《圖解半導體》：摩爾定律2000年左右曾被認為即將達到極限，半導體的微小化可持續到何時？
我們想讓你知道的是
近年來，有不少人認為摩爾定律不久後就會失效，因為製程（線寬）的微小化已經接近極限。其實，摩爾定律曾在2000年左右就被認為即將達到極限，不過隨後出現了技術突破，使摩爾定律能夠維持下去。
文：井上伸雄、藏本貴文
摩爾定律—半導體的微小化可持續到何時？
1965年，英特爾的創始人之一──摩爾回顧了過去五年內單一晶片IC搭載的電晶體數目，發現每過一年，電晶體數會增加至原本的兩倍。於是，摩爾就在雜誌上發表了相關文章，預測這個趨勢在未來應該會持續下去。
這就是著名的「摩爾定律」。摩爾發表這篇文章時，一個晶片上約聚積了64個電晶體。他預測10年後的1975年，一個晶片約可聚積約6萬5000個元件。
圖3－20為DRAM單一晶片的電晶體數目變遷示意圖。在摩爾發現這個「定律」的時候（1965年），電晶體數目確實以一年增為兩倍的速度成長。不過，在這之後減緩到了兩年增為兩倍。所以後來摩爾自己也把摩爾定律修正成「兩年（24個月）倍增」。
另外，如果晶片大小不變，卻希望晶片搭載的元件數目增加，那麼每個元件就必須做得比原本小才行，電路的線寬也得跟著變窄。
圖3－20顯示線寬（製程）有微小化的趨勢。最早的1kb DRAM於1970年誕生，線寬為10μm；相較於此，現在的線寬則僅有20nm。圖3－19中，MPU的電晶體數目也遵循著摩爾定律，隨時間增加。
這個摩爾定律是沒有理論根據的經驗法則，但在之後的40年內，每個晶片上搭載的電晶體數目都遵循著這個「定律」隨時間增加，使摩爾定律成為了半導體技術與業界的重要指引。
不過近年來，有不少人認為摩爾定律不久後就會失效，因為製程（線寬）的微小化已經接近極限。
在2020年時，商業產品中最小的製程為5nm，只有矽晶體之晶格常數（約0.5nm）的10倍。半導體元件由結晶構成，所以不可能做得比晶格常數還要小。
試著與微小物體比較後可以發現，一開始的半導體元件大約與細菌差不多大，現在的半導體元件則小到與病毒或DNA差不多大，如圖3－21。
以光蝕刻技術於矽晶刻上電路圖樣時，電路的寬度也會受到光波長的限制。此外，微小化後，元件的區隔也是個問題，要是閘極的氧化膜變得太薄，產生漏電流的話，會造成很大的麻煩。雖然有些問題在技術上可以解決，但花費的成本過高，難以商用化，其他解決方式也有層層阻礙。
其實，摩爾定律曾在2000年左右就被認為即將達到極限，不過隨後出現了技術突破，使摩爾定律能夠維持下去。
譬如，在維持氧化膜厚度的情況下，增加閘極電容量的High-k絕緣體技術；減少配線電容量的Low-k介電質膜技術；在通道部分施加應力以提高實際電子移動率的技術；於曝光時以光罩控制光的相位，使光能刻出長度小於光波長的細微結構；在液體中曝光以縮短實際的光波長等等。多種技術陸續投入應用。
從16nm世代起導入的FinFET技術，是近年來相當重要的革新。過去平面型的MOSFET變成了三維結構，實現了微小化，如圖3－22所示。
然而，隨著微小化產物愈來愈接近晶格常數，要進一步聚積元件，技術上就變得相當困難。不過，現在研究人員們也發現了或許能克服這些困難的技術。摩爾定律究竟能持續到何時呢？這個技術人員與物理極限之間的戰爭還會持續下去。
書籍介紹
本文摘錄自《圖解半導體：從設計、製程、應用一窺產業現況與展望》，台灣東販出版
作者：井上伸雄、藏本貴文
譯者：陳朕疆
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被稱做「產業核心」的半導體究竟是什麼呢？半導體哪裡厲害？有哪些種類與功能？活躍於哪些領域呢？
本書將從「半導體」最基礎的部分講起，再提及IC、LSI、記憶體與LED等等，用簡單明瞭的方式說明它們的機制。
