基於語音的多媒體物聯網（IoMT）逐見普及，被大量用於語音到文本（Speech to Text）的翻譯和語音控制應用。此類應用核心技術是自然語言處理。陳信宏教授和我的研究團隊發展一套語音談話的IoT應用開發平台，稱為VoiceTalk，提出一種新自然語言處理機制，自動語音辨識，藉此發展不少有趣的互動應用。2020年台灣總統大選電視辯論直播，公視新聞網和陳信宏帶領的語音辨識團隊合作，採用當時國立交通大學團隊開發的人工智慧（AI）語音辨識系統，將語音即時轉換成字幕。陳信宏指出，語音辨識有幾大挑戰，包括要有足夠的文字知識庫、要能夠處理語音雜訊，還有自發性語音的重複和修正等，比如講者說到「...好，好像」等字詞。除此之外，交大團隊也在視覺上下功夫，比如字體大小、字幕行數多寡等。2020年總統大選辯論直播，語音辨識AI搭配聽打員微調，提高字幕準確率。公視經理蘇啟禎表示，這次公共服務實驗難能可貴，未來技術更成熟，不排除應用於開票報導或其他大型轉播專案。VoiceTalk將語音轉換成繁體中文文本後，還要將之翻譯成不同語言。如今我們上網讀文章，遇到不同語言的文字，有軟體可進行翻譯，這是古代人想像不到的神奇應用。沒有翻譯文章的工具，人類的溝通就受到限制。方東美（1899～1977）在其巨著《中國哲學精神及其發展》寫著: 「偉大翻譯家實導更偉大創作之先河。」的確如此。方東美曾說:「聞所成慧（śrutamayī-prajñā）、思所成慧（cintāmayī-prajñā）、修所成慧（bhāvanāmayī-prajñā）乃哲學境界之層次，哲學功夫之階梯，聞入於思，思修無間，哲學家兼具三慧，功德方覺圓滿。」藉由翻譯，廣讀世界各地哲人的文章，是「聞入於思」的重要步驟。現今的資通訊技術，很容易達到這個目的。於是，我們也思考如何將VoiceTalk加入ChatGPT的plugin，以達到「聞入於思」的境界。這需要我們對歷史文化的認知。由翻譯引導出哲學、文化蓬勃發展的例子發生在八到十世紀間的阿拉伯世界。在此時期，巴格達的學者如火如荼將希臘作品翻譯為阿拉伯語。例如穆斯林史學家Ibn Ishaq（Abu Abd Allah Muhammad ibn Ishaq ibn Yasar al-Muttalibi ）就以翻譯亞里斯多德（Aristotle）著作聞名於世；到了十一、十二世紀時，有一群基督徒住在被伊斯蘭統治的西班牙，接觸這些阿拉伯思想家的著作，以及亞里斯多德等希臘哲學家的阿拉伯譯作。這群基督徒將阿拉伯譯／著作再翻譯成拉丁文，造成十三世紀西方哲學與神學的黃金時期。古人必須千辛萬苦地翻譯文章，才能獲得知識，如今ChatGPT的普及，我們有智慧的文章翻譯軟體，比古人幸福多了。值得深思的是，如何在資通訊工具大量翻譯的知識中，獲得真正哲學與文化的精髓？ 

台積電創辦人張忠謀在2023年7月4日以「重新定義全球化」為題發表專題演講，提出他對當前地緣政治的看法，並問台下聽眾說「這還能算全球化嗎？」張忠謀說，「全球化」的新定義，是在不傷害「本國」國家安全，不傷害本國（現在或未來）科技經濟領先條件下，允許本國企業在國牟利，也允許外國產品及服務進入本國。不約而同地，2023年6月29日~7月1日於上海舉行的SEMICON China，幾場開幕Keynote演講也都在談全球化／逆全球化，我正好在現場親身感受這股地緣政治衝擊下中國半導體產業的當前氛圍。此次SEMICON China是2022年10月美國祭出大規模出口管制禁令，其後又運作日本與荷蘭提出設備管制措施的風口浪尖上，直接大談特談美國作為似乎過於敏感，也不適合高調以民族主義論調談技術自主。因此，開幕論壇上的幾位主講人都以「全球化」為題來切入。SEMI中國區總裁居龍說，半導體產業發展可區分為全球化（Globalization）／逆全球化（De-globalization）／再全球化（Re-globalization）等3階段，中美貿易戰前依循著「全球化」趨勢發展，從美、歐、日、韓、台至中國，乃是全球專業分工與地區分工的結果；中美貿易戰後則是「逆全球化」的走勢，但他認為即便在各國推動晶片法及相關投資計畫下，並無任何一個國家能單獨完成整個半導體產業的生態系—產業界仍須繼續合作，整合「再全球化」。