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什麼是半導體?——介於「導電」與「絕緣」之間的材料

  在物理學中,所有固態物質主要依照「容不容易導電」分成三大類: 導體 、 絕緣體 與 半導體 。 1. 什麼是 半導體 ?(能階與導電性) 物質能不能導電,核心取決於內部的 電子能不能自由移動 。物理上常以「能隙(Energy Gap)」來區分: 導體(如銅、銀): 內部擁有大量可自由移動的電子。只要施加微小電壓,電流就會持續流動。 絕緣體(如橡膠、玻璃): 電子被原子核牢牢束縛,跨越到可導電狀態所需的能量極高(能隙過大),在正常情況下幾乎不導電。 半導體 (如矽 Silicon): 導電能力介於兩者之間。在純淨且無外加能量的狀態下,它幾乎不導電;但只要 給予適當電壓、光照、溫度,或摻入特定元素 ,就能讓內部電子獲得足夠能量開始導電。 2. 為什麼科技核心是半導體,而不是導電更好的金屬? 數位電腦的運作基礎是二進位代數: 「1」代表通電,「0」代表斷電 。 如果使用 導體 :電路會一直處於接通狀態(只有 1),無法受控切斷。 如果使用 絕緣體 :電路永遠無法接通(只有 0)。 使用 半導體 :可透過外加控制訊號,在「導通(ON)」 與 「截止(OFF)」之間快速切換。 這種「可隨意開關電流」的特性,使半導體成為製造電晶體與微處理器邏輯運算的核心基礎。 3. 摻雜技術:如何改變半導體的導電能力? 純矽晶圓內部的原子排列非常穩定,常溫下自由電子極少。工程師會透過摻雜(Doping)製程,在矽晶體中植入微量其他元素來調節導電性: 類型 摻入元素 特性機制 N 型半導體 (Negative) 磷(P)、砷(As)等五價元素 額外釋放出多餘的 自由電子 ,以帶負電的電子為主要導電載子。 P 型半導體 (Positive) 硼(B)、鎵(Ga)等三價元素 結構中會缺少電子而形成 電洞(Hole) ,吸引相鄰電子遞補,表現為正電荷流動。 4. PN 接面:單向導電的開關單元 當 P 型半導體與 N 型半導體結合在一起時,交界面會形成 PN 接面(PN Junction) : 空乏區(Depletion Zone): 接合處的電子與電洞會自然結合,在中間形成一層沒有自由載子的阻擋區(內建電場)。 順向導通: 當從 P 端接正極、N 端接負極施加電壓時,外加電壓會推擠載子跨越障礙, 電路順利導通 。 逆向截止: 當電壓反接時,障礙層會被拉寬, 電流無法通過 。 ...

一秒開關幾十億次還不會壞?一起看看什麼是電晶體

手機和筆電最深處的晶片裡面其實沒有齒輪,裡面是密密麻麻、擠了幾百億個超小顆的微小開關,就是大家常常聽到的—— 電晶體 (Transistor) 為什麼說它是「無實體開關」? 平常我們在房間開燈,或按延長線那個紅紅的開關,原理都超直覺,手按下去,裡面的鐵片碰在一起,過電了燈就亮;再給它按一下,鐵片彈開斷電,燈就滅掉 但這種傳統的開關有兩個缺點,1.它一定要有「動作」,不是手去按就是要有彈簧在那邊;2.它動作其實很慢而且容易壞,按久了那個金屬片一定彈性疲乏直接卡死,電晶體厲害就厲害在,它裡面沒有任何會動的零件! 它根本不需去按,而是直接「用電去控制電」,只要在控制端給它一點點微弱的電壓,內部的半導體就會瞬間打通一條路讓電流衝過去;電壓一拿掉,這條路會馬上封閉,中間完全沒有任何實體的物理摩擦,所以一秒鐘可以開關幾十億次(對!!就是我們常在講的幾 GHz 那種等級),而且永遠不會有零件磨損的問題!!! 電晶體到底怎麼動的? 其實就像「電子的水龍頭」,想像成家裡的水龍頭: 進水地方(源極 Source): 電子排隊進來的入口 出水地方(汲極 Drain): 電子流出去的出口 水龍頭把手(閘極 Gate): 控制開關 平常水龍頭關緊緊的,水(電流)過不去,只要稍微給它一點點電壓,就像伸手把水龍頭轉開一樣,裡面的通道就會被電場給吸開,電子就嘩啦啦直接流過去;電壓一放掉,水龍頭就又會馬上自動鎖死 只會開跟關,這樣要怎麼變成「電腦大腦」? 這個關鍵就是我們常聽到的二進位啦~ 開(通電) 算它是 1 關(斷電) 算它是 0 工程師只要把幾個開關隨便接一接,就可以玩出很多邏輯了: 「兩個開關都要打開,電才過得去」 ➜ 這就是 AND(且) 「只要隨便一個打開,電就過得去」 ➜ 這就是 OR(或) 「開的變關的、關的變開的」 ➜ 這就是 NOT(反向) 把這些基礎的開關邏輯兜在一起,就可以做出會算加減乘除的電路!然後再想辦法把幾百億個這種微型水龍頭,全部硬塞進一塊指甲大小的晶片裡面,這顆晶片就可以拿來變成我們現在天天在用的超猛CPU跟GPU了喔!

