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一圖勝千言,這些訣竅讓《研之有物》好看又好懂

研之有物│中央研究院_96
・2018/12/12 ・5346字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

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  • 執行編輯|林婷嫻 美術編輯|張語辰

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

科普報導的採訪拍攝有哪些眉角?資料視覺化怎麼做?如何做一個科普網站?本文專訪中研院科普媒體《研之有物》的美術編輯張語辰,分享團隊創建兩年來累積的心法。

美術編輯張語辰:從 2016 年底參與創建《研之有物》,是將嚴肅的科學變親切的視覺魔法師。攝影│林婷嫻

做好採訪準備,拍出親近人心的好照片

「以前覺得中研院很嚴肅,好像是個很冰冷的地方,」張語辰回想,「但來工作之後,發現每位研究員談到自己的研究,眼睛都會閃閃發光……」。

《研之有物》的每篇科普報導,是由編輯群採訪研究團隊後,再寫成網路文章、搭配資料視覺化圖片。一開始採訪要拍攝研究員時,張語辰內心有點「挫勒蛋」,會事先預設各種最壞的情況:研究員不想拍照怎麼辦、沒拍到適合的照片怎麼辦,想著想著,心中逐漸累積一百種不想上班的理由。

不過!你所煩惱的事,有九成都不會發生。

在《研之有物》工作兩年後,培養出穩紮穩打的攝影步調,張語辰悟出了這個心得:要讓煩惱的事不會發生,就是在採訪之前,先做好所有準備。

編輯群先向受訪的研究員自我介紹、說明來意,接著依據訪綱進行訪談,訪談結束後再為研究團隊拍照,搭配呈現於報導中。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

《研之有物》的採訪地點,通常是約在研究員的研究室。張語辰會先在網路搜尋研究員的文章、照片或影片,依據每位研究員的外型風格、研究內容和說話方式,思考適合拍照的姿勢或角度,或是在 Pinterest 蒐集人像照片做為參考。

大部分的政府單位或學者拍照,會擺出「雙手交叉胸前」的姿勢,以表達專業感。但其實這種姿勢,在肢體語言上彷彿用雙手架出一道牆,在受訪者和觀者之間產生距離感。

由於中研院的嚴肅形象已經距離大眾太遙遠,因此《研之有物》的拍攝,通常採取較為親切的半身照或特寫,傳遞「面對面聊天」的感覺,拉近受訪者和讀者之間的距離。

政府單位或學者拍照,不一定要「雙手交叉胸前」,其實有更親切的姿勢可以選擇。 照片來源│Ali Morshedlou, rawpixel, Marius Ciocirlan 圖片重製│林婷嫻、張語辰

 

《研之有物》依據報導的內容,為不同領域的研究員,安排不同的攝影呈現。 攝影│張語辰 照片來源│(左上) 草藥不是吃多就有效!研究員徐麗芬來解惑(右上) 背後中箭、大啖貝類,史前南科住了誰?(左下) 家內性侵 開不了口的原因 (右下) 天才莫札特的傳說很狂?現在只要一鍵就做得到!

採訪拍攝,觀察詢問很重要

若取得研究員同意,訪談過程中會進行側拍,需注意的是,由於研究室可能有尚未發表的研究或是審查資料,因此要先確認是否有不便拍攝之處,以及能否使用閃光燈。

採訪前,會先觀察研究室的光源和陳設,請研究員坐在適合側拍的位子,或是研究員較習慣、感到自在的座位。側拍時,張語辰會站在文字編輯的後方(因為受訪者經常會看著文字編輯的眼睛說話),觀察研究員們說話的頻率,跟著節奏按下快門。

「例如,有些研究員說話較慢、思考較久,只要把握停頓的時候,就能拍出沈穩好看的照片」張語辰說明。相對地,有些研究員說話較快就不適合側拍,因為拍出來的表情會千變萬化,這種情況下,就先觀察研究室的物件,訪談結束後再為研究員拍照。

研究室裡的物件和儀器,勝過千言萬語,能表達出研究員的個性、興趣、以及論文中沒寫到的故事。 攝影│張語辰 照片來源│(左上) 活在當代的原住民族巫師,究竟做些什麼? (右上) 當「老外學者」遇上「打架立院」 ──鮑彤專訪 (左下) 鑽石不只能求婚,還能用於生物醫學! MIT 螢光奈米鑽石 (右下) 真菌也會玩樂高?還組合出「天然物」戰艦!

