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第4屆孫運璿學術獎收件延長至本年9月30日截止        110年表揚傑出人士已開始接受推薦, 收件截止日為本年9月30日,        

 

五年二班
2006/5/1    16:06:00
呵呵,先放個預告片。

我會在這個主題下面,介紹一下甚麼是半導體,甚麼是積體電路,又為什麼是用矽這個材料。然後介紹摩斯家族的成員,誰是NMOS、誰是PMOS、為什麼又跑出個CMOS。連帶介紹一下摩斯家族的發展史。

我盡量用白話文講,順便當明年通識課程的測試。有些不夠嚴謹的地方,請行家見諒。

五年八班
2006/5/1    16:08:00
拿好板凳...坐第一排...老師由淺至深講解, 我們受益良多^o^

前幾天我有看到一系列的書(關於半導體與高科技等系列): 新陸出版社, 曲威光 著作(關鍵字輸入作者名稱就可以看到了), 作者之前是把那一系列的書拿來當作通識教育的課程, 52老師可以參考一下

五年二班
2006/5/1    16:08:00
謝謝五年八班提供的資料,我會去書店看看實際內容。

但是,如果那書寫得很好,本店是不是該關門了?

天哪,不到一天就面臨夭折的危險。

苦命哪!

五年八班
2006/5/1    16:08:00
TO 五二老師,

您放心, 書寫的還是太過艱澀,且內容太多太廣, 您還是有市場的...我手上有, 目前暫時用不到, 過幾天借給老師參考

may
2006/5/1    16:08:00
[摩斯家族]∼∼
還以為是MOS BURGER??哈哈!

wendy
2006/5/1    16:08:00
不要說我和 may 是 twins!有共同心電感應;
我相信多數同學看到此 topic 
都會認為∼好吃、熱量低、口味多的[摩斯漢堡]!

不知我如此說,五二大哥會笑我們∼沒常識! 

五年二班
2006/5/1    16:08:00
這就是我用這個標題的用意,先把人騙進來再說。
耶,成功了!

發言顯現的順序好奇怪,得自己根據第一欄的時間排序,好辛苦喲。

五年二班
2006/5/1    16:08:00
先來講講甚麼是積體電路(Integrated Circuit, IC)好了。

電路是把許多電子零件用電線適當的連接,產生特定的功能,為了要固定這些零件,會固定在一片叫做「電路板」的板子上面。積體電路則是利用精密加工技術,把電子零件以及電線縮小數百倍到千萬倍,然後集合製作在一片小小的基板上面,大部分積體電路都小於一公分見方。

剛開始的時候,一個積體電路只包括幾個電子零件。德州儀器公司在1960年開始出售的第一枚商品化積體電路只有16個電子零件,比當時做在電路板上的相同電路縮小100倍。隨著積體電路製作技術的進步,同樣面積的積體電路可以容納愈來愈多的電子零件。為了區隔技術複雜度,工業界開始根據電子零件中的電晶體數量來分類。如果一個積體電路中的電晶體數量少於100個,稱為小型積體電路(Small Scale IC, SSI);100個到1000個之間,稱為中型積體電路(Medium Scale IC, MSI);1000個到2萬個之間,稱為大型積體電路(Large Scale IC, LSI)。在LSI階段,出現一枚很重要的積體電路,Intel的4004,這是世界第一個CPU,有2250個電晶體,一次可以處理四個0或1的訊號,稱為四位元CPU。有2萬個到一百萬個電晶體的積體電路稱為超大型積體電路(Very Large Scale IC, VLSI)。代表性的產品是Intel的80286,大約有12萬個電晶體,可以同時處理16個0或1的訊號,是16位元CPU的代表,用於IBM PC-AT。

沒有多久,電晶體的數量突破一百萬了,有些公司為了表示自己技高一籌,稱之為極大型積體電路(Ultra Large Scale IC, ULSI)。因為進步太快,許多公司不再追求這樣的名稱改變,所以ULSI這個名詞並不算是工業界有明確定義的名詞。第一代的Pentium CPU大約有三百一十萬個電晶體,第一代的PS2遊戲機有一千三百五十萬個電晶體,Pentium IV有四千兩百多萬個電晶體。今年的推出的CPU已經有六千五百多萬個電晶體了。

想想看,台灣兩千三百萬人口放在台灣已經覺得很擠了,像拇指甲片大小的基板上面,已經放了三倍多的電晶體,每一個電晶體比SARS病毒還小喔!

休息一下,下次講製作技術的分級。

may
2006/5/1    16:08:00
不好意思!請問一下∼∼
是不是電晶體放的越多,它功能就越多?
舉例:手機
有些手機只有電話功能,有些可以照相(雖然話數不清晰),現在也有手機標榜可以上網??
當手機功能越多時,(印象中)是不是更容易秀抖?
ㄟ∼∼問題有點不入流,請不要見怪.

五年二班
2006/5/1    16:08:00
一般來說,是這樣子的。雖然同樣功能的電路,設計技術好的,可以用比較少的電晶體達成,就好像寫程式一樣,解同樣的問題,程式高手可能幾十個指令就OK了,有人得寫個上百行指令。

但是能在市場上存活的產品,設計功力不會太差,功能多,多半就要用到比較多的電晶體。

功能愈多,設計時要更小心,連Intel都曾經設計出會計算錯誤的CPU。但是產品會不會秀斗,要看設計功力、可靠度測試、品管多個層面。消費性產品因為產品壽命短,半年、一年就沒有人要買了,廠商如果急著推產品,功能加一大堆,測試不夠嚴謹,就會發生容易秀斗的情況。

我是相信一分價錢一分貨的。

電晶體愈用愈多,產品卻愈來愈小,就得靠精密加工技術啦,網站正式開張之後再來介紹。


五年二班
2006/5/2    10:29:00
講積體電路製作技術的水準。

常聽到次微米、深次微米、90奈米,或是8吋晶圓、12吋晶圓等名稱,前者是指精密加工的程度,後面是指使用的原始材料大小。先解釋精密加工的程度。

一微米是一公尺的百萬分之一。頭髮直徑大約是100-200微米,拍洗髮精廣告的大概是100微米,白髮魔女大概需要200微米,甚至更粗。如果在做IC的時候,能做出比一微米還細的結構的技術,就叫做次微米技術。做到0.25微米以下,叫做深次微米。0.1微米以下,就換單位為奈米。紅血球直徑約5-10微米,一般病毒直徑是10至100奈米,香菸的煙霧含有數十奈米的顆粒喔。

能夠做出愈小的結構,就可以不斷的把電子零件縮小,同一面積可以容納更多的電子零件,功能自然就愈來愈強大啦。1946年第一部電腦,佔地一千平方英尺,每秒鐘不過做5000次加法計算,現在隨便買個計算器都比它強。

摩斯家族的祖先身軀魁梧,有25微米大。之後各公司各顯神通,想辦法縮小。做到2微米之前,大家往下縮就是了,從2微米開始,有了製程世代的說法。所謂製程世代,就是從可以用一微米技術生產IC開始,到可以用0.7微米技術生產IC為止,這一段期間就叫做一微米世代,起算時間當然是以技術領先的公司為準。從0.7微米技術到0.5微米技術這一段期間叫做0.7微米製程世代。依此類推,有0.5微米世代、0.35微米世代、0.25微米世代等等。

咦,大家有沒有發現,每一代都比前一代打七折?這沒有甚麼深奧的道理,是工業界不成文的規範。長度和寬度各打七折,面積就小一半,同樣面積的IC,電晶體數量就可以加倍啦。如果生產同樣的產品,因為面積縮小,同樣的生產過程,產品數量可以增加一倍,成本降低,更具市場競爭力。在0.35微米世代以前,三年換一代,0.35微米世代之後,在Intel帶頭衝的情況下,變成兩年一代。本來1997年才要進入0.25微米世代的,1996就提前進入了,然後1999變成0.18微米世代,去年底,Intel已經跨入65奈米世代。也難怪近十年的工程師,個個累得不成人形。台積電今年開始以65奈米技術接訂單,聯電也開始試產。

趕這麼快做甚麼?搶市場,擺脫競爭對手啊。1997年,Intel的研發經費高於台積電的營業總額,驚人吧!他衝衝衝,大家就追追追,追不上的就退場了。園區的工程師們很爭氣,日漸壯大,終於在國際上佔有一席之地。

作業:RCA取經團當年引進的技術是幾微米技術?(謝前輩不要透露答案喲)

謝錦銘
2006/5/3    17:44:00
代說明一些名詞。

微米來自英文micro-meter。它是把1米(公尺)分成一百萬份中的一份。奈何來自英文nano-meter。它則是把1米(公尺)分成十億份中的一份。

以前政府審工研院預算時,據說有人問,什麼是微米?它與蓬萊米及在來米有何不同?為何要花那麼多錢買技術?

這也可能市人造笑話!

