台大電子工程所 陳良基教授

WeGenius第4刊‧2002年

國立台灣大學

電子工程所

陳良基教授

1.電子領域在做些什麼?

現在有許多的領域,比如說材料、通訊、數位科技,還有關係到生命的生物科技,在未來都會有很大的發展。但在這些應用中,有絕大的比例都需要電子的輔助。所以在訪問開始前,我想先給大家一個概念,讓大家知道電子領域在做些什麼。

若從產品看來,主機板上的許多晶片組,還有網路卡、手機中的IC,這些都是我們要進入數位生活所不可缺少的產品;而像要儲存、讀取資訊時所用到的硬碟、光碟機,雖然我們平時不會看到它的內部,但其中仍是充滿了許多IC。我們若把這些方方黑黑的外殼打開來看,裡面會有一個小小的晶片,而這些晶片在未切割前就是大家所聽到的8吋、12吋晶圓。若再更深入地看晶片上的東西,你會發現它其實是由成千上百個電晶體所組成的。

2.電子工程所在學些什麼?

 ●2-1.ICS

那我們電子所在做些什麼呢?電子所有兩個組,一個是ICS組,負責ICsystem的設計。像我現在手邊的這兩顆晶片,合起來便是可以做JPEGMPEGDVD的數位影像處理電路,這電路究竟是怎樣做出來的呢?學生在設計時就必須思考數位影像處理或multimedia運算究竟要如何執行,然後用系統與電路來實現他的功能。而再複雜的電路最終也只不過是由邏輯閘來組成,目前有的系統已到達千萬個邏輯閘數目,這些邏輯閘要如何安排,已很難由人力去完成,現在都已經交給電腦來做,但這些電腦的工具仍然需要人來設計,這些ideaalgorithm都還是需要由人來創造。所以ICS這個組主要就是從application端出發,把如何實現這個應用的logic function設計出來,然後把他轉換成circuit,轉換成IC成品。

●2-2.固態組/solid state

而電子所的另外一組,就是所謂的solid state(固態組)。當我們IC的電路設計好後,就得送去工廠把它做出來。若我們是用CMOS,它的製程就有如你們前一刊雜誌「矽晶片」那篇文章中寫的,必須用光罩和經過一層層的手續才能把晶片做出來。怎樣把電路在特定的材質上實踐出來,這就是固態組的工作。所以固態組的人會和材料牽扯上關係,但用什麼樣的材料並不是他的重點,固態組關心的是如何把電路設計者的設計,在最cost efficiency的材質上做出來。目前所裡教授研究的範圍很廣,除了最常見到的silicon外,有人專門研究silicon on insulator,也有人研究三五族,或是二六族的材料。

當然,為了讓製造的技術能夠讓IC設計者所採用,必須把元件的物理、化學特性模擬成一個model,讓設計者能夠知道他所設計的電路速度會有多快、delay會有多少,這也是固態組的一個工作。若用簡單的比喻,把IC比喻成照片,固態組就是負責洗照片的人,而ICS組則是攝影師。攝影師必須構思畫面的安排,模特兒的pose、光線的強弱都必須經過設計;而洗照片的人則會因為底片或是攝影技術的不同,比如說數位相機的洗法就和傳統的不同,而需要不同的技術和原料。

而像現在熱門的生物晶片,它目前的功能大多還只是做檢測器,檢測的功能不外乎測量「有」或「沒有」,或是量的多寡,其實離computation還很遠。目前國內做得最好的是工研院的生物科技研發中心,研究內容包含了材料所、電子所還有生物研究中心。生物中心把idea提出來,由材料所提供model,然後透過電子所的製作程序把晶片做出來,所以說生物晶片的製作最後還是得靠電子人才來完成。

3.從整個產業的觀點來看電子領域

以上是從技術面和應用面來看電子研究,另外我還想給大家一個message:從整個產業的觀點來看電子領域。目前政府對產業的推動著重在五個項目,第一個是電子,第二是通訊,第三是奈米技術和材料,第四是資訊,還有一個是生物技術。若以產業的投資來看,目前台灣的產業投資還是多集中在半導體相關、資訊、電子、通訊這幾個方面,每項都超過百分之十,而材料和生物技術的投資都還相當少。這比例和全球的需求是相符合的,目前全球的電子、通訊業的產值每年都在三千億美金上下,而生物科技則估計在一千多億左右,台灣的電子半導體業在全球佔第四位,而資訊業則是第三,雖然說三、四名可能只佔有其中百分之十的市場,但光是這樣,電子、資訊業就已對台灣的總生產毛額貢獻了將近三百億美金。

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