如果川普政府對進口美國的半導體課徵關稅，哪個國家會受到最大的影響，影響又有多大呢？根據DIGITIMES彙整2023年全球主要IC進口國資料顯示，中國進口金額3,508億美元，佔全球各國進口總金額的32.1%。若不計香港（18.5%）、新加坡（8%）的轉口功能，台灣進口金額733億美元，佔全球比重6.7%，是全球第二大IC進口國。中國進口的半導體，多數用在組裝、加工、出口的用途上，一旦中國不再是世界工廠時，中國進口的半導體便會逐年減少，這也不是中國政府願意看到的。中國希望外資廠商擴大終端產品在中國的量產規模，自然不會課徵IC進口關稅，因為這與中國的總體經濟實力、競爭力息息相關。課徵來自台灣、南韓、美國IC進口關稅，無疑是拿石頭砸自己的腳。台灣進口的IC以高階記憶體為主，這是因為伺服器返台生產所帶來的需求，現在美光有七成的記憶體在台灣生產，台灣當然會提供美光最好的生產條件，希望能創造進口替代的功能，如果美國政府課徵美光高關稅的話，那也是砸自己的腳。緊跟在台灣之後的主要進口國依序是南韓、越南、馬來西亞、美國。南韓也有很多從台灣進口的半導體，例如三星電子（Samsung Electronics）最新的S25手機晶片也是使用高通（Qualcomm）的，而高通的晶片是台積電代工的。越南因為China +1而獲利，馬來西亞是全球主要的封測基地，進口IC加工，賺點蠅頭小利，真的要從進口來源課稅的話，做為出口最後一里路的馬來西亞，現在恐怕也是如坐針氈。但問題是馬來西亞的半導體業者都是外商，當地的政府官員、經理人能著力的空間很有限，甚至也不可能深度掌握全球供應鏈的訊息。找馬來西亞開刀，就像是頭痛醫腳、心絞痛找醫美醫師沒有兩樣，根本不是對症下藥的好方法。2023年美國進口的IC總金額是361億美元，佔全球比重3.3%，那麼美國進口的IC是哪一類的產品，最後的用途，以及有無進口替代性才是關鍵。根據DIGITIMES的研究，美國進口的IC以邏輯晶片、微處理器類的產品為主，主要的用途應該是資料中心，如果為了滿足美國當地的需求，那麼到美國生產也無可厚非，只是直接用在美國的比重很低，對全世界的影響很有限，值得川普政府大動干戈嗎？美商確實是台積電、三星、海力士的大客戶，但美商是全球布局經營的企業結構，在台灣、南韓生產的IC完成生產流程之後，部分出口到馬來西亞、越南完成封測流程，也會直接、間接賣給中國、台灣、南韓、越南，這才是產業結構真實的面貌。台灣真要以課稅培植本土產業的話，一定很想課徵南韓進口的記憶體，同理，南韓也一定想課徵台灣進口邏輯晶片的關稅，但為什麼按兵不動？談到以關稅培養本土工業，中國、台灣、南韓都比美國更具實力，但誰都不敢輕舉妄動。半導體產業的分工體系非常複雜，牽一髮動全身，這些研究，美國的顧問公司不一定擅長，台灣人、南韓人得自己做，才能中立、公正的化解可能出現的貿易摩擦。

2024年台灣出口總值達到4,750.7億美元，創造了僅次於2022年的佳績。這兩年因為中美貿易大戰的影響，真正決定市場遊戲規則的主導者，已經從微軟（Microsoft）、蘋果（Apple）、NVIDIA、惠普（HP）等科技巨擘，轉換為美國政府，而一夕數變的關稅政策，更可能讓製造廠疲於奔命，原本計畫以墨西哥基地供應北美市場的和碩、緯創、鴻海、台達電集團，現在都得面對新的局面。除了出口結構之外，DIGITIMES試著從1,009家上市櫃電子公司分布結構，對照出完整的產業訊息。2024年台灣所有上市櫃電子公司營收總額新台幣30.32兆元，若以匯率32：1估算的話，營收總額是9,475億美元。包括鴻海、廣達、和碩、緯創、仁寶、英業達在內的量產製造廠，貢獻了4,959億美元，約是整個產業總產值的53%。其次是半導體業的1,865億美元，貢獻值約20%，而通路商、零件製造廠、網通與光電廠則貢獻了其餘的27%，雲端服務與軟體公司的貢獻比很低，僅有微不足道的0.1%。基本上，由於台灣具規模的電子公司都已經透過上市櫃、公開發行的管道公開募資，因此台灣上市櫃公司的總營收數據，大致已經顯現了總體的產業結構，2024年9,475億美元的營收，比2023年成長13.7%，也展現了2024年基本上因為AI伺服器與台積電大商機的激勵之下，繳出了一份「中上」的成績單。