推薦序一
床邊故事般的簡易解說,文科生也能無痛秒懂
文藻外語大學應用華語文系專任副教授/施忠賢
不知道有多少人跟我一樣,即使深以台積電為榮,卻一直不懂什麼叫半導體?但答案不是明擺在那裡嗎?就是半個導體,用看的便能理解!也許這就是文科人面對理科的隱形鴻溝、自我設限。對多數人而言,理科生就是高科技的導體(靈犀相通),文科生則是高科技的絕緣體(一竅不通),涇渭如此分明。
跟著學生上著半導體的初階、進階課程,我發覺自己逐漸被喚醒了埋藏許久的理工魂。倒不是個人有什麼理工的天賦,而是在半導體的發展過程中,看著科學家和工程師們面對問題去思考解方、更新策略去改變製程、嘗試材料去開發可能性……不得不說,有許多令人拍案叫絕的驚喜(如MOSFET本身的結構設計),也有讓人引頸期待的未來(三進位半導體結合5G或6G之後,人類生活的全面改變)。
這些內容剝開理論、公式或專業的外殼,其實內在蘊含的是很實際的大自然法則、很基礎的邏輯性思維,以及很精彩的人類創造力。
所以我們需要的是化繁為簡,用如同床邊故事般的輕鬆角度與親切方式,引人入勝的敘說半導體的精彩知識,最後深埋到大家的記憶中。尤其在臺灣,這個全球半導體產業鏈最完整、最不可思議的國度,半導體的知識,理應存於國人的DNA中。
本書內容,恰可以作為幫民眾有效開啟半導體大門的敲門磚。作者從材料、構造和功能講起,用一種介於專業和生活的語言,講述著半導體在學術創發和生活上的應用。最後,本書最令人神往的是,作者花了很大的篇幅,用極富浪漫的想像和堅信可能的推論,預示了半導體已經或即將對未來的世界做出的改變,個個都翻天覆地,像是能源蒐集(energy harvesting,也稱能源採集)、全像投影、腦機介面,以及虛擬與實境的不分。
最後,作者身為韓國學者,在書中大量介紹韓國半導體的研發與成果,這對臺灣民眾來講,更是極難得的知己知彼寶典。對手可敬,我們更要加把勁,讓自己從高科技的絕緣體,進化到半導體。歡迎大家一同加入這個行列!
推薦序二
歷史相近的臺韓半導體,未來仍會緊密相連
DIGITIMES董事長暨《電子時報》社長/黃欽勇
中國進口的半導體有36%來自臺灣,日本也有33%,估計臺灣半導體業對GDP的貢獻值,將從2021年的11%提高到2022年的13%。相較於專攻晶圓製造與設計的臺灣,韓國將產業重心放在記憶體上,但也成效卓著。
2022年上半年,韓國半導體的貿易順差670億美元,而其他產業卻帶來377億美元的逆差,韓國靠半導體平衡貿易逆差,對外債高達6,620億美元(截至2022年6月底)的韓國而言,半導體業更是中流砥柱。
半個世紀以來,臺韓同步發展經濟,就連發展半導體產業的歷史也十分相近。1983年,三星電子與現代電子也宣示進軍半導體,但沒有人認為人均所得不到2,000美元的韓國夠格挑戰資本密集、技術密集的半導體產業。
那時,聯電剛剛起步,離開半導體公司德州儀器(Texas Instruments,簡稱TI)的張忠謀,在1985年來到臺灣,扛起半導體業的大旗。1985年,我加入資策會的產業情報研究所(MIC),擔任專職的韓國產業研究員;那時的韓國雖非研究主力,卻是對比臺灣產業發展進程最重要的指標。
MIC是李國鼎資政接受美籍科技顧問鮑伯.伊凡斯(Bob Evans)建議成立的機構,臺灣中小企業多,蒐集資料不專業,政府官員的專業認識也不足,他建議成立一個單位,專門蒐集全球產業資訊,並為臺灣綢繆產業戰略,這也是臺灣第一個產業智庫。
