2015年7月26日 星期日

狂狷書行 奈米科技與微機電技術



奈米科技
馬遠榮/著
商周出版
2002/04/23
180元


微機電技術
張志誠/著
商周出版
2002/07/29
260 元

人類都有個夢想,那就是控制萬事萬物,大至銀河星雲,小至點滴微物,隨者科技的發展,我們可以控制的物質尺度是越來越小。由米到千分之一米就是毫米,然後到百萬分之一,約略是細菌的大小,現在已經到了極微細的年代,為了眾多的理由,我們必須開始使用他們。

台灣的產業,最成熟也最為人所稱道的就是電子業,其中以晶片廠成了國力的象徵,由上游廠商的晶圓生產,物理光源照射,化學蝕刻技術,封裝廠,整套測試流程,不管各種周邊支援設備,原材料,以及各種工作know-how的累積,都已經非常成熟,現在也應該準備下一代的主力產業,一方面轉移成熟的技術,另一方面另創一個經濟成長的契機。

奈米技術與微機電系統,通常就是被人一起提出來,這是因為他們兩個目前都只是市場導入期,市場尚待開發,同時很多技術仍待發展,所以潛力無限,但是最最重要是他們都可以由現有的晶圓產業轉型再發展,而成,這兩者有何不同?

個人以為這正好是晶圓轉型的兩大方向,一個是不斷的繼續縮小尺度,可操縱的範圍越來越小,由百萬分之一,慢慢進入十億分之一,這就是奈米技術,在這麼小的範圍內利用各種設備,將原子直接堆積成行,利用這個尺度下,各種物理性質與日常生活大小不同的特性,創造另一種新用途,奈米技術。

另一方面就是生產的廣度,目前只是製造晶圓,所有的線路雖然是一層一層累積成體,但是這都算是在一個面上建立線路,而微機電就是在現有的晶圓上,安裝各種微小的機械,例如泵浦。小閥(就是小水龍頭,可以控制流體的停止與流通)甚至可以裝設小型火箭,可以成為微飛行器,或是微衛星,這些都可能已經在設計中,更在不久量產上市。

如果有機會,可以看看網路資料,參考"奈米科學網","微系統與奈米科技學會"了解兩者之關係。

先談奈米科技,是否曾想過,未來的生活會是如何?科學家已大膽預測,21世紀是「小東西」的時代,而這個小東西就是奈米;奈米相當於百萬分之一毫米,如此精細的程度,勢必又將引發一場科學革命,因為它可以在資訊、能源、交通、醫藥、食品、環保等諸多領域影響我們,怪不得專家一再呼籲,若不儘快發展奈米科技,將成為落後國家。

作者馬博士具有奈米技術與介觀物理領域的學術經驗,能夠為廣大讀者帶來的就是透過謹慎的學術訓練,為奈米技術的方向作說明,更重要的是哪些是基本的觀念,想要更進一步了解的人隨時可以透過列舉的相關閱讀及利用廣大的網路。

對敝人而言,本書第五章最為重要,工欲善其事,必先利其器,這麼微小的物質,當然不可能用普通的夾持具去移動他們,更不要說奈米材料根本不適用於傳統的各種槌打,焊接,鑄造等工程,因為它就是講究精確,因為奈米材料是非常的對稱整齊,非常精細。作者介紹了顯微鏡技術,掃瞄穿透顯微鏡,原子力顯微鏡,磁力顯微鏡,掃瞄近場光學顯微鏡,穿透式顯微鏡,掃瞄電子顯微鏡,利用各種量子效應,操縱原子級材料的各種加工與其他應用。另外就是蒸鍍技術,如熱燈絲化學氣相沈澱儀,微波化學氣相沈澱儀,熱蒸鍍儀,分子束磊晶儀,脈衝雷射蒸鍍,潑濺儀,(這些設備也成被利用在長晶圓上,可見很多半導體技術仍可沿用於此)。因為台灣具備相當程度的操縱這些儀器的經驗,發展奈米技術,更是駕輕就熟。

第一次看這本書,實在覺得太過簡略,除了第五章之外,其餘全在描述世界的變化,即使它可能造成整體社會的演變,但人類社會面臨的變動,卻是息息相關,如書中所述之種種應用面,環保,健康醫療,甚至戰爭型態,社會變化。 但是都太過浮面,不夠精確,更加上作者是老師,可能很少講出這項產業的技術問題,而談及各國的發展,都如同霧裡看花,只知道世界各國有,我們不能缺席!與常人相關性太低。這就非常可惜。

雖然作者也曾說明,奈米科技在電子業的發展,應用奈米技術在醫學治療上的遠景與契機,也談到防止污染的奈米材料,不容易引人入勝!

同樣是商週出版社,同一系列,科學新視野,作者張志誠,本身是行銷經理,書中各種例證,例如微型麥克風,微型攝影機,各種感應器與致動器,微型飛機與衛星,都十分貼近人的生活。在說明完微機電之後,同樣也說了一些微加工技術,但是就沒這麼深入,但是在各種領域的說明上(如交通,通訊,光電顯示,醫學,生物科技,國防航太)談到各種產品及未來發展均十分詳盡。

最後談到產業的一些問題
1.製程尚未成熟.
2.與半導體製程不盡相同.
3.封裝測試成本高昂.
4.成熟的製造體系尚未成形,目前仍處於各家公司單兵作戰的皆段.
5.缺乏行銷能力.

綜合來看,作者對微機電系統的介紹頗為詳盡,其平實的筆觸使得一般人皆可輕易閱讀此書.書末的附錄亦有許多相關參考資料。

雖然我們不一定是科技人,但是瞭解科技也是現代人必備的常識。

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