【早知】牽動全球局勢 納米晶片知多少? | 聯合早報
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■為何納米晶片牽動全球局勢?
納米晶片是現代信息技術、人工智能和量子計算等高科技產業的關鍵組成部分。全球最大經濟體美國和中國正爭奪這一寶貴資源。全球半導體產業鏈不僅僅是生產和供應,更涉及複雜的地緣政治博弈。美國是全球半導體產業的發源地,但隨着時間推移,中國大陸、台灣、韓國等地區開始在技術領域競逐領先地位。尤其是中國大陸,已成為美國的一個勁敵。
美國實施出口禁令,禁止全球企業向中國大陸供應晶片和製造設備。不過,中國大陸並未因此亂了陣腳,反而加大了在半導體領域的自主研發力度,力圖實現“技術自給自足”。由於半導體供應鏈高度全球化,任何一方對產業鏈的控制都會對全球科技和經濟產生深遠影響。
■全球晶片生產地在哪裏? 主要業者有誰?
晶片的生產分佈在全球多個國家和地區,其中台灣、美國、韓國和中國大陸是主要的生產地。台積電(TSMC)是全球領先的半導體代工廠,專門生產高端晶片(如7納米、5納米、3納米等)。美國的英特爾(Intel)不僅設計晶片,還生產用於電腦和數據中心的處理器。英偉達(Nvidia)雖有設計晶片,但生產主要交由台積電負責。韓國三星(Samsung)則主要生產電視、智能設備和存儲晶片。中芯國際(SMIC)則是中國大陸最大的半導體制造商,專注於為中國本土和其他市場提供晶片製造服務,且不斷努力追趕台積電和三星的先進製程技術。
■晶片為何那麼重要?“納米”的含義是什麼?
晶片(也稱為集成電路)是電子設備的核心部件,負責處理信息並控制設備的運作。晶片通過電子線路和晶體管將電信號轉換為具體的操作指令,廣泛應用於計算、存儲、通信等領域。我們日常生活中幾乎所有的電子設備,包括智能手機、電腦、汽車、家電和醫療設備,都依賴晶片的運作。
“納米”是晶片技術中一個常用的度量單位,指的是晶片上的電路、晶體管等組件的尺寸;1納米(nm)等於十億分之一米(0.000000001米)。隨着科技進步,晶片的納米數值逐漸減小,從早期的90納米、28納米,到現在主流的7納米、5納米,全球晶片製造商不斷攻克更小尺寸的晶片,從而提升晶片的效率、性能和功耗表現。
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■為何製造晶片需要無塵室及黃光?
製造晶片時,關鍵步驟之一是光刻(Photolithography)技術。光刻用於在晶圓上刻畫電路圖案,常見的光刻技術包括EUV光刻(極紫外光刻)和DUV光刻(深紫外光刻)。
由於紫外光,尤其是波長極短的EUV光,容易被空氣吸收,因此光刻工藝通常需要在無塵環境中進行,或使用真空或惰性氣體環境,以減少光的散射和吸收,確保紫外光有效地照射到晶圓表面,從而提高光刻的精度。
至於為何在無塵室使用黃光,這是因為黃光的波長範圍在500納米至600納米之間,能夠有效過濾紫外線,避免不必要的曝光,確保光刻膠不會受到過度曝光影響。此外,黃光不會刺眼,使操作員能夠更安全地進行操作。
黃光柔和,能夠有效過濾紫外線,避免不必要的曝光,確保光刻膠不會受到過度曝光影響。(李冠衞攝)
■不同納米技術的晶片應用在哪些領域?
7納米及以下的晶片主要用於高性能處理器,例如電腦的CPU、GPU和人工智能設備。由於晶體管的尺寸非常小,這些晶片具備更快的運算速度和更長的續航能力,非常適合要求高運算能力的設備。10納米至14納米的晶片通常應用於中高端手機處理器、消費類電子產品和一些服務器晶片。22納米及以上工藝的晶片則主要用於入門級手機處理器和物聯網設備。這類晶片價格較為親民,適用於對性能要求較低的產品。

■納米越小就越先進嗎?
納米數值越小,意味着晶片上集成的晶體管數量更多,處理能力就越強。小尺寸的晶體管可以在更短時間內執行更多操作,同時降低能耗。不過,製造小尺寸晶片的技術難度較大,生產過程也更加複雜,需要更先進技術,生產成本也會相應增加。