快新聞/衝擊全球半導體?傳中國量產自研DUV設備 摩根大通一針見血「評這句」

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2026/07/29 13:10:09 全球晶片戰方興未艾,就有消息傳出,中國已開始量產自主研發的浸沒式深紫外光(DUV)微影設備;這項技術是先進晶片製造的重要關鍵,象徵北京在降低對外國技術依賴方面邁出重要一步。此一發展被視為中國推動半導體自主化的重要成果,也是中國國家主席習近平在半導體產業的政策目標;但摩根大通分析師在昨(28)日釋出的報告中,對中國半導體自主持保守審慎態度。 中國已開始自主研發DUV設備,但仍落後最先進的紫光技術EUV。圖為用於超2nm世代EUV微影技術的光罩影像。(資料照/美聯社提供) 傳中國已開始量產DUV設備 外媒揭露「一年僅5台」 根據《路透社》(Reuters)報導,知情人士透露,中國已開始量產自主研發的浸沒式深紫外光微影設備(Deep Ultraviolet Lithography Machine),北京推動半導體自主化再跨出重要一步。這項量產計畫由鮮少曝光的中國國有企業「上海愛生納電子科技集團」(Aishengna)主導,並整合多家中國微影設備公司(包含上海宇量昇科技等)的技術團隊;預計今(2026)年將生產約5台設備,明(2027)年提升至約20台。 浸沒式DUV微影技術是在投影鏡頭與矽晶圓之間加入一層水,以印製比傳統乾式系統更細微的電路圖案,簡單說就是把電路圖案曝光至矽晶圓。該設備除可生產各類晶片外,也可透過「多重曝光(Multiple Patterning)」技術製造更先進的半導體,但需對同一層電路反覆曝光,因此製程成本與生產複雜度也相對提高。 據悉,美國已禁止中國採購ASML最先進的極紫外光(EUV)微影設備,荷蘭政府近年也陸續限制部分高階DUV設備出口中國。《路透社》去年12月也曾報導,中國已成功打造EUV微影設備原型機,但距離正式量產仍需數年時間。 ASML除有多種DUV設備外,還有最先進的EUV設備,被視為業界龍頭。(圖/翻攝自ASML官網) DUV設備並非業界最先進 摩根大通評中國「少量不代表規模量產」 DUV微影設備是晶片製造的重要設備,全球市場長期由荷蘭半導體設備大廠ASML主導。雖然中國開始生產DUV的消息釋出後一度衝擊ASML股價,但市場分析師普遍認為,中國目前僅具備少量生產DUV設備的能力,距離支援晶圓廠大規模量產仍有相當差距,因此短期內不太可能對ASML的營運與獲利造成實質影響。 摩根大通分析師則在28日...