RCA時代並不用公制的米。當時是用mil(千分之一英吋)為單位。1 mil= 25.4微米。

目前我沒有透露答案。

電子產品功能乃由電晶體的排列組合而來。理論上電晶體數量多則功能可以較複雜。設計困難度愈高。

謝錦銘
2006/5/3    17:46:00
對不起。上文「奈何」應為「奈米」。

Claire
2006/5/4    00:34:00
我晚到了, 這兩天會儘量趕上進度, 再提問題.

謝錦銘
2006/5/6    17:45:00
看來五年二班要的答案沒人回答。我公佈答案了。

史欽泰告訴人家,當年從RCA引進的是7微米。嚴格講,應該是7.6微米。

因為我們當時是0.3 mil。 25.4微米X 0.3=7.6微米。以現在看,0.6微米是很大的數值。

今天談的65奈米製程,足足比7.6微米縮小了一百多倍。其進步不可謂不大。

五年二班
2006/5/6    18:58:00
謝謝謝前輩的答案,我也是219和電子所歷任所長去祭拜院長之後,問曾繁城副董事長才知道的。之前問過無數人,每個人都說ㄟ...,然後開始抓頭。

這幾天又有事情在趕工,過幾天來講晶圓長大的事情。


永懷孫院長
2006/5/7    03:40:00

1.據我所知,當年連Blue Giant 都沒把握發展的CMOS,多年以後證明了潘文淵先生的眼光與能力,這些先進不僅做了出來,而且第一批的wafer良率就遠遠超過當年與RCA簽約的良率17%----高達70%!
2.這幾近於Mission Impossible,由此可見孫院長的知人善任,也向潘文淵與三百多位RCA先進致敬!

may
2006/5/7    08:45:00
所以就知道∼∼只要是院長想要做的事,沒有做不到的。

[我不是天生聰明,但我很努力]!

蔡鴻謀
2006/5/7    09:47:00
五年八班給我一個版面,看照片說故事,光是積體電路就有不少事情可以說了。
當時製作積體電路技術移轉25週年短片時,英雄們提供了不少照片。除了正史,還可以說說稗官野史。

TO:五年八班
是不是將照片和文字給你,由你代為張貼,還是我自己就可以處理?

五年二班
2006/5/15    23:36:00
當老師的有個本領,就是雖然沒有甚麼人聽,還是可以喃喃自語。如果學生都睡了,可以把音量控制在教室外查堂的人不感覺異狀,又不吵醒教室內的學生的程度。

第三講,來談談晶圓。

晶圓就是一片圓圓的晶體。構成物質的元素,全部都很規律的排列,比如說阿兵哥排隊那樣,就叫做晶體。如果有一塊東西,所有的原子都按照同一種方式排隊,叫做「單晶體」。如果有些向東排,有些向西排,就叫做「多晶體」或是「複晶體」。如果毫無章法,就是「非晶體」啦。做IC要用單晶體。控制液晶顯示器的電晶體是用多晶體做的,這幾年有一個研究方向是要用多晶體做IC,一旦成功,就可以將IC和液晶顯示器一次完成,還在努力中。

晶體有很多種,為什麼要用矽(Si)呢?便宜是一個很重要的因素。孫院長在積體電路引進25週年慶祝大會不是受贈「矽土生金」12吋晶圓嗎,矽土兩字說明了矽晶體的原料就是土。地球表面有25%是矽,是僅次於氧的元素。砂土、木屑都含有大量的矽,只要提煉成晶體的技術成熟,成本最低。矽還有許多適合做IC的優勢,以後再講。

為什麼是圓的呢?矽晶體提煉的最後一關是加熱到比矽的熔點攝氏1415度稍高(約1420度),變成一鍋液體。然後用一粒小小的晶體(叫做「種晶」)去接觸液體表面,稍微提高一點,液面會被高一點,高於液面的矽溫度低於熔點,就凝結成固體。大家可以拿跟牙籤或是火柴棒點在水面上,稍微往上提,應該可以觀察到水有點被拉上去的現象。根據近朱者赤的道理,凝結的矽原子,排列方式會和種晶一樣。這和排隊買票一樣,如果前面的人隊伍排得很整齊,後到的人會跟著排隊。如果前面亂了,後面就毫無章法了。

在結晶的過程中,種晶和鍋爐都會旋轉,所以成形的晶體是一根圓形的柱子,叫做矽晶棒,所以磨成正圓形當然是最經濟的啦。然後像切土司麵包那樣,切成一片一片的,再經過研磨拋光等等加工過程,就變成光可鑑人的矽晶圓了。在IC製作過程中,許多步驟需要將晶片高速旋轉,圓形對氣流的干擾比較低,有助於均勻度的控制。

下一堂課講晶圓大小和製程技術的關係。

五三
2006/5/15    23:40:00
...當老師的有個本領,就是雖然沒有甚麼人聽,還是可以喃喃自語。如果學生都睡了,可以把音量控制在教室外查堂的人不感覺異狀,又不吵醒教室內的學生的程度。

我終於知道為什麼以前不喜歡唸書的原因了!
就是沒碰到~~善解人意的好老師!
唉!這輩子是沒希望當 帥哥教授的學生了 真是可惜!

TO: 憂心老師ˋwendy
你們的寶貝兒子都還有機會ㄡ!


憂心的老師
2006/5/15    23:53:00
雖然一知半解
但聽多了
終究有一天會全懂的

wendy
2006/5/16    21:09:00
TO:憂心老師
講實話,我左看ˋ右看ˋ前看ˋ後看ˋ不論怎麼看....
∼還是不懂!

沒關係,終究有一天,我兒子懂 就好了!

五年二班
2006/5/16    21:15:00
哇,我已經很用力了耶,哪裡不懂啊?趕快問,要不然要倒店了。

五三
2006/5/16    21:24:00
TO:樓上帥哥教授
我們也很用力看@@
已經快得[青光眼]了,還是....!

您別費心了~~ wendy's son 還來得急 !

謝錦銘
2006/5/16    21:43:00
「在結晶的過程中,種晶和鍋爐都會旋轉,所以成形的晶體是一根圓形的柱子」。

請問老師,如果「種晶和鍋爐都不旋轉」,就不會是圓形的柱子嗎?

五年二班
2006/5/16    21:46:00
唉,不管在哪兒上課,免不了要講點笑話。

上個月參加研討會,一位日本演講者在最後放了一張投影片,問西元三千年的IC技術是怎樣?啊,太遙遠了,無法預測,所以他建議大家想想西元一千年時候的人類技術,或許可以得到一些靈感。接下來一張投影片是一張西元一千年左右的古琴,存放在日本某博物館。最後一張投影片,是一張最新技術作的IC照片,結論是「西元三千年時候,IC技術應該只在博物館裡才看得到,大家都會讚嘆工藝精妙,但是已經沒有人會做了!」

我擔心技術變化太快,Wendy的公子恐怕來不及了。


may
2006/5/16    21:48:00
TO:52老師
謝前輩過來問問題耶!
大師坐在這裡有沒有~~~~~~~[比比創]的感覺?

五三
2006/5/16    21:56:00
TO:五二
我擔心技術變化太快....

拜託! 你有什麼好擔心的?
我認為~~你腦子[轉]的更快!

交大耶![哈死了]
wendy's son GO~GO~GO~!!

五年二班
2006/5/16    22:00:00
哇,冷衙門來了大人物,發抖了。

被抓包了,基本上不旋轉還是會是圓柱狀,但是比較可能不很圓。旋轉的最主要目的是增進矽晶中硼、磷、砷等添加物的均勻度。

wendy
2006/5/16    22:13:00
TO:五三大哥
謝謝您這麼早∼就為犬子加油!
期待又怕受傷害......

記得曾在診間碰過一位建中學生
分數已可達 成大ˋ政大了∼不唸!
父親也幫他申請國外大學 還是∼不去!

問他 為什麼?
他回答 除了∼台ˋ清ˋ交!
其餘不稱為大學!

想想∼壓力好大ㄟ!


五年二班
2006/5/16    22:23:00
大學之道,在明明德,在親民,在止於至善。以此觀之,台灣沒有大學,但是是有一些大師,散居在一些學校。

Wendy:再遇到那種學生,糾正他的錯誤觀念。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
是交台清,不是台清交。來,大家一起跟著老師大聲唸三遍!


今年大學申請入學,敝系慘敗,很無奈。

wendy
2006/5/16    22:35:00
TO:五二老師
交台清ˋ台清交  有何不同?

今年大學申請入學,敝系慘敗...為何?
難道都跑去唸政治了嗎?

