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陳良基:我會跟外星人交朋友

鄭國威 Portnoy_96
・2017/09/08 ・5932字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

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陳良基部長接受泛科學訪問。圖/BY 泛科學

1956 年夏季,由約翰·麥卡錫(John McCarthy)、馬文·閔斯基(Marvin Minsky)、克勞德·夏農(Claude Elwood Shannon)等科學家組織的達特茅斯會議(Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence)邀集了數十位科學家,花了兩個月時間探討,並確認了「人工智慧」作為一門學門的誕生。就在約略同時,陳良基出生於在雲林縣的新湖村。

61 年之後的現在,陳良基成為科技部成立後第四任部長,上任後力推人工智慧,同時也接手處理諸多棘手挑戰,包括研究誠信爭議、高等人才流失、以及科技部定位模糊等。帶著來自泛科學社群的好奇,我去找了陳部長聊聊。

「僵化啦,就是什麼都動不了!」

一開始就直率到讓我呵呵笑的科技部長陳良基,戴著眼鏡,穿著標準的「教授牌」直條紋白襯衫跟深灰色的西裝褲。在他位於科技大樓的辦公室中,書架上看過去都是專業科研期刊,大大的茶几上放著一個不大的地球儀,除外沒有什麼多餘的擺飾。

直率的科技部長陳良基,戴著眼鏡,穿著標準的「教授牌」直條紋白襯衫跟深灰色的西裝褲。圖/泛科學

下注在年輕科學家身上

對被稱為「點子王」的陳良基來說,公務機關的確沒那麼好施展,那又該怎麼做呢?上任立即拋出研發、創新產業、人才培育三大目標,他強調:

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「小國大戰略,小國不代表沒機會,但要策略精準。」

陳良基認為基礎科學非常重要,基礎科學有突破才能有後續。如果從諾貝爾獎來分析,大部分諾貝爾獎得主的發明與發現是在他們 25 到 37 歲之間完成的,所以若真的要爭取諾貝爾獎,他認為關鍵在於先讓年輕的學者跟學生有好的發展機會,而年輕學者更該是科技部投資的主要標的,因為年輕學者可以帶出優秀的學生。

為此,陳良基要求科技部提出特殊獎勵方案,希望能有一筆專門的經費來養成年輕學者,在基礎科學領域深耕,讓他們的想像力能有機會實現。

方案規劃一年選出五十位年輕學者,以五年為期,給予數百萬等級足夠經費,最重要的審核標準就是想像力跟原創性。「年輕學者的養成,想像力比知識重要,要讓科學家帶領我們」,他稱之為「愛因斯坦計畫」。

陳良基要求科技部提出特殊獎勵方案,希望能有一筆專門的經費來養成年輕學者,在基礎科學領域深耕,讓他們的想像力能有機會實現。圖/BY Weipeng_Lin@Pixabay

除此,陳良基認為台灣的年輕科學家要能離開本地,在國際學術上有地位,於是他另提出與「愛因斯坦計畫」銜接的「哥倫布計畫」,鼓勵 40 歲以下的科學家探索科技新大陸、爭取國際學術地位。這項計畫經費增加到每年千萬等級,五年一期。兩個計畫加起來,預計每年能讓 80 位台灣最優秀的科學家突破既有限制。在四年的前瞻計畫期間內,就可以讓將近 300 位嶄露頭角。後續若效果不錯,陳良基希望能納為年度計畫,讓一代又一代的生力軍一棒接一棒。

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「我們賭在年輕學者上,等他們以後有機會,可以反過來帶領台灣,」他說。

基礎研究由專業主導,專案研究重在地需求

投資在年輕人身上說起來政治正確,不過科學研究領域那麼多那麼雜,要如何平衡發展?

回到小國大戰略的基礎,陳良基認為平衡是假議題,基礎研究不能講求平衡,而是要交由專業來判斷。當然,針對不同的專案,政府還是有考量,畢竟不是每個領域,台灣都要或都能投入大筆經費。例如在地震頻發的台灣,就設有國家地震工程研究中心,他認為像這種特定主題沒有平衡的問題,而是每年都要投入固定經費。陳良基更表示,他一直認為台灣是個海洋國家,在海洋科學上就該投入更多才對。

講到這,就不得不提到目前國內外都大力投入的人工智慧了。陳良基認為人工智慧是台灣產業躍升最重要的一波機會,科技部也將在未來 5 年投入 160 億,推出五大計畫,第一要建立大規模的共用高速運算環境,讓 AI 技術服務公司可以運用,再者則是創設 AI 創新研究中心,形成世界級的研發聚落,培養人才。第三是打造智慧機器人基地,讓軟硬整合。第四要讓台灣的強項半導體結合 AI ,以射月計畫協助半導體產業進入 AI 時代。最後則是帶動社會參與,舉辦科技大擂台,廣邀好手挑戰重大課題,第一波擂台挑戰就是「與 AI 對話」,以電腦的中文聽力理解為競賽主題。