韓國狂砸2000兆韓元!三星SK聯手政府打造半導體AI黃金三角

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2026年6月29日週一 上午9:15 圖/本報資料庫 商傳媒|吳承岳/台北報導 韓國政府與三星(Samsung)、SK集團兩大企業,於今(29)日公布一項規模高達2000兆韓元(約新台幣50兆元)的「大躍進三大巨型計畫」,旨在全面提升韓國在半導體與人工智慧(AI)領域的全球競爭力,並推動區域均衡發展。此計畫涵蓋半導體、AI資料中心與實體AI(Physical AI)三大戰略領域,預計在韓國各地區形成先進產業的黃金三角。 這項由韓國總統李在明(Lee Jae-myung)主導的計畫,今日在青瓦台舉行國民報告會,三星電子李在鎔(Lee Jae-yong)會長與SK集團崔泰源(Chey Tae-won)會長均親自出席,宣布各自集團未來10年的大規模投資藍圖。韓國產業通商資源部、科學技術情報通訊部、氣候能源環境部及大韓民國國土交通部等相關部會也同步發布配套政策,顯示政府與企業將通力合作,打造國家級的產業基礎。 根據規劃,湖南地方將成為半導體產業的重心,目標建立包含先進製程與後段製程的完整半導體集群。其中,三星電子和SK海力士(SK Hynix)預計將大幅加快生產進度,三星電子提前七年、SK海力士更將提早十二年展開量產。忠清道則將聚焦於AI資料中心的建置,以滿足AI時代龐大的運算需求,並串聯半導體後段製程的研發與生產。包括三星顯示(Samsung Display)、三星SDI(Samsung SDI)與三星電機(Samsung Electro-Mechanics)等三星關係企業,以及SK海力士位於清州市的NAND快閃記憶體擴廠計畫,都將在此區域進行大規模投資。而在嶺南地方及全羅北道的新萬金,則將發展實體AI與機器人產業,現代汽車集團已預告將在新萬金投入9兆韓元,布局AI與自駕科技,LG集團及斗山集團旗下的斗山機器人也將參與其中。 李在明總統強調,在湖南地方建立半導體產業生態系並非特定區域的優惠,而是為了達成國土均衡發展、緩解區域歧視的國家目標。他指出,湖南地區不僅擁有豐富的水資源,更具備充足的再生能源潛力,符合AI等高耗電先進產業對RE100(百分之百再生能源使用)的需求,使其成為全球頂尖未來產業的理想據點。政府將積極提供道路、用水、電力、人力、文化、教育及住宅等基礎設施支援,並透過「5極3特」(以五個超級區域和三個特別自治道為中心,擺脫首都圈單極體制)的空間戰略,打破長期...

和泰車股東會/半導體、 AI需求旺推動車市成長總市場上看44萬台

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2026-05-27 10:19 和泰汽車27日股東會,股東會通過每股配發現金股利20元。和泰車提供 和泰 汽車27日股東會,股東會通過每股配發現金股利20元,和泰汽車董事長黃南光表示,朝著智慧移動服務(MaaS、Mobility as a Service)目標挺進;台灣經濟在半導體與 AI 人工智慧應用的強勁需求帶動下,相關出口持續成長台車市,預期今年車市會較去年更熱絡,全年總市場可望上看 44 萬台。 和泰車 配發現金股利20元,以今日平盤價格462元計算,殖利率達4.3%。至於未來營運展望,黃南光在股東會中報告,全球景氣逐步回穩,台灣經濟在半導體與 AI 人工智慧應用的強勁需求帶動下,相關出口持續成長,整體經濟預期呈現溫和增長。在政策延續與需求回補的雙重推動下,車市預期將比去年更為活絡,全年總市場可望上看 44 萬台。 面對淨零碳排趨勢以及 汽車產業 變革,和泰汽車持續追求創新蛻變,多元佈局,推廣搭載環保動力之新能源車輛,例如純電車型 TOYOTA bZ4X、URBAN CRUISER 及 LEXUS RZ、各式油電混合車、插電式油電混合車、氫能巴士等,以利提供超越顧客期待的多重商品與服務選擇,全力達成小型車銷售 25 連霸、商用車銷售蟬聯第一的紀錄。 此外,和泰車啟動海外佈局,今年4月完成投資日本日野汽車(HINO)五家經銷商80%股權投資日本商用車事業,將營運版圖延伸至日本市場,為集團今年營運帶來新的成長動能。 除在汽車市場保持領先地位外,作為 MaaS(Mobility as a Service)移動服務的領導者,和泰車將持續深化數位轉型戰略,透過新成立的「AI 發展事務局」統籌集團資源,致力於推動「全員 AI+」的創新文化,運用 AI 驅動移動服務的進化,為顧客創造更智慧、更便利的移動生活新未來。 在追求營運績效成長的同時,和泰汽車亦將貫徹日本豐田「Producing Happiness for All」的精神,提出為社會「量產幸福」的主張。結合本業資源積極投入 ESG(環境 Environment、社會 Social、治理 Governance),整合發展「Mobility─移動自由、Openness─社會共好、Value─人才價值、Eco─環境友善」四大永續主軸,更以「與美好台灣同行」作為永續承諾,關注本土在地需求,成為汽車產業 ESG 的標竿企業...