Faustina
2006/5/17    13:27:00
哎唷,Wendy姊姊,我承認我對號入座,但是別虧人了。如果您說的話是真的,那麼我們系主任早就對您三鞠躬大謝啦。

向來政治、外交相關科系,都被認為是學以致用的工作機會不多的科系,也因此,無論是政治系還是外交系,我們目前系上都致力於多找一些到其他地方去工作的系友,回來分享經驗,開拓同學的思維與視野。

Faustina
2006/5/17    13:32:00
另外補充一下,我覺得五二老師說的晶圓製程中要旋轉,很類似可麗餅的製作概念。

我不知道大家有沒有吃過源於法國的可麗餅,如果沒有吃過,或許可以去台北師大夜市那邊吃看看;本來政大旁邊的可麗餅也是我們的校園名產,可惜原來做的那對老夫婦把店頂讓給別人之後,品質下降,害我也不敢明著推薦了。

可麗餅的麵糊倒下去也是圓的,可是為了要把餅皮平均的撐大,廚師都要拿一支T形的木棍,倒過來用橫的那一頭把麵糊平均的在圓形烤盤上抹開來,才能烤製出等大的餅皮。

五年二班
2006/5/17    14:09:00
做IC和做Pizza很像的,我有一張漫畫,等學會貼圖,再貼給大家看。

「交台清」和「台清交」差很多耶,這反應了一般人心目中的學校排名啊,所以我們要努力念「交台清、交台清」,看能不能發生念力的作用。去年出現一個名詞,嚇到交大和清大的師生 - 「台成清交」。

慘敗的意思就是同時錄取敝系和台大電機、清大電機的學生,大部分都跑去別人家了。雖然研究所的時候會回來一些,但是心情還是很鬱悶。稍感欣慰的是我的業績還不錯,我負責拉攏的八位學生,來了五位。四名女生喔!

Faustina
2006/5/17    14:20:00
To 五二老師:

那麼灌輸她們「交大有帥哥」是一定要的啦。

想我剛進研究所的時候,竟然還有學姐要我介紹好男生給她,我當場覺得她英明一世糊塗一時;拜託,貓空大學的男生那∼麼幸福,我應該沒空間介紹吧?我好不容易從119大學轉到112大學(源出台灣學術網路的IP位址),就是想「擴充市場」的,沒想到走錯地方,到了結果也差不多的徐州大學去。

念力真的是很重要,想當初我們貓空大學被說排名48名,引起全校公憤,連教務長、研發長都出來講話,才止息了這場風波。不過說起這個問題,唉,又回到了文科和理科論文製程不同的問題,不講了。

蔡鴻謀
2006/5/17    15:00:00





以上就是做IC和做Pizza很像的圖。
底料就是晶圓素材。
加工就是加上曝光、光阻、曝光、蝕刻、離子植入等一系列工作。
切割就是用鑽石刀將晶方切成晶粒。(之前好像還要先測試是有損壞)
封裝就是將打好金線接點的裸片,用樹脂包覆,露出接腳。
最後送出,就是我們使用的產品。

當然,詳細的說明要請教專業。

Cindy
2006/5/17    15:05:00
啊~~五二大哥~~我才偷偷上來喘口氣說...
您就把圖一給砍啦!!
沒這麼嚴重吧!
我已經潛水很久了耶!
>"<..最近工作壓力超大...正煩的很呢!

啊~~~~不過實在忍不住想告訴大家!!

煩忙之餘能夠上來看看大家的留言....

真是最幸福快樂不過啦~~!

可以一解憂煩之苦啊!!

五年二班
2006/5/17    15:22:00
誤砍,但是已經請蔡大哥把圖合併重貼,大家現在看到的已經是完整版啦。

wendy
2006/5/17    15:37:00
好可愛喔!
套句五三大哥的話∼
五二老師腦子[轉]的更快!
請蔡大哥製作有趣圖形 來吸引八年級生啊?

這樣子,我兒子一定更想去[交ˋ清ˋ台]了!
原來 做IC和做Pizza 真的很像ㄟ

may
2006/5/17    18:07:00
好好玩喔!
原來我們身邊所有的東西都是從Pizza原理得來的ㄚ?
難怪孔子說∼∼[食]ˋ色性也!

以後看到Pizza一定會更尊敬它了!

jason
2006/5/17    20:52:00
我忘記前兩年是那家雜誌社(天下或遠見或...)做的統計---竹科廠商的協理級以上高階主管,交大就佔了60%,遠超過台,清,成大的總和.或許大家會認為是地域關係,但出了竹科交大仍就強勢,我無統計數字.若大家有常看商業週刊,今週刊,遠見,天下雜誌等報導一些優秀科技公司時,他們的高階主管其中交大校友佔的比例好像也較高(在高科技領域).五年二班老師賣力教書是有回報的,大家也應該會更想讀交大了.

胡景德
2006/5/17    20:58:00
jason
收了五二多少廣告費?
坦白從寬,抗拒從嚴

五二:
我負責拉攏的八位學生,來了五位。四名女生喔!
只知道有三十六計
不知您還有第三十七計—美男計???

五三
2006/5/17    21:20:00
TO:胡兄
你的大腦和我的大腦 今天好像是共用ㄟ

本來我也想問五二 相同問題
但被你捷足先登了!
哈哈 若被罵,至少不是點名~~~~~偶!

胡景德
2006/5/17    21:37:00
哈哈哈
五三兄
看來
我兩得多向五二兄學學
除了頭腦轉的快以外
別的也需要多加看齊

五三
2006/5/17    21:40:00
TO:樓上胡兄
你跑來跑去~~
我要在哪個版面等你啊?
等你決定好 老哥我~~先休息一下哩!

jason
2006/5/17    21:41:00
胡大哥:
五年二班老師不太需要我打廣告啦!謝叔叔和他就是很好的廣告了.而且我是依數據說話,院長也在看著我說話,廣告免費的.

胡景德
2006/5/17    21:49:00
五三兄:
到處逛逛
您先歇著

謝錦銘
2006/5/20    15:59:00
我屬於成、清。無法為交廣告。對不起。

Maggie
2006/5/25    00:43:00
老師別灰心
老師講的我都有在聽
只是還在學習的階段,當然没辦法提問題
別洩氣囉!
加油!加油!

永懷孫院長
2006/5/25    01:21:00
五年二班:
這段時間為很多事瞎忙,沒時間寫東西,卻一直拜讀您與謝前輩與各位文章;其實專業與學術的路本來就寂寞,不過如果播下一顆種子,日後能有一兩棵發芽茁壯為成蔭巨木,其實就已足夠.

很懷念大約十年前在台青交BBS引發的"半導體是不是戮害創意思考的產業?"與"Window 與 Unix(Linux)"大論戰,給了那個年帶的科技人很多省思的機會.如今要看這樣的論戰水準,好像都得到對岸的北青交哈魯...才能看得到了

聽過藍兄說現在很多電子工程師連電阻色碼都搞不清楚,心中一驚,我想,這才是台灣高科技未來發展的最大隱憂

五年二班
2006/5/25    09:14:00
永懷兄:

很高興在這兒遇到您。
半導體本身不是戕害創意思考的產業,但是任一個產業吸引一堆人一窩峰的投入,一定會戕害創意與思考。積體電路產業近幾年有個發展趨勢,「優質生活」。因為持續過去追求的微小化已經愈來愈困難,這幾年開始科際整合,比如說生物電子、基因晶片、軟性電子等等,目標不在性能,而在對生活的改善。這裡面,創意與思考的重要性,不遜於技術本身。

至於電子工程師不會讀電阻的色碼,只能說學校多了,學生人數多了,平均素質一定會下降。現在許多電子工程師在我們那個年代是進不了電子領域的科系的。但是,相信我,優秀的學生還是很多。

蔡鴻謀
2006/5/25    10:21:00
工研院近來的研發方向也有改變,從使用者端思考,再考慮研發什麼產品或技術。
如因應老年化社會,遠距照護或電動代步車和醫療方面,這是一個進步。

從以前作為產業界的幫手,目前有些產業某方面的研發說不定比工研院還強(精英一再被挖走,研發經驗一時無法傳承,也是隱憂),
所以目前工研院的作法是「當產業界的開路先鋒」,產業界不能做、不敢做、還沒做的,工研院先探路。

科技研發和作育英才是長遠的、寂寞的,但是影響卻是深遠。
可惜台灣目前不但沒有遠見與擔當的政治家,甚至一再戕害。
當韓國傾國家之力支持科技時,我們科技預算卻一再被刪!

20年前,電子所的韓國訪客不斷,為什麼?
探技術!探工研院成功之道!
前幾十年,對岸訪客不斷,為什麼?
探科學園區!探工研院成功之道!

現在,上海商圈專業科學園區林立;韓國產品傾銷台灣!
無言!

