半導體的未來 人人伽利略 特刊2

⚡半導體，將如何改寫我們的未來？💻 Rapidus 東京威力科創 日本產業技術綜合研究所 Sony 味之素 從元件、設備、材料， 一路談到2奈米先進製程； 從AI、手機到汽車， 全面掌握半導體關鍵應用。 台積電、輝達與Rapidus受到關注的原因， 又有何不同？ 本書集結日本半導體產研第一線專家， 帶你一次看懂 日本「國家隊」眼中的未來 🔬 ◎沒有半導體，現代社會就會停擺 為什麼各國都將半導體視為關鍵戰略產業？因為雖然我們平時可能沒有感覺，但智慧型手機、電腦、家電、汽車、電車與太陽能設備，幾乎都離不開半導體。CPU負責運算，快閃記憶體儲存資料，影像感測器將光轉換成影像，功率半導體則控制電力。 而且，半導體的進化從來不只是單一晶片的升級。從材料、設備、設計、製造到封裝，整條產業鏈都必須同步突破；每一次性能提升，都可能進一步改變AI、交通、能源與通訊，帶動下一波產業革命。 本書從「半導體究竟是什麼？」開始，以清楚圖解說明導體、絕緣體與半導體的差異，以及矽如何變成二極體、電晶體與積體電路。即使不是科技業從業者，也能透過本書看懂科技新聞背後的原理，理解未來產業將往哪裡發展。 ◎從一片沙子，到數十億個電晶體 半導體的主要原料矽，大量存在於沙子與岩石中，但用於製造晶片時，純度必須高達99.999999999%以上。 本書完整介紹晶圓製造，以及成膜、微影、蝕刻、摻雜、檢測、切割與封裝等流程。小小一枚晶片，背後其實需要數百甚至數千道精密製程。 透過了解這些流程，我們也能看見半導體產業鏈的輪廓：哪些企業掌握關鍵材料，哪些企業製造精密設備，又有哪些公司負責晶圓製造、封裝與測試。無論是有志投入相關產業的學生與新鮮人，或是希望看懂市場趨勢與企業布局的讀者，理解一枚晶片如何誕生，都是認識半導體產業最重要的起點。 ◎AI，為什麼需要GPU？ CPU擅長處理複雜工作，GPU則擁有數千個核心，能同時執行大量運算，正好符合AI類神經網路的需求，因此成為生成式AI快速發展的重要推手。 你使用AI嗎？但你真的了解它如何運作，又能做到什麼嗎？當AI開始改變工作流程與職場分工，真正拉開差距的，可能不只是「會不會使用AI」，而是能否看懂它的能力與限制。 本書將介紹AI晶片、雲端AI與邊緣AI，帶領讀者理解智慧型手機、自動駕駛與機器人背後的半導體技術，以及效能、功耗與成本之間的取捨。當AI逐漸進入工作與生活，理解支撐它運作的技術，正是我們判斷AI能做什麼、不能做什麼，以及如何與它共同工作的第一步。 否則，下一個被AI浪潮淘汰的人，可能就是還沒真正弄懂它的落後者。 ◎「味之素」也在製造半導體？看懂產業鏈中的隱形冠軍 半導體產業的競爭，從來不只發生在晶片製造商之間。沒有精密設備與高性能材料，再先進的晶片設計，也無法真正投入生產。 本書特別採訪四家在半導體產業鏈中扮演關鍵角色的日本企業： ‧東京威力科創：提供成膜、微影、蝕刻與洗淨等關鍵製造設備，提前布局數個世代後的半導體技術。 ‧Sony：以全球領先的影像感測器，讓相機從「拍得漂亮」進一步走向AI感測與資訊判讀。 ‧味之素：以胺基酸研究技術開發半導體絕緣材料ABF，在相關市場取得超過九成市占率。 ‧Rapidus：挑戰2奈米製程，肩負日本重返尖端半導體製造領域的期待。 透過第一線訪談，讀者不只能理解半導體如何運作，也能看見材料、設備、製造與封裝如何彼此串連，構成龐大而精密的產業生態系。 ◎只要了解半導體，就能看懂AI、能源與國際產業新聞 半導體短缺為什麼會導致汽車無法交車？美國限制先進晶片出口，為什麼會影響全球產業布局？台積電、輝達與Rapidus受到關注的原因，又有何不同？ 延續「人人伽利略」清楚易懂的圖解科學風格，本書從電子與電晶體談起，一路介紹CPU、GPU、影像感測器、功率半導體、摩爾定律、3D堆疊、AI晶片與次世代製程。即使沒有理工背景，也能循序漸進掌握半導體的結構與產業發展。 翻開本書，你將發現：小小的晶片，不只是電子產品裡的一個零件，更是推動AI、產業與社會未來的關鍵核心。 張勤煜（大同大學電機系助理教授）──專業審訂、導讀 周詩婷（財經作家）──趨勢導讀 【作者簡介】 【本書協力者】 昌原明植╱Masahara Meishoku 日本產業技術綜合研究所尖端半導體研究中心主任。