由于奈米技术在电子、材料、光电、化工、生物等产业具未来性，台湾已将奈米科技纳入重点发展项目，并成立奈米国家型科技计画，全力朝奈米科技前进。其中尤其以台湾半导体业的动态受人嘱目，无论晶圆厂、IC设计等，均从过去微米时代，改往0.10微米以下的奈米世界发展，业者竞争越来越激烈。

除了有奈米国家型计画外，过去引领台湾IC产业发展的工研院，也整合全院各所的资源，全力发展奈米科技，并打出「希望在5年内成为世界奈米科技产业化的先导者之一」的口号，将旧台积一厂改为奈米科技研发中心。

产业方面，晶圆代工厂台积、IBM、联电三巨头努力将其技术往下研发，力求技术领先以争取更多订单；同时半导体设备供应商台湾应材开始提供更精密的制程设备，使晶圆厂能达到奈米级量产。 EDA业者为配合客户需求，开始提供90奈米工具之解决方案。总之，无论产官学界，奈米科技已成为各方角逐市场的目标，奈米竞赛正式展开。

奈米竞争

谈到奈米科技，容我简略介绍奈米科技的源由。必需从诺贝尔物理奖得主Richard Feynman于1959年12月在美国加州理工学院召开的全美物理学会年会的一次演讲中，演讲题目为「在底部还有大量空间」，首次公开提出奈米技术的概念。

1982年，由于扫描穿隧显微镜（STM）现世，更加速了奈米技术的研究进程，其发明人、IBM的研究人员Gerd Binnig和Heinrich Rohrer共同赢得1986年的诺贝尔奖。同年，这两人又合作发明原子力显微镜（AFM），而扫描探针显微方法促使奈米技术诞生。

今年三月底时，为支援我国奈米产业所需的精密量测需求，均豪精密与工研院量测中心共同开发完成国内第一座商业原子力显微镜，可量测奈米级的解析度，预计此产品在今年第二季出货，可应用于半导体、光电及生技等产业上。台湾过去都需仰赖国外进口昂贵的显微镜，如今​​国内有自制能力，即可有效降低研究单位的采购成本，研究资源得以真正发挥。

国际各大晶片业者竞相投入90奈米IC研发

实际上半导体业竞争，已到了比赛看谁技术高的境界了。去年底在国际电子元件会议（IEDM）上，Intel表示，该公司90奈米CMOS晶片所采用的应变矽（Strained-silicon）沟道，产生了最佳的驱动电流。 IBM则表示，IBM的绝缘层上有矽（SOI）方法，已制造出高速90奈米CMOS振铃振荡器。英特尔使用90奈米应变矽CMOS逻辑作为通讯制程的基础，IBM则主宰矽锗晶片制造，二家公司竞争态势越趋明显。

晶片方面，TI（德州仪器）于2003年1月底时表示，TI已开始供应90奈米无线数位基频IC的样品，据了解，TI的90奈米制程可在每平方毫米上，形成480万个电晶体。待TI的90奈米IC样品测试过后，预计今年第四季将由达拉斯的8吋晶圆厂Kilby量产，2004年第一季再转至12吋晶圆厂DMOS-6。

Intel在2003年春季英特尔科技论坛（IDF）上，将于今年推出90奈米产品，包​​括下半年推出的Prescott与第二代Centrino行动技术微处理器， Prescott 将纳入Intel的超执行绪技术（Hyper -Threading Technology；HT）及Intel NetBurst微架构。 Intel的90奈米Prescott微处理器，该制程使用一层应变矽以提高迁移率，并制造长度仅50奈米的电晶体，比Pentium 4处理器内部60奈米的电晶体长度小。

在这方面IBM也不甘示弱，该公司微电子部门宣布，IBM已采用90奈米制程，为Xilinx生产FPGA产品；日商东芝表示，预计2003年年中之前，将开始生产90奈米晶片；而台积电、飞利浦半导体（Philip）与意法半导体（STM）共同开发的90奈米CMOS半导体制程技术，已成功生产每平方毫米密度为735K位元的SRAM，2002年底前量产，预计未来五年内，三家公司将开发65奈米及更新世代的制程技术。另外AMD（超微）及联电，都希望在2003年年底前推出90奈米产品。

