面對全球產業局勢變動與新興技術崛起，政府已於 2020 年提前因應建立我國半導體先進製程生態圈，規劃 「Å世代半導體計畫」，國科會於 2021 年起攜手經濟部陸續推動 Å 世代半導體、化合物半導體、關鍵新興晶片設計等計畫，期望在 2030 年矽製程超越全球，從製程、人才、技術等方向，對內促進我國整體半導體產業鏈之共榮互惠；對外減少被國外掌控設備、材料、軟體，穩固國際戰略地位及擴大資通訊應用市場之優勢。
國科會指出，當前各學研團隊也展現在前瞻技術、學術及產業應用上的亮點成果，聚集產業及學界的能量，並使產學交流促進成果擴散。國科會推動學術界的半導體專案計畫，布局下世代半導體前瞻技術研發與高階研發人才培育，重要亮點成果如下:
1、提早布局次奈米尺度的 Å 世代半導體
Å 世代半導體研究計畫針對檢測技術、關鍵材料、次奈米半導體元件與晶片關鍵技術、以及量子計算技術展開前沿研究，並突破現有框架提出創新解決方案。於 2021 年 5 月開始執行至今，第一期計畫已形成包含台灣半導體中心在內的 18 個研究團隊，重要亮點成果例如：台灣大學凝態研究中心朱明文博士應用具 Å 尺度與元素偵測極限之快速掃描穿透式電子顯微結合電子損失能譜術，搭配原子位移演算法，成功將檢測精度極限推進至 3 皮米 (千分之三奈米)。台灣大學劉致為教授團隊於奈米片電晶體 (用於2奈米甚至更小節點) 之傑出成果，在 2022 年半導體產學最重要之 IEDM 國際會議榮獲最佳學生論文獎殊榮，也是台灣團隊第一次獲獎。台灣半導體研究中心則已完成 4K 超低溫下電源、時脈、數位、混訊及射頻電路等五個電路區塊驗證、極低溫 (mK) 致冷系統建置、28Si 磊晶薄膜沉積能力、與量子井結構之二量子點元件，為台灣未來之矽基量子計算技術開發打下堅實基礎。
2、聚焦於更高頻、耐高壓的化合物半導體元件
化合物半導體計畫聚焦於更高頻、耐高壓化合物半導體元件之關鍵技術研發部署，以加速推進 B5G/6G 高頻通訊、電動載具、再生能源等新興應用市場之發展。自 2022 年 5 月推動迄今，共補助 6 個學研團隊，並鏈結產業與國際量能，共同挑戰化合物半導體之磊晶、製程及元件等關鍵技術極限。重要亮點成果例如：陽明交通大學崔秉鉞教授團隊成功整合工作電壓 10 V 的邏輯電路、工作電壓 20 V 的驅動電路以及耐壓 600 V 等級的垂直雙離子植入金氧半場效應電晶體 (VDMOSFET) 於單一晶片，成功在單一晶片整合低壓積體電路和垂直高功率電晶體；陽明交通大學張翼教授團隊在磊晶優化方面，已將 GaN-on-Si (矽摻雜氮化鎵) 特性提升至可與 GaN-on-SiC 競爭，將 GaN-on-Si 的效能提升，大幅增加商業化潛力。
3，關鍵新興晶片 布局 AI 晶片運算與通訊晶片設計
關鍵新興晶片研究計畫聚焦 2025~2030 年下世代所需之晶片設計關鍵技術先期佈局，帶動下世代運算、通訊晶片技術及相關前瞻晶片系統 EDA 設計，並培植高階晶片設計研發人才。計畫自 2022 年 5 月啟動以來，已補助 11 個學研圑隊，重要亮點成果。例如陽明交通大學黃俊達教授研究圑隊與 Google 公司合作，團隊針對糖尿病足潰瘍影像分析，開發HarDNet-DFUS 模型，於 2022 MICCAI Diabetic Foot Ulcer Challenge (DFUC) 國際競賽中，榮獲冠軍。清華大學彭朋瑞教授開發新取樣架構技術之傳收機，其整體功率消耗 (2.6 pJ/bit)，已達與國際 IC 設計大廠同等水準。
另外，經濟部透過法人研發與補助業者雙管齊下方式，布局 AI 晶片異質整合、化合物半導體、半導體設備及材料開發等自主技術，維持我國半導體產業持續領先全球，重要亮點成果例如:工研院與陽明交通大學、清華大學、中央大學共同合作，成功研發出領先法國大廠的磊晶製程技術，以自有專利之鋁含量階梯式設計與應力釋放層結構，克服磊晶片變形易碎的問題，磊晶產出率領先法國大廠 OMMIC 10% 以上，工研院已將此專利技轉給國內廠商，加速推進台灣搶佔高頻通訊市場。
至於，與國內指標性化合物晶圓廠及電力電子大廠合作方面，則是將碳化矽應用於高功率電動車，電能轉換損耗的改善領先日本大廠 20%；並研發製程前段 X 光量測設備，突破 GAA 製程結構檢測瓶頸，可量測奈米尺寸三維複雜結構，進行 2 奈米次奈米解析度挑戰，大幅縮短 60% 量測時間，建立全球領先的 X 光半導體量測設備，滿足半導體產業前瞻製程 (FinFET、GAA) 所需的線上 CD 量測。工業局則以半導體設備整機驗證補助計畫，幫助國內設備業者通過品質驗證；亦補助業者開發半導體關鍵材料，有助提高國內半導體產值，培植在地廠商並增強台灣半導體產業的自主比例與韌性。
國科會強調，半導體也是未來 6G、AI、淨零排碳、量子電腦、精準健康、電動車、低軌衛星等新興科技的核心，以我國的半導體實力為利基，可以開創發展新興應用機會，期許在跨部會合作平台下，2035 年半導體產業不論是製程、設備、材料、晶片設計都得以延續我國在半導體產業的領先優勢，為下世代半導體技術奠定基礎。
(首圖來源：國科會)
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