產業結構隨中美貿易關係的變化而移動台灣因為大量組裝伺服器相關的產品，而這些敏感性的產品正從中國往他國，包括往台灣移動，南韓是高階記憶體的供應大國，只要台灣要組裝伺服器，5~10年內想發展HBM這一類高階的記憶體是難上加難。同樣的道理，台灣出口到美國的半導體，以微處理器類的半導體為主，在美國具有大規模生產能力之前，甚至5~10年之內，要取台灣而代之也一樣困難，甚至更難。因此現代國際分工的概念與以往不同，台韓兩個過去對抗的競爭對手，現在是上下游夥伴關係，而台灣的台積電、緯創、鴻海也是美國NVIDIA、微軟、蘋果不可或缺的夥伴。台灣不可能以課徵南韓進口記憶體的高關稅培養出本土的記憶體產業，同樣的美國要以高關稅培養美國本土產業的競爭力，也是緣木求魚。我倒是願意跟美國政府、台灣政府與產業界呼籲，讓台灣半導體業（特別是台積電）以自己能力範圍，最快的速度將2nm的製程布局到美國，至少得2~3年的建廠計畫，需要的不僅僅是政府一聲令下，還得需要技術、生產設備、人才的配合。過於操切理所當然的政府政策，最後破壞的是產業原本健全的供應鏈關係，最大的受害者必然是產業界與消費者。

2024年台灣總出口4,750億美元，其中65.2%來自電子產品的貢獻，一方面電子產業主宰了台灣的出口動能，整個結構的變動也與電子業息息相關。在4,750億美元的總出口值中，半導體的出口值是1,650億美元，比重34.8%，其餘產品的出口值則是3,100億美元。在其他的電子產品中，資通訊產品的出口值1,325億美元，成長率高達59%，相較於其他化學、紡織、機械、其他類的電子產品成長率都屬於持平狀態，資通訊產品的高成長率顯然與台商返台生產敏感性產品有絕對的關係。抽絲剝繭，就可以見微知著我們可以理解電子業不僅是台灣的中流砥柱，在台灣傳統產業化工、鋼鐵因中國崛起受挫之際，成為支撐經濟成長的關鍵。若無其蓬勃發展，台灣難以在2024年達成4.3%的經濟成長率。在台灣總出口4,750億美元中，出口到美國的金額1,113.7億美元，年增46%，比重是23.4%，緊追中國之後，成為台灣第二大出口市場，而且後續動能繼續擴張。從進出口的關鍵數據來看，其他產業都只是持平或小幅衰退，只有兩個數據出現巨幅成長，那就是對美出口，以及資通訊產品的出口大幅成長。這兩份數據，就是台灣面對2月18日美國政府裁量徵收關稅的關鍵數據。我們可以預期當敏感性產品返台或赴美生產的大趨勢形成之後，川普（Donald Trump）政府的行政裁量，就真的會影響產業的供需結構。如同微軟（Microsoft）創辦人Bill Gates說的，現在決定供應鏈流向的不是科技業者，而是美國政府。其次，IC這一類的產品，出口主要對象國並不是美國，據悉美國市場貢獻台灣半導體出口僅有4%上下，而且主要是微處理器這一類的產品，顯然就是供給美國當地伺服器、資料中心的需求。川普政府課徵台製IC高關稅，事實上並無實際的意義，而是項莊舞劍，希望催促台積電加速最先進的製程到美國投資的進度。此長彼消，對美國的出口成長之後，台灣對中國市場（含香港）的比重就出現顯著下滑的趨勢。根據中華民國的海關資料顯示，2024年台灣出口到中國、香港的總金額是1,506億美元，佔比31.7%，看似很高，但其實已經從2020年的43.9%大幅下滑。台商是先行指標，台系EMS製造廠佔全球100大EMS廠商總產值大約在6成左右，這些數據顯示中國「世界工廠」的地位正在受到考驗。除了與美國電子業的貿易值得關注之外，變化最大的應該是南韓。台灣對南韓的出口207.9億美元，成長14.2%，不可謂不高。但從南韓進口的電子產品與零件更高達437億美元，導致台灣對南韓的貿易逆差達到歷史新高的229.2億美元，也讓南韓超越日本，成為台灣第一大貿易逆差國。很長一段時間，台灣因為從日本進口原物料、設備，導致對日本貿易的長期逆差，現在台灣可以對日本出口半導體、關鍵零件，台日之間的貿易關係趨於平衡，但反倒對南韓的逆差快速成長，那麼我們需要調整進口結構，追求新的貿易夥伴關係嗎？甚至比照美國課徵韓製HBM記憶體高關稅嗎？