難得現身公開場合的長江存儲董事長陳南翔，談論半導體業過往的繁榮發展，奠基於全球化的市場與競爭、創新與技術標準、供應鏈、人才流動、資源配置這5個要素，並由世貿組織（WTO）、世界海關組織（WCO）、世界智財權組織（WIPO）等國際體系所支持。他認為過去的全球化主體是企業，但美中貿易戰後主體轉為政府，目標是控制價值鏈、抑制他人發展。陳南翔呼籲若這是現實現狀的話，「再全球化」進程至少應該保留「全球化的市場與競爭」與「全球化的創新與技術標準」兩要素上，才有助產業的健康發展。中國半導體行業協會IC設計分會理事長、清華大學教授魏少軍則提到，「政府默許、產業自發」成就半導體全球供應鏈，逆全球化則導致半導體「設計-代工」模式難以實現最佳資源配置。他建議一方面要以打破封鎖和抑制為目標實現自立自強，另一方面運用中國的超大市場，堅持擴大開放，讓全球供應鏈上的合作夥伴共同獲利。我的看法是，在這樣的全球化／逆全球化趨勢下，美國的國家利益與企業利益不盡然一致。美國的國家利益是圍堵中國關鍵技術與產業的發展，維持主導世界秩序的單一霸權地位，而企業利益分為三種：第一種是「市場為先派」，中國是最大市場，國家的手不該伸進來；第二種是「支持加大管制派」，相信美國政府的作法會維持美國產業的競爭力與利益；第三種是「有限支持管制派」，擔心中國業者崛起後的競爭威脅，但認為過度圍堵會加速中國業者的發展。第一種企業與第三種企業的利益都跟美國政策走向不一致。在當前的國際現實下，中國國家利益與企業利益一致，不管是政府或是企業，都必須擴大資源投入，加速技術自主與市場自給的進程。我在SEMICON China看展幾天，展場都是滿滿的人潮，北方華創攤位的大螢幕上播放公司及產品簡介影片，前面圍了一圈又一圈的人潮，一波觀眾看完又接一波新的觀眾完全沒有冷場。看展的時候正逢梅雨季，天氣異常濕熱，每天下午都下陣雨，正如有位論壇引言人說的，外在局勢正如此刻的天氣般「悶啊！」，但正如這季節茂盛生長的植物般，我卻也感受到中國半導體產業想要突破悶局的茂盛生命力！

繼先前南韓總統文在寅發布南韓10年半導體產業發展計畫後，2023年5月南韓科學技術情報通信部（Ministry of Science and ICT）再公布10年研發路線圖。前者著重在產業目前的實際發展方針，聚焦在系統晶片，其中最重要的2個部分自然是IC設計公司和代工產業。計畫明顯的以台灣為例，這自然是要與台灣在此一領域一較長短了。至於10年研發路線圖，是結合產業、政府與研究機構的力量，研發新興記憶體（emerging memories）、邏輯晶片與先進封裝，這幾乎囊括半導體產業的全部未來新科技了！政策沒有重點？不，這不是產業發展計畫，而是前瞻性的科技研發，涵蓋面要比較廣，目的是買保險。譬如在新興記憶體方面，研究項目全面性覆蓋FeRAM、MRAM、PCRAM、ReRAM等。如果有一種產品終將勝出，也不會因研發項目的選擇而錯失。大面積覆蓋前瞻性科技的策略自然有經費和人力的問題，但是南韓GDP在2022年居世界第十二位，對於國家最重要的產業以舉國之力奮力一搏，南韓有這個能力，也是正確抉擇。南韓的計畫中有2個亮點值得台灣注意。一個是in-memory-computing，這是在記憶體中直接執行運算。原來電腦von-Neumann架構中，處理器與記憶體分處2個位置，原始資料與計算結果就在二者中奔波。如此的架構對現代高速、大量運算已形成功耗和速度的瓶頸，因此在記憶體中直接完成計算並且當地儲存就成為解決方案之一。這1個議題已經在近年各個半導體會議中得到愈來愈多關注。另一個亮點是神經型態晶片（neuromorphic chips）。這是一種模擬人腦中神經元和突觸的結構來執行學習、思考和記憶的功能。現在的人工智慧（AI）計算是以GPU晶片為主力。台灣半導體產業正因為ChatGPT快速崛起而大發利市，未來有可能以神經型態晶片執行AI計算。英特爾（Intel）已有2代產品問世。這二者在業界都是已熟知的未來趨勢，重點在於這二者都是以新興記憶體為基礎結構的。