由於奈米技術在電子、材料、光電、化工、生物等產業具未來性，台灣已將奈米科技納入重點發展項目，並成立奈米國家型科技計畫，全力朝奈米科技前進。其中尤其以台灣半導體業的動態受人囑目，無論晶圓廠、IC設計等，均從過去微米時代，改往0.10微米以下的奈米世界發展，業者競爭越來越激烈。

除了有奈米國家型計畫外，過去引領台灣IC產業發展的工研院，也整合全院各所的資源，全力發展奈米科技，並打出「希望在5年內成為世界奈米科技產業化的先導者之一」的口號，將舊台積一廠改為奈米科技研發中心。

產業方面，晶圓代工廠台積、IBM、聯電三巨頭努力將其技術往下研發，力求技術領先以爭取更多訂單；同時半導體設備供應商台灣應材開始提供更精密的製程設備，使晶圓廠能達到奈米級量產。EDA業者為配合客戶需求，開始提供90奈米工具之解決方案。總之，無論產官學界，奈米科技已成為各方角逐市場的目標，奈米競賽正式展開。

奈米競爭

談到奈米科技，容我簡略介紹奈米科技的源由。必需從諾貝爾物理獎得主Richard Feynman於1959年12月在美國加州理工學院召開的全美物理學會年會的一次演講中，演講題目為「在底部還有大量空間」，首次公開提出奈米技術的概念。

1982年，由於掃描穿隧顯微鏡（STM）現世，更加速了奈米技術的研究進程，其發明人、IBM的研究人員Gerd Binnig和Heinrich Rohrer共同贏得1986年的諾貝爾獎。同年，這兩人又合作發明原子力顯微鏡（AFM），而掃描探針顯微方法促使奈米技術誕生。

今年三月底時，為支援我國奈米產業所需的精密量測需求，均豪精密與工研院量測中心共同開發完成國內第一座商業原子力顯微鏡，可量測奈米級的解析度，預計此產品在今年第二季出貨，可應用於半導體、光電及生技等產業上。台灣過去都需仰賴國外進口昂貴的顯微鏡，如今國內有自製能力，即可有效降低研究單位的採購成本，研究資源得以真正發揮。

國際各大晶片業者競相投入90奈米IC研發

實際上半導體業競爭，已到了比賽看誰技術高的境界了。去年底在國際電子元件會議（IEDM）上，Intel表示，該公司90奈米CMOS晶片所採用的應變矽（Strained-silicon）溝道，產生了最佳的驅動電流。IBM則表示，IBM的絕緣層上有矽（SOI）方法，已製造出高速90奈米CMOS振鈴振盪器。英特爾使用90奈米應變矽CMOS邏輯作為通訊製程的基礎，IBM則主宰矽鍺晶片製造，二家公司競爭態勢越趨明顯。

晶片方面，TI（德州儀器）於2003年1月底時表示，TI已開始供應90奈米無線數位基頻IC的樣品，據了解，TI的90奈米製程可在每平方毫米上，形成480萬個電晶體。待TI的90奈米IC樣品測試過後，預計今年第四季將由達拉斯的8吋晶圓廠Kilby量產，2004年第一季再轉至12吋晶圓廠DMOS-6。

Intel在2003年春季英特爾科技論壇（IDF）上，將於今年推出90奈米產品，包括下半年推出的Prescott與第二代Centrino行動技術微處理器， Prescott 將納入Intel的超執行緒技術（Hyper-Threading Technology；HT）及Intel NetBurst微架構。Intel的90奈米Prescott微處理器，該製程使用一層應變矽以提高遷移率，並製造長度僅50奈米的電晶體，比Pentium 4處理器內部60奈米的電晶體長度小。

在這方面IBM也不甘示弱，該公司微電子部門宣佈，IBM已採用90奈米製程，為Xilinx生產FPGA產品；日商東芝表示，預計2003年年中之前，將開始生產90奈米晶片；而台積電、飛利浦半導體（Philip）與意法半導體（STM）共同開發的90奈米CMOS半導體製程技術，已成功生產每平方毫米密度為735K位元的SRAM，2002年底前量產，預計未來五年內，三家公司將開發65奈米及更新世代的製程技術。另外AMD（超微）及聯電，都希望在2003年年底前推出90奈米產品。