仔細回顧半導體黎明期的技術，會發現即使經過了半世紀，根本的原理、技術仍沒有太大的改變。本書以半導體技術的基礎與歷史為基礎，增添現代半導體技術的相關內容。不只會詳細介紹各種基本技術，也會說明為什麼這些是必要的技術，幫助讀者理解整個脈絡。
希望讀者讀過本書後，能夠了解到半導體的根本技術，從半導體運用方式的工程師觀點、商業觀點，以及各種不同面向，看待整個半導體產業。
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責任編輯：朱家儀
核稿編輯：翁世航
【馬力歐陪你喝一杯】看見身障老後的照顧困境，讓照顧悲劇不再發生
我們想讓你知道的是
伊甸基金會期待家有身心障礙者的朋友，能夠知道自己並不孤單，只要願意求助，不需自己一肩扛起所有的照顧重擔。
高齡社會是醫療技術進步、養生觀念提升的反映，但這樣的發展，也伴隨著許多問題，比方勞動力下降、經濟問題、醫療需求改變等。與此同時，我們可能較少關注到的身心障礙族群以及他們的照顧者，同樣也呈現逐年高齡化的發展，而且背負著更多挑戰與考驗，包括家庭、社會資源、公眾意識等。
根據衛福部統計，近七成生活需要他人協助的身心障礙者，是由家人照顧。老人福利法定義老人為年滿65歲，而身心障礙者往往比一般人提早退化20年，表示身心障礙者45歲即邁入老年期。在家人依舊承擔最多照顧勞動的現況，身心障礙者與照顧者雙雙老化的現象加速，照顧需求更顯迫切與複雜。
關於身心障礙者，你所不知道的是⋯⋯
「自從2000年以來，台灣的社會福利發生了很多變化，不管是在食衣住行各方面，當然，也包括政府開始推動長照2.0的制度。這些改變的立意都是良善的，但是我們的社會觀念卻可能還沒有追上。」伊甸基金會副執行長何天元談起關於身心障礙者的福利，有感而發地表示。
在台灣，大眾對身心障礙者還是普遍存在著排斥的心態。何副執行長提到，這樣的排斥，可能不僅僅存在於一般身心健康的民眾，甚至是身心障礙者的家屬，都有可能抗拒接受現實，選擇封閉自己和身心障礙者，停止與外界接觸。「在推動照顧身心障礙者相關的服務上，真的是困難重重，比方我們要辦活動，或者要尋找合適的機構場地，常常遭到民眾抗議。」何副執行長表示。不過，即使如此，伊甸基金會想要持續為身心障礙者倡議、改善現況的決心，並沒有絲毫改變。「因為照顧身心障礙者，真的是非常重要，同時也非常辛苦的一件事情。也正因為如此，所以沒有人應該被孤立，或者獨自承擔這一切。」
目前伊甸基金會提供日間照顧、居家照顧、社區服務、住宿機構等不同形式的服務，希望可以讓更多有需要的家庭，找到一個最適合自己和家人的方式來照顧身心障礙者。「除此之外，因為科技不斷地進步，很多觀念也都在改變，伊甸希望可以永遠多想一步，替大家先做好準備，所以我們提供的各種課程、教材，還有對我們工作人員的培訓等，也都持續在更新。」為了打破傳統觀念上對於身心障礙者的排斥感，伊甸基金會更是持續舉辦活動，透過各種媒體、平台的宣導，希望能夠改變社會普遍的觀感。更重要的是，讓所有的身心障礙者和他們的家屬知道——你不需要孤軍奮戰，伊甸願意提供各種你需要的支援和資源。
當我老了，你也老了
提到伊甸所能提供的支援和資源，家有多重障礙者的恩蓉媽媽對此感受最深。「我們恩蓉是多重障礙的孩子，她還在我肚子裡的時候我就知道了。既然我們選擇迎接她的到來，就必須要為她做好最周全的準備，所以我跟恩蓉爸爸一直都很積極地去找各種課程、復健來上，希望恩蓉在人生的這路上，可以走得更順一點。」恩蓉自從八個月大左右就開始接受復健，在醫療上，恩蓉的爸爸媽媽也非常重視她的黃金治療期。除此之外，各種相關的課程、活動，恩蓉爸爸和媽媽也都盡可能去學習、接觸。在恩蓉一家搬到台北之後，恩蓉更是直接開始使用伊甸的日間照顧服務。「這個決定真的是最好的決定，因為伊甸的照顧服務，改變了我們一家相處的氣氛。」恩蓉媽媽真誠地說。
恩蓉是個喜歡學習的孩子，在享有義務教育的十二年期間，她白天到學校接受教育，傍晚放學回家休息，行程和一般的學生幾乎一樣。但是在高中畢業之後，恩蓉就面臨了大學裡面沒有這樣的服務的問題，換句話說，她白天沒有地方可以去，只能待在家裡，由爸爸媽媽照顧。
