奈米（nanometer；nm）這個名詞原本與米（meter）、毫米（millimeter；mm）、微米（micrometer；μm）一樣，是用以計量長度的單位，但由於所有的物質在那個等於十億分之一（10-9）公尺、人類肉眼視力所不能及的微小世界裡，原本在一般尺寸中所具備的物理、化學基本性質（如導電性、導熱性、磁性、水溶性、熔點等...），皆出現與一般尺寸世界中極為不同的差異，使得奈米不再只是一個單純的長度單位名詞，而成為科學研究與科技發展的全新領域。

奈米無疑已經成為二十一世紀最熱門的話題，全球各地的科學家更致力於將奈米世界的特性與發現，應用在現實世界的各種生產技術上，希望能帶來新一波的產業革命，為人類生活創造更美麗的遠景。為此，各國政府皆在奈米科技（Nanotechnology）的相關研究中投入大量資金與人力，在此一趨勢潮流之下，我國政府也在民國91年通過「奈米國家型科技計畫」，預計自92年起在六年內陸續投入230億新台幣的經費，整合國內奈米基礎科學與應用科技研究的相關資源、結合產業界與學術研究單位的力量，希望能使我國的奈米科技發展可與世界先進國家同步、甚至成為超越其他各國之領先技術的擁有者。

奈米國家型科技計畫簡介

根據國科會奈米國家型科技計畫召集人，中研院院士吳茂昆對我國奈米國家型科技計畫的介紹，我國奈米國家型科技計畫的總目標，是以「人才培育」與「核心設施建置與資源分享運用」兩個子計畫為基礎，達成「學術卓越研究」和「奈米科技產業化」等兩個子目標。其規劃原則有以下四項：

其中「人才培育」計畫，是希望能培養具備工程、基礎科學、生物科技、經營管理學、智慧財產權法律、人文社會科學等知識的各種跨領域人才，並將奈米科技和我國的教育施政目標結合。在「核心設施建置與資源分享運用」計畫中，則是希望透過建立“學術研究”與“產業應用”兩方面的奈米科技核心設施（如建立國家級的奈米科技研究中心或共同實驗室），將國內有限的奈米科技研究資源集中，做最有效益的利用。

奈米國家型科技計畫──產業化推動部分

任何科技的發展都必須有堅強的理論基礎與研發力量做為後盾，才能不斷創新並長久延續，我國奈米國家型科技計畫中的「學術卓越研究」部分，即是為了奠定國內奈米科技發展的科學理論與技術基礎，從而讓國內「奈米科技產業化」有最完美的實現。「學術卓越研究」的主題包括以下九項分類：(1)奈米結構之物理、化學與生物特性基礎研究；(2)奈米材料之合成、組裝與製程研究；(3)奈米尺度探測與遙控技術之研發；(4)特定功能奈米元件、連線、介面與系統之設計與製造；(5)微／奈米尖端機械技術發展；(6)奈米生物技術。

而我國奈米國家型計畫中的產業化技術發展內容，主要就是希望將國內學術研究團隊在以上九類項目研究結果，快速轉移為產業的創新研發能力，讓國內廠商可有效運用奈米技術做為營業項目，除協助產業升級、創造利潤來源，亦重視原創性的專利產生，提昇我國產業之國際競爭力，

奈米國家型計畫的產業化重點和突破項目分為以下九項：(1)奈米材料與製程技術；(2)奈米電子技術；(3)奈米顯示器材與元件技術；(4)奈米光通訊技術；(5)奈米構裝技術；(6)奈米儲存技術；(7)奈米能源應用技術；(8)基礎產業奈米應用技術；(9)奈米生技應用技術。國家型計畫預計在2007年以前，促使國內超過800家廠商投入奈米技術之研發與應用，生產具備高附加價值的產品，並影響產業產值累計達3000億新台幣的目標。

目前國內奈米科技產業化推動之執行，主要是由工研院負責技術研發工作，並與產業界密切聯繫，進行實際應用與技術移轉的合作事宜；工研院整合院內七個所與多個研究中心，在材料、化工、量測、微機電、光電、電子、資訊、通訊等領域累積多年的經驗與實力，除根據前面所提的產業化九大項目進行相關技術的研發之外，亦加入開發奈米技術檢測與分析設備的重點工作，並於2002年成立「奈米科技研發中心」，做為工研院奈米計畫的管理中心，扮演資源整合協調的工作。