事实上有众多厂商为了90奈米晶片市场，也在紧锣密鼓地准备投入研发制造，然而市场竞争门坎越来越高，已不是众家业者能轻易进入。半导体设备制造商必需投入更多的研究，才能即时供应晶圆厂的制程需求，然而今年的景气不振，已促使设备商如美商应用材料（AMAT）进行裁员行动，更显出市场经营的困难。

读到这里，若以为目前最先进的制程为90奈米，那就大错特错了。 2003年3月日商东芝与新力共同宣布，二家公司全力推出世界上首位嵌入式记忆体之65奈米CMOS制程技术，据称其使单晶片尺寸缩小至目前市面上嵌入式晶片的1/ 4；同时制造出世界上最小的嵌入式SRAM单元，仅0.6平方微米。未来新力和东芝还将利用该项技术，朝世界上开关速度最快的30奈米电晶体。

90奈米12吋晶圆厂的困难

为了使IC线宽顺利往下发展，12吋晶圆厂的设立，已成为必要的条件。据了解，以前成立0.13微米12吋晶圆厂，总计需要20～30亿美元的经费；进入到90奈米世代，90奈米12吋晶圆厂的建厂费更为可观，必需有40亿美元的高昂金额才能盖厂。台积电美国子公司主管Edward Ross即对媒体表示，随着技术的发展，技术越来越贵、越来越难开发，使得现在能够独立建晶圆厂的公司已属少数，大多需要多方合资才能顺利设厂。

或者将旧有的8吋厂改为12吋厂，也是目前业者的解决方案之一。 Intel今年2月表示，将位于亚历桑那州Chandler市的Fab 12之8吋晶圆厂，扩建为12吋晶圆厂。这项扩建计画预计将耗费20亿美元，预计2004年上半年完工，2005年开始投产，该晶圆厂将采用65奈米制程技术。

除了建厂的成本过高，光罩方面，根据业者表示，0.13微米光罩（reticle）价格为60万～70万美元，而90奈米光罩价格，平均一个就超过100万美元，预计未来10年内将超过500万美元。由于光罩成本不断上涨，光罩业目前的困难是：高档光罩技术研发困难、IC产业采购减缓、价格居高不下、光罩制造设备高成本等。已有人开始检讨目前光罩代工业的状况，质疑现存的商业模式是否有需要改变，否则光罩业要如何在亏损下长期经营？

另外，今年三月初联电董事长曹兴诚表示，基于前有高设备成本压力、景气低迷等考验，后有后起之代工厂兴起，联电亟思因应与转型之道。曹兴诚认为，由于竞争者越来越多，晶圆代工的高获利时代已过去；加上半导体产业不断的合并、重整，造成IDM业者数量变少，而IC设计业激烈竞争，都是促使晶圆代工厂面临价格压力的因素。曹兴诚推出新兴营运模式，称为「合作伙伴晶圆代工模式」，希望透过与系统业者、IDM、设计业者，甚或其它晶圆代工业结成策略性的合作伙伴。估且不论这项模式未来将成功与否，联电突然的转变，似乎都暗指着市场的匹变，现存市场的业者都该要深思熟虑，省思目前的商业竞争将带来的后果。

奈米材料市场概况

依据美国国家科学基金会统计，在2010～2015年，全球奈米科技与材料的商机，预计高达1兆美元，其中奈米材料占3400亿美元，半导体部分占3000亿美元，显示奈米材料是目前最具市场潜力的发展方向。为协助发展奈米研究，美国众​​议院和参议院于今年三月通过法律，来推动应用于电子、能源和医药等领域奈米技术的发展（据了解，日本每年投资高达5亿美元在奈米技术研发上。），其中奈米碳管（Carbon Nanotube）已被视为前景可期的奈米应用市场之一。