陳良基認為人工智慧是台灣產業躍升最重要的一波機會,科技部也將在未來 5 年投入 160 億,推出五大計畫。圖/BY geralt @ Pixabay

以第四項半導體射月計畫來說,陳良基特別強調「AI Edge」,也就是 AI 在終端的應用。再往五年後、也就是 2022 年去想,到時全面進入物聯網社會,大家使用的設備將會激增,都將具有深度學習能力。要讓這不遠的未來能夠真的實現,現在就要開始開發能源損耗更低、待機時間更長、能讀寫快速及擁有智慧運算能力的記憶體。另一重點就是要做出高效率、高靈敏度的感測器,因為智慧終端裝置要靠這些感測器才能獲取環境中的資訊。

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「大家都說雲端,但台灣沒有太多機會,終端其實對台灣其實比較有優勢。」

陳良基認為科技部是扎根的角色,自己小時候種田,這經驗讓他特別重視「生態系統」,他認為要讓產業邁向前沿,有好環境最重要,因此「要讓養分均勻、好好施肥澆水除草,不是只看開花結果。」

科技部是每個部會的前哨

但等等,聽起來科技部是不是越來越像經濟二部了呢?這樣的批評聲音其實不是最近才出現,從國科會時期就有,陳良基也知道,但他認為真正的關鍵不是讓科技部回歸某種單純的角色,而是要認知「科學、科技、與創新的生態循環速度變得越來越快了」這樣的現實。

陳良基認為科學是為了滿足人類的好奇心而去探索未知,這是第一步;第二步是開發,第三步是交付,也就是成為產品。科學家的嘗試,後來變成社會的常識,就是進步。在以前,這一二三步分得很清楚,如今循環越來越快,雖然分工還在,但不同部會觀察循環時自然會更注意效益,也就是各自的社會使命跟責任。

陳良基直言,大家也不希望資源投入時亂槍打鳥,如果能知道其他部會的目標,方向才準確。他認為科技部的位置還是在最前沿,扮演每個部會的前哨去「面對未知,先搞清楚怎麼做,然後再交給其他部會。」

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陳良基表示,如今變動來的又快又急,科技部身為政府單位在前沿投入,得多想一下可不可能產生什麼效益,但他認為跟經濟部還是很不一樣。

「我以前在大學教創新,重點就是價值鏈。在價值鏈中,每個人貢獻一部分,那誰可以掌握最高的價值?答案是循環最快的才能掌握價值,能夠越快交付,才能掌握整個價值鏈的最大產出。」

這幾年你可能也覺得前沿科學獲得應用,產品化或服務化的速度越來越快。我們不也一直期待政府能夠轉得快一些,別像《動物方城市》裡頭的樹懶那樣慢慢來。只是這轉啊轉的,是不是有什麼東西被甩出去了呢?例如……學術倫理與研究誠信?

陳良基部長認為科技部的位置還是在最前沿,扮演每個部會的前哨去「面對未知,先搞清楚怎麼做,然後再交給其他部會。」圖/泛科學

要讓想用科技騙科技部的錢的人付出代價

台大前陣子發生的論文造假事件餘波盪漾,對與台大有深厚淵源的陳良基來說,他以一貫的工程人思維把問題分成兩類:一是發明,二是發現。發明,也就是做出東西來,當然要確保可以再現,造假的機會少。而發現就比較複雜,有時一位科學家可能是全世界第一個發現某件事的,可是萬一只是「推測」為發現,又急著發表,就會出問題。萬一這個現象不是真的,誰看到算數?大家都說有圖有真相,然而圖片處理技術快速提升,也讓真相撲朔迷離,不過若想抓出造假,也得靠科技。陳良基說:

「我們要對納稅人交代。只要抓到造假,用錢的人跟用錢的單位,就要把所有科技部的錢吐回來。學校拿科技部的錢可能是幾億,這樣壓力很大。嚇阻是為了預防,造假者想得名得利,就要讓他們名利都得不到。」

陳良基認為,科技部設立研究誠信辦公室,重要的工作是跟國際上其他學術倫理單位能對接,國際上風吹草動,台灣要能掌握,但是針對研究有沒有造假,還是要回到各個專業領域來判別,也才符合科技部強調專業的本色。陳良基得知在天文研究領域,因為天文科學研究設備都超級昂貴,所以非常要求資料公開與共享,所有的實驗研究資料,都要登錄到一個單位,由一個獨立法人來管理。他想或許其他領域也可以效法,會請國研院邀請各領域專家來看看是否可行。