台灣代工業者當然也會涵蓋嵌入式新興記憶體的發展，但是終究不若專精於獨立式記憶體廠商那般上心。台灣記憶體廠商過去雖然產量曾經在世界高居第二位，但是因為個別廠商的規模相對太小，無力負擔NAND開發費用，又經歷了2009年金融海嘯的摧殘，因而掉隊了。沒有足夠本土記憶體廠商的加入，在這些領域台灣的發展是較為欠缺的。甚至是先進封裝，台灣也存有相同的問題。WoW（Wafer-on-Wafer）、CoW（Chip-on-Wafer）等3D封裝技術中含有2個以上的晶片，譬如CIS或者邊緣計算，其中有的有DRAM等記憶體晶片，一般是由專業記憶體廠來設計與製造。台灣沒有本土的記憶體晶片支援，在未來的競爭上勢必遭遇挑戰。總的來說，南韓10年研發藍圖涵蓋未來半導體各個面向，以舉國之力戮力行之。計畫中充分利用南韓在記憶體領域中已經建立的絕對優勢投射於未來技術的發展。我的看法是這是個合理的計畫。我另外想問的是，台灣的政策呢？過去的5+2+2+1中的半導體（後來被迫加上去的）以及最近一任內閣的6項計畫中關於半導體的部分都說了些什麼，有誰記得？又真的完成了哪些？或者，更直接些，台灣有半導體國策嗎？

日前中國政府無預警地宣布，鎵與鍺金屬將採行出口管制。頓時媒體大篇幅報導，尤其著墨於這是中國政府對美、日及歐洲，在半導體上的諸多對中國限制的一項反擊。鎵與鍺都是半導體領域中重要的材料，尤其是中國產量佔全球8成以上的鎵，更具有關鍵的地位。整個供應鏈開始嗅到緊張的氛圍，擔心供貨受到影響。化合物半導體中，砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）及氮化鎵（GaN）都需要使用鎵的金屬，相關的產品則包括5G手機RF功率放大器、寬能隙功率元件、LED及半導體雷射等電子及光電元件，影響所及不可謂之不鉅。鎵對供應鏈的影響可分為2類，其一為基板，另一則是磊晶層。基板的厚度通常在500微米，而磊晶層厚度則在幾十微米，甚至10微米以下。磷化鎵基板使用量較少，而氮化鎵沒有基板，所以在基板的供應上，就以砷化鎵為大宗。日本的住友（Sumitomo）、美國的AXT以及德國的Freiberger，為主要的供應商；3家業者主宰砷化鎵基板全球市場已超過30年，是個穩定且成熟的市場，每年的產值大約3億美元。近10年來中國的紅色供應鏈，已開始進入砷化鎵基板的市場，台灣的晶圓代工及LED廠已有使用，品質及價格都有競爭力。倘若中國開始管制鎵的出口，短期內上述的3家公司會受到些影響，但對整體供應鏈影響不大。中國供應商要擴充砷化鎵基板的產能，並非難事。鎵金屬在磊晶的供應鏈上，中國能發揮的影響力就更弱了。因為幾乎所有相關的磊晶層，都是經由有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）來完成，而參與反應的主要化學品為三甲基鎵（Trimethylgallium；TMG），TMG的供應商都來自歐美及日本。若中國管制鎵的出口，首當其衝的會是中國上千台的MOCVD，以及整個化合物半導體產業。談完了鎵，我們來看看氮化鎵的供應鏈。Yole最近的報導指出，中國英諾賽科的氮化鎵元件產值，在2023年第1季首次超越PI、EPC、Navitas等美國為主的元件設計公司，而且英諾賽科是自有的8吋晶圓廠，產品涵蓋高壓及中低壓元件，並以IDM的方式與使用6吋晶圓代工的上述美國公司競爭，高下自然不言而喻。過往晶圓代工廠，為了讓老舊的6吋廠有新的商機，因此引進氮化鎵元件。然而十幾年過去了，6吋廠在良率及成本上，一直無法有效改善，導致現今氮化鎵最大的瓶頸，就是價格過高，市場開拓有限。英諾賽科的商業模式，在初期雖然有相當大的資本投入，但未來的營運是會漸入佳境，我們且拭目以待。氮化鎵是一個卓越非凡的半導體材料，不僅是因為其具有寬能隙特性，還有1項特質是其他種類的半導體所沒有的。一般的半導體，每產生1顆電子，就會伴隨1顆帶正電的離子產生，當我們希望元件內有更多的電子或者電流，正離子就更多，電子會遭遇到更多的散射（scattering），電子遷移率便降低了，最後導致電流增加的有限。