一票也是關鍵！從權力指數看投票的影響力——《生而為人的13堂數學課》

本文由 ASM 委託，泛科學企劃執行。 

以人類現在的科技，我們能精準打造出每一面牆只有原子厚度的房子嗎？在半導體的世界，我們做到了！

如果將半導體製程比喻為蓋房子，「薄膜製程」就像是在晶片上堆砌層層疊疊的磚塊，透過「微影製程」映照出房間布局 — 也就是電路，再經過蝕刻步驟雕出一格格的房間 — 電晶體，最終形成我們熟悉的晶片。為了打造出效能更強大的晶片，我們必須在晶片這棟「房子」大小不變的情況下，塞進更多如同「房間」的電晶體。

因此，半導體產業內的各家大廠不斷拿出壓箱寶，一下發展環繞式閘極、3D封裝等新設計。一下引入極紫外曝光機，來刻出更微小的電路。但別忘記，要做出這些複雜的設計，你都要先有好的基底，也就是要先能在晶圓上沉積出一層層只有數層原子厚度的材料。

現在，這道薄膜製程成了電晶體微縮的一大關鍵。原子是物質組成的基本單位，直徑約0.1奈米，等於一根頭髮一百萬分之一的寬度。我們該怎麼精準地做出最薄只有原子厚度，而且還要長得非常均勻的薄膜，例如說3奈米就必須是3奈米，不能多也不能少？

這唯一的方法就是原子層沉積技術（ALD，Atomic Layer Deposition）。

小小的電晶體是怎麼做出來的？

蓋房子的第一步是什麼？沒錯，就是畫設計圖。只不過，在半導體的世界裡，我們不需要大興土木，就能將複雜的電路設計圖直接印到晶圓沉積的材料上，形成錯綜複雜的電路 — 這就是晶片製造的最重要的一環「微影製程」。

首先，工程師會在晶圓上製造二氧化矽或氮化矽絕緣層，進行第一次沉積，放上我們想要的材料。接著，為了在這層材料上雕出我們想要的電路圖案，會再塗上光阻劑，並且透過「曝光」，讓光阻劑只留下我們要的圖案。一次的循環完成後，就會換個材料，重複沉積、曝光、蝕刻的流程，這就像蓋房子一樣，由下而上，蓋出每個樓層，最後建成摩天大樓。

薄膜沉積是關鍵第一步，基底的品質決定晶片的穩定性。但你知道嗎？不只是堆砌磚塊有很多種方式，薄膜沉積也有多樣化的選擇！在「薄膜製程」中，材料學家開發了許多種選擇來處理這項任務。薄膜製程大致可分為物理和化學兩類，物理的薄膜製程包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、物理氣相沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶等方式。化學的薄膜製程包括化學氣相沉積、化學液相沉積等方式。不同材料和溫度條件會選擇不同的方法。

化學氣相沉積是現今最常見的沉積技術

二氧化矽、碳化矽、氮化矽這些半導體材料，特別適合使用化學氣相沉積法（CVD, Chemical Vapor Deposition）。CVD 的過程也不難，氫氣、氬氣這些用來攜帶原料的「載氣」，會帶著要參與反應的氣體或原料蒸氣進入反應室。當兩種以上的原料在此混和，便會在已被加熱的目標基材上產生化學反應，逐漸在晶圓表面上長出我們的目標材料。

如果我們想增強半導體晶片的工作效能呢？那麼你會需要 CVD 衍生的磊晶（Epitaxy）技術！磊晶的過程就像是在為房子打「地基」，只不過這個地基的每一個「磚塊」只有原子或分子大小。透過磊晶，我們能在矽晶圓上長出一層完美的矽晶體基底層，並確保這兩層矽的晶格大小一致且工整對齊，這樣我們建造出來的摩天大樓就有最穩固、扎實的基礎。磊晶技術的精度也是各公司技術的重點。

雖然 CVD 是我們最常見的薄膜沉積技術，但隨著摩爾定律的推進，發展 3D、複雜結構的電晶體構造，薄膜也開始需要順著結構彎曲，並且追求精度更高、更一致的品質。這時 CVD 就顯得力有未逮。