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科學傳播是門專業

要是希望民眾對科學界的印象不要被幾樁醜聞給搞壞,或許科學傳播就是關鍵。在今年 7 月 28 日舉辦了一場公聽會,立委黃國書等人針對科學技術基本法修正之後增加的科學普及經費用途跟用法做了討論,包括泛科學在內的諸多台灣科學傳播與教育公司都到了現場提出意見,兩個多小時的溝通,陳良基全程參與。他認為科學普及或科學轉譯是門專業,自己也驚訝於台灣有那麼多人投入科普,他認為科技部應該邀請這些專家來規劃,在專家的想法上往前跑,第一步就從成立諮詢委員會做起。

近來諸多社會爭議都有科學面向,科學家介入解釋的角色吃重,陳良基認為科技部培育了不同領域的科學家,他們若願意,可以對這些議題發聲,不只是自然與應用科學,像是同婚議題就需要社會科學領域專家的意見,讓專家告訴大家,專業對這些議題的想法是什麼。「我們會鼓勵。如果部會需要專家,科技部可以提供名單」,陳良基快速算了一下表示,國內有 48,000 多位教授,科技部每年支持約 30,000 名研究者,這些人都可以提供社會往前邁進所需的知識。

實際上的情況或許沒那麼樂觀。在台灣,科學傳播對教授來說算不上吸引人的差事,儘管科技部的確有科教學門,但升等是由教育部來決定,無法列為升等條件的科學傳播工作對年輕的助理教授或副教授來說甚至有負面影響。陳良基認為,學門經費怎麼用,還是由領域內專家自己決定為妥。如果專家認為科學傳播值得鼓勵,那自然就會列入。專家可以研究科學傳播,或是投入人才培育,不過這都要由專業學者來決定。

那到底誰來決定?不只是科學傳播,科技部計畫的審查制度也不乏批評。陳良基為解決這問題,要求所有科技計畫的審查委員都必須公開,而且要年輕化。

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「我對外說過,當過政務官、大學校長、或掌握過較高權勢的,都不可以再來擔任科技部的審查委員。」

他上任之後要求科技部的審查委員會的審查委員必須有一半以上年紀低於 50 歲。

問題會發生,通常是環境造成,就像田裡的作物長不好,怪在作物上頭沒意義,他認為不該執著於個案,而是要從改變環境著手。

圖/BY lumix2004 @ Pixabay

那又是什麼樣的環境造就了陳良基呢?在他念小學時,兩位華人科學家楊振寧、李政道的成就讓他迷上了科學,從小也喜歡動手自己做,更早早立下了當個工程科學家的志向,如今也貫徹始終地達成了。但如果在另一個平行宇宙有重新選擇的機會,他會希望自己的人生走上別條路、做些別的事情嗎?他想了想:

「我還是喜歡做東西,看到問題,就去想怎麼做個東西來解決掉」。

「所以不改其志囉?」我問。

「不改。」他堅定地說。

但當上科技部長,能夠不改其志嗎?若是非得執行某些政治上有壓力,但是卻「不科學」的任務,該怎麼辦呢?他笑著表示,目前還沒有遇到,但是「如果我有夠清楚的資料,我還是會反應」。

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由於各項任務正在加緊腳步推展,陳良基說每天真的太忙了,沒什麼時間看書,大概就是翻翻《科學人》、《科學發展》,以及專業的科學期刊,許多跟人工智慧有關,因為其實他在台大時就開始研究人工智慧晶片,加上現在推行的任務,都得對研究趨勢有所掌握。

對他來說,做研究是自己喜歡的事,但研究的辛苦還是不在話下,所以當他看到假新聞、偽科學流傳,總忍不住氣憤,覺得自己做研究那麼累,卻總是有人胡說八道,有時在 LINE 上頭收到朋友傳來這類訊息,也覺得頭疼。他開玩笑說還好當部長之後「沒什麼朋友了」(P 編:驚!)。

跟外星人交朋友吧

「網路真的太多錯誤訊息」說到這,還以為他要痛斥某個案例,但他卻接著說「但這也代表大家對於科學議題有好奇心,不然大家也不會被這些偽科學吸引,所以其實可以正面思考。」他認為有些人聳動地說 AI 會讓人沒有工作、甚至毀滅世界,他就不認為這是正確的論述(P 編:Elon Musk ,你攻跨邁?),若他有機會能傳遞更多正面且正確的訊息,一定會把握。

好吧,人工智慧會不會毀滅世界,這問題我們看著辦。

圖/BY SoundTrackUniverse @ Pixabay

但說到世界毀滅的原因,外星高等文明也是選項之一。知名科學家霍金就曾警告人類,別跟外星人聯絡,「閉上嘴巴」,不然可能重蹈哥倫布到達美洲後,美洲原住民曾遭遇的悲劇。而科幻作家劉慈欣在著名小說《三體》中提出的黑暗森林法則,如今也成為對費米悖論的一種主流回答。