五年二班
2006/6/7    00:12:00
有人抱怨幾間教室都很冷清,摩斯小店就再來賣點披薩吧。

第四講:晶圓大小與製程技術

接續前面講的晶圓成長方式,積體電路剛開始發展的時候,用的晶圓直徑大約是1-2吋的晶圓。既然做IC和做披薩差不多,同樣的步驟,用比較大的晶圓,就可以切割出比較多的IC,IC價格就可以降低。所以用比較大的晶圓,是幾十年來的趨勢。

要把晶圓做大,可不是容易的事情。均勻度、平坦度、缺陷數量,都必須控制得更精準,所以生產晶圓的廠商得先投入研發。在大面積的晶圓上做IC,更難,所有的製造機具,都得放大,裡面牽涉到太多精密機械、氣體動力學、流體力學等問題,所以生產製造機具的廠商也入研發。等這些技術都解決了,IC廠才敢建新的廠,用新的設備和比較大的晶圓。

要降低IC的價格,除了用比較大的晶圓外,另一個方法是把IC縮小。如果我們可以把精密加工的解析度縮小一倍,IC的面積就會變成0.5x0.5=0.25倍。工業界通常會雙管齊下,再把晶圓放大的同時,提升精密加工的技術,讓IC變小,所以電子產品的價格就直直落了。

1960年剛開始有IC的時候,用的是直徑1吋的晶圓,1965年增大到1.5吋,1970年變成2吋,1975年是3吋,1980年是4吋。工研院電子所從RCA引進的技術就是用3吋的。等要成立聯電的時候,國際潮流已經是四吋,所以聯電建的是用四吋晶圓的廠,稱為四吋廠。工研院執行VLSI計畫的時候,國際水準進步到六吋,所以當時就建了一座新的6吋示範工廠,後來出租給TSMC,成為TSMC的一廠,位置在工研院內。已於數年前交還工研院。

注意看一下,在1985年之前,大約是五年變一次晶圓大小,每次直徑增加個0.5-1吋,但是從四吋到六吋,直徑增加了兩吋,剛開始有些公司不太有把握,所以保守的採用5吋晶圓,台灣當時也有幾家公司用過五吋晶圓,比如說華隆微電子、合泰半導體等。一兩年後,6吋的晶圓、設備、技術都成熟了,就沒人再建5吋廠了。6吋到8吋又是一大變化,工研院執行的「次微米計畫」建立我國第一座8吋廠,就是現在「世界先進」公司的廠房。

再下一階段似乎是從8吋增加到10吋,但是因為見一座8吋廠就要三百億台幣,五年就換掉,成本來不及回收,所以就變成晚個幾年,一次跳到12吋。這四吋的差距,讓晶圓製造和設備製造廠商吃足苦頭,要在更大的面積上,做出更精密的電路,投入的研發成本極高,一旦失敗,血本無歸。所以12吋廠的進度延後了約2年,到2000年才進入量產。台灣的公司在12吋廠的時候,已經可以與國際大廠同步了。

六吋廠的精密度大約只能做到0.4微米左右,八吋廠是從0.7微米開始,可以做到0.13微米的程度。90奈米以下就是在12吋廠做的了。所以前幾年政府管制不准到大陸投資八吋廠,是沒有意義的,當時八吋廠的最尖端技術是0.18微米技術,大陸還在0.5微米以上,如果開放0.35微米和0.25微米技術的八吋廠,老虎就可以去佔地盤了,可惜不然。老虎不去,狼就有機會,如今中芯國際已經擁有0.13微米技術,也建了12吋廠,雖然技術還落後臺基、聯電,但是已經開始搶佔市場了。






蔡鴻謀
2006/6/13    12:29:00

晶圓由右自左:三吋(積體電路技術移轉)、四吋(聯電)、六吋(台積電)、八吋(世界先進)、十二吋


may
2006/6/13    14:31:00
小蔡哥真的好~~~~利害喔!
收集這張從3吋∼12吋晶圓的照片

每次我們都是在報章雜誌上,拜讀什麼是IC?
但總覺得這是一個粉熟悉,卻又很陌生的零件,
只知道在我們日常生活中,它佔了極大的作用.
現在卻可以一目了然,實在是太棒了!

蔡鴻謀
2006/6/14    15:23:00
不敢居功!這是我們展示館的資料,垂手可得。

台灣的科技發展大概可以說是工研院起頭(或是從日據時代瓦斯研究所開始),33年來,我覺得應該建個科技史館之類的來存放這些硬體,否則年代一久,丟的丟,都找不到了!

果然,台灣固無史也,先賢篳路藍縷的結晶,不知珍惜,歲月總會摧殘殆盡。

may
2006/7/18    13:03:00
52大哥
哈哈!一個多月後,你的(漢堡)終於又重見天日

我想請問一個小小的~~蠢問題(搞不好你已經猜到我的問題)
這二天新聞在炒(奈米蛋)
你覺得這是真有其事?還只是一個商業行為?

因為將來回到上海,你知道的
他們的地下水管歲數也不小,所以家家戶戶都有裝濾水機
但∼水是我們身體最大的營養素
我希望能多一層保障

所以,想請問你對一顆要價二百多元奈米蛋的看法
3Q!3Q!

五三
2006/7/18    15:27:00
說的也是
凡是冠上 ~~ 奈米

我們就要很崇拜ˋ目光朝向 五二帥~老哥啦!

五年二班
2006/7/18    17:17:00
奈米蛋?這是一種碗糕嗎?

蛋不就是卵?可分受精卵和未受精卵兩種,你們姊妹是專家耶!小店賣漢堡,不賣蛋,呵呵。

我真的不知道甚麼是奈米蛋耶。目前的奈米產品,大概只有奈米馬桶、奈米塗料,是可信的。其它?笑一笑就好。

may
2006/7/18    17:27:00
目前的奈米產品,它用在生活當中,如你所言(奈米)是可信的?
爲什麼呢?

五年二班
2006/7/18    17:34:00
因為那只是增加一些奈米尺度的顆粒,讓灰塵、水氣不易附著在表面,簡單容易,成本不高。荷葉表面就是有奈米顆粒,所以出污泥不染。

竹炭有一些功效是真的,但是要確定是真品,真的有奈米孔洞。有些商品只是燒一燒,硬硬的,未經檢驗,誰知道有沒有達到竹炭的水準?但是掛上竹炭的名稱,說明中再扯一些奈米結構的好處,身價就不凡啦!其實說的和賣的不見得是一樣的東西,另一種掛羊頭賣狗肉吧?

may
2006/7/18    17:42:00
太棒了
第一次一下就看懂52老師的解釋!
多跟這種人混在一起,我的IQ應該還有進步的空間!

pomme
2006/7/18    18:23:00
我看過早餐店有「奈米豆漿」的招牌…

五年二班
2006/7/18    18:41:00
交大的「奈米西餐廳」已經倒了兩年了。

pomme
2006/7/18    21:54:00
奈米西餐賣太貴了嗎?奈米豆漿一杯才十元新台幣。250c.c.

五年二班
2006/7/18    21:56:00
不貴,但是被發現他們還是在用蓬萊米。

wendy
2006/7/18    22:37:00
開餐廳的老闆
碰到你們這堆 科技人
真是  無語問蒼天...............
好歹 賞口飯吃吧!

五年二班
2006/7/18    22:40:00
我要的不多啊,我只要小小的一顆奈米,他卻給我好大一顆蓬萊米!ㄜ,噎到了。

憂心的老師
2006/7/18    22:46:00
那在來米可以嗎
我還蠻喜歡的

五三
2006/7/18    22:57:00
報告以上 所有老師
我喜歡 壽司米.....

憂心的老師
2006/7/18    23:00:00
壽司米是挺Q的
我也很喜歡
基本上我是個~~
飯筒

五三
2006/7/18    23:05:00
基本上我是個~~飯筒!!!

報告老師
依據那~麼多的先天特質
我想 我們應該也是失散多年的姊ˋ弟喔....

憂心的老師
2006/7/18    23:08:00
五三
可惜我父母都不在了
沒法問了


可是你不是和五二老師是連體嬰

pomme
2006/7/18    23:25:00
五三:
飯筒裝得不多,飯桶裝得比較多ㄛ∼

我們離題太遠了…

五年二班
2006/7/18    23:37:00
呵呵,還好,本店賣的是米漢堡。

Cindy
2006/7/18    23:44:00
米漢堡~嗯~板烤的好吃.^_^

憂心的老師
2006/7/18    23:45:00
今天不是研究奈<米>嗎
所以就好好的談米

Cindy
2006/7/19    00:11:00
啊~~談到米~~就想到洗米水!
洗米水可是很好用的去油清潔劑喔~~!
所以,洗米時千萬別輕易的就把它給往排水口裡倒去!!尤其是剛開始洗的頭兩次洗米水~最好用!可以等到吃飽時,將油油膩膩的碗盤給放到洗米水裡,立刻去油見淨喔!!

wendy
2006/7/19    08:51:00
我也加入~飯筒一族~ YA
真是超愛吃~~米

一餐中若沒有~米
感覺好像沒吃倒東西耶!

最喜歡吃客家菜配米
尤其客家小炒ˋ薑絲大腸
哇! 口水都流出來了.... 


五年二班
2006/7/19    09:40:00
Wendy : 熱量!熱量!

wendy
2006/7/19    09:45:00
美食當前
誘惑難擋

客家小炒 熱量不高啦!
下回有機會去風城
別忘了....
我不愛~貢丸ˋ米粉(奈米?倒可嘗試ㄛ!)
我愛~ 客家小炒!

