產成功,但研發成功不代表著我們的這一間公司會賺錢,因此研發其實跟量產是同等的重要,你要研發的出來,才能量產,研發出來但不能量產,是完全是不行的。
智慧製造(I):物聯網
播出日期:2023/01/19
物聯網的架構其實可以分成感測層、網路層、應用層,感測層是今天要看到、要聽到、要摸到,才能有這一方面的資訊,才能跟人家講,所感受到的是什麼東西,才能跟別人去做一個分享。
人跟人之間的溝通,就必須要透過一個傳輸,或許是無線網路,或者是一些在工業上所說的各種的一個通訊協定去聯絡這兩個物體之間,去讓彼此知道對方所要表達的是什麼,最後會有一個應用層,這個應用層就是我今天收集到的這一些對方的一個資訊之後,我要把它拿來做些甚麼應用?
比如說今天大部分老人家在家裡跌倒是很危險的,那麼就可以裝設一個加速規的感測器,只要有加速的動能,感測器就會傳出訊號,然後就會傳輸到雲端裡面,雲端的應用層會有一個model,它會知道是老人跌倒了,它就要趕快做一個處置,通知家人或通知119或通知醫院,像這樣子就是很簡單的物聯網的運用。
智慧製造(II):人工智慧
播出日期:2023/01/20
今天的主題是人工智慧,在物聯網收集的資訊,會做一些分析和應用。
而人工智慧就是幫它裝上一個大腦,我不是要這一種邏輯式的思考與反應,要的是用大腦去推理,在工業上會設定一個溫度目標,這個目標如果達到了,我們就會讓它降溫,加熱器就會關掉,這一種就是一個物聯網的運用。
但是,工廠裡面除了溫度,還有像濕度與很多的參數,而這些參數要全部結合在一起,其實是需要有一個大腦去對它做思考,那我們這個大腦,就會是一個人工智慧,透過一些演算法、深度學習,或者是專家系統來做這樣的一個工作。
用物聯網所收集來的資訊加以運用,把它做分析,然後形成一個model,只要新的訊息上來,對它做一些推論分析,我們就可以下決策給設備,,這一種就是人工智慧,它對工業上的進展是非常的重要。