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半導體奇妙的旅程—從原子結構的量子探索到人工智慧的開花結果｜盧志遠院士

108年知識饗宴—蔡元培院長科普講座 主講人：盧志遠院士(旺宏電子科技總監及總經理、欣銓科技董事長) 主持人：本院周美吟副院長 半導體奇妙的旅程—從原子結構的量子探索到人工智慧的開花結果 The Wonder Journey of Semiconductor-From Quantum Physics Exploration of Atomic Structure to Artificial Intelligence Harvest 主講人簡介：盧志遠院士 　　盧志遠#院士 為美國哥倫比亞大學物理系博士，曾任交通大學副教授、教授、行政院科技顧問組研究顧問、美國AT&T-Bell Labs 研究員/計畫主持人以及工研院電子所副所長。現職為旺宏電子股份有限公司 科技總監及總經理以及欣銓科技股份有限公司 董事長。 　　盧院士專長為#半導體 技術、#積體電路 工程及#應用物理 科學。在擔任工研院電子所副所長期間，主持臺灣最大科專計畫─「經濟部次微米計畫」。在他領軍下，完成臺灣獨立研發並可量產的DRAM技術。不但讓臺灣具備了八吋晶圓產製能力，與全球高科技先進技術接軌，更奠定了臺灣在全球半導體產業鏈中扮演重要關鍵角色的基石。 盧院士曾獲得多項學術榮譽，包括多次AT&T-Bell Labs特殊貢獻獎、行政院傑出科學與技術貢獻獎、#美國電機電子學會 (#IEEE) 會士、千禧傑出獎章、2012年榮獲素有科技研發工程師界奧斯卡獎之稱的#Frederik Philips Award，也是首位獲此殊榮的兩岸三地科學家。2013年後接連獲工研院院士、#中華民國總統科學獎、#世界科學院 (#TWAS)工程科學獎、#美國國家發明家學院(#NAI)院士，更於去(2018)年獲選為本院院士。此外，盧院士在國際科技期刊及重要學術會議發表逾400餘篇專業論文，個人更擁有超過150項的國際專利。 　 演講摘要： 　　2016 #AlphaGo 在一億人的見證下以4:1的絕對優勢擊敗了世界圍棋盟主，掀起#人工智慧 神秘面紗。強大的電腦運算能力，豐沛的#海量資料 以及精準有效的#演算法，將人工智慧推上了目前的顯學。細拆手上電腦硬體，不難發現密密麻麻的電子零件搭配相互交錯的電路匯成一體，再仔細進一步剖析每一個電子零件，則又是由成千上萬的#電晶體，以更複雜的組合，來完成它的特殊功能。抽絲剝繭檢視電晶體，竟是數以億計的 Si 原子排列而成，而電子在此複雜的結構中展現出多采多姿的行徑與功能，到此你會驚訝甚至好奇，如何從單一的#原子，一路來到這麼複雜的系統，到頭來整個人類文明的發展，會被此左右。 　　#波爾 所提出電子環繞核子旋轉的#行星理論，賦予了後代來科學家對原子電性行為的透視圖，電子環繞軌域以及能階的量子化，解釋了#原子光譜的不連續性，從能階到能帶的詮釋給了固態材料區分絕緣體與導體的準則，而摻入微量雜質於母體材料的手法，給了一把調控材料電阻大小的鑰匙進而創造出可供訊號開關以及訊號放大的電晶體。隨著六十年來在製程技術與材料研研究的長足進步，材料界面先天既有缺陷的困境被克服，元件尺寸的微小化的工藝障礙被快速排除，成就了高性能，高密度，低成本的#積體電路產業。這不僅大幅提升電腦的計算能力(#CPU, #GPU的世代更替)，並提供了超級親民價格的工作#記憶體(#DRAM)及資料存儲器 (#快閃記憶體)，不僅將人類的文明推升到另一個紀元，同時也揭開了人工智慧的序幕。 　　現有半導體技術，其尺寸微縮的工藝已逐漸逼近原子大小的極限，寄望持續以尺寸微小化來增進電子產品的性能或是記憶密度已經不可行，導致全新的材料或是有別於傳統電晶體操作的機制為關鍵之鑰，尤其是在人工智慧的應用方面，若是採用現階段軟硬體的運作，已預期會耗費大量的能量，因此新系統架構的設計，低功耗元件的開發以及高效能的軟硬體整合，將會是下一波科技研發的主流，但無論如何，這一切的一切還是會從原子暨電子的#量子物理 原則開始。今後 將進一步巧妙地應用量子物理的特異行為再度展開嶄新的量子計算領域，且必將再攀登另一高峰，發展出不可限量且難以想像的#人工智能 境界。 -- 知識饗宴—蔡元培院長科普講座 　　蔡故院長字孑民，浙江紹興人，生於民國前45年，民國29年病逝於香港，享年74歲。他在青年時期獲得傳統的科舉功名後，曾委身於教育與文化改革，並在遊學歐洲時，埋首學習新知。民國成立後，應國父之命，在南京出任首任教育總長，以新觀念建立我國教育制度。民國6年，接任北京大學校長，致力培養自由研究學風，以提高學術水準。民國16年，創設中華民國大學院以取代原來的教育部，總攬全國學術及教育行政工作。民國17年，中央研究院成立，蔡故院長辭去大學院院長一職，專任中央研究院院長，全心致力於本院的深耕與發展，為本院學術研究奠定了良好的根基。