「如果部長是全世界唯一一個在地球上發現高等外星生命的,會怎麼做呢?」

訪問到最後,我很跳痛但認真問陳良基這個問題,因為我自己也時常自問會怎麼做:我要趁「他」不注意下手幹掉「他」嗎?我要把「他」囚禁起來嗎?還是跟政府報告把「他」拿去做研究呢?種種殘忍的選項在我腦中始終沒有個結論,我想知道身為科技部長的他會選哪一個殘忍的選項。出乎我意料地,陳良基說:

「我會表達地球人的歡迎之意,表達好客,有閒來坐啦!」

他接著說,

「可能是因為我成長的背景在窮困的鄉下,看到的陌生人都是比我們有錢的,對人家表示歡迎還是比較可以避免侵犯的方式啦!」

嗯,真是個正面思考的部長啊。

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鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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晶片出現電性異常就是找不到問題?選對工具快速揪出故障點!
宜特科技_96
・2026/10/06 ・5558字 ・閱讀時間約 11 分鐘

本文轉載自宜特小學堂〈IC電性異常,四大工具InGaAs、OBIRCH、Thermal EMMI、QDm該選哪台找亮點?〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

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第一步:先透過 IV-Curve(電特性量測) 釐清電性異常現象

當 IC 運作不符合設計者預期時,應要先對 IC 異常腳位進行參數分析儀(IV-Curve)量測。透過量測獲得的電流與電壓關係圖,就能歸類電性異常為哪一種模式(如下圖):

IC 電性異常 IV-Curve 判讀示意圖(藍線:正常品 G / 紅線:異常品 F),藉以判斷IC電性異常屬於哪一種模式。圖/宜特科技

(一) Leakage(漏電):電流跑錯路
在正常工作電壓下電流卻異常偏高,代表元件內部可能存在很微小的非預期漏電路徑,雖然還沒有死透到短路,但會導致功率消耗暴增或發熱。常見造成的原因包括閘極氧化層破壞(Gate Oxide Breakdown)、PN 接面漏電(Junction Leakage)等。

(二) High Resistance (高阻抗):電流卡住了
當線路的阻抗變高,導通電流就會低於正常狀態,特性曲線向右偏移代表線路阻抗過大,這時就需要更高的電壓才能驅動微弱電流。常見原因包括 Via / Contact 接觸不良、金屬線路微裂(Micro-crack)、Void(空孔)或冷焊。

(三) Short(短路):不該相通的地方接在一起
兩個端點(如 VDD 與 GND)之間的阻抗趨近於零,代表兩端點會直接完全導通,原本該有的開關與閘極控制就會完全失效,這時只要施加微小的電壓就會引發極大的電流。常見原因包括金屬橋接(Metal Bridge)、ESD打穿或介電層針孔(Pinhole)。

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(四) Open(開路):電流直接斷掉了
線路發生斷路(Break / Disconnect),形成無窮大阻抗,就會導致電流無法正常通過。常見原因有 Bump 脫焊、Bonding Wire(打線)斷裂、Metal 線路完全燒斷。

第二步:工具怎麼選?四大電性異常 x 機台最速配策略

搞清楚是哪種電性異常後,下一步就是選對工具!但每種工具也都各有極限,以下是根據宜特EFA電性團隊多年的經驗,我們整理出最有效率的機台篩選邏輯:

(一) 漏電(Leakage):先用 InGaAs分析
發現 IC 有漏電情形,我們多會先用 InGaAs(砷化鎵銦微光顯微鏡)分析。

1. 為什麼首選 InGaAs?
因為漏電多半發生在 Gate Oxide 擊穿或 PN 接面,電子與電洞複合時會釋放出微弱的光子(1100 nm 附近)。而InGaAs對微光的靈敏度極高,不僅能在極微小的微安培(μA)等級電流下抓到亮點;晶片正面佈滿金屬走線,漏電發出的光根本穿不透,只能把晶片從背面(Backside)研磨打薄,從底下的矽基板往上查找異常點。而InGaAs 的感測波長對矽(Si)基板穿透率極佳,因此自然成為漏電加背面(Backside)定位時無可取代的首選。

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InGaAs亮點偵測示意圖。圖/宜特科技

2.何時該換其他工具?
遇到樣品無法 Decap、漏電電流過大導致熱效應遠大於發光,或屬於多層堆疊(Stacked Die),就會建議改用 Thermal EMMI(InSb)或 OBIRCH (雷射光束電阻異常偵測)分析。

3. InGaAs 還是 Thermal EMMI?漏電分析這樣選
如果樣品允許背面開蓋或背面研磨,建議優先做 Backside InGaAs,成功率且解析度較高;若為不可破壞的完整封裝,建議先以 Thermal EMMI 鎖定大致熱區,再搭配X-ray確認異常熱源位置。