我在ICT(資訊及通訊科技)產業最繁榮興盛的1990年代領導MIC,1992到1997年,臺灣的ICT產業至少成長10倍,我們在那個沒有手機、沒有網際網路的美好時代長大,見證了臺灣從無到有的經驗,而我也從未放棄研究韓國的天命。
1998年,我創辦了臺灣唯一的產業報《電子時報》,韓國的產業資訊向來是我們的主力之一,看到本書作者權順鎔寫的新書也頗為感慨,寫這種書,必須兼具對產業知識與技術趨勢的理解,出身韓國生產技術研究院的他,能受邀擔任總統管轄的國家知識財產委員會宣傳大使,更是財團法人研究機構中少見的特例。這本書不僅是科普書籍,更連結了韓國的產業發展經驗,探索半導體產業環境與技術趨勢。
前言
看不見的半導體,看得見的劇本
牛津大學馬庫斯.杜.索托伊教授(Marcus du Sautoy)曾說,存在於這世上的數據中,有90%在近5年內才出現。現今每兩天產生的數據量,等同人類文明開始時,至2003年間所產生的數據總量,這樣想想,說現代世界「日新月異」一點也不誇張。
而我敢大膽斷言,半導體就在這變化多端的世界中心。半導體在20世紀後期開始嶄露頭角,在儲存及處理數據上扮演不可或缺的重要角色,也提升科學技術發展的速度。
幾年前,我們只能在科幻電影裡看到可彎曲的螢幕顯示器、自動駕駛汽車,以及能夠多人同時進入的虛擬空間,但事實上,這些技術已悄然來到我們身邊。
設計特殊的GPU(按:圖形處理器,專門在個人電腦、工作站、遊戲機和行動裝置上執行繪圖運算工作的微處理器)的半導體公司NVIDIA(輝達),創始人兼執行長黃仁勳曾說:「過去20年的發展,如果算是驚人,那未來20年的進步,肯定將如同一場科幻電影。」
本書將介紹,半導體技術會如何把我們變成科幻電影的主角,從半導體的基本概念開始,到無法超越的「新世界」研究。第一章將說明半導體的研發歷史及主要功能,也會提到最新研究。
第二章將介紹目前最熱門的半導體技術。我會說明許多正在大幅改變我們日常生活的科技,從自動駕駛汽車到無線通訊,內容包羅萬象。也許你會覺得,這都是已經知道的內容了,但只要慢慢讀下去,就會有新的發現,因為半導體是相當有價值的未來技術,眼前所見的只是一小部分而已。
接著,第三章將說明半導體與能源相關的內容。半導體不只是處理數據的裝置,還能有效使用能源,未來甚至能負責製造能源,若能事先掌握這些內容,就能以更萬全的視角為未來做準備。
第四章的內容則如同科幻電影情節,高效能半導體將生動模擬人類的5個感官,雖然是人工的,卻比現實更真實。近期的相關研究,比以往獲得的成果還要更好,而我們的終極目標是研發出能直接與大腦相互作用的半導體。我大膽預測,在未來,虛擬與現實的分界將會消失。
在每個小節中穿插的小故事,則會提到與正文相關的其他半導體、科學工程及經濟事件,只要依序閱讀,你就能明白,半導體真的存在於世上每一個角落。
人類的生活跟半導體密不可分,其主因,是半導體太小、過於隱密,不在我們的視線範圍內;所以,我更認為半導體這個主題值得大眾探究,但是,由於這是一個需要專業的領域,若沒有主修相關領域的專家,普通人往往也很難得知一二。
我寫這本書時,努力結合了半導體的這兩個特徵。因此,在閱讀本書時,可以抱持著閱讀知識叢書或是觀賞科幻電影的態度,雖然帶點緊張感,但又可以輕鬆閱覽;此外,你也可以用專家的視角,來了解各種半導體技術結合起來後,將會形成何種大趨勢。
說不定有一些讀者在讀這本書時,還能發現不錯的投資標的。無論如何,只要半導體這一主題更貼近讀者的生活,我想,這本書就達成目的了。