「那時候我們想了很多方法、討論過各種可能性，但是因為恩蓉是多重障礙，能夠幫助她的機構真的不多，後來我們只能選擇看護，讓她待在家裡。」但這樣的做法引起了恩蓉很大的反彈，因為她喜歡接觸新事物和具有學習的熱情，和被困在家裡的現實，起了巨大的衝突。恩蓉常常鬧起脾氣，爸爸媽媽也被迫在日常的工作之外，還要處理更多事情、更多情緒，一家人都感到喘不過氣來。
「搬到台北之後，我們進入了伊甸的民生日照中心，在這裡恩蓉可以參加課程，可以復健，有很多她沒有接觸過的新鮮事，讓她非常開心；甚至我常常很驚喜地發現，她持續在進步、在成長。」不只如此，一家人因為伊甸照顧服務的幫助，都各自獲得了喘息的機會，在體力上、心情上都更加有餘裕與彼此相處。
你的辛苦有伊甸懂，請放心好好休息
「絕對要尋求協助，一定要給自己一點休息的空間。」恩蓉媽媽談到過去認識的朋友中，也有一位家有身心障礙兒的媽媽。「那位媽媽的先生沒有辦法接受有障礙的孩子，在孩子出生沒多久之後就選擇消失，把孩子丟給媽媽。唯一值得慶幸的是，他們家家境還不錯，不需要為經濟問題太費心。」即使如此，這位媽媽朋友還是在某一天傳訊給恩蓉媽媽，說自己真的很累，想要結束一切。「我收到訊息真的嚇到了，立刻找里長、找社工過去那位媽媽家，還好沒有發生遺憾的事情。但這也讓我思索到，人是沒有辦法獨自存在的，特別是有身心障礙者的家庭，了解各種支援系統可以怎樣隨時幫到你，隨時給你一個出口、一個喘息的機會，真的很重要。」
把成為身心障礙者家庭的後盾，當成一生目標的何副執行長，也提到他在第一線上，觀察到一些家庭的狀況。「很多家庭把自己封閉起來的原因，是不想讓別人知道自己家裡有這樣的問題，覺得很羞恥；有些則是對外尋求協助，就會產生愧疚感。這樣的觀念，其實直到今天還一直困擾著非常多的家庭。」除此之外，經濟上的壓力，也是讓許多身心障礙者家庭不敢求援的主要原因之一。何副執行長提到，曾經遇到過一位身心障礙者，他的一天四餐就是一片厚片吐司，切成四塊，早餐、午餐、晚餐、宵夜各一塊。「而且你可以看到那片吐司已經是幾乎要腐敗的狀態，真的很令人揪心。」
目前政府已經開始在很多地方設立日間照顧機構，就是希望讓身心障礙者可以就近在社區裡也接受到不同需求的照顧服務。何副執行長強調，現在政府有補助，伊甸基金會也很願意提供急難救助，給所有有需要的家庭，一個暫時緩解現況的機會。「只要願意尋求援助，我們一定會想辦法幫到你。我們只希望能夠傳達一個觀念：讓身心障礙者獲得更好的照顧，其實是讓整個家庭過得更好。」
這是一段讓力量凝聚的旅程
除了縱向的提供幫助之外，橫向的新知教育、心得分享也一樣重要，伊甸透過許多方式，讓資訊透明，讓不管是不是身心障礙者和其家庭，都能對身心障礙者的能力和需求更有概念。
何副執行長邀請大家收聽伊甸的Podcast——「先來一杯，我們再聊」，希望能透過照顧者的分享，讓彼此都有傾訴、傾聽的機會，更讓未來都可能是照顧者的你我，有越來越多的參考樣本。與此同時，讓照顧者們知道自己並不孤單，自己也有權力追求快樂與自我人生。
談到分享，恩蓉媽媽也非常同意「吐苦水」的重要性。「因為我先生是牧師，我身為師母，其實也常常扮演著傾聽者、照顧者的角色，所以我都很鼓勵有同樣狀況的家庭，把感受說出來、把問題說出來，我們一起來解決。」恩蓉媽媽希望讓更多身障家庭知道他們並不孤單：勇於求助、適時喘息、讓專業介入。
伊甸基金會從身心障礙者的角度出發，提供個案管理、心智障礙者雙老家庭支持、支持性就業、日間作業設施、日間照顧服務、社區居住等服務，另外還有居家修繕、交通接送、輔具服務等。不僅為身心障礙者提供了實際的幫助，更重要的是給予了他們和家庭一份深深的愛和希望。就像恩蓉和恩蓉媽媽，透過這些協助，重新找回了生活的意義和價值，並成為社區中傳播正能量的重要角色。我們期待更多家有身心障礙者的朋友，能夠知道自己並不孤單，只要願意求助，身心障礙者的照顧重擔，真的不用自己一肩扛。