原子層沉積是什麼？

並不是說 CVD 不能用，實際上，不管是 CVD 還是其他薄膜製程技術，在半導體製程中仍占有重要地位。但重點是，隨著更小的半導體節點競爭愈發激烈，電晶體的設計也開始如下圖演變。

看出來差別了嗎？沒錯，就是構造越變越複雜！這根本是對薄膜沉積技術的一大考驗。

舉例來說，如果要用 CVD 技術在如此複雜的結構上沉積材料，就會出現像是清洗杯子底部時，有些地方沾不太到洗碗精的狀況。如果一口氣加大洗碗精的用量，雖然對杯子來說沒事，但對半導體來說，那些最靠近表層的地方，就會長出明顯比其他地方厚的材料。

該怎麼解決這個問題呢？

材料學家的思路是，要找到一種方法，讓這層薄膜長到特定厚度時就停止繼續生長，這樣就能確保各處的薄膜厚度均勻。這種方法稱為 ALD，原子層沉積，顧名思義，以原子層為單位進行沉積。其實，ALD 就是 CVD 的改良版，最大的差異在所選用的化學氣體前驅物有著顯著的「自我侷限現象」，讓我們可以精準控制每次都只鋪上一層原子的厚度，並且將一步驟的反應拆為兩步驟。

在 ALD 的第一階段，我們先注入含有 A 成分的前驅物與基板表面反應。在這一步，要確保前驅物只會與基板產生反應，而不會不斷疊加，這樣，形成的薄膜，就絕對只有一層原子的厚度。反應會隨著表面空間的飽和而逐漸停止，這就稱為自我侷限現象。此時，我們可以通入惰性氣體將多餘的前驅物和副產物去除。在第二階段，我們再注入含有 B 成分的化學氣體，與早已附著在基材上的 A 成分反應，合成為我們的目標材料。

透過交替特殊氣體分子注入與多餘氣體分子去除的化學循環反應，將材料一層一層均勻包覆在關鍵零組件表面，每次沉積一個原子層的薄膜，我們就能實現極為精準的表面控制。

ASM 與 ALD、半導體產業攜手前進

你知道 ALD 領域的龍頭廠商是誰嗎？這個隱形冠軍就是 ASM！ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商，自 1968 年，Arthur del Prado 於荷蘭創立 ASM 以來，ASM 一直都致力於推進半導體製程先進技術。2007 年，ASM 的產品 Pulsar ALD 更是成為首個運用在量產高介電常數金屬閘極邏輯裝置的沉積設備。至今 ASM 不僅在 ALD 市場佔有超過 55% 的市佔率，也在 PECVD、磊晶等領域有著舉足輕重的重要性。

ASM 一直持續在快速成長，現在在北美、歐洲、及亞洲等地都設有技術研發與製造中心，營運據點廣布於全球 15 個地區。ASM 也很看重有「矽島」之稱的台灣市場，目前已在台灣深耕 18 年，於新竹、台中、林口、台南皆設有辦公室，並且在 2023 年於南科設立培訓中心，高雄辦公室也將於今年年底開幕！

當然，ALD 也不是薄膜製程的終點。

ASM 作為半導體設備領導廠商，為了維持領先優勢，當然也得持續開發新技術。例如 PEALD，ALD 前面的 PE，是 Plasma Enhanced，所以這種改良技術就稱為電漿輔助式原子層沉積。做法是針對 ALD 的第一步，先以電漿方式，將氫、氧、氮等氣體電離成離子。這些氣體離子，例如氧自由基，會先將前驅物提前氧化，同時也氧化基材的表面原子，使其產生缺少電子配對、不穩定的「懸空鍵」。如此被活化的基材與前驅物，就更容易互相產生反應，解決過去 ALD 常遇到前驅物反應率不足的問題。讓反應溫度更低的同時還能加快反應速度，因此能滿足更多的製程需求。未來不論是 GAA 環繞式閘極電晶體還是其他製程，都會持續看到 ALD 技術的身影。