川普（Donald Trump）上任美國總統後不斷點火，除自2月1日起對加墨加徵25%關稅（已暫緩30天）、中國加徵10%外，2月中可能加徵半導體、藥品、鋼、鋁、銅及石油天然氣等項目關稅，且放話要對歐盟加徵關稅。若說川普第一任發動貿易戰後全球供應鏈體系走向「One World, Two Systems」，依當前發展態勢，供應鏈將走向新的One World, Two Systems，甚或「One World, Three Systems」所謂的One World, Two Systems是指美中貿易戰後，供應鏈從以中國大陸為主要生產基地的全球化生產體系，走向分裂的美國體系與中國體系。在美中貿易戰進一步演變為科技戰，聯手盟友進行出口管制與技術管制，而中國傾全力加速建立自主可控供應鏈後，演變為「China」與「Beyond China」兩體系—中國市場與自主供應鏈、及中國外的市場與供應鏈。川普上任後絕對美國本位的激進關稅作法，供應鏈面臨必須直接前往美國境內設廠的壓力。根據1月底KPMG對250家加拿大企業所作調查，有48%的業者計畫投資美國並設置營運據點，以服務美國市場與降低成本。在台灣，緯穎已發布重訊說明，將與客戶協商並調配全球產能，不排除轉移生產據點降低衝擊。延伸報導關稅新政轉彎仍不能大意　伺服器ODM客戶積極評估遷移接下來供應鏈體系將出現兩種可能的新走向，走向一是One World, Three Systems— 「USA」、「China」、與「Beyond China & USA」，亦即區分為供應美國市場的供應鏈、供應中國市場的供應鏈及供應其他市場的供應鏈。與先前體系主要的變化是，高關稅下出貨美國市場的貨品需轉移至美國在地生產。走向二仍是One World, Two Systems，但其內涵完全翻轉，由過去的China與Beyond China兩體系，轉變為「USA」與「Beyond USA」兩體系。對供應鏈來說，美國市場規模大，只好忍痛前往設廠，但在考量生產與運籌成本情況下，需就非美國市場整體考量供應鏈的運作，以擠出獲利空間。之所以造成供應鏈體系的重新調整，原因在於川普1.0時代主要採取對中國進口貨品課高關稅的作法，而川普2.0時代是對美國主要貿易國家進行無差別攻擊，甚至愈是盟友國家受傷愈慘。雖說美中貿易戰開啟「China+1」時代，但供應鏈真正大規模轉移則是在新冠疫情後，而供應鏈轉移至少需要5～10年以上時間，即便像是越南與印度逐步建立在地手機供應鏈，但中國迄今仍是最主要的生產據點，遑論其他的科技產品。未來的供應鏈體系會朝走向一或走向二發展，決定因素在於川普在激進關稅政策外，是否會加大或鬆綁對中國的出口管制。拜登（Joe Biden）任內除關稅外，陸續對中國祭出各種的出口管制措施，其中包括2022年10月的半導體與超級電腦出口管制，卸任前更祭出包括成熟製程301調查、三級列管的AI擴散臨時最終規則、中俄連網車銷美禁令、及擴大先進製程晶片管控等。美國這些持續加碼的管制政策，讓供應鏈確信若要對非中國市場出貨，必須積極建立中國外的生產體系。但若川普的施政重點僅在於透過高關稅強化美國境內生產，而未繼續加大對中國的出口管制，甚至在部分項目上加以鬆綁，如此一來，業者已為在美國投資傷透腦筋，在整體投資與營運績效考量下，若無客戶端壓力，將可能繼續倚重中國這個全球最完整、最低成本、最高效率的供應鏈體系。 在整體投資與營運績效考量下，若無客戶端壓力，供應鏈業者將可能繼續倚重中國這個全球最完整、最低成本、最高效率的供應鏈體系。如此一來，除加、墨兩國是川普2.0時代首當其衝的受害者外，供應鏈轉移到東南亞、印度的速度或將趨緩，影響這些新興國家發展產業的進程，而對這幾年部分未保留工廠已徹底遷出中國的台商與外商來說，恐將不利於未來爭取客戶訂單及與中國對手競爭。