我國奈米科技產業化推動現況─半導體相關產業部份

奈米科技對產業界帶來的影響可說是全面性的，無論是傳統產業或是高科技產業，都將因奈米科技而邁入一個全新的時代；尤其對全球半導體產業來說，由於電子產品不斷朝向更輕薄短小的趨勢發展，因此製造出體積更小、能源消耗量更低、電晶體密度更高的半導體元件，也成為國內外IC業者的共同目標，而奈米科技的出現無疑是為已達極限的「摩爾定律」帶來出路，也成為全球半導體業者帶來一個發展的新契機。

我國在半導體產業發展上已累積了多年經驗，且已形成完整的上、中、下游生產鏈，因此對於奈米科技在電子、半導體相關產業上的應用也非常重視；以工研院目前正在進行中的奈米計畫為例，其中奈米電子相關技術之研發即為重點項目之一。工研院電子工業研究所奈米電子元件技術組組長蔡銘進表示，目前奈米科技在電子產業與半導體產業方面的應用，一般較為人熟知的是在晶圓製程方面的技術，而在此一方面的技術研發，晶圓業者的腳步已經走在研究單位前面；工研院為與產業界有所區隔，將主要研發重點是在產業界較不容易自行開發──例如需要較長研發時間以及特殊研究設備──的相關技術。

國內奈米電子技術最快3～5年內邁入技轉

目前工研院在奈米電子相關技術的研發主要是由電子所負責執行，其發展的三大項目包括記憶體、矽鍺（SiGe）相關元件與其他新材料新元件的開發；在記憶體方面，以開發MRAM（Magnetic Random Access Memory；磁阻式隨機存取記憶體）、OUM（相變化記憶體）以及新非揮發性記憶體為主要開發技術內容，矽鍺元件部分是著重在SiGe HBT技術與Strained Slicon元技術的開發，在其他新材料與元件的開發，則包括量子元件（Quantum Devices）、奈米碳管元件（CNT Devices）與高介電材料（High-K Dielectrics）的開發；參考(圖一)、(圖二)。

《圖一　工研院奈米電子技術藍圖》 圖片提供：蔡銘進

《圖二　工研院奈米電子技術研發架構》 圖片提供：蔡銘進

蔡銘進指出，工研院電子所正在進行的奈米電子技術開發，部分是與產業界在研發階段即共同合作，此外則是由工研院負責所有的技術開發，再技術轉移至產業界實際應用。預計MRAM、OUM等記憶體技術與矽鍺元件相關技術可在3～5年之內開發完成，然後進一步邁入產業化應用階段；而新元件與新材料的開發則因尚在初期研發階段，要看到產業化的實現需要更長的一段時間。此外，工研院電子所亦已成功開發4吋奈米碳管場發射顯示器（Carbon Nanotube Field Emission Display；CNT FED）原型，已可與產業界進行技術移轉的合作事宜。（CNT FED相關技術發展現況，請參考本單元「平面顯示器的未來新星」一文）

電子產業如何掌握奈米商機？

奈米科技雖然已經在國內產業界掀起一陣熱潮，包括傳統產業與高科技產業皆視奈米為產業升級的良方，但已經可看到奈米科技應用榮景的還是以傳統產業、生物科技產業為主，要看到奈米科技在電子高科技產業部份的應用，似乎仍需要一段時間。亦參與奈米國家型科技計畫的國科會科學技術資料中心（簡稱科資中心）主任孟憲鈺表示，目前全球奈米科技的產業化應用，確實是集中在傳統產業部分，要想在電子、半導體產業看見奈米技術真正出現產業化應用，以過去人類科技發展的模式看來至少需要10～20年，而奈米技術在通訊、光電、電腦等領域的商品大量生產，也應是西元2050年以後才能見到的遠景。