然而,初次見面受訪,就要擺出姿勢讓陌生的攝影師拍照,若非專業的模特兒,實在是件令人尷尬的事;對於長年沉潛於學術的研究員來說,更是害羞。

「這種時候,我會和研究員聊聊辦公室的小東西,或是聊聊他們的小孩,因為研究室經常會擺著和家人的合照,」張語辰說,通常研究員聽到這些話題,會自然地眉開眼笑,表情肢體也不再那麼緊張。先前客座編輯廖英凱,亦曾分享一個拍照秘訣:

請受訪者數到 3 時吸氣、同時按下快門,拍出來的照片會更有精神。因為吸氣時瞳孔會稍稍放大,也會抬頭挺胸。

拍攝結束後,照片並非直接使用,而是會經過「明星夢工廠」的階段,在張語辰的巧手下,透過 Photoshop 或 Lightroom 為研究員調整氣色,去除背景中的雜亂。有時候嘴唇會加上一層紅色,看起來比較溫暖。裁切照片時,也會注意不要截到關節部位,例如手肘和手踝,以免造成畫面有斷裂感。

無法用文字表達,就用圖像傳遞吧!

在研究員的大腦中,有許多畫面無法只用文字表達,必須變成圖片呈現,例如:研究方法、科學儀器的結構、細胞和藥物的作用等等。將這些資料變成圖像,是《研之有物》美術編輯的另一項重任。

資料視覺化的過程,分成兩個階段:文字編輯先準備資料、找好參考圖片,讓美術編輯了解;接著美術編輯發揮想像力,設計排版和閱讀動線,完成圖像。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

《研之有物》存在的目的,是希望能拉近學術與大眾之間距離,因此科普圖片簡潔易讀很重要。為了讓閱讀舒適,整體視覺會採用「低飽和度」的色彩,讀起來較不刺眼。由於大多數網友會用手機閱讀文章,製作圖片時也要放大字級,在手機螢幕才能看得清楚。

做科普的圖片,要很直接明確。

複雜比不過簡單,張語辰說,科普圖片的重點,是運用簡單的線條或插畫來表達,並且兼顧易讀性和美感。需要靈感時,會參考 Behance 和 Pinterest 網站上資訊圖表 (infographic) 的作品。另外,《人人都能上手的資訊圖表設計術》這本書,還有美感細胞的《教科書再造計劃》,都是觀摩插畫設計、配置版面的參考。

談到和美術編輯合作的大忌,張語辰思考許久後說:不要跟美編說「你先設計,我再把文案給你」、「先做兩版出來,我再給你文案」。在不知道資料和文案的情況下,憑空想像視覺的風格,這樣就像請美編「隔空抓藥」。

因為製作圖片的第一步,要先想好:這張圖為了什麼而存在。

引起興趣、說明資訊的科普圖片製作

科普圖片有其存在的目的。針對不同目的,要斟酌圖片的資訊量,以及設計的方式。 圖說設計│林婷嫻、張語辰

若是目的是「引起興趣」,圖片只放一句可以讓人記住的話就好,並運用視覺來吸引目光。

例如,宣傳 2017 年中研院開放參觀時,為了提醒民眾攜帶雨傘、外套、食物和水,製作了下方的 Facebook 貼文圖片。為了吸引目光,當時針對網友特性,埋入意想不到的梗:大部分科普讀者會喜歡的「光劍」。在插畫風格上,採用較可愛的扁平化設計,與過往中研院嚴肅的形象產生「反差萌」。