隨著科技的快速發展，潛艇技術也經歷顯著變革。從最早的陽春設計，到現代核動力潛艇（下稱核潛艇）搭載先進的人工智慧（AI）系統，潛艇的發展不僅改變海軍戰術，也推動全球海上安全與作戰方式的變革。美國海軍的首艘潛艇是由霍蘭（John Philip Holland）發明，並於1900年正式服役，命名為「USS Holland；SS-1」。這艘潛艇長54英尺，對外通訊需浮出水面打旗語，雖然並不完美，但成功實現水下航行如魚般的夢想。霍蘭設計這艘潛艇，使其能夠使用內燃機在水面行駛，並在潛水時切換到電動馬達。她還配備艦首魚雷發射管和氣動砲（Dynamite gun，使用壓縮空氣發射砲彈）。最終，霍蘭的設計贏得美國海軍的青睞，並於1900年4月1日被正式購入，成為美國海軍的第一艘實用型潛艇。二戰期間，美國的潛艇部隊發揮巨大的戰鬥潛力，儘管當時僅佔海軍兵力的1.6%，卻成功擊沉日本海軍的3分之1及其近3分之2的商船隊，對日本戰爭能力造成嚴重損害。貓鯊級（Gato class；與水面艦艇不同，彼時美國海軍潛艇命名皆取名自水生動物）潛艇是美國在第二次世界大戰期間首次大量生產的潛艇，生產期間為1941年至1943年。雷達、電子監視技術和通信技術的快速發展改變貓鯊級指揮塔水面部分的設計，以容納新設備的桅杆和天線。戰後，潛艇技術進入數位化的新時代。1950年代，美國海軍推出了以流線型艦體設計的青花魚號潛艇（USS Albacore；AGSS-569），突破水下航速限制。隨後，1955年，美國海軍的鸚鵡螺號（USS Nautilus；SSN-571）以核動力成功突破續航能力的瓶頸，標誌著核潛艇時代的到來。而「移動聲學通訊系統（MACS）」是鸚鵡螺號上的最後一項重大實驗，將潛艇帶入數位資通訊時代。核潛艇發展使得美國海軍能夠長時間保持隱匿行動，並在極深的海域潛行。這些潛艇不僅能在冰層下航行，甚至能在北極點浮出水面。1960年，美國核潛艇「USS Triton」（SSRN/SSN-586）成功完成環繞地球一周的水下航行，為潛艇戰術的未來奠定基礎。Triton的數位資通訊設計具創新性，配備先進的電子監視與通訊技術，176名船員更展示首代核潛艇在不被偵測的情況下，進行長程水下作戰的能力。隨後的洛杉磯級（Los Angeles class；自此級開始，美國海軍潛艇改以城市命名之）攻擊型核潛艇以及後來的戰略核潛艇（指搭載可裝載核彈頭的潛射彈道飛彈的核潛艇），成為美國海軍強大作戰力量的一部分。這些潛艇更安靜，配備更先進的數位資通訊子設備、感測器和降噪技術。進入21世紀，隨著數位化和AI技術的發展，潛艇的操作與戰術也在持續進化。現代潛艇配備先進的自動化系統，從導航到攻擊，都能依賴高效的數位技術來提升作戰精度與反應速度。例如，現代潛艇的聲納系統結合深度學習技術，能精確識別水下目標並作出即時反應。此外，AI技術使潛艇能進行更有效的資料分析與處理，為指揮官提供即時戰場情報，增強決策能力。

2024年前20大EMS/ODM業者，包括中國9家、台灣7家、及北美4家業者，這是以營收來進行排名，若是以「淨利」與「淨利率」，來檢視這二十家業者，又會透露出哪些訊息呢？若將這二十大業者的營收為X軸，淨利為Y軸，取對數作圖，可以明顯發現沿著一條斜線兩側分布的趨勢，這告訴我們，大型EMS/ODM要賺錢，事業規模非常重要，規模愈大的業者，往往能賺到更多利潤。鴻海、廣達與立訊便是明顯例子。這三家業者是營收前三大，其營收分別為2,137億、439億與360億美元，而淨利（初估）排名則是鴻海、立訊與廣達，分別賺了50億、19億、18億美元。但若就各家業者營收與淨利排名加以檢視，自然會有些異常分布的業者，其中淨利排名較營收排名為前，且差異至少為3個名次者，包括了Jabil（3）、Flex（3）、緯穎（8）、藍思（8）、Celestica（3）及Sanmina（4）。其原因要從淨利率來看。若觀察這20大業者，淨利率分布在0~7%，若以淨利率3%作為分野，可看到上述6家公司都在3%之上，尤其緯穎與藍思的淨利率，更高達6%以上。此6家業者加上立訊與廣達共8家，便是淨利率領先的族群。何以領先？原因有二，一是切入高毛利市場。北美四大業者在兩岸供應鏈業者相繼崛起後，就逐步退出了量大的3C市場，而著重工控、車用、電信與雲端、航太國防與醫療領域。而廣達與緯穎，抓住了雲端業者成為伺服器最大客戶的趨勢，發展ODM direct模式，更迎來此波AI伺服器爆發商機。二是垂直整合所導致。立訊與藍思都從零組件業者起家，立訊作連接器、藍思作機構件，持續擴展到其他零組件或模組，尤其立訊靠著一系列購併快速成長，之後才進到整系統組裝，由於零組件佔營收比重高且有系統組裝垂直整合優勢，可達成更高的獲利率。另一方面，淨利排名較營收排名為後，且差異至少為3個名次者，包括緯創（4）、和碩（6）、仁寶（8）、英業達（6）及聞泰（4），除了聞泰近年在ODM業務上多處虧損情況外，其餘4家業者均是台灣業者。