氮化鎵元件內的電子，是由晶體的極性（polarization）以及磊晶層之間的應力所造成，因此沒有正離子，所以既使存在很高的電子濃度，電子還能夠維持相當的遷移率。這對於元件的導通電阻及切換速度，都有著顯著的改善，這正是電源轉換系統最重要的兩個特性。個人之前的文章，曾以此兩種特性，對比於矽基板元件。在650V元件，氮化鎵擁有矽元件的10倍優勢；到了100V元件，此優勢降為3倍；30V元件優勢仍然有30%。所以氮化鎵元件應該被廣泛使用於電源轉換系統，然而現今最大的障礙就是成本，氮化鎵的成本要能夠降為一半，就非常有競爭力了。這有賴在供應鏈上使用8吋的晶圓廠，以及增加MOCVD每台的磊晶產能。中國政府對於鎵的出口管制，是經過深思熟慮的決定。一方面可以雄壯威武地回應西方國家及日本的制裁，但另一方面卻不會對產業鏈造成過多負面的影響。畢竟中國對於化合物半導體產業，是有完整的戰略布局。 

在執行軟體專案時，常常使用截止日期來逆向計算工時，然而這種做法有時會使程式工程師無法確保完成品質，容易導致他們形成「先求有，再求好」的思維。此外，一些專案經理可能會認為程式工程師的日常工作狀況不佳，因此將初始時間乘以一個倍數作為緩衝時間。事實上，程式工程師不會因為時間變長而變得更有效率，過度放寬截止日期不會提高他們的工作效率。確實，工時無法精確預測，但可以採取一些方法達到「相對客觀」的估算。在整個工時評估的問題上，需求的複雜度與工時往往呈正相關，因此分析需求複雜度變得非常重要。計畫撲克（Planning Poker）是一種敏捷軟體開發中常用的估算技巧，用於評估軟體開發任務的工作量或複雜度。它是一種團隊合作的估算方法，通常在敏捷或迭代開發過程中使用。在使用敏捷軟體開發框架（如Scrum）進行專案時，其中一個關鍵的會議是每個新專案開始時進行的計畫會議。在此會議，團隊會共同計畫他們認為在該次迭代中可以完成的工作量。團隊在這個會議中使用計畫撲克技巧，此技巧允許他們共同估算待辦工作的複雜度。執行計畫撲克時，建議參與人數不宜過多，亞馬遜（Amazon）的Jeffrey Bezos以確保會議參與人數不超過2個比薩餐點能夠供應的人數而聞名，Steve Jobs則著稱於要求那些在會議中沒有具體目的的人離開。計畫撲克的基本流程如下：1.團隊選擇要估算的任務或項目。 2.每位團隊成員手中拿著1組特殊的估算卡片，上面列有不同的數字或尺寸，例如：1、2、3、5、8、13、20、40、100（代表估算的相對大小）以及一張 "?"/"?" 卡片（代表不確定或需要進一步討論）。3.由專案經理或項目負責人將任務的內容和要求介紹給團隊成員。4.所有團隊成員同時選擇一張卡片，代表他們對該任務估算的工作量或複雜度。5.當所有成員都選好卡片後，將卡片翻面，統一揭開。6.如果估算的數字差異不大，則取得一致的估算值，進行下一個任務的估算；如果估算的數字差異較大，則進行討論，並再次進行選擇直到取得一致。7.重複上述步驟，直到所有的任務都被估算完畢。計畫撲克使用創造性模糊進行初步估算，同時避免深陷於絕對數字的困境。創造性模糊之所以存在，是因為現實與理想之間存在著相當大的差距，由於各種限制條件，我們無法精確地量化事物。因此，通過創造模糊的空間，可以避免對數值進行不必要的分析。對於專案經理來說，與其評估一個無法實現的時間表，不如評估更加準確客觀的時間表。這樣一來，團隊成員可以第一時間了解與專案預計時程相差多遠，同時在資源有限的情況下，也可以更好地安排需求的優先順序或尋求其他幫助。然而，計畫撲克只是一種估算工具，而非確定性預測。它提供一種相對客觀的方式來評估工作量，但仍需要在實際執行過程中進行調整和迭代。此外，團隊成員的參與和互動至關重要，並且需要專案經理的引導和支持。因此，在進行軟體專案時，筆者建議結合計畫撲克等估算方法和敏捷開發的原則，注重團隊合作、溝通和迭代。這樣的方式能夠更好地應對專案的不確定性，提高工作效率和品質，並確保順利完成專案目標。(作者為國立陽明交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座)