若圖片目的是「說明資訊」,要避免圖片文字量過多,讓人讀起來覺得有壓力,只要放上重點或關鍵字即可。設計排版時要注意閱讀動線,電腦和手機都是由左往右、由上而下閱讀。

以〈災前改善社會不公,更是真正地救人一命〉文章為例,若想讓網友信服研究員提出的研究發現,尤其是顛覆傳統觀念的觀點,要先讓網友了解這項研究是用什麼方法分析資料,以及為什麼使用這個研究方法。

困難的是,「研究方法」在學術論文通常寫成好幾頁,在科普報導中,如何簡化成一兩張圖片來呈現?

試著用「一句話」來說明「這項研究在做什麼」。

首先,文字編輯要試著用「一句話」來表達這項研究在做什麼,並藉由這句話,讓美術編輯掌握圖像化的方向。

前述這項研究探討的問題,用一句話來說就是:「不同社會階層」的受災機率是否相同。因此,如下圖所示,張語辰以人物的穿著打扮,來凸顯社會階層的身分:醫生、工人、農民、家庭主婦。

資料視覺化案例。 圖說設計│張語辰 圖片出處│災前改善社會不公,更是真正地救人一命

上圖中也比較兩種不同的統計模型,搭配文章說明,協助網友了解為什麼這種研究方法可以探討「受災機率是否相同」的問題。

對於專業的學者而言,有些會認為科普圖片太簡化、或是不夠科學精確。然而,若是天平的兩端放著「貼近科學專業」與「讓大眾看懂」,《研之有物》編輯群通常會盡量傾向「讓大眾看懂」,以達到科學普及的目標。

網站規劃巧思:讓讀者短時間內掌握重點

科普報導完成後,需要一個刊登圖文的網站。《研之有物》網站採用 WordPress 架設,可以把這個系統想像成「自助餐」,有各式各樣現成的介面樣式、外掛工具,可以滿足建置網站的需求,但不一定完全符合你的胃口。

若要讓網站「客製化」成期待的「套餐」,就要基於 WordPress 的網站架構,另外和網頁設計人員、前端工程師合作,優化使用者介面 (UI)、調整 CSS 樣式、設定上稿後台等等。

《研之有物》網站的使用者介面很單純,主要功能就是「閱讀」,並想辦法延長網友的閱讀時間。因此在介面設計上,張語辰安排了兩項巧思:雲朵重點框框、Q&A 聊天頭像。

介面巧思一:提醒重點的雲朵框框(黃底標示處)。 圖片出處│斷開中文的鎖鍊!自然語言處理 (NLP)

若你曾經在捷運或火車上,看過別人用手機閱讀文章,可能會發現他的閱讀方式是:打開網頁 → 手指快速往下滑 → 關閉網頁。過程可能不到一分鐘。

眼前這位讀者,並非過目不忘的武功奇才,而是多數網友沒耐心看完一篇網路文章。考量這種閱讀行為,在每篇《研之有物》報導中,會將研究的重點、研究員主要的思想,安排在醒目的雲朵框框中,就像漫畫人物講話時,旁邊會冒出的雲朵。

就算讀者快速「滑」完一篇文章,也能看到醒目的雲朵框框,在短時間內掌握「大致的重點」。

此外,《研之有物》有許多專訪研究員的文章,會以 Q&A 的方式呈現。在這種 Q&A 報導中,通常話題不會太嚴肅,會以聊天的方式解釋科學原理,或是論文沒寫的研究故事。

為了讓讀者有互動的感覺,張語辰為「訪問者」和「受訪者」繪製專屬頭像,讀起來像是看著兩個人在聊天。

介面巧思二:Q&A 聊天頭像(黃底標示處)。 圖片出處│「中研院院長在做什麼?」網友提問廖俊智

美編的哀愁與快樂

來到中研院成為《研之有物》的美術編輯之前,張語辰是在活動公司工作,工作內容包含佈置活動空間、設計平面宣傳物等等。而《研之有物》的美術編輯,則偏向雲端上的作業,包含文章編排、資料視覺化、臉書貼文設計等等,以及最重要的任務——採訪時為中研院的研究員拍照。