4. 案例示範:如何抓出漏電 Hot Spot?
施加偏壓下,晶片呈漏電異常。晶背研磨後進行 InGaAs 分析,感測器迅速捕捉到缺陷處電子-電洞複合釋放出的微弱光子,並精準呈現出數個藍色亮點(Hotspots),成功為後續的 FIB 切片與 TEM 物性分析(PFA)定位精確缺陷。

透過InGaAs定位出漏電位置。圖/宜特科技

(二) 高阻抗(High Resistance):先用 OBIRCH 分析

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若 IC 呈現高阻抗異常(如 Contact/Via 阻抗偏高、線路微裂),我們多半會先用 OBIRCH(雷射光束誘發阻值異常偵測) 分析。

1. 為什麼首選 OBIRCH?
高阻抗問題通常不會「發光」,InGaAs 無法偵測到亮點。OBIRCH 利用 1300 nm 雷射加熱局部區域,引發高阻抗點(如 Void 空孔、冷焊、薄金屬)劇烈電阻與電流變化。是抓出 Via / Contact 高阻抗與 Metal Line 微裂的首選。

OBIRCH亮點偵測示意圖。圖/宜特科技

OBIRCH 可依據樣品結構彈性,支援正面與背面(Frontside / Backside)掃描。可直接對最上層的金屬線路或露出來的 Die 表面加熱照射;若正面遭密集金屬層遮蔽,亦可將矽基板打薄從背面照射。1300 nm 雷射對矽基板穿透力佳,能直接穿透矽層、精準加熱深層金屬缺陷。

2. 何時該換其他工具?
有時候遇到高阻抗點已經接近完全開路(Open, ΔI 極小),或是屬於先進封裝(如 CoWoS、RDL 層)無法接收到光學訊號的情形,若此時強行加大電壓強求訊號,極易將微小缺陷線路直接「熔斷」。

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3. OBIRCH 還是 QDm?高阻抗分析這樣選
面對高阻抗,關鍵在於控制安全電流。建議工程師應先以 OBIRCH 進行低功率雷射掃描;若為先進封裝或多層內部走線高阻抗,則建議選用 QDm(量子鑽石顯微鏡),透過磁場感測直接重繪電流路徑,較不受光學遮蔽與熱擴散干擾。

4. 案例示範:如何找到高阻抗缺陷?
在施加相同偏壓下,好品晶片(下圖左)可偵測到正常驅動亮點;壞品晶片(下圖右)僅有微小異常電流,顯示有阻抗過高狀態,電流無法通過之情形。經由 Backside OBIRCH 分析,壞品於下圖右黃框區內之正常熱誘發訊號完全消失,後續可針對此區元件做 Delayer 分析,即可精確的定位異常缺陷。

OBIRCH高阻抗定位案例。圖/宜特科技

(三) 短路(Short):先用 OBIRCH 或 Thermal EMMI(InSb)分析

如果發現 IC 呈現短路異常,我們多半會先用 OBIRCH 或 Thermal EMMI(InSb)分析 。

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1. 為什麼首選 OBIRCH 或 Thermal EMMI (InSb)?

(1) 金屬層微小短路,首選 OBIRCH:
若短路發生在晶片內部金屬層(Metal Bridge)或氧化層針孔(Pinhole),雷射加熱會引發極顯著的電阻與電流變化(ΔI),OBIRCH 能提供極高的空間解析度,直接鎖定微米級的短路橋接點。

(2) 大電流 / 大面積短路,首選 Thermal EMMI:
若短路電流較大,元件在極低電壓下就會產生明顯焦耳熱功率。Thermal EMMI(InSb)能夠直接偵測 3.0~5.0 μm 的熱輻射訊號,可免開蓋(Decap)直接對完整封裝或 PCB 進行快速掃描。

Thermal EMMI(InSb)亮點偵測示意圖。圖/Themofisher

2. 遇到先進封裝短路,為什麼要換其他工具?
遇到先進封裝(如 CoWoS、3D IC、HBM、RDL 層)內的埋藏式短路,OBIRCH 的光學雷射無法穿透多層結構,而 Thermal EMMI(InSb)則會因大面積熱擴散(Thermal Spreading)導致影像一片模糊、無法精確鎖定 z 軸深度,這時我們就會改用 QDm(量子鑽石顯微鏡)分析。

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3. OBIRCH、Thermal EMMI 還是 QDm?短路分析這樣選
裸 Die 樣品較小或電流短路(Short)異常,優先使用 OBIRCH;封裝或大電流短路(Direct Short)則先用 Thermal EMMI(InSb)粗略定位 ;若為先進封裝或多層金屬疊加區,建議直接採用 QDm(量子鑽石顯微鏡),利用微觀磁場透視,無損重構 3D 電流路徑。