2023年6月25日，媒體報導美國德州大學教授John Goodenough過世消息，享壽100歲。第一次注意到Goodenough是在2019年，瑞典皇家科學院宣布該年度諾貝爾化學獎，表彰3位傑出科學家在鋰離子電池研究的貢獻，而Goodenough與來自英國的Stanley Whittingham以及日本的吉野彰，共同獲得此殊榮。首先我注意到的是他的姓氏，他要如何地介紹自己？I am Goodenough？其次是他得獎時已高壽97歲，是歷屆諾貝爾得主中年歲最長的一位。Goodenough在鋰離子電池最基礎的貢獻，完成於1970～80年代，也歷經40餘年才終而獲獎。事實上在諾貝爾獎的歷史中，有人是因為不幸離世而失之交臂。其中最令人扼腕的是在2000年的物理獎，頒給IC的發明人Jack Kirby，而另一位共同發明人Bob Noyce卻已於1990年，在美國德州住家，游泳時心臟病發去世，享年62歲。因此，Kirby在諾貝爾委員會的官方文字記載的是「for his part in the invention of integrated circuit」。鋰離子電池因為鋰是最輕的金屬，且又是在週期表上第一族的元素，有著相當高的電化學反應活性。相較於傳統的鉛酸及鎳氫電池，以鋰離子及電子作為電池內部導通的電池，有著輕量化及高能量密度的優勢，所以廣泛地使用於行動裝置及電動車，甚至於儲能系統。第一個鋰離子電池雛型是由Whittingham於1970年所提出，當時是以鋰金屬作為負極材料，而以金屬硫化物作為正極材料。由於鋰金屬的活性，電池相當容易燃燒爆炸。Goodenough改用金屬氧化物作正極材料，添加鈷、錳等金屬，一方面改善電池安全性，同時也大幅地增加電池能量密度，也就是建立當今最廣泛使用正極三元鎳鈷錳（NCM）材料的原型。日本學者吉野彰的貢獻在於，使用石墨碳作為負極材料，取代鋰金屬，更進一步改善電池安全性，並增加電池充放電的壽命。有了這一連串突破性的發展，Sony於1991年正式推出第一顆商品化的鋰離子電池，從此改變世界。Goodenough是位大器晚成的學者。當他大學畢業時，還被徵召到歐洲參與二戰。之後他進入美國芝加哥大學攻讀固態物理博士，與楊振寧教授是同學，楊教授最近也剛過100歲生日。Goodenough早期在50年代的研究，以過渡金屬磁性氧化物材料為主，應用於磁性記憶元件，包括鐵鈷鎳的各式氧化物。Goodenough是在54歲之後才開始研究電池材料，也因為之前有著無機金屬氧化物的基礎，得以很快地在鋰離子電池的正極材料，做出重大貢獻。在美國大學教授是可以不退休的，Goodenough在90多歲的高齡，依舊活耀於學校的實驗室，並指導學生。他晚期的研究聚焦於全固態電池的開發，也就是用固態材料取代現行的液態電解液。此全固態電池，不僅可以更進一步地增加電池能量密度，電池壽命的延長，同時充電的時間也可以大幅縮短。Goodenough雖然在鋰離子電池上，有著卓越的貢獻，但是終其一生，卻沒有得到任何商業上所衍生的利益。在Goodenough之前，諾貝爾獎最高壽的得主是，獲得2018年物理獎的美國貝爾實驗室 Arthur Ashkin，當年他已經是96歲，因為optical tweezer的發明而獲獎。Ashkin在得獎後，對媒體說他抽不出時間接受採訪，因為他正忙於太陽能的研究。也許就是因為全心投入所喜愛的研究工作，使得這些研究人員得以延年益壽，不知老之將至。 

眾所期待之下，蘋果（Apple）在WWDC 2023所宣示的混合實境（MR）新產品Vision Pro，基本定價近3,500美元（約合新台幣10.7萬元），超越一般消費者的心理界線。所謂的消費者心理界線，一般是用1,000美元來對消費性電子產品，如電視、智慧型手機等大量銷售的消費性電子產品，做一劃分。以美觀度及觀看舒適度而言，Vision Pro產品外型及重量仍嫌過大；不含外接電池估計就達460公克，真正理想的重量會是200公克以下。就價位上，也遠高於能夠大量銷售的消費性電子產品價位水準。