Cindy
2006/7/19    11:03:00
啊~~~客家小炒我也愛耶~~^_^~~~
但是只能跟同事聚餐時去吃客家菜.
家庭聚餐時,要是我說要去吃客家菜~~~
可能會有一堆人叫~"每天都在吃客家菜了,外食還要吃啊??那還不如回家直接要老媽弄就好,而且還比外面的好吃咧~!"

Ines
2006/7/23    12:41:00
To五二老師:
“荷葉表面就是有奈米顆粒,所以出污泥不染。”
想要對這方面多瞭解一點,不知道有沒有關於這方面的文章或期刊,可否指點一二,謝謝您!

孫百加
2006/7/23    15:37:00
問五二
我一直有一個疑問,
網路上,電腦堛漱漁e和資訊,
在哪裡?不會消失嗎?
有人告訴我--它們都存在一台很大很大的主機堶...
竹簡,紙,書籍,日積月累會佔空間,會毁壞而消失,
主機没有任何危險嗎?無限容量嗎?萬無一失嗎?

去參觀拉法葉軍艦時,
那軍官口沫橫飛誇耀其自動操控系統多讚.....
我又納悶了問:「電腦當機怎麼辦?」
他說:「我們有全套手控系統因應.」

如果可以,請用很白話來解釋,我是理化白癡.謝謝你.

五年二班
2006/7/23    16:44:00
先回答Ines的荷葉問題。

這叫做「蓮花效應」,是專利名稱喔。可以參考這篇文章的介紹:
http://nano.nchc.org.tw/dictionary/lotus_effect.html

因為不知道你是學哪一行的,不知道會不會太深或太淺,所以先這樣囉。

五年二班
2006/7/23    17:05:00
回答百加:
網路上的內容的確是存在電腦裡,但並不是全世界的東西都在同一台電腦。任何一台電腦,都可以經過適當的設定,連上網路,成為提供資訊的地方。我不會,但是五年八班、永懷都是此中高手。

至於資料損壞,精確一點說,資料是存在電腦的硬碟機裡面,就跟家裡電腦的資料一樣,會壞,而且有人專門愛搞破壞,如網路駭客,所以要有適當的防護,這非常專業。一般人最簡單的方法就是做備份,一旦壞了,就拿備份出來還原。

軍用系統的電子裝置規格遠高於商業民生用途,比較不會當機,而且可能會有兩套以上的電腦系統。太空梭有四套電腦。能夠保有人工控制的部份,通常會保留,但是性能一定會受影響,速度也會變慢。

IC生產設備也都高度自動化了,但是也都有手動操作的功能,考核新人訓練成效,通常會要求他手動操作設備,都沒有問題,才算通過。

Ines
2006/7/23    22:50:00
謝謝五二老師,我看到了。
我是不愛唸書的孩子,所以只能做女工,
這樣的內容,我會慢慢消化的,謝謝您!

五年二班
2006/7/23    23:03:00
如果對著鏡子哈一口氣,其實是很多很多的小水珠對不對?要多到一個程度,才會變成一層水。蓮花的表面有非常多的奈米尺度的顆粒,如果要形成一層水,水必須填滿顆粒之間,這樣表面積會很大,於是水的表面張力會把水聚成水滴,在蓮花瓣上滾動。

所以,只要能在物體表面圖上一層奈米尺度的顆粒,就可以防水、防灰塵,用在牆壁上,防水而且不易髒,這叫奈米塗料。用在馬桶上,水一沖過去就清潔溜溜,這叫奈米馬桶。塗在臉上,不必唾面自乾,是根本沾不上去,厲害吧!

胡景德
2006/7/23    23:09:00
Ines:
社會是多樣化的
如同一個電腦
需要CPU
但也需要小螺絲丁
對嗎
缺一不可
五二兄
很熱情
沒事
多問問他
必能有所收穫

有篇文章不錯
有空去看看
商業週刊

夢想
不知道妳的e-mail address
會傳給五二兄
希望你會喜歡那篇文章

米老鼠
2006/7/23    23:26:00
五二老師您好:

想請教您,用來作為奈米塗料的都是那些材料呢?

或是說任何材料能夠造成奈米顆粒的塗佈層,

就算是常常聽到的所謂奈米科技呢?

些許的疑惑想請五二老師您解答

Ines
2006/7/23    23:31:00
謝謝五二老師的解說,有奈米馬桶,應該也有奈米門窗囉,這樣過年大掃除時,可以節省不少的力氣,也省水吔!只是這種奈米塗料,環不環保呢?

Ines
2006/7/23    23:31:00
謝謝胡兄的鼓勵,其實我是很enjoy當個小螺絲丁的,走在路上沒人認得,多麼快活呢!
也謝謝您推薦的文章,我的信箱目前不能正常發信,而且也沒有大家的信箱(除了緬懷的),但我想上聯合書報攤說不定可以找到。

胡景德
2006/7/23    23:46:00
Ines:
我剛剛以發給五八了
五八會再轉發給其他小八
相信一定匯到妳那
看看
希望你會喜歡
同時
其他小八也會喜歡
並傳播出去

五年二班
2006/7/23    23:53:00
咚(昏倒聲)!

抱歉了,我不是研究奈米材料的人,奈米塗料是甚麼材質,我就不知道了。

奈米材料的環保問題,是一個新興的議題,大部分物質縮小到奈米尺度之後,物理和化學性質都會改變,如果人為大量製造,對環境和人體的影響,值得長期評估。但是用在塗料和馬桶上的,我覺得沒有大問題吧。

米老鼠
2006/7/24    00:12:00
恩~~看來專長是材料與化學的人應該比較了解

我只知道奈米nano是指單位很小

不過因為常常看到廣告寫什麼奈米塗料奈米科技,所以才會想問看看

奈米馬桶會不會坐上去就滑下來了@@ 呵呵 開玩笑的囉

wendy
2006/7/24    09:05:00
.....表面張力會把水聚成水滴,在蓮花瓣上滾動。
~~很有意思耶!

surface tension
也可以解釋 為什麼 早產兒死亡率超高?
因為這種力量 會促進肺泡萎縮 不利於氣體交換
->引起呼吸窘迫。

再次證實
科技來自於人性~~偉大名言(不是廢話!)

五年二班
2006/7/24    09:26:00
小米:滑下來還好,滑進去就糟了。

Wendy:你的引證,再一次證實那是廢話。

五三
2006/7/24    09:35:00
wendy
妳 太不了解我們 52(科技)帥哥 的話
我幫妳~中翻中~

>既然知道 就不需再說....說了~就是廢話!

請 52科技帥~老哥 評分

五年二班
2006/7/24    09:37:00
五三:給你10000000000000000分,A++++++++++++++++++++++。

五三
2006/7/24    09:45:00
52 帥~老哥
你 對我這麼好?
別客氣啦
我們倆是被這一堆女人~嘲諷~的難兄難弟耶!

從小到大我總分加起來....
好像還沒這麼多哩!

那 請問你~
現在收不收>40歲以上的(役畢)男人
做你(博士班)~候補學生??

唉!那真是我~一輩子的遺憾喔!

五年二班
2006/7/24    09:48:00
是啊,一把年紀了,還要被一堆小女生嘲笑,唉!真是我~一輩子的遺憾喔!

五三
2006/7/24    10:07:00
五二~帥老哥
算了吧~別計較!

我看 你在學校
一堆小女生絕不會對你~嘲笑
而是看到你 就~發笑
說....老師來咯~老師來咯~
(我以前女同學,只要一看到帥哥老師就是~噁心+三八,真受不了~)

你看 老W現在也不坐回應了!



Faustina
2006/7/24    10:32:00
哼哼,五三大哥,您的女同學太遜了,一點水準都沒有。金剛經有云:「不入色聲香味觸法」,光是因色就噁心+三八,有什麼好在意的?

想我當年大學的時候,某次連兩個星期翹同一個認識我的老師的課,但是我真正想翹的,其實只有一星期(早上八點爬不起來),另一個星期是因為我很倒楣,家父家母當時人在海外,我又整個皮夾被偷,只好請假補辦去,事前也發信告訴老師了。

結果第三個禮拜我去上課,老師一看到我就指著我鼻子:「妳,兩個星期沒來上課,對不對?」這時候我撒嬌啦:「老師∼人家又不是故意的∼」,後來再加上其他女同學的經驗,從此那位老師的「鐵漢柔情」,最怕女生撒嬌示弱,傳遍全系N屆。

不過我們這群小女生還是很認真的!那堂課我的分數拿得不差喔。

wendy
2006/7/24    11:39:00
小F
其實啊~我們那個年代的女學生
真有如 五三大哥 形容~
看到帥老師 會心跳加速 偷偷說....老師來咯~老師來咯~

看他 那樣寫
我心有戚戚焉~

只不過 到今天....
才知被男生形容成...~噁心+三八 哈~

wendy
2006/7/24    11:46:00
樓上那位 教授老師

你那樣評分?
不會被學務處~~退件 重新給分嗎?
還是....
要去做~精神鑑定~
提醒你 要服藥了~

Faustina
2006/7/24    11:46:00
沒辦法,我的指導教授就是聰明睿智的帥哥一枚,如果我看到他就神光離合,那我論文不用寫了。

除了可預測性(predictability)之外,我覺得可行性(feasibility)對我來說,比較重要啦。

ㄟ?這裡不是漢堡店嗎?對不起喔,應該換到PK版去說的。

五年二班
2006/7/24    12:09:00
說的也是,小店一直沒有出新產品,不適合浮上來,太引人注目啦!也讓我每次一進知識分享區就很愧疚。

孫百加
2006/7/24    15:41:00
謝謝五二的說明,完全聽懂,你是一個好老師.

wendy
2006/7/24    16:01:00
百加 提醒妳~

他是一位好老師(?)
很可惜~我不是他學生但 應該是吧!
至少 他寫的~東東 ~
可讓我 這個白痴 看的懂!