事實上有眾多廠商為了90奈米晶片市場，也在緊鑼密鼓地準備投入研發製造，然而市場競爭門坎越來越高，已不是眾家業者能輕易進入。半導體設備製造商必需投入更多的研究，才能即時供應晶圓廠的製程需求，然而今年的景氣不振，已促使設備商如美商應用材料（AMAT）進行裁員行動，更顯出市場經營的困難。

讀到這裡，若以為目前最先進的製程為90奈米，那就大錯特錯了。2003年3月日商東芝與新力共同宣佈，二家公司全力推出世界上首位嵌入式記憶體之65奈米CMOS製程技術，據稱其使單晶片尺寸縮小至目前市面上嵌入式晶片的1/4；同時製造出世界上最小的嵌入式SRAM單元，僅0.6平方微米。未來新力和東芝還將利用該項技術，朝世界上開關速度最快的30奈米電晶體。

90奈米12吋晶圓廠的困難

為了使IC線寬順利往下發展，12吋晶圓廠的設立，已成為必要的條件。據了解，以前成立0.13微米12吋晶圓廠，總計需要20～30億美元的經費；進入到90奈米世代，90奈米12吋晶圓廠的建廠費更為可觀，必需有40億美元的高昂金額才能蓋廠。台積電美國子公司主管Edward Ross即對媒體表示，隨著技術的發展，技術越來越貴、越來越難開發，使得現在能夠獨立建晶圓廠的公司已屬少數，大多需要多方合資才能順利設廠。

或者將舊有的8吋廠改為12吋廠，也是目前業者的解決方案之一。Intel今年2月表示，將位於亞歷桑那州Chandler市的Fab 12之8吋晶圓廠，擴建為12吋晶圓廠。這項擴建計畫預計將耗費20億美元，預計2004年上半年完工，2005年開始投產，該晶圓廠將採用65奈米製程技術。

除了建廠的成本過高，光罩方面，根據業者表示，0.13微米光罩（reticle）價格為60萬～70萬美元，而90奈米光罩價格，平均一個就超過100萬美元，預計未來10年內將超過500萬美元。由於光罩成本不斷上漲，光罩業目前的困難是：高檔光罩技術研發困難、IC產業採購減緩、價格居高不下、光罩製造設備高成本等。已有人開始檢討目前光罩代工業的狀況，質疑現存的商業模式是否有需要改變，否則光罩業要如何在虧損下長期經營？

另外，今年三月初聯電董事長曹興誠表示，基於前有高設備成本壓力、景氣低迷等考驗，後有後起之代工廠興起，聯電亟思因應與轉型之道。曹興誠認為，由於競爭者越來越多，晶圓代工的高獲利時代已過去；加上半導體產業不斷的合併、重整，造成IDM業者數量變少，而IC設計業激烈競爭，都是促使晶圓代工廠面臨價格壓力的因素。曹興誠推出新興營運模式，稱為「合作夥伴晶圓代工模式」，希望透過與系統業者、IDM、設計業者，甚或其它晶圓代工業結成策略性的合作夥伴。估且不論這項模式未來將成功與否，聯電突然的轉變，似乎都暗指著市場的匹變，現存市場的業者都該要深思熟慮，省思目前的商業競爭將帶來的後果。

奈米材料市場概況

依據美國國家科學基金會統計，在2010～2015年，全球奈米科技與材料的商機，預計高達1兆美元，其中奈米材料佔3400億美元，半導體部分佔3000億美元，顯示奈米材料是目前最具市場潛力的發展方向。為協助發展奈米研究，美國眾議院和參議院於今年三月通過法律，來推動應用於電子、能源和醫藥等領域奈米技術的發展（據了解，日本每年投資高達5億美元在奈米技術研發上。），其中奈米碳管（Carbon Nanotube）已被視為前景可期的奈米應用市場之一。