最後，ASM 即將出席由國際半導體產業協會主辦的 SEMICON Taiwan 策略材料高峰論壇和人才培育論壇，就在 9 月 5 號的南港展覽館。如果你想掌握半導體產業的最新趨勢，絕對不能錯過！

本文由 美國穀物協會 委託，泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎？

2007 年，從台北的八座加油站開始，民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3，指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示，則代表不同濃度，最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10，巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

為什麼要加酒精呢？

單論玉米乙醇來說，碳排放趨近於零。為什麼呢？因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟，接著被採收，發酵成為玉米乙醇，最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環，淨排放都是 0，是個零碳的好燃料來源。

當然，我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此，美國農業部經過評估分析，2017 發表的報告指出，玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF（永續航空燃料）前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%，而根據國際民用航空組織（ICAO）的預測，這個數字還會成長，2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF，開始成為航空業減碳的關鍵，及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續，都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高，以食用油為原料進行氫化的 HEFA，以及酒精航空燃料 ATJ（alcohol-to-jet）。

每種燃料的原料都不相同，因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料，因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油，再進行「氫化」。

就引擎來說，我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵，以氫原子佔據這些鍵結，讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高，不易氧化，適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯，接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵，成為長鏈烷烴，性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化，但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外，HEFA 取用的油品來源來自餐廳，雖然是幫助廢油循環使用的好方法，但供應多少比較不穩定。相對的，因為 ATJ 來源是玉米等穀物，通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產，因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF，都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息，例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100％ 的 SAF 燃料完成飛行，締下創舉。

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析，在所有交通工具的碳排放中，航空業佔了其中的 12%，而公路交通則占了 77%。沒錯，航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%，但真正最大宗的碳排來源，還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢？有人擔心，酒精可能會吸收空氣中的水氣，對機械設備造成影響？

其實也不用那麼擔心，畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅，來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說，酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑，當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查，結果發現，由於 E10 汽油摻雜的比例非常低，和傳統汽油的化學性質差異非常小，這 50 年來的車輛，只要符合國際標準製造，都與 E10 汽油完全相容。

解惑：這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎？

在環保議題裡，這種原本以為是一片好心，最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範，例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明，生質乙醇等生物燃料確實有持續性，但必須符合「永續」的標準，並且因為使用的原料是穀物，因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是，隨著目標變明確，專門生產生質酒精的玉米需求增加，這也帶動品種的改良。在美國，玉米產量連年提高，種植總面積卻緩步下降，避開了與糧爭地的問題。

另外，單位面積產量增加，也進一步降低收穫與運輸的複雜度，總碳排量也觀察到下降的趨勢，讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭，低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外，生質燃料車，是否也是個值得加碼投資的方向？

參考資料

• Corn to Power Airplanes? Biden Administration Sets a High Bar. – The New York Times
• 台灣中油全球資訊網-加油站查詢
• https://grains.org.tw/最新科學研究：玉米燃料乙醇大幅減少溫室氣體排/
• USDA Releases New Report on Lifecycle Greenhouse Gas Balance of Ethanol
• https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bbb.2225
• 本田・GE100% 可持續燃料航空引擎測試成功
• 阿聯酋航空邁向永續 完成 100％ SAF 驅動單一引擎首航
• https://tcc-gsr.com/module-1/transforming-transport-and-mobility/

嘿，他們正在操控你的選票！

選舉不只是投票，更是一場宣傳技術大展。策略專家運用心理學，了解選民的需求和期望。造勢、辯論、掃街、情勒，萬式齊發。但這些招數真的有效嗎？一場造勢的成本，動輒百萬、千萬，如果只有死忠的會參加，不是把錢灑進水溝嗎？某些經典甚至老套的選舉策略，為何顛撲不破？請務必看到最後，因為看破所有招數背後原理的你，將左右這一場選舉！