最重要他仍身兼多職....
散財天使+ PTT 總舵主

好命的太太
2006/7/25    01:56:00
同學,
知道為什麼我們"看到帥哥老師,就會~噁心+三八"嗎?
因為看到老師又帥又成熟,一轉頭看到旁邊的男同學,能不覺得噁心嗎?整天跟一群四九混,不變成三八才怪!

Faustina
2006/7/25    06:49:00
五二老師:
非常抱歉,我在這裡發表了不符本版主題的文字,如您覺得不妥,煩請刪除,萬分感謝。

五三
2006/7/25    07:29:00
五二~帥老哥
您先別刪~
讓我先和我同學~溝通一下~



TO:好命太太 同學~
.....到老師又帥又成熟,一轉頭看到旁邊的男同學,能不覺得噁心嗎?整天跟一群四九混,不變成三八才怪!
--> 我們中興有妳形容的那種~~~老師嗎?

整天跟一群四九混??
--> 那~替妳可惜,妳一定是沒看到我!別人我是不反對啦!



再回到版主
[尋人啟事:請五二~帥老哥速趕回PK戰場,五三已遍體蹸傷,五三病危留]<--憂心老師建議移至此版
我向來~最聽老師的話.

五年二班
2006/7/29    15:41:00
第五講 甚麼是半導體、為什麼矽會勝出

講積體電路得先講電晶體,要講電晶體又得從半導體開始說。

所有的材料,如果用導電能力來分類,可以分為導體、半導體、絕緣體三大類。常見的導體包括金、銀、銅、鐵、錫這些五金行在賣的東西,包括憂心的老師的秘密武器-不鏽鋼鍋。絕緣體就像是紙張、塑膠、木材、玻璃、鑽石。有一類材料的導電能力介於導體和絕緣體之間,就是會導電,但是不像電線那麼導電,就稱為半導體。

半導體材料可以是元素週期表上的單一元素,比如說矽(Si)、鍺(Ge);也可以是兩種以上的元素形成的化合物,比如說砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、砷化鋁鎵(GaAlAs)、鍺化矽(SiGe)、碳化矽(SiC)等。每一種半導體材料的性質都不一樣,會應用在不同場合。GaAs和InP可以做出速度極快的電晶體,GaAlAs可以做雷射、發光二極體等,SiC可以做耐壓上萬伏特的高電壓用途。

但是為什麼常見的積體電路都是用矽做的呢?在第三講提到的便宜是一個很重要的因素。如果在矽裡面放一些特定的其它元素,比如說硼、磷、砷等,可以改變矽的導電能力,幅度高達十億倍。矽如果和氧反應,會生成二氧化矽,就是石英和玻璃的主成份,是非常好的絕緣體,只要再加上一些金屬材料,就可以控制矽晶片上面的導電能力從導體到絕緣體,不管需要甚麼樣的導電能力,都容易辦得到。

散熱能力是另一個要考慮的因素。大量的電晶體快速工作,所消耗的電能會轉為熱能,如果不能迅速散熱,溫度會快速上升。矽的散熱能力雖然不是半導體中最好的,但是已經相當不錯。現在做在矽晶片上的微處理器(CPU)都需要好大一塊散熱片再加上風扇,如果用別種材料,得放在冰庫裡面了。

矽還有其它物理性質恰好適合用來製作在日常生活環境下工作的電子電路,比如說漏電比用鍺做的低很多。因為必須用到深入的物理和數學才能解釋,只有專業人士才需要知道,這裡就不再詳述。

wendy
2006/7/29    16:15:00
五二大哥
正好您談到(矽) !

我昨晚看 Discovery channel 介紹中國古文物
在 1936 年時,美國有一位飛行員進行巡查任務中
無意中拍到一張照片
一座佔地面積數十公畝的山丘
他當時 將照片傳回美國航空署做解析
大家都認為 在中國也有金字塔的存在

照片一刊在世界日報上之後
引起中國考古學家的重視
立即進行勘查
就是位於西安的秦始皇墓

令考古學家驚艷的是~
秦始皇的年代早於耶穌約200 年
但卻在靈寢中發現大量兵器
每件兵器上都鍍有一層(Cr ~ ㄌㄨㄛˋ)
此種化學原子 和以上您說有差別嗎?

可以和~故事~連接的化學原子
比較~~~~~~~~~聽的懂!


五年二班
2006/7/29    20:39:00
矽是Si,一種半導體。
鉻是Cr,一種金屬。

在IC技術上,Cr沒有被直接使用,但是會用在「光罩」上,是非常重要的金屬。以後有機會可以講講「光罩」。

Cr有金屬光澤、硬度高、熱漲冷縮小、抗氧化等優點,鍍在物體表面,銀光閃閃,漂亮、持久。汽車門把、飾條、邊框等許多飾物都是鍍鉻。青銅兵器容易氧化腐朽,鍍鉻可以保護。

但是鍍鉻不是簡單的技術,我對考古沒有研究,不知道兩千多年前的技術有多好,也不知道有沒有長期保存以外的其它目的。柑仔店的老闆或許知道真正的原因。

五三
2006/7/29    20:48:00
五二 帥老哥
我先問一個小問題好了~

矽是Si,一種半導體。
鉻是Cr,一種金屬。

半導體 和 金屬 最大不同在哪裡?

五年二班
2006/7/29    21:39:00
金屬是導體,和半導體的區分是用導電能力。

有一個叫做電阻係數的物理量,數值愈大,電流愈不容易流過去,導電能力愈差。大於一億的叫做絕緣體,小餘0.001的是導體,介於中間的就是半導體。

電阻係數最低的是銀,第二是銅,大約是0.0000017,銀比銅低10%。家裡的電線就是用銅,所以不太需要期待電線會換材料了。

石英的電阻係數是1後面18個0,1000000000000000000,極佳的絕緣體。

我們可以添加一些其它元素,把矽控制在0.001到1000000之間。差十億倍喔。

五三
2006/7/29    22:19:00
喔~~ 我用力@@
是不是

電阻(歐姆)
大於一億的叫做絕緣體,
小餘0.001的是導體,
介於中間的就是半導體。

剩下的.......
我就(假裝) 懂了!

wendy
2006/7/29    22:28:00
呵~除了五三大哥說的那一段

我也應該懂得下一段...
.....家裡的電線就是用銅,所以不太需要期待電線會換材料了。



所以半導體是希望它能導電
但又需要相當穩定
是否可解釋為...
半導體--> 穩定導電的物質 ?
還請五二大哥給分

五年二班
2006/7/29    22:39:00
很高興兩位都懂得從導電能力將物質分類了!

用半導體是因為它的導電度可以有很大的調變範圍,除了可以用添加其它元素外,還可以用電壓來調變,既然可以變,就不能由他亂變,所以要能精準控制,要多少就多少。

半導體的導電性質,後面慢慢會講到,請繼續上課。但是可能只開週末班,嘿嘿。

米老鼠
2006/7/30    02:54:00
五二老師

看到您講解關於半導體

又回憶起大學上過課的一些片斷 時間過的真快

雖然目前矽是作為電晶體的主要材料

但之前曾看過報導 不知是否正確

好像是已發現可利用細菌還是某些生物作為新的材料

雖然曾看過但已記不太清楚

不知這樣的技術要多久之後才可能實現呢?

五年二班
2006/7/30    22:44:00
以矽做為積體電路的一個大問題是發熱,以現在的方式發展下去,十幾年後,微處理器的功率密度將和太陽表面一樣。所以這十幾年來,降低積體電路的能量消耗是備受重視的問題。

不要用矽,將是個革命性的突破,但是不是簡單的事。現在的積體電路已經可以容納五六千萬個電晶體,每個電晶體的特性都很一致。近十年還沒有一種被視為可能的接班材料或元件有這樣的可能性。現在的電晶體已經做到比病毒還小,遠小於細菌,所以不會用細菌。有一些生化學家提到可以用DNA,但是還很遙遠。

我沒有能力預測太遙遠的事情,但是十年內不會有東西可以替代以矽為主材料的積體電路。在尋找救世主的同時,我們只能逢山開路、遇水搭橋。

wendy
2006/7/30    22:56:00
五二大哥說....
現在的電晶體已經做到比病毒還小,遠小於細菌,所以不會用細菌。
請問 電晶體?nm (奈米)
我不太了解 電晶體 size 範圍?