工作過程中,偶爾會有受到考驗、或不如意的時候,張語辰會想著:「這是過程,直到下一次做好另一件事,再肯定自己。」

而快樂的時候,是在社群媒體看到網友回饋「研之有物某篇文章的圖片很好看」,或是看到受訪的研究員將拍攝的照片,滿意地換成個人 Facebook 的大頭照。

如果有意為學術或政府的科普盡一份心力,張語辰認為勝任的條件很單純:只要對科普有熱忱,並且真誠地待人,就能好好地做好這件事。

延伸閱讀

本文轉載自中央研究院研之有物,原文標題為〈視覺篇】這幾招,讓政府的科普報導更親切!〉,泛科學為宣傳推廣執行單位

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研之有物│中央研究院_96
296 篇文章 ・ 3862 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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平凡結構藏智慧,毛髮打結的微觀探索
顯微觀點_96
・2025/09/28 ・2403字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文轉載自顯微觀點

「毛髮打結」的影像看似平凡無奇,卻不僅呈現自然界隱微的結構,還蘊藏著對生命深刻的敬意。憑藉著這幅作品,格爾德.岡特(Gerd Günther)更從全球顯微攝影大賽(2024 Global Image of the Year,IOTY)中脫穎而出,榮獲材料科學優勝獎。

圖/顯微觀點

令人驚嘆的是,獲獎者岡特的本業並非科學家或攝影師,而是一位農場主人,顯微攝影只是他「業餘」的愛好。

岡特於1958年出生於德國杜塞道夫;中學畢業後,於哥廷根大學學習農業科學,並從1986年後一直在杜塞道夫以自耕農為業。

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好奇的種子在顯微鏡下發芽

1970 年代,岡特中學期間,受到學校老師啟發開始接觸顯微攝影,讓他對這陌生又熟悉的結構產生濃厚興趣。當時岡特使用黑白底片,留下顯微攝影最初的記憶。直到 2000 年左右,數位時代來臨、數位相機系統問世,顯微攝影門檻下降,他才開始專注於顯微攝影的創作。

「……仔細觀察自然界中常見的事物,可以發現意想不到的特質,令人心生敬畏……我的目標是將普通的課本知識提升到知識認知和理解的層面,使欣賞成為一種享受。 」-《一粒沙中:探索大自然的設計》,安德烈亞斯‧費寧格(A. Feininger,1986

這句費寧格的話醒目地呈現在岡特架設的顯微攝影作品網站中,宛如一盞明指引創作方向的明燈,點明岡特攝影的核心理念。也透露出他的攝影品大多出自於對自然的敬畏以及日常平凡細節的好奇心,讓科學變得富有美感與哲理。

「你只需走出家門,就能進入微觀世界」,岡特認為顯微攝影最吸引人之處在於,不需長途跋涉,就能不斷發現新的結構、形狀、生命形態和色彩。而驅動他持續探索微觀世界的動力,是對大自然無盡的好奇,以及對迷人卻隱而不現寶藏的嚮往。

因此,從植物的葉脈到昆蟲的鱗片、從肥皂泡泡到礦物晶體,都是他顯微鏡捕捉的影像。為了呈現更完美的影像,他也會在閒暇時,利用各種DIY小工具改良拍攝流程,讓作品兼具科學性與美感。

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連結萬物平等的生命之結

2024全球顯微攝影大賽的獲獎作品《馬鬃與人髮之結》則是岡特探索微觀世界精神的最佳表現。

格爾德.岡特(Gerd Günther)。圖片/IOTY官網

這幅作品將馬鬃與人髮精心打結後(縱向人髮、橫向馬鬃),以明視野方式進行拍攝。透過150倍放大的視野,觀者得以清晰地看見兩種毛髮的粗細差異,但無論是人髮還是馬鬃,其外層覆蓋著如同魚鱗般的角蛋白鱗片,結構幾乎別無二致。