造勢概念是怎麼來的？真的有效嗎？

造勢真的有助於選情嗎？

當然有，第一，造勢能鞏固鐵粉，拉進新支持者。造勢活動為粉絲們提供了一個聚集的場所，甚至，有些搖擺不定的選民可能也受到造勢現場的激情感染而入陣。

第二，造勢能影響媒體報導。當候選人舉辦造勢活動時，媒體通常會進行報導，甚至透過塑造「媒體框架」來帶風向，在增加曝光度的同時，塑造候選人的特定形象。關於框架塑造的詳細攻略，歡迎回去我們的這一集複習。

不過，看在旁人眼中，造勢看起來不過是把大家集合在一起，講講話罷了。但代誌絕對不是你所想的那麼簡單，這一切其實都是競選團隊安排好的心理圈套？

難道造勢是一個大型洗腦現場嗎？

當你在造勢場合中望著台上的候選人，他的一言一行彷彿散發出領導人魅力。看著看著，你可能也忘了他的政見是什麼，但不知道為什麼，就覺得他一定是一位好的領導者，能帶領我們走向未來。這稱作月暈效應，指的是人們看見他人的一個正面特質，卻延伸成對整個人全面的好印象，當然相反的負面印象也適用。這就像天空中只有月亮，但月亮周圍的夜空也被照亮，產生一圈光環，因此稱為月暈效應。

每個候選人肯定都有其優點與缺點，至少有些本事才能站上政治舞台。但無法否認的，造勢場合上不論是越大越好的舞台與造勢場所，還是將主角放在壓軸登場的特殊橋段，甚至搭配高亢激昂的音樂，營造出該總統候選人是天選之人的印象，都是要利用月暈效應讓我們越來越暈，提升對眼前候選人的好印象。

要不以偏蓋全有多難？

1977 年，社會心理學家理查德．尼斯貝特做了一個實驗。它將 118 名學生分成兩組，觀看同一個帶有口音的老師的上課錄影。雖然兩組學生看到的是同一個老師，但他們看到的片段，一個是充滿熱情、鼓勵學生回答問題的樣子；另一個是對學生提問顯得冷漠的樣子。

在看完影片後，尼斯貝特請學生評價對這個老師的外表、舉止、口音三者的喜好程度，結果三項的評分結果，冷漠組都低於熱情組。沒想到吧，行為表現也會影響到別人對你的外表評價哦。

這就是月暈效應。最重要的是，當尼斯貝特問到，你認為你對老師的個人喜好，是否影響了你對他其他特質的客觀評估時，不論哪一組的受試者，外表、舉止、口音三個都是以勾選「無影響」居多（圖表中中間最高的都是＂NO EFFECT＂）。顯然，大多數人都很難察覺自己正被片面印象，影響著對人的整體評價。

選舉造勢除了展現候選人的個人魅力，還能利用群眾的力量，拉進更多的支持者。

1848 年美國總統選舉期間，總統候選人扎卡里．泰勒利用樂隊花車來吸引民眾參與他的選舉集會，人們會喊著＂Jump on the bandwagon＂，意思就是跳上遊行中樂隊馬車，吸引更多人一起加入同樂。這句英文後來也衍伸出跟風、趕流行的意思。

泰勒之後成功贏下選舉，成為美國第 12 任總統。雖然這與他在美墨戰爭的經歷有關，但這種透過群眾帶動更多人的「從眾效應」，在此之後也被稱為「樂隊花車效應」。造勢或大型活動不僅能展現自己的支持者的數量，還能吸引那些沒有明確政治立場的選民，讓他們跟隨多數人的意見。

我們真的那麼容易被影響嗎？

1956 年，心理學家所羅門．阿希（Solomon Asch）進行了一個經典的從眾實驗，實驗設計本身很簡單，就只是詢問受試者右邊卡片的三條直線哪條和左邊的直線長度一樣。很明顯地，直線 C 就是正確答案。有趣的是，如果有受試者是和研究者請來的 6 位暗樁一起做實驗，並聽到他們都回答直線 A 才是和左邊的直線長度一樣，結果竟然發現超過百分之 75 的受試者都曾出現跟著錯誤回答的情況，說明人們會被無形的社會壓力影響而做出決定。