我只知生物學上
細菌大小:0.5 ~ 5 um
病毒大小:0.01 ~0.1 um

當然 也有更大的 bacterium & virus了
因為還分真核ˋ原核二種生物

五年二班
2006/7/30    23:39:00
今年量產的積體電路上的電晶體,中央控制部份的長度大約是50nm,完整的電晶體在矽晶片上的面積大約在50nmx200nm上下,和病毒接近。但是明年會降到40nmx150nm以下。研究單位發表的就更小了,六月初在夏威夷的研討會有單位發表中央控制部份只有3nm的成果,我差點當場吐血而亡。

註:電晶體的中央控制部份稱為閘極,就像是水龍頭一樣,水龍頭控制水流過的大小,閘極是控制電流通過的大小。這是最難做小的。

五年二班
2006/8/5    22:54:00
第六講 半導體的導電

一般的金屬(導體)都是因為有大量可以自由移動的電子,所以一加電壓,電子就從負電壓往正電壓的方向跑,形成電流。在半導體中不太一樣,有帶負電的電子和帶正電的電洞兩種東西,這兩種東西的數量相乘會是一個固定值,所以電子多則電洞少,電洞多則電子少。因為電子帶負電,所以電子數量比電洞數量多的半導體稱為n(negative)型半導體;反之,因為電洞帶正電,所以電洞數量比電子數量多的半導體稱為p(positive)型半導體。

如何改變半導體中的電子或電洞數量呢?

矽是四價元素,元素週期表左邊屬來第四欄,意思是矽原子最外圍有四個電子。在矽晶體中,每個矽原子和相鄰的四個矽原子形成鍵結,意思是各出一個電子連結在一起。於是就沒有可以自由自在的電子,純矽的導電能力是很差的。如果我們添加一些五價元素(原子最外圍有五個電子),一旦這個元素像玩大風吹那樣搶佔了矽原子的位置,其中四個電子去和相鄰的四個矽原子鍵結,還多出一個電子可以趴趴走,導電能力就變好了。所以n型半導體就是在矽晶體中添加磷、砷這樣的元素。

如果要製作p型半導體,就要添加三價元素。三價元素外圍只有三個電子,當它佔了矽原子的位置,只有三個電子可以和相鄰的矽原子共用,還缺一個電子,少一個帶負電的電子,所以視為帶正電,也就是前面說的電洞。p型半導體最常用的元素是硼。

導電材料的導電能力除了看可以趴趴走的帶電粒子有多少外,還要看它跑得快不快,因為電流大小指的是單位時間跑過去的電子或電洞數量,就像水流大小是指單位時間流過的H2O數量一樣。電子跑的速度大約是電洞的兩倍多,所以如果n型半導體中的電子數量和p型半導體中的電洞數量一樣多,n型半導體導電能力會比較好。

這一講要看懂喔,看不懂也得背下來,接下來的幾個星期就要開始解釋NMOS, PMOS, CMOS,然後大家就會知道RCA取經團引進的CMOS的價值。

聽到電就怕的同學不必緊張,電和水真的很像,所以「水電」才會時常綁在一起講。後面的課程,我會時常用水來比喻,應該不會太難懂。

五年二班
2006/8/13    20:38:00
第七講 電晶體問世

十九世紀就已經發現了半導體這種材料,但是真正大放異彩,是在1947年發明電晶體。電晶體是貝爾實驗室(Bell Lab.)的三位科學家所發明的-蕭克萊(Schockley)、巴定(Bardeen)、布列敦(Brattain),這三位也因此在1956年獲得諾貝爾物理獎。蕭克萊博士學而優則商,但是個性不夠圓融,從商之路蠻失敗的。布列敦一直留在貝爾實驗室鑽研,直到退休。巴定是最驚人的,1972年再度因為超導體的研究獲得諾貝爾物理獎。一個人拿兩次諾貝爾獎,至今無人能及。

當年的電晶體非常陽春,是把n-型、p-型、n-型三塊半導體靠在一起,稱為點接觸式電晶體,三位物理學家就用這麼陽春的樣本發展出重要的基礎理論與應用。這種三明治式的電晶體在工作的時候,同時有電子和電洞在流動,所以稱為雙載子電晶體。這和稍後要介紹的NMOS、PMOS、CMOS不同,MOS類的電晶體只有一種載子在流動,屬於單載子電晶體。1947-1960年的技術,只能做出雙載子電晶體。這種電晶體的好處是電流大、速度快,缺點是耗電。所以在中小型積體電路(SSI和MSI)的時代沒有問題,到了LSI時代,就遇到瓶頸了。

順便一提的是大家都用過的一種叫做Thyristor的電子元件。有一種檯燈,點亮之後,可以把旋紐慢慢反轉,亮度會慢慢減弱,就是用Thyresitor。它是p-n-p-n或是n-p-n-p四層結構,1952年由艾伯(Ebber)發明的。時至今日,國際電子元件學會最高榮譽是艾伯獎。

這幾年鹹魚翻身的太陽電池,其實在1954年就被發明了,結構簡單得很,一塊p-型半導體和一塊n-型半導體結合起來就是了。

Faustina
2006/8/13    20:54:00
大外行插隊問笨問題:從最近的新聞報導看來,太陽能電池的體積縮小與蓄電力增加的研究,目前好像式有些瓶頸,那麼瓶頸是什麼呢?先謝謝五二老師的回答!

五年二班
2006/8/13    22:09:00
14天來的第一位顧客,喔,痛哭流涕,真當銜環結草以報!

目前商品化的太陽電池是用矽做的,p-型矽和n-型矽接和在一起,當波長比1.38微米短的光線照射接合處的時候,會同時產生電子和電洞,這兩者會朝相反的方向移動,就產生電流。所以,不是所有的太陽能量都會轉變成電力,產生的電力在儲存和傳送的時候也會損耗一些。因為電是在p-n接合處產生的,所以接合面積愈大,產生的電流就愈大。這方面的理論極限在五十年前就已經知道了。當年的水、火、核電成本都很低,太陽能發電當然沒有市場。現在能源出問題了,它才會鹹魚翻身。

聽說藍老闆最近在研究太陽能電池,小F也可以到柑仔店詢詢價。

wendy
2006/8/13    22:32:00
....痛哭流涕,真當銜環結草以報!
哈~五二大哥 真是太謙了~
小F 小心喔~會被五二老師fan 痛K!

我到有一個無聊膚淺的問題想請教

前日看某台news
說目前已研發出~奈米美白 mask.
嘻!五二大哥就知道接下來......我想問的咯~

真的加了奈米(nm) 就能被皮膚細胞吸收
而淡化斑點達到美白效果嗎?


五年二班
2006/8/13    22:51:00
又有顧客上門了,都是女顧客,如果再痛哭流涕,會被夫人痛K。

奈米美白面膜?糟糕,我家的人都天生美白,所以沒有研究。哈哈,皮太厚,不需要面膜了。

要先弄清楚「奈米」在這兒做甚麼用的,是缺甚麼叫甚麼?是指用後的功效?是指面膜厚度的單位?是給「奈米美白」的臉用的面膜?還是像敝校曾有過的「奈米餐廳」一樣只是名稱的一部份?

唯一可以確定的是價錢一定比一般美白面膜貴,而且用過的人攬鏡自照,一定覺得效果不錯耶。

wendy
2006/8/14    00:17:00
喔~
依據五二大哥所說

若~奈米mask~不是單位研發出所製成
那~可能下場又和[奈米餐廳]一樣
粉~~~~~~~~慘!

五年二班
2006/8/14    00:49:00
這個下場嘛,我真的不知道奈米美白面膜是甚麼東西耶。上面應該是沒有電晶體吧,那我就不懂了。

如果把IC & Sensor做在面膜上面,根據臉部每一個小區域的狀況,釋放出不同的治療或保養成份,說不定會有銷路喔!比如說他可以偵測膚色,只在膚色較暗的區域釋放奈米美白成份,.......