用途广泛之奈米碳管是未来明星材料

奈米碳管究竟有何神奇之处？事实上2001年IBM的科学家们已发现以奈米碳管做成逻辑电路的方式。据了解，矽制程的发展再过10～15年将会遇到瓶颈，因此半导体界正努力寻找能替代矽的新材料，其中奈米碳管的输出电流比矽电晶体高出两倍，而成份为碳原子，藉由碳原子组成一堆细小的管子，这些管子只有头发的一万分之一大，比现今矽电晶体小500倍，可应用于微电子元件、平面显示器、无线通讯、燃料电池及锂离子电池，因此奈米碳管被视为明星材料。

由于看好奈米碳管的发展，2003年初深圳邦凯科技与香港科技大学签订「超细奈米碳管规模生产合作」，双方将合作超细奈米碳管技术规模化应用于锂离子电池生产。香港科技大学曾成功开发出0.4奈米的单壁奈米碳管，及全球最细的奈米超导线，因此此项合作案，预料将制作出市场期待的成果。另外，2002年9月清华大学碳奈米材料研究小组发现，一种经处理后具有储氢性能的奈米碳管，其可望成为新的清洁能源氢能电池的制造材料。可知大中华区碳奈米管研究，大多应用于电池的制作。

去年5月，工研院化工所以常压低温的制程，开发奈米级高介电微粉及薄膜材料，可于溶液中直接合成粒径约50～300奈米的钛酸钡（BT）及钛酸锶钡（BST）结晶粉末，其可应用于记忆元件、微波元件、感测器、微机电元件及光电IC等领域，这项研究将有助于我国产业竞争力的提升。

关于奈米材料，目前美国在奈米结构与自组装技术、奈米粉体、奈米管、奈米电子元件及奈米生物技术，德国在奈米材料、奈米量测、及奈米薄膜技术，日本在奈米电子元件、无机奈米材料领域已具优势。这些技术的发展，未来将影响我国半导体、光电、及资讯等高科技产业的未来。我国必需积极培养技术研发能力，否则未来技术将操控在美德日手上。

结语

国科会科资中心主任孟宪钰曾指出，未来50年奈米科技都是极为重要的科技产业，我国未来5年将投入200多亿元经费，凭借台湾在半导体业具有优势，全力研发奈米技术；我国在奈米的研发上将居世界前10名之列，预计2010年台湾奈米产业总产值将高达1000亿元。

尽管如此，许多半导体制造商对于迈入奈米世代，都感受到其挑战性高，现存制造问题有待克服，如良率低、稳定性低、上市时间长、制程技术问题多等。去年11月，IBM研究实验室奈米材料制程与元件高级经理Phillip Wong告诉媒体，Pentium晶片的99％的部份，以现有制程技术，再加上部份自组装技术，即可完成产品制作，而无需设限于奈米科技的观念下，从分子级构建模组开始奈米级设计工作。然而在半导体界，真正的奈米科技发展，却是在部分技术淘汰及了解潜在技术这二方面的进展。究竟哪些技术会留下、哪些将成为市场下一个前进的目标，按业界的看法，则仍需观察五年才能判断。

奈米科技主要的困难，在于奈米材料需要更多的制程整合，同时随着IC线宽缩小化，制程对微粒（Particle）的标准更为严峻，这些都是业者必须克服的问题。另外，随着制程快速的演进，世代制程不断的轮替，制程已从前年的0.13微米跳到去年的90奈米；然而0.13微米制程仍有许多困难尚未解决，紧接着而来的90奈米又需迎接更多的挑战，很快地业者再对外高喊65奈米制程。在半导体市场高度竞争下，许多赶不上这些技术的业者已大感吃不消，仿佛永远跑的比别人慢，但又买不起好的球鞋助跑。

另外，目前全球奈米科技发展最大的问题之一在于找到准确的应用领域，工研院表示，要开发何种产品、如何把奈米材料转换为产品，同时保留材料原有的特性等，这又是应用市场的问题。