台灣為新加坡最大貿易夥伴 駐星代表:半導體互補

2026/4/23 新加坡金管局預期AI帶動科技景氣、半導體產業處於擴張階段。駐新加坡代表童振源今天告訴中央社,台灣去年成為新加坡最大貿易夥伴,對新加坡出口中約85%為半導體相關產品,新加坡對台出口亦有約80%屬半導體領域,為高度分工互補戰略合作。 新加坡金融管理局(MAS)發布「宏觀經濟評估」指出,受人工智慧(AI)帶動的全球資訊科技景氣升溫週期,預計將持續至今年,主因需求成長超過產能供給,半導體產業目前仍處於擴張階段,晶片銷售持續成長,在全球AI發展利多帶動下,預料將支撐新加坡的貿易相關產業。 童振源今天告訴中央社記者,近年來,台灣與新加坡經貿關係持續升溫,並由多項關鍵數據充分反映,其中今年的成長幅度尤為突出。2026年第一季,台灣對新加坡出口達176.4億美元,年增84.9%,自新加坡進口45.9億美元,年增59.5%。 童振源指出,過去5年台灣對新加坡投資金額長期占對東南亞投資比重近6成,凸顯新加坡作為台商布局東南亞的核心樞紐地位。尤其新加坡對台投資波動更為顯著,2023年投資金額一度達22億美元高點,2024至2025年回落至3至5億美元區間,但2026年第一季大幅躍升至43億9500萬美元,占台灣吸收外資比重達72.2%,創歷史新高。 美光新加坡子公司(MICRON SEMICONDUCTOR ASIA PTE. LTD)以約43億3000萬美元對台貨幣債權轉作股權投資,童振源表示,此一跳升主要凸顯台星在 半導體 產業鏈上的資本連結與產業整合正持續深化。 他進一步表示,台灣已於去年首次成為新加坡最大貿易夥伴與進口來源;同時,台灣對新加坡出口中約85%為半導體相關產品,新加坡對台出口亦有約80%屬半導體領域,顯示雙邊經貿關係以半導體產業為核心,形成高度分工且互補的戰略合作格局。(編輯:韋樞)1150423) 資料來源引用: https://reurl.cc/GaNm43 MCC   

中東戰火讓半導體「斷氣」?業界揭這氣體三分之一來自中東 受氣體影響一次看

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  2026年3月25日 週三 下午2:27 圖為半導體產線示意圖。(台積電提供) 中東戰火未解,外界擔心半導體供應鏈可能受到影響,事實上,業內人士透露,中東局勢對半導體供應鏈的影響主要集中在關鍵氣體供應,以氦氣為例,全球有三分之一在中東生產,且在製程中難以取代。法國液空集團(Air Liquide)先進材料執行長Laurent Langellier今日也指出,氦氣確實承受短期或中期的短缺壓力。對於半導體供應鏈來說,缺少這類特化氣體恐怕讓生產「斷氣」而中斷。 中東戰火效應蔓延,且可能影響台灣最重要的半導體產業,法國液空集團(Air Liquide)先進材料執行長Laurent Langellier今日受訪時指出,氦氣對電子與半導體產業至關重要。目前中東局勢非常敏感,且每天都在變化。全球主要的天然氣生產商「卡達能源」(QatarEnergy)也對其客戶宣布了有「不可抗力」(Force Majeure)因素,影響了天然氣及相關副產品。 氦氣是天然氣的副產品,且卡達能源供應了全球約三分之一的氦氣。加上上週天然氣田受到攻擊,目前市場上氦氣確實面臨短期甚至是中期的短缺壓力。液空表示,正密切監控現狀,並與客戶保持頻繁溝通,調度全球其他地區的資源來支應客戶需求。 半導體業內人士向《鏡報》表示,中東局勢對 半導體 供應鏈的影響主要集中在關鍵氣體供應、航運物流成本以及能源與終端需求三大面向。 關鍵氣體與材料供應方面,由於卡達是氦氣的核心供應地,產量約佔全球三分之一。受到工廠停工、荷莫茲海峽封鎖影響,全球氦氣供應面臨中斷風險。氦氣在半導體製程中負責散熱與清洗,目前幾乎沒有替代品。 溴在全球有約三分之二的溴產量來自以色列與約旦,它是半導體製造過程中的重要化學元素,若局勢持續惡化可能導致生產成本上升。 中東是硫磺的主要來源,硫(Sulfur)用於製造硫酸,這是半導體晶圓清洗製程中的必需化學劑。同時,由於物流路徑受阻,這導致航行時間增加10至14天,並使航運成本大幅飆升。 不過業者也分析,台灣半導體廠通常都備有庫存,台灣半導體產業之所以能不怕海外動盪,關鍵在於三十多年來建立的強大「在地供應鏈」,這讓台廠在面對全球性突發事件時,能優先獲得本土供應商的資源供應,因此比起因短缺造成生產中斷,更有可能發生的情況是供應商因成本上漲而調漲,可能對整個終端市場引發通膨。 資料來源引用: https...