五年二班
2006/8/24    00:05:00
插播一則新聞報導:

節錄自電子時報(記者黃女瑛/台北) 2006/08/23

 美國加州百萬太陽能屋頂法案SB1(The Solar Homes Bill)於美國時間21日在州長阿諾史瓦辛格(Arnold Schwarzenegger)公開簽署下完成立法,2007年1月1日正式實施,預計2018年前投入32億美元,於100萬戶屋頂上裝置共3,000百萬瓦(MWp)太陽能發電系統。儘管SB1過關將推助全球太陽能光電產業更加沸騰,但由於矽材料缺乏,啟動SB1反而讓料源不足及漲價問題更嚴重,市場競爭亦更趨激烈,進而迫使體質不佳或新近業者恐面臨被迫出局命運。

 依據太陽能專業網站Solarbuzz報導,阿諾已於21日正式簽定美國史上最大規模太陽能補助案SB1,阿諾在簽約記者會上表示,延緩環境污染為其競選時所開出環境政策支票,2005年起即透過加州公共事務委員會(CPUC)執行加州太陽能啟動計畫(CSI),預計在2018年前於100萬戶屋頂上裝置太陽能發電系統,以減少300萬噸溫室效應氣體,相當於減少馬路上100萬輛車的污染量。


五年二班
2006/8/27    00:22:00
第八講 最基本的半導體元件

利用半導體材料可以製作各式各樣的半導體元件,最基本的是電阻器、電容器、二極體、電晶體。

電阻器就是使電流流過時會受到阻力的元件。實際上,除非超導體,要不然電流流過任何一個會導電的物質,都會遇到阻力,所以「電阻」可以說是無所不在,在積體電路中也必然存在。既然存在,就必須能夠控制它的大小,而且適當的利用它。前幾堂課說過,在矽裡面添加一些硼或磷元素,可以增加可以趴趴走的帶電粒子,就可以改變矽的導電能力。當帶電粒子數量已固定,移動速度也固定的情況下,這個材料的電阻係數(r)也是固定的。電阻(R)就是電阻係數乘以長度(L)再除以截面積(A),R=r*L/A。所以在積體電路中的電阻器通常就是一個設計好濃度、長度、截面積的n-型或p-型矽的區域。電阻器的電器特性是V=I*R,V是電壓,I是電流,電壓增加一倍,電流就會增加一倍。電阻器其實和水管很像,水流過水管會遭遇阻力,水管愈長或是愈細,阻力就愈大。如果不換水管,水流得更快,就得增加水壓。水壓愈大則水流愈大,和電壓愈大則電流愈大,很像吧。

電容器的結構是兩片導體(稱為電極)中間夾一層絕緣體,這個東西可以儲存電子。半導體可以導電,所以也可以用來當電容器的電極。當然囉,半導體的導電能力愈好,愈接近導體,做成的電容器就愈好。電容器就類似水桶或是水塔,水塔可以儲存水,用加壓馬達把水打上去,馬達愈有力,存進去的水就愈多,當然水塔愈大也可以存愈多的水。電容器儲存的電子是靠電壓放上去的,Q=C*V,Q是儲存的電量,C是電容器的容量指標,稱為電容值。

現在我們已經有水管和水塔,要控制水的流動,還需要水閥或開關,二極體和電晶體就是做這種事的。

二極體就是把p-型半導體和n-型半導體接在一起,電流只會從p-型往n-型方向流通,反方向不通。這有點像是單向水閥,水電行買得到的,它讓水只能往一個方向流動,避免倒灌。在人體中也有,心臟堛疑公丑A胃的幽門和賁門,都是單行道。

欲知電晶體為何,摩斯電晶體和雙載子電晶體有何不同?且待下回分解。

wendy
2006/8/27    13:55:00
五二老師

很認真寫...
我也很努力@@

我想 國父十次革命才成功....
我資質相差太遠,無法相比
大概用力@@ 二十次 應該可看出(摘要)

但~有一句話 完全理解 讓我一目瞭然~賁
{...在人體中也有,心臟堛疑公丑A胃的幽門和賁門,都是單行道}


只不過,小小建議..最好
先寫(喷門)---> 與食道相接觸.
再寫(幽門)---> 與十二指腸相接觸.

這樣...由上而下...解剖位置正常
才~不易造成疾病!




五年二班
2006/8/27    18:09:00
是是是,東西逆向從幽門通過賁門的話,就很噁心了。

米老鼠
2006/8/27    20:56:00
從五二老師的內容中,重溫了半導體的基本元件

看了wendy姐的解說,了解人體臟器的正確位置,

看來這課會愈來愈有趣,愈來愈高深

小米得趕緊坐正,繼續聽下去……

五年二班
2006/9/3    21:00:00
第九講 摩斯(MOS)電晶體

第七講說過雙載子電晶體就是n-p-n或是p-n-p三明治結構,摩斯電晶體就完全不一樣了。摩斯(MOS)是金屬-氧化物-半導體的英文縮寫(Metal-Oxide-Semiconductor)。

第八講說過,金屬和半導體中間夾一層絕緣物質,這就是電容器囉。如果這個半導體是p型的,我們把兩個n-p二極體用電容器隔在兩邊,因為二極體只容許電流從p型流向n型,所以左邊的n型區域的電子是沒有辦法穿過p型區域流到右邊的n-型區域的。在第六講說過,半導體是n型或是p型是看電子比較多或是電洞比較多,如果我們在MOS的金屬上面加上足夠大的正電壓,根據同性相斥、異性相吸的原理,就可以把p型半導體表面的電洞排斥開來,並把少數的電子吸引到表面。一旦表面的電子變成比電洞多,這p型半導體的表面就變成n型半導體,左右兩個n型區域就被這反轉的表面n型區域連接到一起,一旦在某一邊加上電壓,電子就可以流通。這一層原本是p型但是被反轉成n型的區域稱為「通道」。MOS的金屬電極電壓愈高,通道中的電子數量就愈多,左右流通的電流就愈大。這個MOS電容結構就好像水龍頭開關,開大一點,水量就大,關緊了,水就不通了。

上面這種MOS電晶體是電子在流動,所以稱為nMOS。如果一開始用的是n型半導體,在MOS電容器兩端做的是p-n二體,這時候流動的就變成電洞,稱為pMOS。不論是nMOS或是pMOS,都只有一種載子在流動,所以屬於單載子電晶體,和1947年發明的雙載子電晶體不同。

摩斯電晶體有一種特性,當電流流過消耗電力而發熱,會使得電子或電洞的移動速率變差,電流變小,於是消耗電力減少,溫度不會持續升高,這是它適合用來做積體電路的原因之一。雙載子電晶體就不一樣,溫度愈高,電流愈大,容易進入惡性循環。

下星期要講MOS電晶體的歷史故事,RCA取經團引進的CMOS就要上場囉。

附註:用「同性相斥、異性相吸」來解釋「通道」其實不太對,但是在不涉及大學程度以上的物理情形下,也只能這樣說明。請行家見諒。

Faustina
2007/4/1    10:49:00
期待CMOS的故事。

五年二班
2007/4/2    09:12:00
好恐怖啊!這家店早已經無預警停止營業,還有人登門討債?????

拜託拜託,小店生意不好,週轉不靈,老闆跑路去了,請不不要.............

請參閱「矽說台灣」一書吧!

wendy
2008/6/13    05:54:00
我有ㄧ個很~白ㄔ~ㄉ問題想請教
我一直搞不清楚.....

1.連通管原理
2.虹吸現象
之間差異性為何?
*例子有哪些?

通常我們利用吸管飲液體時,是利用?
家中熱水瓶使用為何運為(連通管)原理?

虹吸原理與大氣壓力無關嗎?
二者不都是利用壓力高低不同來完成的嗎?
真空狀態時,虹吸現象仍會存在嗎?

粉~~~~???

網路上ㄉ說明,@@...不通及不懂...



藍天行
2008/6/14    07:23:00
壓力是 kgw/cm2 kgw是重量 也就是 m*g 還有就是氣體壓力除了下壓外也會往左右上下頂! 請先承認這點
虹吸是高水位一邊氣體壓力往下壓水面 低水位是~頂~水面 當然頂不住 於是就流出來了!! 真空沒有壓 也沒有頂 所以虹吸就沒了!
連通管是很公平地壓水面! 那麼就是兩邊的~壓~力一樣大!
還有 這個壓力是指連通管最底端的壓力~面~說的! 反正左右兩邊就是要一樣! 這就像是槓桿的支點一樣! 支點兩邊的力要一樣! 這就平衡了! M1L1=M2L2
那麼連通管只要兩邊的~力~一樣就平衡了. H1D1=H2D2
好 考試! 是非題
連通管左右兩管管徑不同的話 那麼兩邊水位也不同!

may
2008/6/14    14:49:00
藍老闆問偶@@...暸嗎?
偶只確定..wendy看的懂
才怪!!

wendy
2008/6/14    18:56:00
偶只確定..wendy看的懂,才怪!!....by May

那,偶先回答...藍家老闆ㄉ問題
若對了,代表應該...稍懂!



考試! 是非題
連通管左右兩管管徑不同的話 那麼兩邊水位也不同!--> O

其實你們大概也猜得到
為何我會問這題?
因為被偶兒子問.....倒了....

藍天行
2008/6/14    23:31:00
這是令公子的答案還是你的答案? 水是流體! 會流動喔!

wendy
2008/6/15    16:43:00
ㄛ...看樣子,答案應該是X!
可是,
我是想...連通管原理...
當二邊水位平衡時,就會竟只不動耶!

這,當然是我的答案啦~
我要先暸~才能和他(大聲)說話哩!

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