工學博士。專長為半導體元件工程。日本早稻田大學理工學研究科博士。2002年進入產綜研後，持續從事先進半導體相關研究，亦以成員身分參與2022年成立的日本技術研究組織，最尖端半導體技術中心（LSTC），並擔任技術開發管理本部長。 早川崇╱Hayakawa Takashi 東京威力科創股份有限公司總經理、企業創新本部核心技術開發擔當部長，Innovation X Lab.。東京工業高等專門學校畢業。曾於美系半導體元件製造商擔任設備工程師、製程工程師，後於1998年進入東京威力科創，從事半導體製造設備的開發與製程開發。其後以開發及行銷成員身分，引領蝕刻設備、單晶圓鍍膜設備等產品企劃，以及橫跨公司多項產品的模組開發。目前負責C&F（概念與可行性）及核心技術開發，透過次世代設備開發，以及與各研究機構、合作夥伴企業的合作來推動創新。 竹田將人╱Takeda Masahito Sony半導體製造股份有限公司企劃管理部門統籌部長。日本大阪大學基礎工學部，物性物理工學科畢業。1992年進入Sony半導體事業部後，以策略、企劃為核心，從事網路內容相關企業及電視事業的經營管理，以及半導體、相關裝置、行動通訊事業的公關等職務。2016年Sony半導體解決方案股份有限公司分拆獨立，於是自2023年5月起擔任現職，負責經營管理、涉外關係、法務、BCM等。 Ryohei Oishi Electronic Materials Group, Life-support Solutions Development Section Material and Technology Solutions Labs. Research Institute for Bioscience Products & Fine Chemicals Ajinomoto Co., Inc. 日本東京大學大學院工學系研究科化學生命工學專攻，博士前期課程修畢（工學碩士）。專長為有機化學、高分子化學。進入味之素株式會社後，持續從事ABF的開發。為了在高速通訊及AI發展領域中做出貢獻，每天致力於研發工作。於IMAPS（國際半導體封裝技術學會）等國內外學會及研討會上，發表多項ABF的研究開發成果。 Tomoko Miyagawa Group Manager, Group 4, R & D Dept. Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.。日本橫濱國立大學大學院工學研究科物質工學專攻，博士前期課程修畢（工學碩士）。專長為高分子化學。2002年進入味之素Fine-Techno株式會社，從事ABF等的研究開發。自2018年起亦曾於電子材料事業部擔任各國的客戶業務負責人等職務，2024年起擔任現職。在具備商業視角，並提供顧客技術支援的部門中，為全球使用ABF產品的客戶提供技術支援。 内山邦男╱Uchiyama Kunio 日本產業技術綜合研究所AI晶片設計開放創新實驗室，客座研究員。工學博士。日本東京工業大學大學院理工學研究科資訊科學專攻碩士課程修畢。專長為微處理器、SoC、半導體設計。目前除了參與AI晶片設計據點的營運外，也致力於邊緣AI加速器及小晶片型客製化SoC研發。 山本敏雅╱Yamamoto Toshimasa Rapidus株式會社工程中心開發企劃總部第一企劃部首席工程師。工學碩士。專長為半導體元件（MEMS感測器、功率元件等）的製程與元件開發。日本大阪大學大學院基礎工學研究科物理系專攻電氣工學領域碩士。2024年11月進入Rapidus株式會社。主要負責前段製程領域的NEDO計畫推動、相關部門間的合作推動，以及開發計畫的擬定等。 西垣亨彥╱Nishigaki Michihiko Rapidus株式會社工程中心開發企劃總部第二企劃部首席工程師。工學碩士。專長為光半導體元件及MEMS元件的製造製程開發，以及模組化開發。日本長岡技術科學大學大學院工學研究科電子機器工學專攻碩士。自2024年起進入Rapidus株式會社。主要負責後段製程領域的專案推動及相關部門間的合作推動等。 出版社：人人出版股份有限公司 作者：日本Newton Press ISBN／EAN：9789864615377