4. 案例示範:OBIRCH 如何抓出短路異常點?
施加相同偏壓下,壞品(下圖右)呈現短路異常。經由 Backside OBIRCH 分析,偵測到黃框區內為異常亮點,且看出疑似 Metal 融燒現象。

透過 OBIRCH 定位短路異常點(左:好品 / 右:壞品) 。圖/宜特科技

不開蓋狀況下,壞品施加電壓後,經由 Thermal EMMI(InSb),偵測到黃框內為異常熱源,再配合 X-ray 疊圖確認異常處為封裝體或是 die 上,決定後續使用 FA 定位手法,減少選錯機台耗時分析。

透過 Thermal EMMI(InSb)定位短路案例。圖/宜特科技

下圖是一顆 BGA 封裝晶片,中間橘色箭頭所指位置,出現一個清晰的熱點(Hot Spot)。在完整封裝、不開蓋(Decap)的情況下,透過對異常 Pin 腳施加電壓偵測局部發熱,Thermal EMMI(InSb)敏銳地捕捉到熱輻射訊號。

Thermal Emmi定位出BGA 封裝晶片短路位置。圖/宜特科技

下圖顯示驅動 IC 與面板連接處的走線或 Bonding 發生微裂或微短路(Short),通電後產生熱功率。透過Thermal EMMI(InSb)鎖定熱源位置,再搭配 PCB X-ray 進行結構透視,實現「電性定位+ 物性驗證」的高效故障分析流程。

(左上/右上)鎖定驅動 IC 與面板連接處之低阻抗發熱熱點。先以 X-Ray(左下)照出內部 Via 微裂開路,再以 Thermal EMMI(右下)抓出 PCB 走線發熱點。圖/宜特科技

(四)開路(Open):先用 OBIRCH 分析
若發現 IC 呈現開路異常,我們多半會先用 OBIRCH 來分析。

1. 為什麼 Open 是最難抓的異常?
因為開路(Open)代表完全沒有電流通過可供感測,意味著「靠電流發光(InGaAs)」或「靠雷射誘發電流變化(OBIRCH)」的工具完全失效。

2. 沒有電流訊號,Open 該怎麼找?
建議客戶提供好壞品比對,偵測好品正常驅動的元件亮點處(Normal Turn On),再比對壞品亮點處,觀察兩者差異性。

(1) 方法一:施加高壓高頻訊號(RF / AC Bias)+ OBIRCH
透過施加高頻交流訊號,利用斷路點兩端的寄生電容(Parasitic Capacitance)產生微弱的充放電位移電流,進而引發局部微熱,再利用 OBIRCH 亮點結果比對差異。

(2) 方法二:QDm 磁場感測透視重建,找出電流斷在哪
對於 2.5D / 3D 先進封裝或 Bump/Bonding Wire 斷裂,QDm(量子鑽石顯微鏡) 能感測極微弱的磁場分布,工程師可透過電流在斷路點瞬間歸零的磁場邊界(Magnetic Field Boundary),精準視覺化找出「電流在哪裡中斷」。

3. 完全沒有電性反應,改用其他物性分析(PFA)技術
當電性迴路完全無法通電、連高頻訊號都無法傳導時,EFA 亮點定位機台將達到極限。此時宜特會建議客戶轉用 X-Ray / 3D X-Ray(CT)進行非破壞性結構透視,直接觀察打線(Bonding Wire)斷裂、Bump 脫焊或通孔(Via)斷裂位置。

4. OBIRCH、QDm 還是 3D X-Ray?Open 分析這樣選
遇到Open(開路)問題,切忌盲目加大 DC 直流電壓。應先確認是否能透過高頻/高壓觸發微弱訊號,並利用 QDm 感測磁場中斷點;若電性完全無反應,則應果斷搭配 3D X-Ray 進行結構照相,才是最節省時間與樣品成本的黃金路徑。

5. 案例示範:如何找出隱藏的 Open 斷點
針對異常 Pin 腳施加高壓或高頻交流訊號(AC Bias),利用斷路點(Open Spot)兩端產生的微弱寄生電容充放電位移,及電磁場變化量,偵測出異常斷點處。

透過 QDM 機台施加高頻交流電,偵測磁場及電流變化,並經軟體處理呈現異常亮點。圖/QuantumDiamonds

面對日益複雜的 IC 與先進封裝結構,故障分析的核心已不只是「哪一台設備看得到亮點」,而是如何從電性特徵出發,建立一條由電性判讀、異常定位到物性驗證的完整分析路徑。

本文出自 www.istgroup.com

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宜特科技_96
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AI 伺服器晶片大又貴,萬一焊接失敗還有救嗎?
宜特科技_96
・2026/09/18 ・3984字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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本文轉載自宜特小學堂〈CoWoS, EMIB, SoIC等先進封裝如何精準貼裝且順利重焊(Rework)?〉,如果您對半導體產業新知有興趣,歡迎按下右邊的追蹤,就不會錯過宜特科技的最新文章!