若以川普發動貿易戰的2018年為起始點，觀察台灣電子六哥，除了廣達從2018年的1.5%淨利率，逐步提升至2024年的4.1%，及鴻海始終可維持2~2.5%外，這四家淨利排名較營收排名落差大的業者都在1.5%以下。除緯創可看到淨利率逐年提升的趨勢外，其餘三家並無看到明顯改善跡象。這幾家業者都是電腦系統廠出身，零組件事業與垂直整合程度難與中國業者相較，量大的3C電子，即便想做也未必拿得到大單。除了資料中心成為突破關鍵外，還有哪些市場區隔是台灣的優勢呢？是否該加速朝向北美業者模式發展呢？春節即將到來，也許可以靜下心來仔細思考後續獲利提升策略了。

這幾年，不論是中美貿易戰、COVID-19（新冠肺炎），乃至於川普第二任任期，科技供應鏈移轉都是關鍵課題，半導體產業備受關注，然而若要真正掌握供應鏈移轉的態勢，除了看晶圓廠外，也應關注主要的EMS/ODM業者發展情況與布局態勢，因為下游EMS/ODM業者的投資地點與量產規模，會帶動當地上游的發展，同時，在AI新一波浪朝下，不論是AI伺服器、混合實境（MR）裝置或是其他AI賦能產品，唯有EMS/ODM廠支持才能化創意為實物，真正在市場上落地。若在網路上用「Top EMS suppliers」或「 Top ODM suppliers」搜尋排名或研究報告，可以找到不少資訊，但在熟悉供應鏈的業內人士眼裡，業者名單總是殘缺不全，例如說台灣電子六哥漏了幾哥，或是許多兩岸業者並未列入統計，需要一個相對完整的排名。中、台業者各佔百大三分之一DIGITIMES針對全球事業範疇包括從事電路板/次系統/系統組裝，且銷售對象為非消費者之2B客戶的業者，逐一清點公司主要業務，收集各國EMS/ODM業者名單共235家，排除未上市、無公開數據者，篩選出具有財報資訊之公開發行業者153家，據此名單來進行排名與比較分析。若取前100大業者，台灣與中國業者約各佔三分之一，其餘的三分之一企業，約是北美、東南亞及印度、歐洲各10家左右，剩餘4家則是日本業者。這百大業者中，以前20大業者最為關鍵，其營收合計便佔百大的85%左右，淨利也佔了約80%，掌握這二十大業者有助於掌握供應鏈最新態勢。 前二十大中系企業數目首次超越台商我們以公司上市地點進行統計，自2020年起就呈現台灣與中國業者各8家，北美業者4家的穩定結構，但2024年出現了變化，北美業者仍維持4家，但中國增為9家，台灣減為7家，主要原因在於台灣業者佳世達近年發展策略橋強調整合價值、不拼量產規模而退出前20大。另中國手機ODM三強之一的龍旗於2024年3月掛牌，首次揭露營運資訊並依其營業額正好位居第二十大之故，其餘入榜業者均是過去幾年始終在榜單上的熟面孔。（註：若將在中國掛牌的環旭電子視為台商，則2024年台灣與中國業者均各為8家）除了鴻海長年位居龍頭外，其餘業者營收與名次的變動主要跟AI伺服器及蘋果（Apple）/手機訂單有關。取得AI伺服器大單的廣達、緯創、英業達、緯穎，其2024年營收成長率分別達到26%、17%、22%及45%，鴻海雖僅成長8%，但其子公司工業富聯也有超過20%的成長。此外，華勤營收成長25%，AI伺服器業績成長是其中一個驅動力，而AI伺服器後進者的和碩與仁寶，營收則分別負成長13%與7%。而在蘋果及手機訂單方面，持續購併與擴大蘋果訂單戰果的立訊與比亞迪電子，營收分別成長了10%與29%，而2023年底以人民幣158億元出售中國手機產線退出市場的Jabil，營收則衰退了21%。而中國手機ODM三雄中，聞泰不堪ODM事業虧損，已於2025年1月宣布將其出售予立訊，專注半導體事業發展，而華勤與龍旗業績持續成長，尤其龍旗在約佔一半營收的最大客戶小米2024年銷量大幅提升的情況下，也帶來高達73%的營收成長。2024年前20大業者合計營收為5,858億美元，較2023年成長6.5%，擺脫了2023年景氣低迷負成長9.4%，然若細看業者營收變化落差巨大，掌握市場趨勢與掌握大客戶成為追求高成長的關鍵所在！