用途廣泛之奈米碳管是未來明星材料

奈米碳管究竟有何神奇之處？事實上2001年IBM的科學家們已發現以奈米碳管做成邏輯電路的方式。據了解，矽製程的發展再過10～15年將會遇到瓶頸，因此半導體界正努力尋找能替代矽的新材料，其中奈米碳管的輸出電流比矽電晶體高出兩倍，而成份為碳原子，藉由碳原子組成一堆細小的管子，這些管子只有頭髮的一萬分之一大，比現今矽電晶體小500倍，可應用於微電子元件、平面顯示器、無線通訊、燃料電池及鋰離子電池，因此奈米碳管被視為明星材料。

由於看好奈米碳管的發展，2003年初深圳邦凱科技與香港科技大學簽訂「超細奈米碳管規模生產合作」，雙方將合作超細奈米碳管技術規模化應用於鋰離子電池生產。香港科技大學曾成功開發出0.4奈米的單壁奈米碳管，及全球最細的奈米超導線，因此此項合作案，預料將製作出市場期待的成果。另外，2002年9月清華大學碳奈米材料研究小組發現，一種經處理後具有儲氫性能的奈米碳管，其可望成為新的清潔能源氫能電池的製造材料。可知大中華區碳奈米管研究，大多應用於電池的製作。

去年5月，工研院化工所以常壓低溫的製程，開發奈米級高介電微粉及薄膜材料，可於溶液中直接合成粒徑約50～300奈米的鈦酸鋇（BT）及鈦酸鍶鋇（BST）結晶粉末，其可應用於記憶元件、微波元件、感測器、微機電元件及光電IC等領域，這項研究將有助於我國產業競爭力的提升。

關於奈米材料，目前美國在奈米結構與自組裝技術、奈米粉體、奈米管、奈米電子元件及奈米生物技術，德國在奈米材料、奈米量測、及奈米薄膜技術，日本在奈米電子元件、無機奈米材料領域已具優勢。這些技術的發展，未來將影響我國半導體、光電、及資訊等高科技產業的未來。我國必需積極培養技術研發能力，否則未來技術將操控在美德日手上。

結語

國科會科資中心主任孟憲鈺曾指出，未來50年奈米科技都是極為重要的科技產業，我國未來5年將投入200多億元經費，憑藉台灣在半導體業具有優勢，全力研發奈米技術；我國在奈米的研發上將居世界前10名之列，預計2010年台灣奈米產業總產值將高達1000億元。

儘管如此，許多半導體製造商對於邁入奈米世代，都感受到其挑戰性高，現存製造問題有待克服，如良率低、穩定性低、上市時間長、製程技術問題多等。去年11月，IBM研究實驗室奈米材料製程與元件高級經理Phillip Wong告訴媒體，Pentium晶片的99％的部份，以現有製程技術，再加上部份自組裝技術，即可完成產品製作，而無需設限於奈米科技的觀念下，從分子級構建模組開始奈米級設計工作。然而在半導體界，真正的奈米科技發展，卻是在部分技術淘汰及了解潛在技術這二方面的進展。究竟哪些技術會留下、哪些將成為市場下一個前進的目標，按業界的看法，則仍需觀察五年才能判斷。

奈米科技主要的困難，在於奈米材料需要更多的製程整合，同時隨著IC線寬縮小化，製程對微粒（Particle）的標準更為嚴峻，這些都是業者必須克服的問題。另外，隨著製程快速的演進，世代製程不斷的輪替，製程已從前年的0.13微米跳到去年的90奈米；然而0.13微米製程仍有許多困難尚未解決，緊接著而來的90奈米又需迎接更多的挑戰，很快地業者再對外高喊65奈米製程。在半導體市場高度競爭下，許多趕不上這些技術的業者已大感吃不消，彷彿永遠跑的比別人慢，但又買不起好的球鞋助跑。

另外，目前全球奈米科技發展最大的問題之一在於找到準確的應用領域，工研院表示，要開發何種產品、如何把奈米材料轉換為產品，同時保留材料原有的特性等，這又是應用市場的問題。