隨著 ChatGPT、生成式 AI 與大語言模型(LLM)的爆發,輝達(NVIDIA)的 Blackwell(如 B200)、Ultra系列,以及 AMD、英特爾(Intel)的高階伺服器晶片,都高度依賴 2.5D / 3D 異質整合先進封裝技術。

為了追求運算極限,晶片不再只是單一矽晶圓,而是 CPU、GPU 和好幾顆 HBM(高頻寬記憶體)用先進封裝「拼貼」在一起。這導致整個封裝完的晶片尺寸變得奇大無比,隨便就突破 90 X90 mm的尺寸,這在以前的消費性電子,例如手機晶片頂多 15 X15 mm,是難以想像的大小。

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一顆高階 AI 晶片的報價動輒幾萬美金,如果在最後打上印刷電路板(PCBA)時,才因為焊接不良(如冷焊、橋接)導致測試失敗,若要整顆報廢,所費不貲。這時,就是「返修系統」上場的時候!如何完美地拆下這顆昂貴的晶片、清理乾淨電路板,再精確地焊回去,是極高難度的維修門檻。

面對晶片巨大化的硬體挑戰,業界普遍遵循的 IPC-9701 規範(焊接性能與可靠度實驗標準)也更加嚴格。從組裝到 Rework(重工)都是重要環節;所謂 Rework,就是將已組裝的元件拆下、修復或更換後再重新組裝,尤其適用於高價值元件的修復與再利用,也是確保 AI 伺服器在高溫、高負載環境下維持可靠度的關鍵。

本文將探討在 AI 算力大爆發的時代下,如何提供一套能跨越物理限制、確保高良率與高可靠度的「大尺寸晶片貼裝與自動返修關鍵解決方案」,協助AI供應鏈上下游克服硬體演進的最後一哩路。

一、AI伺服器晶片巨大化帶來的製程痛點

近期業界最常面臨的痛點是:「現在的大尺寸晶片可能達到 150x150mm,能用什麼工具貼裝?晶片重工維修時又該如何確保品質?」

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(一) 現有設備的尺寸限制:

現行普遍的貼片設備(Pick and Place, P&P)受到物理限制,最大僅能支持邊長約 90×90 mm 的元件,面對現今尺寸動輒超過 90×90 mm 的巨型晶片,已完全無法滿足對位與貼裝的需求。

(二) 手工返修帶來的重工風險:

當大尺寸晶片需要進行重工(Rework)或維修時,若使用傳統人工或非專用設備加熱,容易導致以下缺陷:

1. PCB剝離(Peeling):因加熱不均勻或過熱,導致印刷電路板層壓結構受損。

2. 零件燒焦與冷焊(Cold Solder):溫控不精準導致元件表面燒焦,或是錫膏未完全熔化而形成冷焊,嚴重影響焊接品質。

由左至右是傳統人工除錫製程中,易因溫控不準確,導致爆版、燒焦或冷焊(焊接不良)。圖/宜特科技

3. 焊墊缺陷:傳統人工除錫製程中,容易因物理接觸刮傷或拉扯,造成電路板焊墊(Pad)損壞。

傳統手工除錫常見的缺陷:左圖造成BGA焊墊損傷,右圖為人工除錫後高度不均的現象。圖/宜特科技

二、解密「晶片手術」:高階返修與自動除錫技術

從上面的案例可以了解,在面對大型 AI 晶片的貼裝與返修,真正的挑戰不只是「拆下來再焊回去」,而是如何在不傷害晶片與電路板的前提下,精準完成拆除、除錫、對位與重焊。要完成這場高難度的晶片手術,尺寸、精度、溫控與除錫,每個環節都是關鍵。


因此,專為大型晶片開發的「高精度返修系統解決方案」誕生了!透過精準的溫控技術與光學對準功能,確保BGA元件的可靠拆裝與高效返修,避免因焊接不良導致的損毀。

(一)超大尺寸晶片的也能拆裝:

現行普遍的貼片設備(Pick and Place, P&P)受到物理限制,最大僅能支持邊長約 90×90 mm 的元件,面對現今尺寸動輒超過 90×90 mm 的巨型晶片,已完全無法滿足對位與貼裝的需求。

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(二)高精度光學對位控制更精準:

晶片拆下後,要重新對準電路板上的焊點並不容易。透過高解析彩色相機與光學影像重疊技術,可微調 Theta 角與 X/Y 軸,將對位精度控制在 ±25 μm 以內,降低貼裝偏移的風險。

(三) 複合溫控提升受熱均勻度:

