你知道肌肉和牛肉一樣有分等級嗎？油花比例高 = 肌肉品質差，小心增加受傷與罹病風險！

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/

• 作者／白映俞 醫師
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《一天學一招，兩周練出好體態（附計畫表和影片）》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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總覺得自己全身非常緊繃，這裡痛那裏痛嗎？還是你的姿勢明顯不良，總被人家說站沒站相、坐沒坐相，習慣彎腰駝背站三七步，或癱在椅子上嗎？請下定決心做些改變吧。

當然，體態、姿勢是習慣累積出來的身體語言，無法一夕之間改變。我們建議用兩周的時間，每天多學會做一個動作，並花個約十分鐘上下練習，放鬆自己緊繃的肌肉，增加對身體姿勢的理解和自覺，並鍛鍊核心與背部的肌力。十四天後，你會看到不同的自己，更有自信，更舒服，也更不會亂痛一通。

接下來，就先看看每天要學習的部分，最後會有統整的練習表供大家參考。

第一天：檢查站姿

這天的重點在於保持好站姿，練習站姿站直的時候，可以先靠著牆站好，像要量身高那樣。背部打直並維持自然的弧度，下巴微收，肩膀往後，雙手自然垂放，收進肚子，膝蓋打直，注意重量平均分布於兩腳，且不要翹出臀部。

這一天，你除了要練習站好，更要養成每小時檢查自己姿勢的習慣。

第二天：嬰兒式

第二天的功課是早晚各練「嬰兒式」五分鐘。嬰兒式都是非常適合的全身舒展，對頸部、背部、髖部、核心、至腳踝都有放鬆的效果。

先採四足跪姿，臀部往後坐，與腳跟愈近愈好，手掌繼續撐地，胸膛緊靠近大腿，雙手打直感覺後背及身體側邊的伸展。停留數個呼吸。你也可以試著將手掌往上翻，感覺不同的伸展。這天就好好的感受嬰兒式帶來的全身舒展感覺吧。

第三天：挺胸伸展

第三天的功課是將胸膛打開，先站好、兩腳打開約與肩同寬，雙手在背後交握，肩胛往後內夾，藉機挺出胸膛，停留的過程維持良好的呼吸。

第四天：貓牛式

因為我們的目標是練出好姿勢與體態，剛開始做的練習都會以背部的延展練習為主，這天來練習非常棒的姿勢：貓牛式。

先採四足跪姿，背部先打平，吸氣讓胸部往前方下壓，順勢抬頭，放鬆肩膀，開始吐氣時收腹部、尾椎內捲，讓脊椎往上拱，反覆練習。

第五天：早安式

早安式是個讓我們練習下背、髖部、與腿後側的動作。在抬頭挺胸站好之後，雙手往上平舉，保持背部打直的狀況，髖關節（臀部）往後移動，讓軀幹往前傾。

練到第五天的時候，把嬰兒式、挺胸伸展、貓牛式、早安式都練過一輪，對背部與姿勢都會帶來良好的感覺。

第六天：站姿貓牛式

站姿貓牛式與四足跪姿的貓牛式感覺很像，都是讓挺胸與縮腹動作交替進行，像由脊椎活動創造身體波浪般。先站直，兩腳打開與肩同寬，接著放鬆肩膀使其往前自然垂下，微微往下蹲，臀部尾椎往內捲，肚子內縮。接著挺出胸膛，吸氣脖子往上延展，站起身，肩膀往後方中間夾，再往前垂下回到起始動作，連續練習。

第七天：仰躺跨腿伸展

第七天加的動作是仰躺跨腿的伸展動作，躺在床上或墊子上，雙手打開平放身體兩側，一腳跨向對側，過程中保持上背部和雙側肩膀、手臂貼在地面上，感覺背部髖部的伸展。這個動作可以舒緩軀幹的肌肉。

你也可以試試看兩隻腳彎起來，同樣上背、肩膀平貼在地，雙腳一起倒向左側或右側，感覺下背髖部的伸展。注意此時膝蓋不該感到疼痛。

第八天：跪姿平衡

經過了一個星期的練習，我們的脊椎已經更穩定，能讓我們保持良好姿勢，減少背痛。我們進一步再來練練核心肌力。

採四足跪姿，以雙手和雙膝著地。雙手的距離與肩膀同寬，剛好落在肩膀下方，而膝蓋剛好落在髖部下方。收緊腹部的肌肉，右手離開地面舉至與肩膀同高度，手心向下，穩定後左腳向後伸直舉起，收緊臀部和大腿的肌肉，這時先維持右手、軀幹背部、到左腳都是同一水平高度。僅有左手和右膝著地。停留一下後再回到四足跪姿，反覆練習後換邊練習。

第九天：下犬式

下犬式是伸展大腿後側、小腿後側、至腳弓處的好方式。一定要好好練習。

從四足跪姿開始，雙手撐地，雙腳踩地，撐起身體往上抬，讓身體以手掌、臀部、腳掌三個頂點呈三角形，或想成抬起身體收肚子呈現倒 V 型。如果剛開始練習腳掌無法平貼地面，可以然後雙腳輪流彎曲膝蓋再踩地。

第十天：頂天立地

第十天的練習要多個道具。可以拿一把長桿子，先雙手握好桿子保持桿子與地面平行，雙腳與肩同寬，然後屁股往後做深蹲，起身時往上推桿子到手伸直。

深蹲本身就能訓練到背部，加強脊柱旁的肌肉收緊，再加上往上推桿子的動作能更動到上背部。

第十一天：鴿式

鴿式的動作可由下犬式開始，左腳往前，把腳掌放到右手掌的後方，彎曲，雙手繼續撐地，下降身體高度坐下。左小腿此時橫躺於前方，右腳（後腳）伸直於地墊上。腰椎頸椎打直，感覺脊椎和髖部的充分伸展。停留 30 秒。再換邊練習。

你也可以再把身體往前傾，直到趴到地上，充分感覺加上下背部的延展。

第十二天：棒式

先採四足跪姿，手掌位在肩膀正下方，臀部、核心用力撐起身體，僅剩腳尖與手肘手臂是和地面相連的。不要低頭或仰頭，眼睛看向約 20～30 公分前方的地墊。可以停留 30 秒，休息一下，再繼續練習。

第十三天：英雄一式

兩腿前後展開，形成弓步，前腳膝蓋彎曲成九十度，後腿伸直。雙臂往上伸直，掌心相對，感覺髖部的伸展，停留約 30 秒。再換邊練習。

第十四天：抬臀

抬臀算是鍛鍊臀大肌最基本的動作。臀肌是身體很大的肌肉群，練好的話，對體態影響很大。請先躺在地板或地墊上，雙手平放於身體兩側，膝蓋彎曲，兩腳腳掌踩在地板上。

收緊臀部，由臀部發力抬高髖部，不要拱背，直到肩膀到膝蓋呈現一直線。這時要以腳跟為支點，不是腳尖，不要變成墊腳尖（只有腳尖貼地）的狀況。可以停留在臀部收緊的姿勢，也可以做動態的練習。

我們在十四天內，每天學會一個動作，並且複習之前的動作，以下是你可以參考的十四天體態養成的方式。每天大概撥出個 10 分鐘左右，好好地讓自己的背肌、核心獲得肌力並充分伸展，改善姿勢。

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