今年的搞笑諾貝爾獎，也正是頒給另一個 1969 年的經典從眾實驗。實驗發現，只要路上有一人抬頭，就會有 40% 的人會跟著模仿。當眼前有 5 個人一起抬頭，高達 80% 的人都會一起抬頭。

好的，你知道透過造勢和從眾心理，可以製造更多的支持者了，接下來，要怎麼確保這些支持者會出門投票，把這些人的票都催出來呢？

把票催起來！

拜票會提升投票率嗎？

記得，一定要出門投票！就算你再怎麼支持特定候選人，要是支持者不出門投票，他就永遠選不上。雖然拜票形式五花八門，但最終目的都是希望民眾能真的走出門，把自己手中的一票投給他，也就是動員投票，Get-out-the-vote （GOTV）。但這真的有效嗎？美國政治科學家哈洛德·戈斯內爾作為先驅，在 1927 年就使用統計分析來研究拜票是否能有效增加投票率，還出版了《投票：刺激投票的實驗》這本書。在其中一項實驗，他將提醒小卡寄到民眾的信箱提醒民眾投票，並在選舉後統計了有收到與沒收到提醒小卡的投票率。最後發現，有收到小卡的投票率從 47% 提升到了 57%，顯示拜票還真的能催出更高的投票率。所以呢，我們也會不斷提醒大家訂閱泛科學，想必一定會有好效果的，你說對吧？

勤跑基層、努力掃街有助於選情嗎？

為什麼候選人總是要走進街頭，一個一個地跟人握手呢？大家可能都有這個經驗，在學校時，是不是更容易和坐在旁邊的同學們更容易變成朋友？這種拉近物理距離，也會拉近心理距離的現象稱作「鄰近原則」（Proximity principle），彼此靠近的人們更容易建立人際關係，經常見面的人的關係也往往會更牢固。另外，根據心理學的解釋級別理論，我們對於對象的心理距離，會隨時間距離、空間距離、社會距離和假定距離而改變。距離的遠近，會影響我們是用抽象還是具體的解釋方式，也就是所謂的解釋水平。由於我們物理距離上相當靠近候選人，更可能讓我們覺得政治離我們很近，需要投入實際行動如投票來參與。

掃街時握手握得越多，握得越有感情，得票率可能越高嗎？

這看似簡單的一個肢體接觸，卻能影響著我們的大腦，增強彼此的社會連結，增加有利的互動。透過功能性核磁共振照影（fMRI），發現握手增加的親近友善行為與杏仁核（Amygdala）、顳上溝（Superior temporal sulcus）以及依核 （Nucleus Accumbens）活性上升有關。 此外，也有研究顯示溫和接觸會讓俗稱愛情賀爾蒙的催產素（Oxytocin）分泌上升。 催產素是哺乳動物大腦分泌的一種激素，能增強信任感並與他人產生社會連結。也就是說，握手也是有訣竅的，不是一股腦兒握好握滿就好。這裡我們就不特別介紹，如果想要我們介紹握手攻略，留言告訴我們吧！

呼，講到這邊就懂了吧。雖然你不會馬上變成選舉大師，但至少知道，這些選舉策略為什麼總是萬年不變。原來拉票、催票手段背後都經過許多理論支持跟實證驗證。

當然，心理學理論畢竟是理論，不是問題的所有解答。而且呈現的多是群體現象或趨勢，個體間還是存在差異。做為具有選舉權的公民，要投給誰，能不能客觀看待政見而不受到這些戰術的影響，還是只能問問自己。

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參考資料

• https://www.nber.org/papers/w28043
• https://deepblue.lib.umich.edu/bitstr…
• https://ethz.ch/content/dam/ethz/spec…
• https://direct.mit.edu/jocn/article-a…
• https://www.nature.com/articles/natur…
• https://www.health.harvard.edu/mind-a…
• https://www.frontiersin.org/articles/…