評審團盛讚這副影像是「視覺上極具感染力的證明:生命的共通性遠比差異更顯著。」

「我每天都與馬打交道,我對人髮和馬鬃在強度和外觀上的差異很感興趣」,岡特提到要創造出這幅看似簡單的作品,過程其實非常困難:要將兩根細小的毛髮打結並固定在顯微鏡下,需要極高的耐心與精細技巧。他嘗試了無數次,才終於拍到滿意的影像。

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對岡特而言,這件不僅包含紀實元素也蘊含情感的作品,除了象徵人類與動物之間的友誼外,人髮與馬鬃在結構上的相似性,也提醒我們所有哺乳動物,乃至所有生物之間的聯繫,遠比我們想像的緊密許多。也因此,應該對地球上所有生物都給予同等的尊重。 岡特的生活依舊以農耕為主,但科學觀察以及對顯微世界藝術性的獨到見解,讓他經營的那片農場,不再只是農務勞作的場所,而是他日復一日汲取靈感的起點,也透過顯微鏡折射出他對自然的無盡好奇。

參考資料

延伸閱讀

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數位攝影搖身一變黑科技,CIS 成長無止盡,遇上異常該如何 DEBUG?
宜特科技_96
・2023/06/05 ・4126字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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一個女子用手機在進行自拍
圖/宜特科技

從小時候的底片相機,發展到數位相機,如今手機就能拍出許多高清又漂亮的照片,你知道都是多虧了 CIS 晶片嗎?

本文轉載自宜特小學堂〈CIS晶片遇到異常 求助無門怎麼辦〉,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!

CIS 晶片又稱 CMOS 影像感測器(CMOS Image Sensor),最早是在 1963 年由美國一家半導體公司發明出來的積體電路設計,隨著時代進步,廣泛應用在數位攝影的感光元件中。而人們對攝影鏡頭解析度需求不斷增加,渴望拍出更精美的畫質。

CIS 已從早期數十萬像素,一路朝億級像素邁進,有賴於摩爾定律(Moore’s Law)在半導體微縮製程地演進,使得訊號處理能力顯著提升。如今的 CIS 已經不僅適用於消費型電子產品,在醫療檢測、安防監控領域等應用廣泛,近幾年智慧電車興起,先進駕駛輔助系統(ADAS, Advanced Driver. Assistance Systems)已成為新車的安全標配,未來車用 CIS 的市場更是潛力無窮。

然而,越精密、越高階的 CIS 晶片由於結構比較薄,加上特殊的 3D 堆疊結構,使得研發難度大大提升,當遇到異常(Defect)現象時,想透過分析找出故障的真因也更為困難了。

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本文將帶大家認識三大晶片架構,並以案例說明當 CIS 晶片遇到異常,到底我們可以利用那些工具或手法,成功 DEBUG?

一、認識 CIS 三大晶片架構

現今 CIS 晶片架構,可概分為三大類,(一)前照式(Front Side illumination,簡稱FSI);(二)背照式 (Back Side illumination,簡稱 BSI);(三)堆疊式 CIS(Stacked CIS)

(一)前照式(FSI)CIS

為使 CIS 晶片能符合半導體製程導入量產,最初期的 CIS 晶片為前照式 (Front Side illumination,簡稱 FSI) CIS;其感光路徑係透過晶片表面進行收光,不過,前照式 CIS 在效能上的最大致命傷為感光路徑會因晶片的感光元件上方金屬層干擾,而造成光感應敏度衰減。

(二)背照式(BSI)CIS

為使 CIS 晶片能有較佳的光感應敏度,背照式(Back Side illumination ,簡稱 BSI)CIS 技術應運而生。此類型產品的感光路徑,係由薄化至數微米後晶片背面進行收光,藉此大幅提升光感應能力。