2022年全球售價1,000美元以上的電視佔整體銷售量11%，此一比重預估在2027年會降到7%。換句話說，消費性電子產品平均銷售單價要達到1,000美元以上不容易，Vision Pro未來在價位及成本下降方面，還有很多空間可以加強。再以近年來熱度持續的折疊式手機為例，2022年折疊機平均銷售單價約1,200美元，佔智慧型手機出貨量比重仍低於3%。即便如此， 折疊機均價1,200美元跟這次蘋果MR產品預計售價近3,500美元起跳仍有不小落差（原本市場預估2,000~3,000美元不等），還未達到面向大量消費者的階段。在重量、價位及殺手級應用情境不明的限制下，此次蘋果MR產品的宣示，主要訴求仍為超級果粉及提供開發者為主的初代產品，雖然原本業界期望蘋果新產品可以指引相關產業今後成長的明燈，但目前看來此代產品仍屬初代實驗性產品。但從積極面的角度來看，此代機種採用許多新科技，包括運用多種攝影鏡頭及感測技術的空間運算（Spatial Computing）、超高解析度Micro OLED、具備超越以往運算力的主晶片及協同處理器，確實都是走在2030年元宇宙應用的技術路徑上，真正的成果可能需要好幾年來建構完整的應用環境。至於在同一台裝置能夠切換擴增實境（AR）及虛擬實境（VR）應用，可能也是未來的機會之一。以長期的眼光來看，AR裝置的成長性遠高於VR，估計在2030年之後， AR頭戴式裝置的年出貨量有不小機會超越VR頭戴式裝置，主要原因是AR裝置隨著光機愈做愈小、輕量化後，可以像太陽眼鏡或正常眼鏡般穿戴出去，可發展旅遊景點推薦、商業同步翻譯、工廠及倉庫管理及維修等多元應用；VR因為外型比較突兀，傾向居家娛樂或其他消費性應用，應用面較狹窄。在高階VR產品的成本結構中，以顯示器及處理器所佔的成本最高，可能達到60%以上，其他佔比高的還有攝影鏡頭、感測器、光機及記憶體，2022年絕大多數的VR產品採用Fast LCD顯示器方案，但為因應高解析度需要，蘋果此次採用的Micro OLED技術佔比將會快速提高，包括京東方、三星顯示器（Samsung Display；SDC）都積極發展Micro OLED；主晶片方面，蘋果此次採用的主要處理器M2，已經是2022~2023年蘋果Mac等級，但是否這種高階顯示器及晶片方案所帶來的產品高價位能被消費者接受? 仍是一大問號。以創新性而言，蘋果此次的新產品預示著今後空間運算的新契機，可以拿9分，但是以產品銷售性而言，恐怕得分不會高。 

半導體的技術路線路自2016年從原先比較專注於製程微縮的「國際半導體技術藍圖」（ITRS Roadmap），轉換成「異質整合」（Heterogeneous Integration Roadmap）後，CIS首先將畫素陣列和ADC & ISP用WoW（Wafer-on-Wafer）先進封裝方堆疊起來，而晶片鍵合的方式為銅混合金鍵合（copper-copper hybrid bonding；HB）。延伸報導晶片的房地產開發—以及晶圓背面的利用（一）如此晶片堆疊方式讓原來功能、製程各異的模組各自以最適合製程分別製造，得到的結果是製程簡化，總體效能大幅提升，譬如2個堆疊的晶片中可以有較多的I/O連線、電阻下降、功耗減少、速度變快等優點。更重要的是，晶片的矽房地產基地的面積也大幅減少了。HB堆疊技術是目前各家公司推動的研發方向之一。以三星電子（Samsung Electronics）為例，利用HB，他們已展示可以堆疊16層晶片，咸信這是為未來的高頻寬記憶體（HBM；High Bandwidth Memory）做準備。這與前述的3D NAND結構不同。3D NAND 的記憶體陣列是在單一晶圓（monolithic）上製造，而用HB製造的HBM是在多個晶圓上製造DRAM。如果用建築的工法打比方，這比較像預鑄—各層在工廠中各自製作完成，到工地只做堆疊接榫。無論如何，這也大幅縮減工期和矽房地產面積，其他HB具有的優勢也自不待言。CIS做為HI的標竿產品目前已進展到以畫素陣列、DRAM、ISP等3個晶片以HB方式封裝成1個高效能產品的進程。未來可能還再加入人工智慧（AI）晶片，直接用CIS擷取出來的影像信號做邊緣計算。