2D材料代表物質石墨烯（graphene）在2004年被發現，迄今已逾20餘年。2D材料能被迅速被推上半導體界元件研發檯面，學術界功不可沒，未來還會是如此。 2D材料為何會被應用於半導體先進元件的製程之中？原因還是要克服先進製程的短通道效應（Short Channel Effect；SCE）的負面效果。 在通道尺度的微縮過程中，通道厚度也必須跟著持續微縮，就是減薄。但是變薄的通道會造成新的問題。首先，它會使SCE益發嚴重。另外，量子效應出來了。 具體的SCE相關負面效應包括漏電流（leakage current）增加、閾值電壓變化（threshold voltage variability）、汲極感應勢壘降低（Drain-Induced Barrier Lowering；DIBL）、載子（carriers；電子或電洞）通道狹窄等。 量子效應則主要指量子限制（quantum confinement），會在通道裡形成新的離散能階（discrete energy levels），因而使載子容易發生散射，降低載子的遷移率。 用2D材料來替代過於單薄的矽通道有點令人匪夷所思，因為2D材料乃是至薄之物－它只有單一層（monolayer）原分子。 以下面將述及的MoS2為例，它一層的厚度僅有0.7nm。 2D材料能夠當成通道使用是因為2D材料的主要特性之一：它的原分子所形成二維的平面中，所有原分子的共價鍵在形成二維平面時完全與鄰近原分子相互結合而耗盡，沒有多餘的、空閒的懸空鍵（dangling bond）。因而如果堆疊多層2D材料－譬如堆疊多層石墨烯變成石墨，層與層之間也只會產生微弱的凡德瓦力（van de Waals force；基於兩層之間電偶極相互吸引的力，遠比兩層材料直接鍵結的力為弱），這是為什麼石墨烯可以從石墨塊材上用透明膠帶（scotch tape）先粘住，然後再只撕一層石墨烯下來的原因。 材料若帶有懸空鍵，容易吸附、聚積載子，對於流經附近的載子容易發生散射，降低載子遷移率，增加電阻及功耗。2D材料顯然沒有這個問題。像最先發現的石墨烯由於等效電子質量為0，遷移率高達106 cm2/Vs，接近光速的100分之1。可惜石墨烯是半金屬（semimetal），也就是說即使FET閘極不施加電壓，通道還是導電的。它不是可以用電場控制開關的半導體。 從已知的2D材料中選取合適的通道材料有講究的，在傳導性質上它先得是個半導體，再者它的載子遷移率要高，這是當FET通道的起碼條件。 2D材料中有一個族群叫過渡金屬二硫屬化合物（Transition Metal Dichalcogenide；TMD），這是學術界最先研究的領域之一。經過上述兩個條件的篩選，二硫化鉬（molybdenum disulfide；MoS2）適合做n-FET的通道材料；二硒化鎢（tungsten diselenide；WSe2）則適合p-FET，原因是2種2D材料在成長過程中如果有自然缺陷（defects）的話，容易形成相對的n、p電性，效果有如n、p摻雜（doping）。 有了合適半導體材料當通道後，還得有合適的金屬與之匹配，在通道兩邊才能形成源極和汲極。主要的考量是在通道和金屬之間要能夠形成較低的肖特基勢壘高度（Schottky barrier height），使得載子能順利通過介面、降低電阻和功耗。依此選擇條件，適合MoS2的金屬材料為銅（Cu）和鈦（Ti），適合WSe2的金屬材料為鉑（Pt）和鈀（Pd）。 不過以上的材料考量是基於原先僅有已知1,000餘種2D材料時的最佳材料選擇。2024年發表的學術論文中，AI一口氣又搜尋出50,000多種新2D材料，工程上的選擇得重新評量一番。 在選定源極、通道、汲極的材料之後，自然還有許多的工程問題要著手解決，譬如如何將2D材料置放於晶圓上？先在其它地方生產然後轉印（transfer）到二氧化矽上，抑或者直接在二氧化矽上直接用傳統半導體工藝長薄膜？前者工序繁複，後者缺陷較多；工程從來都是妥協與取捨的考量。 2D FET什麼時候會上場呢？Imec的技術路線路顯示是在CFET之後；亦即在A7之後逐漸入場，到A2成為主流。 聽起來有點天方夜譚，但是別讓那些已經與現實量度完全脫節的節點命名所迷惑；N2不是真的2nm，A2也不是2 Angstroms。A2節點的半金屬間距（half metal pitch；過去最早用以描述製程真實臨界尺度的量度）大概在6~8nm之間，這長度至少還容得下25~30個MoS2分子共價鍵。 