而 BSI CIS 的前段製程與 FSI CIS 類似,主要差別在於後段晶片對接與薄化製程。BSI CIS 的製程是在如同 FSI CIS 一般製程後,會將該 CIS 晶片正面與 Carrier wafer 對接。對接後的晶片再針對 CIS 晶片背面進行 Backside grinding 製程至數微米厚度以再增進收光效率,即完成 BSI CIS。

(三)堆疊式(Stacked)CIS

隨著智慧型手機等消費電子應用的蓬勃發展,人們對於拍攝影像的影像處理功能需求也大幅增加,使製作成本更親民與晶片效能更能有效提升,利用晶圓級堆疊技術,將較成熟製程製作的光感測元件(Sensor Chip)晶片,與由先進製程製作、能提供更強大計算能力的特殊應用 IC(Application Specific Integrated Circuit,簡稱 ASIC)晶片、或是再進一步與記憶體(DRAM)晶片進行晶圓級堆疊後,便可製作出兼具高效能與成本效益的堆疊式 CIS(Stacked CIS)晶片(圖一),也是目前最主流的晶片結構。

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堆疊式(Stacked) CIS晶片示意圖
《圖一》堆疊式(Stacked)CIS 晶片示意圖。圖/宜特科技

二、如何找堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)呢?

介紹完三大類 CIS 架構,我們就來進入本文重點:「如何找到堆疊式(Stacked)CIS 晶片的異常點(Defect)?」

由於這類型的 CIS 晶片結構相對複雜,在進行破壞性分析前,需透過電路專家電路分析或熱點(Hot Spot)故障分析,鎖定目標、縮小範圍在 Stacked CIS 晶片中的其一晶片後,針對可疑的失效點/失效層,進行該 CIS 樣品破壞性分析,方可有效地呈現失效點的失效狀態以進行進一步的預防修正措施。

接著,我們將分享宜特故障分析實驗室,是如何(一)利用電性熱點定位;(二)移除非鎖定目標之晶粒(Die),並針對鎖定目標晶粒(Die)逐層分析;(三)電性量測分析;(四)超音波顯微鏡(SAT)分析等四大分析手法交互應用,進行 Stacked CIS 晶片進行故障分析,順利找到異常點(Defect)。

(一)透過電性熱點定位找故障點(Hot Spot)

當CIS晶片具有高阻值(High Resistance)、短路(Short)、漏電(Leakage)或是功能失效(Function Failure)等電性失效時,可依據不同的電性失效模式,經由直流通電或上測試板通電,並透過選擇適合的電性故障分析(EFA, Electrical Failure Analysis)工具來進行電性定位分析。

設備OBIRCHThermal EMMIInGaAs
偵測目標電晶體/金屬層金屬層/封裝/印刷電路板電晶體/金屬層
失效模式漏電/短路/高阻值漏電/短路/高阻值漏電/短路/開路
各設備適合使用的選擇時機

包括雷射光束電阻異常偵測(Optical Beam Induced Resistance Change,簡稱 OBIRCH)熱輻射異常偵測顯微鏡(Thermal EMMI)(圖二)、砷化鎵銦微光顯微鏡(InGaAs),藉由故障點定位設備找出可能的異常熱點(Hot Spot)位置,以利後續的物性故障(PFA, Physical Failure Analysis)分析。

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透過Thermal EMMI找到電性失效的故障點位置
《圖二》透過 Thermal EMMI 找到電性失效的故障點位置。圖/宜特科技

(二)移除非鎖定目標之晶粒,並針對鎖定目標晶粒逐層分析

接著,依照上述電性分析縮小可能的異常範圍至光感測元件晶片、ASIC 或記憶體晶片區後,根據 Stacked CIS 晶片堆疊的結構特性,需先將其一側的矽基材移除,方可進行逐層去除(Layer by layer),或層層檢查。

再者,透過特殊分析手法,移除不需保留的晶粒結構,進而露出目標晶粒之最上層金屬層(圖三)。接著,透過逐層去除(Layer by layer),最終在金屬層第一層(Metal 1)找到燒毀現象的異常點(defect) (圖四)。