大型晶片若局部溫差過大,可能造成基板翹曲甚至損傷,採用大功率紅外線(IR)結合熱風循環複合加熱,並配備即時監控系統,確保大面積基板受熱均勻,避免板材翹曲或損傷。

結合大功率底座紅外線(Dynamic IR)與頂部熱風循環(Hot Air)的精密加熱架構示意。圖/Kurtz ersa,宜特科技重製

(四) 不傷板清理殘留焊錫:

晶片移除後,電路板上仍會留下殘錫,傳統人工除錫可能增加焊墊受損的風險。自動吸錫技術則能以完全不接觸 PCBA 的方式,自動把殘錫吸取乾淨,徹底杜絕手工除錫帶來的焊墊損壞缺陷 。

三、實際案例分享

宜特經常收到客戶緊急送修、搭載大型 AI晶片的高價伺服器主機板。為了兼顧「高精準貼裝」與「無損維修」,以下是我們將核心技術應用在真實案例的分享。

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案例一:大尺寸晶片(> 90 X 90 mm)光學對位貼裝

客戶研發出一款全新的超大尺寸AI晶片,常規SMT(表面黏著)產線根本無法精準貼裝,也會擔心焊接過程溫度不均,導致高價晶片損壞,而以下是我們針對大型晶片的貼裝流程建議。

大尺寸晶片(> 90mm x 90mm)貼裝流程。圖/宜特科技

1. 精密光學重疊對位(Optical Superposition):
在實機對位時,系統配置了5 MP GigE高解析彩色相機,利用光學影像重疊技術,將晶片接腳(下圖的橘點)與電路板焊墊(下圖中的綠方塊)的影像同時呈現在螢幕上。
工程師就能非常直覺地在畫面上進行Theta角度微調(旋轉修正與 X-Y 軸向微對齊,將貼裝精度控制在極精準的±25 μm以內。當對位完成,真空吸嘴便會自動放開,安全地將元件放到極其精準的座標上。

高精度光學影像重疊(Optical Superposition)對位原理,是系統利用分光鏡(Beam Splitter)與雙LED光源,同時捕捉上方晶片接腳(橘點)與下方電路板焊墊(綠方塊)的影像,將兩者即時重疊於螢幕中,協助工程師進行極其直覺且精準的對位微調。圖/Kurtz ersa,宜特科技重製
IC對位微調補償機制(Alignment Correction)。系統在影像重疊後進行兩階段修正:1. Theta軸向調整(Theta adjustment),旋轉校正晶片角度偏差;2. X-Y 軸向調整(X-Y adjustment),進行前後左右的水平線性對齊,確保晶片錫球與PCB焊墊達到精密接合。圖/Kurtz ersa,宜特科技重製

2. 即時溫控多點監控(Real-time Profile):
在焊接階段,系統採用大功率紅外線(IR)與熱風循環複合加熱。我們在電路板上拉出多達7個位置的溫度感測線(熱電偶),在螢幕上即時繪製動態溫度Profile曲線。此技術能確保這顆超大晶片的每一處受熱都完美均勻,徹底杜絕了傳統加熱不良導致的翹曲(Warpage)、零件損壞或焊接問題。

實機運作時,透過多達7組熱電偶拉線進行的Real-time Profile即時溫度曲線監控,確保巨型基板受熱完全均勻、避免板翹。圖/Kurtz ersa

案例二:高價大尺寸 BGA 元件無損重工返修(Rework)

當客戶測試完的 AI 伺服器主機板上的大尺寸晶片,因焊接不良需要更換。此時最擔心的是拆下舊晶片後,人工清理電路板殘錫可能會刮傷、扯斷脆弱的焊墊(Pad),導致整片百萬級主機板報廢。
針對此案例,我們以自動無接觸的除錫手法解除了人工除錫可能刮傷焊墊的問題,將焊墊損傷機率降為零,讓後續重新貼裝(Remount)的新晶片能夠再次擁有完美的焊接基底。

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晶片重工返修流程。圖/宜特科技

四、自動無接觸除錫技術(Auto Scavenger):

當系統自動將舊晶片安全解焊並移除後,電路板上留下了參差不齊的殘錫。此時,「Auto Scavenger 自動吸錫模組」立即啟動。這是一個完全獨立的智慧模組,不需要操作人員費時設定。吸嘴會自動下降至板材上方,在「完全不與PCBA發生物理接觸」的前提下,自動、快速地將殘留焊料吸取乾淨。

(從左到右)顯示了從開始拆拔BGA到焊料吸取,再到完全去除殘留焊料的過程。圖/宜特科技

隨著 2.5D/3D 先進封裝技術發展,AI 晶片越做越大、成本也越來越高,一旦焊接出問題,直接報廢的代價可不小。如何在不傷害晶片與電路板的情況下完成返修,並確保後續使用的穩定與可靠,也成為 AI 晶片製程中越來越重要的一環。

本文出自 www.istgroup.com

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