再進一步的2D FET演化可以是用2D金屬材料來做源極和汲極，形成真正的2D FET—各FET全都落在一個單層平面之內了。材料選擇的考慮因素除了上述儘量降低介面之間的肖特基勢壘外，還要注意介面兩邊的晶格型態以及晶格常數是否可以容許順利的鍵接。這些工程問題的解決方式的線索，首先來自於第一原理計算（first principles calculation）以及AI的材料搜尋，計算力變成工程實驗的先導。 這裡我們看到一個半導體產業有趣的現象。先進製程的應用絕大部份是為了高效能、AI晶片的製造，而這些晶片反過來又被用於半導體製程良率的提升以及新材料的開發。這是一個關係密切的良性循環，也許是半導體產業還能持續往more Moore這條路繼續前進的新動力。

在2024年底剛開過IEDM的主題演講（keynote speech），二維場效電晶體（2D Field Effect Transistor；2D FET）及奈米碳管（carbon nanotube）被提起可能成為邏輯製程的未來技術。奈米碳管FET在1998年被倡議後，逾1/4世紀終於初露曙光，原因是奈米碳管的管徑在製造過程中已經可以被有效控制。但是我認為2D FET是可能性更高的未來邏輯製程技術；除了產業界努力的推進研發之外，學術界對於2D材料地毯式的搜索以及物理、化學定性也發揮相當大的作用。2D FET是2D維材料—僅有單層（monolayer）原分子的構造—做為通道（channel）材料的FET。1個FET中，一邊有源極（source）做為訊號載子（carriers；可以是電子或電洞）的來源，其傳導性質是金屬；中間是矽，傳導性質是半導體；另一邊是汲極（drain），用來收集載子，其傳導性質也是金屬。通道上的是二氧化矽，再上層的是閘極（gate），傳導性質是導電的。閘極施加電壓超過閾值電壓（threshold voltage）後，其電場會影響底下半導體的能帶（bandgap）分布，令其變成導體，載子就可以從源極流經通道抵達汲極被收集。2D FET就是用2D半導體材料來替代矽半導體，這實在是一次半導體產業本質上的顛覆：原來選擇矽晶圓材料最主要的理由就是矽是最合適的通道半導體材料，現在還使用矽當基材的原因則是過去圍繞著矽所發展出來龐大的工程製造體系以及設備和智財。體系和投資都太龐大了，輕易動不得。為什麼要使用2D半導體材料呢？這一切都要從短道效應（Short Channel Effect；SCE）談起。SCE是指製程微縮時，通道的長度隨之變短，因而產生對原先FET設計時預期功能的負面效應。原因是通道兩邊源極和汲極的電性已開始影響二者中間通道的性能表現了。SCE並不是新課題，它從80年代開始、或者1um製程時就開始對製程微縮的工程形成持續的挑戰。1um有多「短」？矽的共價鍵長度是0.234um，1um是400多個矽原子，理論上它就是個塊材（bulk materials），但是IC設計工程師就發現汲極感應勢壘降低（Drain-Induced Barrier Lowering；DIBL）、閾值電壓滾降（threshold voltage roll-off）及亞閾值露電增加（increased subthreshold leakage）。用白話說，FET不太受控制，電壓沒提升到設定值就自行部分開啟，漏電了。到了0.5um問題變得更加尖銳，除了以上的問題，因為通道變得更短，另外還產生熱載子注入（hot carrier injection）—載子因源極和汲極的高電場、克服材料位勢，跑到它不應該去的地方，譬如通道上方的氧化層，降低FET元件的性能及可靠性。這些問題就是邏輯製程微縮所要面臨的主要挑戰之一。早期的解決方案包括輕摻雜汲極（lightly doped drain）、柵氧化層厚度的改進（refinements in gate oxide thickness）、對通道的施以應力（strained channel）以提高其電子遷移率（electron mobility）、逆行井（retrograde well）、光環植入（halo implant）、雙柵極氧化物（dual gate oxides）、淺構槽隔離（shallow trench isolation）等原先等較傳統的半導體工程手段。