但孟憲鈺也強調，二十一世紀的科技進展模式與二十世紀已經有很大不同，尤其高科技產業技術開發的速度在近年來不斷大幅躍進，也許在某些關鍵技術有所突破的情況之下，還可將以上的預測時間縮短。而在奈米技術可達到量產的階段之前，業者仍有許多可嘗試的領域，包括已經有所成果的奈米級晶圓製造，以及奈米原材料的加工、奈米量測技術的發展等；根據美國國家科學基金會所做的預測，全球奈米科技在半導體相關產業，可於2010～2015出現3000億元美金的產值，孟憲鈺預估，台灣業者應能在其中把握3～5％的佔有率，而若未來可繼續往上爭取到10％，即是300億美金的龐大商機。

微機電亦為電子產業可掌握之先機

談到奈米科技，有另一個常與奈米同時出現的名詞──微機電系統（Micro-Electromechnical System；MEMS），亦是國內電子產業界在邁入奈米世界之前可掌握的市場契機；微機電技術雖屬於微米（μm）等級，與技術尺度更小的奈米科技有很大的差異，但由於發展已經有一段時間的微機電，可以作為人類進入奈米科技研究的橋樑，因此許多奈米研究機構皆將微機電與奈米的研究結合在一起，我國的奈米國家型科技計畫也把微機電技術納入「學術卓越」的研究項目當中。

國科會北區微機電中心的張培仁教授表示，奈米是人類感官難以直接觸及的世界，微機電在其中可扮演一個類似溝通介面的角色，對奈米科技的研究有所幫助，而奈米科技的進展亦可為微機電研究提供新方向，兩者之間其實是可以相輔相成的，但就技術的產業化方面來看，奈米科技除了在市場需求上仍不若微機電來得大，大部分技術也仍在研發階段，因此微機電產業或許是國內半導體業者在前進奈米世界之前可以先投入研究的領域。（有關微機電產業發展詳細現況，請參考本單元「解析微機電系統技術之應用與發展現況」一文）

結語

國內的奈米技術研發與產業化工作雖然在緊鑼密鼓中進行，但奈米技術的產業化並非一蹴可幾，再加上我國在奈米科技研發的起步較晚，和歐、美、日等國的技術水準難免有所差距，因此也需要更大的努力，集合國內相關資源，並與其他各國在相關技術與知識領域上相互交流，才能趕上世界的腳步。

奈米科技由於其尺度的微小化，因此一般概念認為其對半導體產業的影響，僅在電子元件的微小化與增加電晶體密度技術的演進，事實上，屬於介觀世界的奈米科技，是一個幾乎可以無限擴張的領域，將為整個產業界帶來全面性的革命。孟憲鈺認為，奈米電子發展到最後將會朝向「仿生物電子學」的趨勢發展，也就是訪生物特性晶片技術的發展，奈米科技的產業化將是跨領域的應用，相關市場有極為龐大的想像空間與成長潛力。

孟憲鈺認為，台灣在奈米科技的發展上，除了繼續目前的相關政策推廣，還可從教育著手，在人才的培養上投注心力，建立國內奈米科技知識的良好基礎，更應該積極在國際間爭取奈米產品規格的制定，才能在全球市場中擁有競爭優勢；此外由於中國大陸是許多奈米材料的原生產地，台灣在技術上也許較為先進，但在天然資源上相對較顯缺乏，未來台灣與大陸若能在奈米科技的發展上進行交流、互通有無（如我國可由大陸進口奈米原材料，發展奈米材料二次加工相關產業），也是對我國極為有利的發展方向。

奈米科技確實已經成為二十一世紀全球產業革命的主要動力，但面對這個過度被炒熱的名詞，產業界在追逐商機之餘也應該先具備對奈米的深入了解；張培仁就指出，所謂「萬丈高樓平地起」，幾乎沒有一種科技的發展是可以在沒有根基的情況之下，就在短時間之內有成果展現，一旦全球產業界一窩蜂搶進奈米的熱潮消退，實力才是最重要的競爭利基。為此，台灣在建構奈米科技產業化的美麗願景過程中，更應該以一步一腳印的精神打好基礎，才能在國際舞台上有最完美的展現。