搭配特殊手法,將CIS待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除
《圖三》搭配特殊手法,將 CIS 待測樣品不需保留之晶粒部分,完整移除。圖/宜特科技
對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象
《圖四》對照Hot Spot分析範圍,進行鎖定目標晶粒進行逐層去除,發現燒毀現象。圖/宜特科技

(三)電性量測分析:導電性原子力顯微鏡(C-AFM, Conductive Atomic Force Microscopy)與奈米探針系統(Nano-prober)的應用

當逐層去除(Layer by Layer)過程當中,除利用電子顯微鏡(SEM) 於故障點區域進行 VC(Voltage Contrast)的電性確認與金屬導線型態觀察外,亦可搭配導電原子力顯微鏡(Conductive Atomic Force Microscopy,簡稱C-AFM)快速掃描該異常區域,以獲得該區域電流分布圖(Current map)(圖五),並量測該接點對矽基板(Si Substrate)的電性表現,進而確認該區域是否有漏電 / 開路等電性異常問題。

C-AFM異常分析結果圖
《圖五 (左)》C-AFM 異常分析結果圖。圖五 (左): 外加正電壓 (+1V) 時的 Current map 異常電性發生;
《圖五 (右)》外加負電壓 (-1V) 時的 Current map 異常電性發生 (黃圈處)。圖/宜特科技

在完成C-AFM分析後,若有相關疑似異常路徑需要進一步進行電性量測與定位,可使用奈米探針電性量測(Nano-Prober)進行更精準的異常點定位分析,包括電子束感應電流(EBIC , Electron Beam Induced Current)、電子束吸收電流(EBAC, Electron Beam Absorbed Current)、與電子束感應阻抗偵測(EBIRCH , Electron Beam Induced Resistance Change)等定位法。而Nano-Prober亦可針對電晶體進行電性量測,如Vt、 IdVg、IdVd等基本參數獲取(圖六)。

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當透過上述分析手法精準找到異常點後,亦可再透過雙束聚焦離子束(Dual-beam FIB,簡稱DB-FIB)或是穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy,簡稱TEM)來對異常點進行結構確認,以釐清失效原因(圖七)。

EBIC分析結果圖
《圖六》EBIC分析結果圖。圖/宜特科技
TEM分析結果圖
《圖七》TEM分析結果圖。圖/宜特科技

(四)超音波顯微鏡(Scanning Acoustic Tomography,簡稱SAT)分析:於背照式(BSI)/堆疊式(Stacked)CIS晶圓對接製程的應用

超音波顯微鏡(SAT)

超音波顯微鏡(SAT)為藉由超音波於不同密度材料反射速率及回傳能量不同的特性來進行分析,當超音波遇到不同材料的接合介面時,訊號會部分反射及部分穿透,但當超音波遇到空氣(空隙)介面時,訊號則會 100% 反射,機台就會接收這些訊號組成影像。
超音波顯微鏡(SAT)原理圖
超音波顯微鏡(SAT)原理圖。圖/宜特科技

在背照式(BSI)與堆疊式(Stacked)CIS 製程中晶圓與晶圓對接(bonding)製程中,SAT 可作為偵測晶圓與晶圓之間接合不良造成存在空隙的重要利器(圖八)。

圖八: 透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置
《圖八》透過超音波顯微鏡(SAT),找到晶圓與晶圓對接(bonding)之鍵合空隙位置。圖/宜特科技

半導體堆疊技術的蓬勃發展,加上人們對影像感測器在消費性電子、車用電子、安控系統等應用,功能需求大幅度增加,CIS 未來將繼續進化,無論是晶圓級對接的製程穩定度分析,或是堆疊式(Stacked)CIS 故障分析,都可以透過宜特實驗室豐富的分析手法,與一站式整合服務精準地分析、加速產品開發、改善產品品質。

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宜特科技_96
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