當這些晶片如此多層、緊密的堆疊時，散熱是一個大問題；另一個是電源供應，特別是高效能運算（HPC）或AI延伸的應用。2022年2月Graphcore推出Bow IPU，是將一個專門用於供電的晶圓，與另一IPU（Intelligence Processing Unit）晶圓以WoW的HB技術封裝在一起，解決IPU這類高耗電產品的供電問題。業界更常見的預期是用BS-PDN（Back-Side Power Distribution Network）的方式來解決供電問題。晶片供電首先要進入電晶體，但是傳統的供電電壓是從金屬線上方一路穿透晶片結構到底層的電晶體，不僅佔用空間，而且因距離較遠因而較耗電。BS-PDN是以另一個晶片做為電源供應的來源結構，將原有的晶片打薄背面，讓墊在底下的供電晶片能較近的直接對電晶體供電。如果要供電的物件是已經用WoW組織的多晶片產品，則供電結構可以直接在需要較大供電的晶片（通常是邏輯晶片）背面建構，省略一個襯底晶片。矽房地產的開發利用從微縮、地下室、3D、堆疊，現在連背面也要用上了，寸土寸金。 

直至今日，晶片的設計與製造都在講究矽晶圓的土地利用效率，稱之為矽房地產（silicon real estate）開發。傳統的晶片製造是將結構從做為基板（substrate）的矽晶圓上一步一步堆疊上去的，乃至於後段製程（Back End Of Line；BEOL）的金屬連線。一開始做為IC的基礎元件電晶體只做一層，像以前的平房，雖然房屋可以櫛比林立，但是整體的建築景觀是平整的2D街景。然後是地下室了。在DRAM發展製程的過程中，電容建構在過往方式之一是向下挖深溝，稱為深溝電容（deep trench capacitor）。電容存在於電晶體的水平面之下，算是地下室吧！這是積極爭取建築容積率的第一步。以上的平房、地下室的想法在人類史前文化就有，要不，到良渚文化遺址去瞧瞧。從電晶體乃至於金屬連線都建構於晶圓的一面，這一面叫前面（front side）。電晶體積體整合程度變高之後，整個晶片就像鄉村變成都市，公共設施如供電網、下水道、交通等就得納入都市計畫。晶片上最重要的公共設施至少包括有電源、信號和熱耗散。電源和信號由最上面的金屬連線層處理，而熱耗散猶如廢水，處理不好晶片便無法持續運作。很久以前處理熱耗散問題，腦筋動到晶圓背面（back side）。功率元件雖然不算是IC，但是由於功率元件高壓、大電流所產生的焦耳熱（joule heat）會讓晶片發燙，勢必要有快速排除廢熱的管道，於是有了BGBM（Back Grounding Back Metalization）的製程—將晶圓底部磨薄，然後鍍上金屬，讓電晶體的散熱快些。這個也可以用城市的基建打個比方：廢熱的下水道。再來是蓋樓了。3D NAND的製程驚才絕艷，只使用4、5個光罩便能做成32層的結構，大幅增加可能儲存的資訊數量。蓋高樓層的自由度一旦打開，建築物的容積率隨樓層數的增加而倍數大幅成長，減輕2D時代晶片地基必須持續微縮的壓力。再下來是處理信號的問題。晶片中傳統的信號大致以電子傳送，管道是製程中的各層金屬連線，至今仍是如此，但是這只是內部的信號傳遞形式。現在的晶片多才多藝，也可以從外界汲取資訊—譬如光，然後再轉成電信號，CIS （CMOS Image Sensor）就是最好的例子，其後也引領著半導體製程創造性的變革。傳統CIS架構與CMOS的建構過程相彷，先做光二極體（photo diode），這算是某種類型的CMOS，其功能是把接收到的光信號轉成電信號，以便後續處理。其上也有一般晶片的幾層金屬連線，更上面有光線進入後的微鏡頭（micro  lens）和濾色片（color filters）。微鏡頭這端叫前端（front side），是晶片的正面（face）。這整個製程就依循CMOS製程的傳統的智慧。但是光進來後先要穿越正面幾層滿布金屬線的縫隙，以及晶片的中層結構，才能抵達對光敏感的光二極體。光的吸收效率很差。從工程設計的角度來看，光經微鏡頭、濾光片後應該先抵達光二極體，直接讓它吸收，轉化成電信號，然後經金屬連線把信號送出去，這才是合理的設計。