到了更近年，問題益發嚴峻，比較不同的工程辦法產生了：一是採用不同的材料，譬如以金屬氮化鈦（TiN）替代導電的複晶（polysilicon），並佐以高介電質材料（high k dielectric materials）二氧化鉿（HfO2）代替原先氧化層的材料二氧化矽，用以重拾對通道開關電流的控制。另一個方向是大幅改造FET的結構，譬如在14nm變為主流的FinFET（鮨式FET），其本身就是3D結構，用以替代原先的2D平面結構（2D planar），這樣的想法持續進行中，包括現在正在量產的GAA nanosheet（環柵奈米片）以及未來的CFET（complementary FET；將NFET及PFET以堆疊而非並排的方式結合，以節省一半的晶粒尺寸），都是以新的結構來持續推進FET的效能、功耗以及面積的表現。這方面的製程推進雖然與beyond Moore的先進封裝不同而被稱為more Moore，但是可以發現現在其技術創造經濟價值的方法，已與較狹義的微縮以及傳統半導體工程手段的方式有所不同：是利用新材料、新元件架構乃至於新物理機制創造新經濟價值。這也意味著半導體研發競爭開啟典範轉移的新篇章。

人工智慧和機器學習中使用到卜瓦松分布（Poisson Distribution）。在貝葉斯推論（Bayesian inference），機率分布經常被用來解決原本難以處理的問題。其中一個具體的應用是卜瓦松迴歸，這是一種專門用於建模計數數據的迴歸分析方法。例如，卜瓦松迴歸可用於估算與搭乘飛機相關的感冒次數，或預測某個事件期間的緊急服務呼叫次數。卜瓦松迴歸是一種廣義線性模型，其使用對數作為（典型）連結函數，並假設反應變數遵循卜瓦松分布作為其機率分布函數。卜瓦松分布提供簡單而有效的數學框架，使得計數型AI分析變得更加精準和可解釋。這個分布以發明者卜瓦松（Siméon Denis Poisson, 1781～1840）命名。我2015年參訪巴黎的法蘭西科學院（Académie des Sciences） 時，意外地看到卜瓦松的手稿。卜瓦松出生於法國的皮蒂維耶，自幼展現出非凡的數學才能，迅速成為19世紀最具影響力的數學家之一。他在機率論和解析力學方面做出突破性貢獻，在數學和物理學界留下深遠影響。他的卓越才能、謙遜和對知識的奉獻繼續激勵著數學家和科學家，改變我們對機率、數理物理和解析力學的理解。1838年，他發表卜瓦松分布，這是一種適合描述單位時間內隨機事件發生次數的機率分布。起初，卜瓦松分布並未有很多實際應用。波特凱維茨（Ladislaus Bortkiewicz, 1868～1931） 利用卜瓦松分布公式計算在20年的期間裡，每年普魯士軍隊每14名騎兵中被馬踢死的人數。這是一個有趣的例子，但並非日常生活中適切的應用。後來，科學家發現卜瓦松分布可以廣泛用於描述隨機離散事件的發生，在物理學、生物學和金融學等領域證明其實用性。例如，在分析電話網路的效能時，卜瓦松分布如同萬靈丹。我在處理單位時間的通話次數時，總是先套用卜瓦松分布，事後驗證，結果總是正確無誤。1798年，卜瓦松以第一名成績考進巴黎綜合理工學院，追隨老師拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace） 的足跡，兩人情同父子。卜瓦松和拉普拉斯合作促成開創性的研究論文和各自領域的進一步發展。卜瓦松往往能將拉普拉斯的研究成果加以擴展。例如，我在進行電話系統效能評估時，常會用到拉普拉斯方程式及卜瓦松方程式。拉普拉斯方程式沒有源項（source term），這意味著它是齊次的（homogeneous）。卜瓦松方程式有源項，這意味著拉普拉斯算子（Laplacian） 應用於一個標量值函數（scalar valued function） 時不一定為零。卜瓦松方程式本質上是拉普拉斯方程式的一種廣義形式。儘管擁有巨大的才華和成就，卜瓦松以其謙遜、低調和對工作的奉獻著稱。他保持謙遜，專注於知識的追求。卜瓦松的遺產超越他的數學和科學成就，對學習的熱情和對知識追求的奉獻激勵著全世界有志於數學和科學的人。 人生只有兩樣美好的事情：發現數學和教數學。—卜瓦松