每當我這樣說,就一定有人會嘲笑道:「我們又看不到半導體,你提到的那些技術,連研究室的門都出不了,怎麼可能改變我們的人生?」在我的YouTube頻道上,就偶爾會看到類似的留言。
但我認為,說這種話的人反而會錯失良機,因為所有偉大的發現,都來自於小小的好奇心。物理學家阿爾伯特.愛因斯坦(Albert Einstein)曾說:「我沒有什麼特殊的天賦,只是擁有熱切的好奇心。」
寫下這本書時,我獲得許多人的幫助,因為這與半導體這一主題有關,所以我想利用簡短的篇幅說一下。
2020年2月,由紐約州立大學水牛城分校(University at Buffalo)、澳洲西澳大學(University of Western Australia)及哈佛大學(Harvard University)共同組成的研究團隊發表了一個相當有趣的研究:他們找來2,500名實驗對象,探索他們獲得經濟上的成功與孤獨之間的關係,並得出結論:「越重視經濟層面之成功的人,越為孤獨,所以這樣的人會強迫自己花更多時間與他人交流。」
沒想到越追求金錢,會越孤獨!我想,這也證明了我們無法只靠金錢就獲得愛情或友情吧!當然,這個研究小組所獲得的結論,不一定是正確答案,但我很同意他們的看法。為了獲得財富自由,過去兩年我持續經營YouTube頻道,這段期間我內心最強烈的感受,就是孤獨。
我的頻道獲得眾多觀眾的喜愛,有些人甚至放棄念書的時間,改看我的頻道;但很奇怪的是,儘管能觸及這麼多觀眾,我仍然感到孤單。每天睡到快中午才起床,簡單吃個飯後,就一邊喝咖啡、一邊閱讀各類金融雜誌、科學與工程相關論文;短暫休息過後,便從晚上開始剪輯影片到隔天凌晨。雖然可能會有人羨慕我的生活,但孤獨卻在我心中的某個角落持續累積。
後來,我告訴自己不能再這樣下去,我便從2021年開始,大幅增加對外活動。我和韓國科學YouTuber科學Cookie、科學Dream、科技傳播講師EXO等人交流,也向韓國科學技術研究院(KIST)腦科學研究室團長趙日周(按:以下譯名多為音譯)、研究員閔秉權和金萊賢、成均館大學新材料工程系白正敏副教授、首爾大學醫學系洪允哲教授、梨大木洞醫院金振宇教授等人請益,他們現在仍在研究的第一線絞盡腦汁。
另外,科學技術的發展與政策密不可分,因此我也曾與韓國國民之黨(按:於2022年正式併入國民力量)黨主席安哲秀、前國會議員鄭炳國等政治名流見面,討論相關議題。
在我與各領域的專業人士合作後,才有種重新活過來的感覺,也明白無論是想獲得經濟還是其他層面的成功,若不想被目標蒙蔽雙眼,就必須與他人維繫關係。對於告訴我這個簡單真理的所有人,我致上謝意。
我希望未來依然能感受到自己真真切切的活著,但若要達到這個目的,就必須不斷用新的方式認識新的人,而這就是我寫下這本書的原因。雖然不是面對面與讀者交流,但這本書是我能與更多人交流的機會。
雖然在本書中,我還會再更加仔細的說明,但我想先說,無論半導體有多厲害,光憑一個半導體,什麼事都做不了,要與更多半導體與元件連接,才能發揮它應有的效能,而連接方式越多元,就能展現更多功能;除了儲存數據或運算,半導體還能發光、蒐集能源。
這麼說來,這本書也許能帶領讀者,一起探索最新的科學與工程。也就是說,我們將透過最貼近人類生活的技術半導體,來看我們的生活。德國物理學家馬克斯.普朗克(Max Planck),因發現能量量子而獲頒1918年諾貝爾物理學獎時,他曾說道:「科學無法掀開自然的無窮神祕,因為我們在探索自然時,同時必須探索屬於自然的我們。」