之所以會變成如此彆扭的結構，乃因半導體CMOS製程在演化過程中，就是將CMOS先置於底部，再將線路逐漸長上去的。無獨有偶，大部分的生物的眼睛也有如此因演化過程產生的工程謬誤。人類眼睛的盲點就是在光敏細胞的演化過程中，視神經先長到視網模前，這個演化的遺跡殘留到以後更複雜的眼球結構之中，視神經阻擋視網膜對光線的部分吸收，以致於接近視界的中心點兩側都有對影像無感的盲點。演化無法重來，但是工程可以重新設計。CIS如此彆扭結構，解決的方法就是從晶片背面著手：光的進入孔道微鏡頭、濾光片從比較接近光二極體（視網膜）的方向進來—就是晶圓的背面，在光二極體處轉化成電信號後再由上層的金屬線路（視神經）送出去處理。這樣的結構不會讓光被金屬連線阻擋干擾，結構合理多了。如此的CIS結構叫背面照明（BI；Back-side Illumination），而老一代的CIS則叫前面照明（FI：Front-side Illumination）。光是一種信號，比之於建築中的線路屬於弱電系統，現在晶片中的部分弱電線路也地下化了，像是光纖或電纜。CIS的結構本來就由多種效能的晶片功能模組拼湊起來，至少包括像素陣列（pixel arrays）、類比線路（Analog to Digital Converters；ADC）、邏輯線路（Image Signal Processors；ISP）等組成，而這些模組在半導體製程看來就是異質（heterogeneous）。因此在異質整合（heterogeneous integration）的年代開始後，CIS的結構創新引領許多矽房地產變革的生發。

我觀察到，智慧物聯網發展過程，大部分公司都想賣昂貴的物聯網及大數據方案給客戶，本末倒置，不易成功。2016年起，我們發展AgriTalk智慧農業技術，最初的構思，是「剃刀與刀片」模式，希望智慧農業的物聯網硬體能以很低價格，甚至免費的方式提供給農夫，再以人工智慧（AI）、生物有機營養液及害蟲抑制劑等耗材來獲利。要降低價格，AgriTalk的硬體必須很簡單，並靠軟體來彌補硬體的不足。例如，溫度、溼度等感測器必須很便宜，其準確度會漂走，就要靠統計演算法來自動校正。農夫種的農產品，我們以契作方式回收，農夫便有不錯的收入，造成雙贏局面。這種「剃刀與刀片」模式除了要有永續維護的智慧技術外，還有一重要前提，即慎選農作物（我們選擇薑黃及白草莓），要有穩定行銷管道。原始的「剃刀與刀片」（Razor and Blades）經營策略出現於20世紀初期，並非如AgriTalk般創造雙方的共營獲利模式，而是以「搭售」（Tied Products）方式，將某一基本商品（例如剃刀）低價販售，以便大量販售另一種相關消耗性商品（刀片），只思考如何賺客戶的錢。在資訊領域，使用「剃刀與刀片」策略最有名的例子是印表機（剃刀）和墨水匣（刀片）。今日雷射印表機的技術是全錄（Xerox）研究員Gary Starkweather於1969年的發明，構想來自於影印機。影印機的發明人是Chester Carlson。Carlson是菲立普‧馬洛里（Philip Rogers Mallory & Co.）的專利部門經理。因其工作的特性，時常碰到文件需謄本的問題。為了方便將文件謄本，他研究當時流行的各種複印文件的技術，包括攝影術、藍圖法、重氮法等。結論是，這些技術都不理想，皆需要使用一些溶劑而且製程很麻煩，因此決定親自動手來找更好的方法。Carlson把家中廚房當作實驗室，一度招致老婆翻臉。不過他仍然契而不捨，終於在1938年發明全世界第一個乾式印刷程序（Dry Printing Process），稱為電子攝影（Electrophotography）或Xerography。Xerography是希臘字，意指乾寫（Dry Writing）。卡爾森用乾式方法產生出來的複製影像即是影印機的基礎，於1950年被全錄公司成功的商業化。之後，雷射印表機將影印機的販賣策略發揚光大，賺取客戶不少銀兩。我對AgriTalk的期望，則更進一步進化，希望能創造雙方的共營獲利模式，幫助農夫大幅強化其謀生技能。